武汉轨道交通4号线高清视频监控案例分析

        项目概况

　　根据武汉市城市快速轨道交通建设规划，武汉轨道交通四号线共穿越了汉阳区、武昌区、洪山区、青山区等4个城区。在武昌青山落步嘴设青山车辆段，在汉阳三环线以西黄金口工业园附近设黄金口停车场。

　　视频安防监控系统是保证城市轨道交通行车组织和安全的重要手段。调度员和车站值班员利用它监视列车运行、客流情况、变电所设备室设备运行情况，提高行车指挥透明度的辅助通信工具。当车站发生灾情时，视频安防监控系统可作为防灾调度员指挥抢险的指挥工具。

　　综合监控系统对视频安防监控系统的图像监控操作工作站功能进行人机界面集成，由综合监控系统设置的调度员工作站和值班员工作站集成其功能，视频安防监控系统不再独立设置单独的图像监控工作站。

　　整体设计原则和理念

　　· 系统整体设计遵循简单、易扩容、易升级、易维护的原则;

　　· 在电源瞬间倒换时不死机;

　　· 设备及板卡允许带电热插拔;

　　· 监控操作程序应尽可能的简便，监控界面图形化;

　　·系统的网管功能应强大，支持对本系统所有设备，包括但不限于：各管理服务器、存储、编解码器、网络设备的统一管理;系统的网管可对车站电视设备进行遥控开关机;

　　· 车站设置存储设备，可对站内全部图像进行录制并保存;

　　· 控制中心可任意调看全线任意画面。

　　项目需求分析

　　本项目视频安防监控系统设置控制中心调度员的行车监视、防灾环控监视、票务监视、电力设备监视、总调监视，采用控制中心远程监控和车站本地监控方式，组成一个完整的闭路电视两级监视网络。各车站视频信号，通过视频数字编码器处理后，送至车站的交换机，控制中心交换机接收此信号后在相关调度员工作站进行视频显示及控制。另外提供8路图像进行相应解码处理后在大屏幕显示和8路图像进行相应解码处理后送至TCC，4号线视频安防监控系统通过标准协议体系和上级平台TCC实现互联互通互控。对于高速变化的图像，画面质量不得发生边缘模糊等现象。

　　视频安防监控系统整体选择高清，要求系统须从图像的采集、传送、存储、显示全部达到高清，符合HDTV标准的分辨率1920*1080全实时图像画质。本系统所指的高清是分辨率至少达到1920*1080，编码格式采用国际标准H.264。

　　系统架构

　　视频安防监控系统为控制中心和车站两级组网，两级均可对系统内的图像进行监视和控制，监视功能相互独立，互不影响，控制优先级暂定如下：第一级：车站防灾值班员;第二级：中心防灾调度员;第三级：中心行车调度员;第四级：车站行车值班员;第五级：中心电力调度员。

　　本系统与公安电视监视系统共用高清数字摄像机，对于根据运营电视监视设置的摄像机运营具有优先控制权，公安的调看控制为最低权限。优先级应可扩展，不同调度员优先级应可在控制中心通过软件调整，调整方式应灵活快捷，所有云台的优先级均可灵活设置。系统可以满足公安系统接入的分级及接口标准要求。

　　 全网由图像摄取、图像显示及存储、车站控制处理、中心控制处理、视频信号传输、网管等部分组成。

　　各车站视频处理设备输出的高清视频信号，通过光纤传送至车站交换机及存储设备，车站再传送至控制中心视频处理设备。

　　为了方便运营维护，视频安防监控系统设置了网管系统，可对视频安防监控系统设备进行参数设置、编程及故障告警以及统一拓扑管理等综合管理。

　　在本次武汉市轨道交通四号线，我们采用IP智能监控系统来进行构建，总体架构如图所示。

　　车站视频安防监控系统

　　车站视频安防监控系统设备包括：高清摄像机、多画面处理器、彩色高清监视器、高清编码器(若需要的话)、高清解码器、视频存储系统、视频管理服务器、媒体服务器(若需要的话)、视频控制终端(ISCS提供)、电源分路器(内置式)控制切换软件及完成本系统功能所需的所有设备。　车站控制室设置高清液晶监视器和客户端，用于行车监控;在车站上、下行站台图像各采用1台具有两画面合成功能的高清液晶监视器。

　　车站监控网络主要完成对本车站管辖范围内的视频信号的监控和录像。

　　本站值班员通过ISCS车站值班员工作站控制、调取本车站相关摄像机图像信息，并在监视器上显示;通过视频存储系统对本站所有图像进行录制。

　　车辆段、停车场视频安防监控系统

　　车辆段、停车场视频安防监控系统设备包括：高清摄像机、高清编码器(若需要的话)等完成本系统功能所需的所有设备。主要完成对车辆段、停车场混合变电所内变压器室及10kV开关柜室的视频信号的监控和录像，高清摄像机输出的数字信号接入视频编码设备压缩;或前端1080P

　　IP网络摄像机编码压缩，车辆段、停车场的视频图像全部上传至控制中心，本地不进行监控。

　　本工程均采用高清彩色摄像机。车辆段、停车场混合变电所内设置2-4个一体化球型高清数字摄像机。

　　控制中心视频安防监控系统

　　控制中心视频安防监控系统设备包括：视频管理服务器、网管服务器、存储服务器及回放终端、高清解码器、以太网交换机、监视器、打印机及完成本系统功能所需的所有设备。

　　控制中心监控网络主要完成对本线路管辖范围内的视频信号的监控，并通过录像服务器及回放终端回溯视频信息。

　　控制中心监控网络接收各车站及车辆段、停车场发送的全部图像信息，并选取其中8路图像经视频解码器解码后送入控制中心大屏，选取8路图像经视频解码器解码后送入TCC，选取17路图像经视频解码器解码后送入中心调度员高清彩色监视器。各调度员通过接入控制中心ISCS的工作站对各车站上传的图像进行显示和控制。

　　中心调度员能够在远程遥控车站任何一台球形一体化摄像机云台的转动及其变焦镜头的焦距调节。可根据具体需要设置多个遥控优先等级，并可进行云台变速控制。各调度员通过用户名和密码来区分优先级，车站的云台被控制时应能在软件上显示占用者名称。

　　系统功能

　　车站监控功能

　　各车站值班员可以通过车站值班员工作站显示任意图像，并可遥控本站任意一台球形一体化摄像机云台的转动以及对变焦镜头调节，系统可设置云台的预置位，并可以把多个不同的预置位设置成巡航计划，使得摄像机按照巡航计划对多个不同角度进行监控。也可以把某个预置位设置为看位，当某个摄像头掉线重新上线或者告警联动时，摄像头自动恢复到看守位，对看守位摄像角度进行监控。当车站视频管理服务器或当工作站出现故障时还可以各种程序进行循环显示或手动选择在彩色监视器上显示。车站值班员工作站能显示中心控制的球形一体化摄像机云台的情况。对车站的云台控制可满足使用软件和键盘两种形式，优先级的数量应足够多且其设置应灵活、可调，当云台被占用时各操作员处(包括中心)应该做出显示。

　　字符叠加及视频分配功能

　　每台摄像机的图像都应在进行数字化编码前完成字符叠加，字符的内容包括车站站名、摄像机位置。字符叠加采用软件完成，简单快捷。每台摄像机的图像输出均需进行视频分配，按每路1入4出考虑。

　　图像存储设备

　　系统应具备进行实时录像存储功能。数字监控录像存储设备应具有接收统一时间校准的功能，以便对输入的所有图像录制时间进行校准。

　　提供的存储容量、IO性能应满足本站全部视频存储7天(按24个小时/天，图像分辨率为1920×1080，码流不低于6M计)及支持10个客户端同时访问的能力。并提供电源冗余保护，支持RAID0、RAID1、RAID5的盘阵组合，可提供至少一块磁盘损害不影响视频的正常存储及不丢失盘阵中的已存储图像的能力。

　　支持在线对损坏磁盘的更换，支持通过增加硬盘数量、硬盘容量来扩展存储空间的能力。应具备通过编程自动实现减帧操作的方式节约有限的磁盘空间、延长图像存储时间的功能。可依据事先的报警处理配置，按需自动实现事件全程的存储记录，以及提供事件预存储，支持DVD-R/W图像刻录和网络转存。

　　视频的存储可自动或手动实现预先配置，可支持针对每一路存储视频的不同要求(编码技术、清晰度、码流大小、帧率等)进行单独配置。

　　存储的图像可在控制中心进行网络回放、刻录，能按录像的时间、日期范围、站名和摄像机位置进行分类图像检索，回放速度可调(以一帧/秒?三十帧/秒可调速度回放，清楚地观看图像变化的每一个细节)。

　　 存储单元采用19英寸机柜式的磁盘阵列，并可以灵活扩充。投标人需提供满足需求的存储容量，并提供详细的容量计算过程。基于SNMP的事件通知功能。

　　中心调度监控终端功能

　　控制中心的行车、电力、环控调度员可以通过中心值班员工作站显示任意车站内任意图像，并在彩色监视器上显示。中心调度员可遥控任意车站任意一台球形一体化摄像机的云台转动以及对变焦镜头调节，并可根据具体需要设置多个遥控优先等级，可进行云台变速控制。

　　所有云台摄像机的预置位应以图形方式设置，并可编写和修改。行车、电力调度员可通过接入中心ISCS设置的中心值班员工作站，以各种程序进行循环显示或手动选择预置位，观看任意车站的任意图像或同时观看同一幅图像。

　　为OCC票务中心提供1路模拟视频信号，通过AFC的控制终端，观看任意车站的任意图像或同时观看行车等调度的同一幅图像，也可对各个车站所有摄像机摄取的画面进行手动选择或按程序循环监视。

　　中心调度员可根据具体需要设置多个可延时驻留30秒(驻留时间应可调整)的遥控优先等级。控制中心的防灾环控、行车调度员还应能将各站的图像任意地切换到调度大厅8个显示大屏上。

　　心控制台设置专用的紧急启动设备电源的开关,在延长运用时间或紧急情况下，可在中心控制台处手动开启和关闭各分站设备电源。

　　联动功能

　　系统可根据其它系统输出的触发信号(数据或开关量)，切换特定的图像，触发信号的输入接口和设置特定的图像数量不得低于8个/站。投标人需详细描述联动接口、联动功能的实现方式及设备配置，并计入投标总价。

　　·与门禁系统联动：能根据门禁的触发信息完成对相关区域图像的自动摄取和显示;当有人进入车站票务室和变电所时，通过与门禁系统的联动，能够控制室内云台转到特定位置，并将票务室和变电所内摄像机摄取的进入人员的图像分别自动切换到OCC票务中心和中心电力调度员工作站显示屏上及彩色监视器上。

　　·防灾报警功能：由FAS专业向综合监控系统提供报警信息，综合监控系统联动车站视频设备把发生灾情区域摄像机的图像切换到车站控制室的监视器上;同时视频存储系统进行录像。

　　视频监视系统的网管功能

　　视频监视系统的网管主要负责对闭路电视监视系统中包含的所有视频及数据设备(含编解码、以太网交换机及存储等设备)的运行情况进行综合的监视与管理，应能对系统数据及配置作及时的修改，视频光端机应纳入闭路电视监视网管系统统一管理。

　　系统扩展功能

　　系统应具有扩展功能，扩展时要求不影响既有设备的使用，较少增加的硬件设备，软件基本不变，各分站的系统在增加视频分析软件后，可完成可疑物品遗失报警、穿越禁区报警、逆向通行报警、统计人流等视频分析功能，以便满足延伸的要求。

　　结语

　　本项目视频安防监控系统整体选择高清，系统从图像的采集、传送、存储、显示全部达到高清，符合HDTV标准的分辨率1920×1080全实时图像画质。开创了城市轨道交通高清视频安防监控系统先河。