视频监控在地铁中的应用
目前，我国大中城市公共交通堵塞日益严重、城市客运交通结构单一，已影响到城市经济发展及城市功能的发挥。鉴于上述状况，交管部门除了大力推行智能交通技术外，另一方面，城市轨道交通已经作为未来城市交通发展重点。我国交通技术政策明确规定：我国城市交通发展是“建立综合公共交通系统”，“在大城市的客运交通以轨道交通为主”。地铁之所以在许多国家大中城市得以迅速发展，是同地铁的优点分不开的。首先地铁省时又准时，乘地铁通常比乘地面交通工具节省1/3到1/2的时间;另外地铁运量大;无污染，使城市噪声大大降低;节省城市的宝贵用地;缓解了城市地面交通拥挤等。
有限视频监控系统方案设计
系统要求
一般情况，地铁处于地下封闭环境，人流量大，如果发生突发事件，救援难度极大。另外，地铁系统智能化程度高，软硬件系统庞大，整个系统处于半自动和全自动运行状态。所以地铁的视频监控系统，一方面要对人流进行监控，对突发事件做出预警;另一方面还要求对诸多设备的运行状态也进行监控，能实时地为监控中心提供设备的运转状况。
随着治安形势的日益严峻，地铁的**已引起政府有关部门的高度关注。地铁视频监控系统中，摄像机数量多，系统容量大。例如上海地铁1、2、3号线改造，摄像机数量多至2000多台，共有59套矩阵联网，控制权限划分异常复杂。另外，地铁视频监控系统又有一些特殊的要求，比如设备抗干扰性能要强，因为列车经过时，会对隧道内设备产生强大的电磁干扰;又比如系统内众多设备的时钟一致性问题，等等这些都对视频监控设备性能提出了较高的要求，下面将以上海地铁视频监控系统改造项目为例，剖析城市地铁视频监控的构造以及系统特点。
系统构架
1、视频监控摄像机点位
系统建成之后，每个地铁站的出入口都装有监控摄像机，乘客从任一出入检票口进出都会被监控摄像机从正面拍摄到。地铁大厅等人流较大的地方都安装有一体化高速球机，以便能够掌握整个大厅的情况。地铁站内的一些偏僻的角落也都安装摄像机，以防不法分子有机可乘。地铁站台上也有规律地安装若干摄像机，使得运营管理人���能够及时监控列车到站情况，乘客流量等。列车司机也能直接从监控画面了解当前乘客的上下车情况。
由此可见，乘客至少要被地铁里的摄像机从正面拍摄到4次，每个乘客乘坐地铁一次至少也要在监控画面中出现6次。所以任何违法分子在地铁里作案都会被实时地监视。
2、车站视频信号流向
前端视频信号先进入视频均衡器，视频信号经均衡器补偿调节后进入视频分配器进行分配，视频分配器附带有字符叠加功能，经过视频分配器分配后的二组视频信号分别进入视频矩阵和硬盘录像机。硬盘录像机的一路输出也进入矩阵，以便矩阵能切换硬盘录像机回放的视频信号。在车站的车控室、警务室和维修机房各设置一台操作键盘，分别接入矩阵的RS232口，各台键盘具有不同级别的操作权限。
3、视频监控控制中心
地铁控制中心和各车站之间建有视频监控专用的以太网络，每个地铁车站的矩阵通过八台视频编码器上传八路图像，控制中心的八台视频***解出前端矩阵的八路图像后输入到控制中心矩阵。控制中心和各车站的矩阵也通过以太网进行联网，各自有不同的IP地址。
控制中心的键盘不直接接入中心控制矩阵，而是直接接入以太网。控制信号由键盘发向控制管理服务器，管理服务器经过译码之后判断键盘的权限级别，然后转发相应控制命令，再控制各车站和控制中心的矩阵及编***进行图像切换选择和实现各站球机的PTZ控制。
控制和权限设置，控制中心的操作人员通过直接挂于以太网内的键盘对各站的视频进行选取及控制，控制流程及权限由网络内的一台控制管理服务器进行统一管理。
中心操作人员在选取某车站的视频时，先发码给管理服务器，管理服务器判别权限，然后发命令给相应车站的视频矩阵切换相应的视频信号至某视频编码器，同时让控制中心相应的视频***对被选通的某车站编码器的视频信号进行解码，***解出的图像进入控制中心矩阵。控制管理服务器同时发命令至控制中心矩阵，把***上传的那路图像输出至某个监视器。对球机的控制信号也由该管理服务器进行判别，和其它键盘(包括其它网络内键盘和各车站内键盘)进行权限比对，以判别该键盘是否可操作指定的快球，*后由管理服务器把控制命令发至站内矩阵。
本视频监控系统的权限划分非常明确，按照设计要求，任何一个键盘相对于任何一个摄像机都可以设置20个等级的权限。也就是说，视频监控系统同一个键盘对于不同的摄像机可以有不同的操作权限。地铁内的摄像机分为两个部分，一部分是公安专用的球机，通常分布在地铁出入口等地方，控制级别上需要公安优先;另一部分是地铁运营的球机，主要用于观测地铁的运营情况及人流情况，控制级别上需要运营优先。因此，整个地铁里的控制权限是一个交叉的权限网络，控制级别的高低依次为地铁站车控室、控制中心、警务中心和维修间键盘。
系统核心亮点
1、以太网联网矩阵的应用
本视频监控系统是英飞拓以太网矩阵在地铁监控系统中应用的典型案例，以太网矩阵联网简单、扩容方便、兼容性强、稳定可靠等优势在本系统应用中得到了良好的体现，也是矩阵系统应用的发展趋势。
2、控制管理服务器的引入
控制管理服务器的引入又是本系统的一大特点，原本相互不相干的矩阵、DVR由于控制管理服务器的应用而结合到了一起;原来不同协议、不同品牌的设备也通过管理服务器组成了统一的整体。
同样，视频管理服务器的使用也使得这个系统的对内和对外的接口得到了统一，使系统内部机构扩容(比如其它车站监控的接入)和外部监控系统的接入(公安接入)都只要和此服务器进行数据交换就能实现。
3、报警信息和视频丢失信息网络转发
矩阵系统可以接收各报警器的报警信息(消防、防盗)和所有的视频丢失报警信息，并通过网络转发给中心管理服务器。
此方式能很方便地管理系统内的报警，中心管理服务器收到报警信息后，可以弹出报警信息窗口，响起报警**，报警灯闪烁等。同样也适用于网络内其它设备的报警信息的接入。
4、系统网络校时功能
中心管理服务器接收标准时钟信号，并每隔一定时间通过局域网对各车站的视频切换矩阵、DVR、字符叠加器、各客户端等进行校时，以保证整个CCTV系统中的各设备时间同步，避免取证时出现时间不统一。
此功能要求视频监控系统内所有设备都具备校时功能，带网络功能的设备能直接通过局域网进行校时，不带网络功能的设备则通过转换器将网络信号转换成RS232或RS485等信号进行校时。
5、矩阵键盘网络控制DVR功能
矩阵主控键盘增加了网络控制DVR功能，控制中心的键盘只要输入相应快捷键，就能使键盘切换到网络控制DVR，中心用户能直接通过矩阵键盘很方便地控制网络内的任何一台DVR，远程调用DVR的录像。
此功能统一了矩阵系统和DVR的操作界面，进一步方便了实时监控和取证的操作。国内已有部分同时拥有矩阵和DVR的厂家有类似的功能，但通常只是键盘通过RS485、RS232等端口对本地的DVR进行控制，而英飞拓的网络键盘借助于网络优势，能实现对网络内所有的DVR进行控制。
6、方便扩容
本视频监控系统扩容简单方便，只要增加一台网络矩阵和视频编码器，把相应的IP地址和通道连接方式添加入中心管理服务器，中心控制室的键盘就可直接发码给管理服务器，管理服务器判别权限后再把控制码转发给前端车站矩阵就可以控制新增的矩阵切换和前端云台转动。
由此可见以太网矩阵系统在扩容方面的优势，这也是此次选用以太网矩阵的一个重要原因。
7、其它矩阵联网集成简单化
由于此次在结构中增加了控制管理服务器，其它监控系统可以很方便地接入本系统，实现无缝连接。比如上海市公安局，只要市局把控制指令转发给管理服务器，服务器译码后判定权限，转发给前端相应的矩阵，即可调用相应的视频信号。系统构建于WINDOWS平台之上，因此功能强大，任何其它系统，只要给出相应的协议就可以实现接入。
当前，我国正处于轨道交通建设的繁荣时期，城市地铁也成为城市发展的一个标志。科技日新月异，地铁的安防系统技术也在不断发展，也必将给安防行业带来巨大的商机。
视频传输方案
**种是使用数字视频编***，通过SDH提供的E1信道完成视频传输;
**种是采用光纤方式，独立组成城铁视频监控联网系统完成传输。
若采用**种方式，需要占用大量SDH资源，增大了通信系统的压力。在**种方式中，如过采用传统点对点方式，则要占用很多的光纤资源。随着现代光纤通信技术和数字视频技术的飞速发展，在监控领域内，实时数字视频的光纤传输也已经被越来越多的人所接收。城铁系统光纤拓扑结构一般呈链状或环网结构，建议采用，系统远端设备对模拟图像进行压缩编码、数字化并通过复用器复接到高速信道，通过电/光转换将信号发送到光纤通道，组成链网或环网;在局端进行反向复用、解码，输出模拟图像，图像质量可达到DVD效果。我们以下面的案例为例，详细介绍如何采用VOX-基于光纤的数字视频传输平台解决城铁视频监控联网传输问题。
无线固网融合视频监控方案设计
系统架构
“网络视讯”视频监控系统采用全IP技术，提供移动网络与固定网络相融合的端到端整体解决方案，可提供满足WiFi/2.5G/2.75G/3G/WiMAX等各种无线网络的监控前端，以及全系列多功能的有线监控前端、系统管理平台和门户、媒体分转发和存储平台、多种监控客户端(包括手机客户端/PC客户端/WEB客户端/硬件***)等一系列的软硬件设备。
该系统基于优异的固网+移动全网络设计理念，按照电信级可靠性要求，采用软件模组化设计和先进的智能转码网关设计方案，可提供性能**的移动、固网融合的视频监控综合应用。针对地铁系统监控，其组网架构如图1所示。
前端设计
在地铁车厢内，根据无线网络的情况，配置相应接口的专用车载3G无线视频服务器+半球摄像机，无线视频服务器本身可配置一块硬盘，实现高清晰、实时视频(D1格式)的本地存储，根据3G网络传输速度，设置CIF实时或D1非实时(降帧)视频上传平台，供监控中心和相关管理人员调用，在有意外事件发生时，可以直接调取D1格式存储的本地视频录像。
对于每个车站站台和各出入口、楼(扶)梯通道等位置设置的监控点位，则可以直接采用网络摄像机，如网络高速球、网络枪机等，以减少工程施工难度，也可以采用模拟摄像机+视频编码器的方式建设。
接入网络设计
对于车内监控点，建议采用3G无线网络，如电信的CDMAEV-DO或中国移动TD-SCDMA的HSPA+等*新的3G或3.5G无线网络技术，保证提供足够的上行带宽，今后可以升级到LTE网络。对于站内固定监控点位，则建议采用有线方式接入网络，保证接入的稳定和可靠性。
监控中心设计
地铁监控系统监控中心一般包括3个类型，从管理上可分为三个层级，**类为车站监控中心，数量多，每个车站都有一个本地监控中心，实现本站监控图像的浏览，对本站摄像机的控制拥有*高权限;**类监控中心为线路地铁调度管理中心，一般每条线有一个，需要随时了解每个车站的大致情况和列车运行的详细信息，对各车站的所有视频均可以进行有选择性的观看，但对摄像机的控制权限较车站要低**;第三类为车辆维护中心，一般一条线路有1-2个维护中心，监控的目标对象主要是车站和地铁列车的各类硬件和设备，对某些摄像机有控制权限，控制权限*低。线路监控管理中心和车站监控中心的组网架构如图2所示。
海量存储设计
为了保存大量的视频录像数据，需要建立中心海量存储设备，根据视频监控录像数据记录的特点，推荐使用IP-SAN存储技术。因为IP-SAN相比其它存储方式，具有如下优势：
• 性价比高;
• 扩展能力强;
• 集中式管理;
• 以太网络技术相当成熟，减少了配置、维护、管理的复杂度;
• 基于网络的存储系统，数据迁移和远程镜像容易，只要网络带宽支持，基本没有距离限制，能更好地支持异地容灾;
• 易于和现有监控以太网络相融合;
• 网络没有距离限制，易于部署。
IP-SAN结合了SCSI的速度和低成本，以及IP网络和以太网的常见性和普遍性，使IP-SAN存储解决方案成为一种经济合算、可扩展且为人熟知的解决方案。
在项目中建议采用双控制器磁阵，一台主机柜可以扩展连接3个从柜，提供51块硬盘槽位，项目中可以配置多组IP-SAN磁阵实现大容量存储。
系统平台设计
监控系统平台设计分业务管理平台和媒体服务平台两部分，完成整个系统的设备和用户开销户管理、AAA管理、业务管理、设备配置管理、平台联网管理、运行维护、远程升级等平台管理功能，以及视频的存储、分转发功能，为业务使用提供全网支撑。
为了保证系统结构的**，采用管理中心CMS+分布式视频监控VSS媒体节点方式建设系统，CMS设备安放在地铁监控总中心内，可以在每个站都设置为一个VSS媒体节点，也可以将临近的2个车站的摄像机集中起来建一个VSS媒体节点，以减少视频在地铁整个传输网络中的带宽占用，同时提高系统的**性。
智能应用设计
监控点位的倍增，带来了更多的视频信息。海量的视频信息传递就意味着更高的宽带资源，更多的储存空间以及更多的人员对视频信息进行分析、判断和处理。
目前，传统的监控系统是由工作人员24小时值守查看监控画面，依据人对视频信息的内容作出判断，对异常行为进行分析和处理，通过人防与技防的紧密结合确保社区的基本**。但事实证明，人眼在紧盯监控屏幕20分钟之后，其注意力会严重下降，并且面对数量较多的监控画面，要从中发现一个异常行为的可能性是比较小的。基于人的生理特点，原本期望通过增加电子眼数量而提高安防等级，现在却因为视频信息的急速增加而无法达到理想的预期目的。而对于**部门而言，视频监控图像是重大案件侦破过程中的重要线索来源，对于可能存在线索的视频录像信息往往是几十路图像连续十几天的调看，传统一帧帧回放对比的方式，大大增加了刑侦人员的取证难度和破案周期。
智能视频分析系统可以较好地解决上述问题，该系统采用了国际先进的图像处理、模式识别和计算机视觉技术，能对视频监控场景中的异常行为进行预警和报警，从而构建一套全自动、全天候、实时监控的智能系统。智能视频分析系统将传统的由人员值守的被动监控模式，转化为主动的事中管理和便捷的事后搜索分析模式，通过实时视频，自动发现可疑情况，在**时间联动报警设备的智能化分析管理系统。同时智能分析系统服务器，能够灵活接入IP宽带网络中指定区域内所有相关的前端设备，不需要特别的升级和复杂设置，接入能力完全能够满足目前需求。
智能视频分析技术常采用两种方式进行布置，一种是采用嵌入式架构，通过将智能视频分析软件嵌入到具有DSP处理芯片的视频服务器、网络摄像机等编码设备中，进行本地运算与分析，主要使用的画面为CIF格式，这种方式*大的优点是计算采用分布式处理，减少分析服务器的数量，其大的缺点是部署不够灵活，设备安装完成后不方便调整。**种方式是采用后台处理的方式，通过和监控平台的融合，从网络视频监控平台中获取数字化的码流，解码后直接分析，所有的分析全部集中在监控中心机房，可以根据需要配置和调整、修改需要分析的前端摄像机，与摄像机的位置无关，这是其*大的优点，可充分节省和利用资源，并且可以根据需要扩容，而不需要一次配置到位。*大的缺点就是增加了分析处理服务器的数量和可能导致部分网络流量增加。在该系统中，使用了流媒体服务器进行媒体的分发和中转，后台处理方式就不会增加额外的网络流量，因此，建议采用后台处理的方式建设智能视频分析系统应用。
此外，系统还可提供的智能分析功能主要包括物品**报警、区域闯入报警、人脸识别布控、异常行为分析报警、人流量统计及分析报警等功能。
地铁视频监控的其他应用
地铁里的监控视频不仅仅只是用来“捉坏人”，也能帮忙寻找失物了。近日，轨道警方推出了4项便民利民措施，规定但凡接到地铁乘客报失物品的求助，警方将**时间通过视频监控系统帮助寻找。
近日，一名外籍乘客携带了大包小包行李乘坐轨交3号线，当他从上海南站站出站时却发现自己不慎丢了一只电脑包。轨道警方接到求助后，立即调阅查看视频监控录像，与此同时，视频监控中心的民警还指令车站保安沿老外的出站线路搜寻。没多久，民警就通过视频监控录像在上海南站站1号闸机口发现了这只电脑包的踪影。
近期轨道警方已接报多起乘客在乘地铁过程中将贵重物品遗失车厢或闸机口的案件，动用轨交视频监控系统后都找回了失物。据悉，今后但凡接报乘客遗失物品，警方将**时间通过视频监控系统帮助寻找，乘客在车厢内遗失物品的，警方将联合地铁运管中心指令民警、保安或地铁员工上车寻找。
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