城市轨道交通视频监控技术研究(2)

　　2.2 方案二：全数字方式 

　　控制中心及各车站设置以太网交换机，交换机间通过传输系统的光传输网互联。车站摄像机采集的视频图像经过视频编码设备编码后接入本站以太网交换机；控制中心调度员、车站值班员处的监视终端与本地交换机连接；图像存储设备、视频服务器直接接入本地交换机，实现对图像的存储和控制。本方案由本地交换机，通信光纤传输网构成一个广域数字视频传输网络，网络中视频信号交叉切换通过交换机由视频服务器来完成，中心及车站对云台控制的优先级通过视频编码和控制设备由软件实现。 

　　2.3 方案分析 

　　方案一为半数字化方案，国内大部分2010年前开通的地铁线路均采用此方案，优点是技术及应用都比较成熟可靠，经过矩阵切换后再编码，节省编码设备。缺点是由于需要模拟、数字二次切换，控制软件复杂，不便于网络扩容及设备维护管理；没有实现全数字化，不易建立通用的数字化图像平台。 

　　方案二为全数字化方案，随着数字化技术的发展，已经逐步在地铁中应用，例如北京地铁机场线工程等。该方案实现了全数字化的图像平台，不独占光纤，且享有数据传输平台的环网保护机制，具有多点观看图像、资源共享、扩容简单、等优点；只需增加编解码板即可扩容，易维护。。 

　　两种方案的技术比较表，如表1所示。 

　　从灵活调用，技术先行性，系统构成，扩展性等方面综合考虑，新建的地铁线路宜采用全数字方案进行系统构建。 

　　3 图像数字编码方案选择 

　　结合目前技术发展及国内地铁使用情况，符合闭路电视监视系统图像质量要求的编码标准主要有M-JPEG、MPEG-2、MPEG-4、H.264四种。 

　　四种编码方式中，M-JPEG占用带宽最高，但延时<80ms；其他三种延时相近，都<300ms。和MPEG-2、MPEG-4等压缩技术相比，在同等图像质量下，采用H.264技术压缩后的数据量只有MPEG-2的1/8，MPEG-4的1/3。M-JPEG、MPEG-2、MPEG-4三种技术都非常成熟，H.264技术也已在众多监控领域投入使用。 

　　考虑到系统采用全数字方案后，从监控终端到中心大屏幕、到车站控制室、到公安派出所以及到存储设备四方向编码的一致性和设备的统一性，可以考虑主要采用H.264的编码技术，也可以根据工程需要，在需要MPEG-2的方向，可以配置MPEG-2/H.264双编码器。 

　　4 图像存储设备选择 

　　目前，存储技术主要包括DAS（直接式存储）技术，NAS（网络接入存储）技术，SAN（存储区域网络）技术，随着计算机的高速发展，网络化的SAN、NAS技术逐渐取代了DAS技术成为市场主流。对比这两种技术，NAS主要侧重于用户共享数据。SAN主要侧重于磁盘、磁带以及连接它们的可靠的基础结构。就地铁实际需求而言，更适合SAN技术。SAN技术又包含IP SAN设备和FC SAN设备。 

　　目前在轨道交通行业中，主要运用的由三种存储方案，如表2所示： 

　　方案一：采用IP SAN存储方案 

　　方案二：采用FC SAN存储方案 

　　方案三：采用数字硬盘录像方案 

　　数字硬盘录像机因技术成熟、设备便宜、实施简单，已经被广泛应用于各种监控应用场合，成为主要的存储设备。但是随着轨道交通闭路电视监视系统的不断发展，对视频存储的数量、质量及灵活性的要求越来越高，按数字硬盘录像机的性能，需配置的数字硬盘录像机数量不断增长，给后期设备维护、管理带来较大困难，且数据存储不如SAN技术可靠。 

　　相较数字硬盘录像机，SAN技术具有存储容量大、配置灵活、安全可靠等特点，考虑技术先进性及后期运营维护等多方面因素，因此轨道交通行业宜采用SAN存储方案。 

　　相比SAN技术下两种设备，IP SAN即将FC SAN中光纤通道用以太网实现，在节省成本、维护简单的基础上，同样充分满足系统需求。因此，IP SAN存储方案更具优势。 

　　5 列车司机监视方式 

　　列车司机监视的目的是了解相应站台的旅客上下车情况，监视器的设置方式主要有在站台停车位侧设置监视器方案以及在列车驾驶室内设置监视器两种方案。 

　　由表3比较可以看出，将监视器设于站台停车位的方式简单可靠且投资较低，已建的南京、北京、上海、广州、深圳各线都是采用在站台端设置监视器方案。 

　　采用在驾驶室设监视器方案，可以改善监视效果，司机在驾驶座椅上就可清楚地知道乘客上下车的情况。但该方案需在所有驾驶室装设监视器，不仅列车驾驶室的显示屏尺寸和安装位置受限，还存在机车的电磁干扰问题，监视图像质量不如站台上的监视器。此外，监视器与车站设备室的控制设备之间需采用无线方式传送视频信号，不仅投资费用较大、且频点使用受限，涉及车辆、PIS、信号等多专业接口，系统较为复杂，目前国内地铁较少采用此方案。 

　　考虑到工程的可实施性，本工程推荐采用在站台停车位侧设置监视器方案。 

　　6 结束语 

　　经过以上分析，采用全数字的系统组成架构让系统结构变得更加简单，数据流更加归一，在这全数字的基础进行全数字的应用才得以实现。采用H.264的编码和IP SAN的应用让设备得到了统一，配置更加灵活。安全级别更高。考虑到日后调用需求增加或采用单终端多画面调用方式，在系统中车站到中心的骨干上，再预留500M视频传输带宽即可满足今后扩容的需要。 

　　参考文献： 

　　[1]乔彩风. 数字视频监控系统的设计与实现[J].计算机与现代化，2007（12）. 

　　[2]元璐.数字视频监控系统关键技术的研究[J].山东轻工业学院学报，2008，（22）：1. 

　　[3]杨磊. 视频监控领域的数字化技术[J].中国安防，2007（7）.