地鐵視頻監控系統可靠性研究

趙彥芳

（天津軌道交通運營集團有限公司，天津300222）

1 傳統模式與新型地鐵視頻監控系統

1.1 傳統模式下的地鐵視頻監控

部分傳統模式下的地鐵視頻監控系統對車站以及車輛段的監控選用流媒體技術。在此結構中，視頻信息流可能會全部保存，也可能在流媒體作用服務器體系中加以轉存，在系統整個規模存有幾十路的過程中，幾臺服務器能夠進行調度業務的處理。然而，在監控規模擴展的情況下，流媒體轉發模式的問題相應凸顯，此種傳統計劃的弊端如下：（1）服務器的現有規模在監控點數增加的情況下隨之擴大，特別是今后高清圖像需求會發生變化，相同檔次的服務器要配置與之相對應的服務器規模。（2）系統中設置車站級別的全局故障點，在某個服務器出現故障的過程中，勢必會降低多路視頻圖像保存的監督效果，不能適應地鐵給予安防體系可靠性的需求。即便能在冗余的服務器中處理此問題，但是，服務器成本較高，在實踐中的應用少之又少。（3）多數服務器和機械設備機架占用了大部分空間，無法適應綠色環保的需求。需要注意的是，該設計理念會使整個系統的故障點數量增多。在出現突發事件或產生多個熱點區域時，流量會造成服務器癱瘓。

1.2 新型地鐵視頻監控系統

新類型地鐵視頻監控系統網絡中設有數據流的保存和數據流的監控模塊，借助網絡通信設備傳遞給對應的保存設備以及解碼器體系，中間并不涉及服務器的參與。利用交換機器具備的組播技術可以適應用戶觀看視頻流復制的本質需求，所以，可以把服務器在煩瑣的流媒體體系中釋放出來，僅負責機械設備注冊管理工作，在單臺服務器結構中高效地管理幾千路視頻，減小整個體系的功率消耗，減少系統可能出現的故障點[1]。

該設計思路可以有效緩解監控系統高清視頻產生的大流量以及高寬帶沖擊，存在一定的優勢：（1）監控點數的實際規模與服務器數量沒有相關性，單臺視頻管理相應的服務器能適應幾千路的高清圖像監控標準，不存在結構體系瓶頸等問題；（2）系統中并不涉及車站級全局故障點，因為選取新時代的業務流與控制流分離框架，不管是管理類型的服務器還是保存類型的服務器，出現故障后都不會中斷監控系統的實時流，保存流也不會受到約束，可以確保監控信息記錄的正常進行，確保地鐵整個運行體系的可靠性；（3）在產生突發事件或事故以及設置多個特點區域的過程中，大規模突發流量在組播技術的作用下進行分發和復制，巧妙地處理大規模用戶使用問題，與公安管理方以及企業管理方在危機情況下需具備的可靠性調度相互適應[2]。

2 地鐵視頻監控系統的結構分析

2.1 傳統多級系統框架結構

地鐵監控體系是一種多級別的框架，所以，體系存在的可靠性需要依托多級別框架。傳統模式下的地鐵視頻監控體系不只是在單級別領域內存在一些問題，還在多級別系統框架中存在不足。對于傳統的地鐵視頻監控系統處理計劃，在最上級的平臺中，設置了統一化管理服務器，此服務器以管理注冊的模式或權限管理的模式存在，作用是給予前端一切設備的管理進行注冊以及權限配置處理。

2.2 新型多級系統框架

新型的多級系統框架可以處理傳統多級系統框架存在的不足，任何一個管理服務器平臺都可以形成獨立的管理域，在域內設置唯一認證注冊服務器，完成全域內設備注冊與用戶統一網管工作，直接對前端設備加以管理，而上級平臺不能直接面對大量的前端設備。要適應下級給予下級控制管理的需求，下級管理服務器需要把本級區域內的設備列表以推送的方式向上級區域注冊，并且在平級區域內，借助推送的方式將本區域中資源共享給其他區域，保證跨域設備的實效性共享，資源之間協調優化。

2.3 先進的多級別系統框架模式

目前，存有一種相對先進的地鐵視頻監控體系，可以在多級別系統框架結構中彰顯整個體系的可靠性。該結構設置借助上級管理區域（包括派出所）配置相應的熱備冗余管理服務器，有效地管理下面管轄體系中多個車站以及派出所的管理服務器設備，每種管理服務器在產生故障后都受會到熱備服務器的接管作用影響。依據NGN結構框架帶來的業務流以及控制流分流科學技術，尤其是服務器的N+1熱備先進技術，平穩切換控制流，并且業務流的交換流程在本地區可以完成的可靠性技術，能夠在很大程度上體現經濟實用性。

3 地鐵視頻監控系統可靠性建設思考

3.1 車站視頻監控子系統

車站視頻監控子系統的建設可以對圖像進行地理信息和時間信息的保存，將畫面合成后存儲于視頻矩陣中，按照車站車控室的監控器調用方式，輸入硬盤錄像機加以保存，并且設置彩色監控器，用于車站值班員以及警務工作者查看車站情況，或者依據需求編制處理圖像。若為地下車站，在合成之后的站臺信號處理過程中，仍需要使用凸面鏡進行監視。剩下的輸出端口中，一部分信息保存在視頻編碼器中，一部分充當系統擴展的參考依據。若控制中心存在給予車站的圖像調用需求，在得到鍵盤指令后，攝像機輸出的圖像信號要經過前一端的矩陣模式引進在視頻編碼器的設備中，與此同時，視頻編碼器針對模擬圖像的處理應輸出相應的傳輸流，并且編碼器要控制相應的設備，尤其是云臺以及攝像機等。因為車站體系形式為模擬化，在實際傳輸過程中缺少編解碼的流程，所以，本地區的視頻時間要控制在小于50ms范圍內，體現出地鐵視頻監控子系統建設的可靠性。

3.2 控制中心視頻監控子系統

視頻監控圖像轉換流程為：

1）控制終端設置的模擬鍵盤產生切換指令，選擇需要觀察的攝像頭編號以及操作事項；視頻監控體系中，要設置一定的視頻服務器，判斷發起切換操作用戶的具體權限，若操作用戶是運營控制中心調度以及公安用戶，可以進行視頻切換處理；若車站用戶僅可以進行本站點切換，應直接向控制終端輸入失敗信息。

2）在權限允許的情況下，服務器可以判斷切換的新圖像和原圖像是否存在相同的車站中，確定后，控制車站切換矩陣到圖像上，返回切換成功后，把信息轉換到服務器中，最后通過服務器控制視頻監控體系的終端體系。

3）如果鐵環的圖像和原有圖像并不處于相同的車站，需要查詢目標車站中對空閑編碼器的設置，如果沒有，要對控制終端進行失敗信息的處理。

4）如果目標車站存在空閑編碼器，服務器發起指令時，目標車站的矩陣要把需求的目標攝像機圖像傳給空閑編碼器，通過編碼器向控制中心傳遞地鐵運行的視頻，并且及時關閉原有圖像給予編碼器的輸入指令，向服務中進行成功信息的輸入，由此保證服務器和控制終端體系信息的成功切換。

4 結語

開展地鐵視頻監控系統可靠性研究具有十分重要的現實意義和價值，地鐵視頻監控系統的設置需要引起相關人員的關注，管理者要全面分析地鐵視頻監控系統的具體設計情況，找到傳統視頻監控系統設置存在的不足，采取科學的方法強化地鐵視頻監控系統的可靠性，推動地鐵行業的前進與發展。