视频监控系统在城市地铁运营中的应用Word文档格式.doc

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2010至2015年地铁建设投资规划额将达11,568亿元。

由于城市地铁列车是在极其特殊的环境下运行，为保证地铁能安全、高效运营，必须建立安全、可靠、有效的视频监控系统。

一、监视系统的作用、组成和信号的传输

根据地铁运营管理特点，其行车管理人员可分为车站一级（如车站值班员、列车司机等）和运营控制中心一级（如行车调度员等）。

因而地铁运营监视系统从使用上可分为，车站监视子系统和控制中心监视子系统。

在车站一级的监视系统中，车站站台和站厅区设置若干摄像机，分别监视列车运行和旅客上下车及流动情况。

除车站值班员外，列车司机监视的目的是了解相应站台的旅客上车情况。

控制中心一级的子监视系统，主要是为控制中心的调度员人员提供对全线各车站的监视，使他们实时地了解车站范围内的列车运行、乘客流动情况，以便更好地进行行车调度和运行组织管理。

通过对车站站台区列车出入站及旅客上下车情况的监视，以及通过对站台区客流的监视，就能使调度员了解车站的客流量及列车运行情况，从而实现调度员监视的目的。

另外，当车站发生灾情时，视频监控系统可作为防灾调度员指挥抢险的指挥工具。

综合考虑系统技术的可靠性和图像调用的延时要求，视频监控系统采用数字视频监控方案。

以天津某地铁线路为例，共十二个地铁车站，一个车辆段和运营控制中心。

传输网络采用以网络数字化和光纤分配装置为基础的光环路铁路专用通信传输网。

该传输网由设在控制中心的一套法国索普罗莫公司推出的JISRAIL500控制设备，以及光纤环路串接各站设的共线处理系统（OMS）和用户处理系统（SMS）组成（见图1）。

在十二个车站与运营监控中心串成SDH环路的360个时隙信道的数字传输网上，为每个车站从光环路中上、下和共线信道提供各种调度、广播系统、时钟、视频监控系统、无线通信控制等共线和直通信道。

其优点

（1）全数字无阻塞传输；

（2）免受电磁干扰的影响；

（3）双套光环路主备用，可靠性高；

（4）网络结构适应性强，信道分配交换由软件灵活处理。

图1光环路传输网

二、车站视频监控子系统

车站视频监控子系统的组成见图2。

图２　车站视频监控子系统的组成

各车站共有运营摄像机8台，其中站台4台、站厅4台。

摄像头图像经前端转换盒处理后，在字符时间发生分配器对图像进行站名、地理信息、时间信息的字符异加，之后经过画面合成后进入视频矩阵，可以通过车站车控室的监视器调用，同时输入硬盘录像机进行存储。

矩阵切换主机的16个输出端中的第1路和第2路输出至车控室或警务室的2台17寸彩色监视器（LCD），用于车站值班员和警务人员观察车站的情况，也可以按需求编制时序来轮询观察图像；

如果是地下车站，合成后的站台图像信号还需分别送站台司机位42寸PDP大型彩色监视器（高架站则用凸面镜）。

其余的输出端口中部分输入视频编码器，剩余端口作为系统扩展备用。

本站在车控室设置控制键盘和监视器，满足调用图像要求。

如果控制中心有对车站的图像调用要求，在控制键盘发出指令后，摄像机输出的模拟图像信号经一前端矩阵等模拟设备输入视频编码器，视频编码器对模拟图像进行处理后输出符合MPEG-2标准的TS（TransportStream传输流）流，TS流通过视频编码器的以太网接口进入传输网络。

编码器接收监控服务器从传输网络发来的控制命令修改编码器的参数或工作状态。

如果命令是用来控制视频矩阵等模拟设备的，则编码器将控制命令转发到RS-232/422接口去控制相应的设备。

云台、摄像机、矩阵等模拟设备的控制通道，可由编码器提供。

对于系统而言，各个车站的车控室构成了车站视频监控子系统，在车控室中可以控制、调用本站的前端摄像机视频图像，具有独立的视频监视系统所应具有的所有功能和特点；

运营控制中心则构成了第二级的监控中心，同样可对各个车站的前端摄像机进行控制、调用和选择记录。

由于车站本地的系统均为模拟系统，在传输中没有编解码过程（图像传输至控制中心要进行编解码，因此在控制中心显示的图像有延时现象），因此，本地的控制延时要小于50ms（实际上基本没有延时的），这一点在实施完成后的测试中也得到了验证。

三、控制中心视频监控子系统

控制中心视频监控子系统组成见图３。

图３　控制中心视频监控子系统组成

视频解码器从网络接收TS流，还原成模拟视频信号经后端模拟设备接入监视器。

系统监控服务器接收从模拟键盘发出的指令，进行解析然后通过传输网将命令送到相应设备。

通过传输系统并经视频解码设备后送入运营控制中心的视频信号为12路，该12路信号经视频分配器后，一路接入十六路硬盘录像机的输入端，另一路接矩阵切换主机的输入端口，矩阵切换主机的第一路输出给列调用的1台17寸彩色监视器显示；

第二路输出给环调用的l台17寸彩色监视器显示；

第三路输出给总调度用的1台17寸彩色监视器显示；

第四路输出给视频管理计算机显示；

第八至至第十六路输出给综合显示屏用。

运营控制中心，配置的十六路硬盘录像机可对解码后的视频信号进行录像，录像机的启动和停止可由控制键盘控制，录像的时间大于144小时。

运营控制中心可以调用下属各车站的单路或多路监控图像，实时监控车站情况见图４。

图４　车站实时监控车站情况

由图可见，前端摄像机通过字符叠加后进行4画面合成，经编码后传输至控制中心解码后显示，控制中心监视系统可以通过选取，调用任意指定位置的图像。

控制中心和车站的图像监视是相互独立的，即当中心调度员在切换相关图像时，不影响车站值班员的图像，相互之间没有干扰。

四、视频监控图像切换流程

监控图像切换流程如下：

1．控制终端的模拟键盘发出切换指令，选择要观察的摄像头编号和操作。

2．视频监控系统中的视频服务器，判断发起切换操作用户的权限，如果是运营控制中心调度或公安用户则允许跨站切换，如果是车站用户则只允许本站内切换。

综合发起操作的目的站信息，如用户超过权限发起操作指令，则直接向控制终端返回失败信息。

3．若权限允许，服务器则判断新切换图像与原图像是否在同一个车站，若是则直接控制车站的切换矩阵切到该路图像，返切换成功信息至服务器，服务器至控制终端。

4．若新切换图像与原图像不在同一个车站，则需查询目标车站是否有空闲编码器，如没有，则向控制终端返回失败信息。

5．.若目标车站有空闲编码器，则服务器发起指令控制目标车站的矩阵将所需要的目标摄像机图像传送至空闲编码器，由编码器向控制中心传送该路视频；

同时关闭原图像对编码器的输入。

向服务器返回成功信息，服务器再向控制终端返回成功切换的信息。

五、矩阵、摄像机和云台的RS-232/422控制

系统通过编码器的RS-232/422接口控制其他监控设备，如切换矩阵、云台。

控制流程如下：

为了能够实现对远端的切换矩阵、摄像机和云台等模拟设备的控制，系统可由软件或键盘发出控制命令，经网络传输，视频编码器接收控制命令，先判断是否为编码设备控制命令，如不是（即为模拟设备控制命令）则编码机将控制命令转发到RS-232/422接口。

每个站点所有编码器的RS-232/422接口通过总线形式接入矩阵，矩阵的RS-232/422接口通过总线形式与摄像机和云台相连，从编码器的RS-232/422接口输出的控制命令送到相应设备，从而达到控制的目的。

六、展望

基于目前国内地铁事业的蓬勃发展，视频监控系统的地位越来越重要，相比起传统的视频监控方案，又提出很多新的需求。

例如要求增加监控点的密度，由车站监控扩展到车载无线监控等，这些也必然会促进网络视频监控方案的发展；

另外在全球反恐的大背景下，借助人脸识别技术与犯罪视频数据库的建立，视频监控系统将在社会安全领域，发挥更大的作用。

这必然要求视频监控系统向精密化，软件化的方向发展，这将是很有前景的研究领域。

参考文献：

「1」李振玉，图像通信与监控系统「M」.中国铁道出版社，1994.

「2」王成，城市地下铁道通信系统功能需求的确定及分析「J」.铁路通信信号设计，2000（3）：

26，27.

「3」吴静.地铁视频监控系统工程设计的儿点体会「J〕.铁道勘测与设计，2008（4）：

38，41.「4」刘增祥，蹼卫兴.基于数字化视频的轨道交通闭路电视监控系统「J」.都市快轨交通，2009

（1）：

82，84.

「5」刘燕平，地铁闭路电视监视系统集成项目管理「J」.中国安防，2010（1-2）：

112，

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