地鐵站智能視頻監控系統實現方案研究

鄭江濤

（中鐵二院（成都）咨詢監理有限責任公司，四川 成都 610031）

0 引言

視頻監控是地鐵站安防領域可視化管理、危險事件預見防范、事后調查取證工作中的重要組成部分，同時也為降低安防值班人員工作量、簡化操作流程、提高工作效率發揮著重要作用。目前電子行業關于視頻監控的產品層出不窮，設備功能和適用范圍也更加廣泛，各類傳感器配合監控設備聯合應用是未來智能化監控的發展趨勢。鑒于技術專利和利益驅動，各種品牌的視頻監控設備、應用平臺相互獨立運行，難以做到資源整合，造成資源浪費。而且，在沒有完善解決方案情況下建立起來的監控系統還可能增加工作強度和復雜性。各種監控設備廠家對非官方設備接入具有排他性和局限性，給產品選擇也帶來困難。因此，搭建一套穩定、成熟、完善且便于操作的智能化地鐵站安防監控系統具有一定挑戰性。

1 系統架構與功能

地鐵站智能視頻監控系統架構見圖1。系統實現功能如下：

（1）所有視頻監控點位信號通過監控網絡連接到各控制中心和指揮中心，并通過服務器資源整合，實現信號資源共享，并將各類信號解碼上墻。

（2）監控區域、特殊場景下的攝像機能與用于安防的第三方檢測、控制、報警功能傳感器設備實現接口對接，組成信號和功能聯動。

（3）視頻信號、數據采集信息和第三方接入設備信息通過網絡存儲到服務器，其他領域信息可直接通過網絡讀取、調用或通過簡單源碼開發實現資源共享。

（4）所有視頻監控設備及第三方接入設備行為事件、報警聯動在電子地圖上彈窗預警。

（5）指定監控區域攝像機與公安、監管部門系統聯網。

圖1 地鐵站智能視頻監控系統架構

2 設計原則與實現方案

2.1 設計原則

（1）可靠性原則：監控設備和軟件平臺技術成熟、設備運行穩定、環境適應能力強。

（2）便捷性原則：軟件平臺易于管理、維護、操作。

（3）兼容性原則：設備兼容性好，第三方設備對接方便，安裝架設簡單。

（4）先進性原則：設備和軟件平臺不僅能滿足當下實際需求，且整個系統具有遠矚性、先進性、可擴展性強。

（5）經濟性原則：設備高度集成化、智能化，數據資源重復利用率高，升級改造簡單、經濟。

2.2 實現方案

（1）利用解碼器、綜合矩陣將各類監控、傳感器數據解碼上墻，并實現視頻信號在監控大屏自由拼接和縮放。

（2）站臺層、候車區域、售票區域攝像機布控嚴密，做到多方位無死角監控；攝像機布點中心區域安裝360°旋轉、焦距可控球機，球機可視范圍內其他攝像機與之關聯，組成信號聯動，當某區域攝像機發生預設行為事件，球機自動旋轉、變焦畫面調至監控事件中心區域；指揮中心大屏、電子地圖和監控中心同時對報警事件彈窗預警。

（3）地鐵出入口、人流集中區域醒目位置設置智能型專用監控攝像機，攝像機監控可視范圍內安裝一鍵報警和語音對講設備，語音對講和報警信號與攝像機關聯。當報警裝置報警信號被觸發后，語音對講功能自動開啟，指揮中心大屏和監控中心同時彈窗預警，并可實現雙向語音對講。

（4）在關鍵敏感區域、安全禁區采用智能學習型攝像機，具有行為分析功能，監控區域可劃定入侵、越界報警，當系統后臺預設行為事件被觸發后，指揮中心大屏和監控中心同時彈窗預警。

（5）設備房、配電室等工作人員出入口地區攝像機與門禁系統關聯對接，當有人員出入時，門禁系統觸發信號，攝像機自動拍照記錄，并上傳照片及事件信息至服務器。當門禁識別到非法闖入事件時，指揮中心大屏和監控中心同時彈窗預警。

（6）設備房、配電室、風機房、水泵房、弱電房、消防室等房間內部監控攝像機具有目標跟蹤、動作行為抓拍功能；水侵、煙霧、溫度、濕度、噪聲等傳感設備與攝像機關聯，發生情況時關聯攝像機觸發報警，指揮中心大屏和監控中心同時彈窗預警。

（7）閘機入口監控攝像機設置人臉抓拍、客流統計功能，抓拍數據自動轉存至服務器實現資源共享。

（8）地鐵入口安裝熱成像攝像機及人臉識別攝像機。人臉識別系統通過服務器與公安系統黑名單人員實時比對；熱成像攝像機對進入地鐵人員行李、包裹進行初步過濾分析。當發生可疑情況時，指揮中心大屏和監控中心同時彈窗預警[1-2]。

（9）廣場、人流活動較大區域攝像機具有多機聯動功能，且具有深度學習、人員行為智能分析功能。出現系統預設情況時，攝像機通過自主學習智能分析、過濾行為事件，當行為事件達到預警、報警等級時攝像機自動向監控中心、指揮中心大屏、電子地圖同時彈窗預警。

（10）為了更好地實現監控資源共享和用戶視頻體驗，監控數據存儲采用本地網絡存儲+云存儲模式。

3 設計難點與解決方案

3.1 設計難點

（1）設備選型、定位以及完整解決方案需要較高的專業技術水平。

（2）網絡架構帶寬要求高，網絡速率瓶頸是普遍存在的問題。

（3）整體系統安全可靠性、防御能力必須強大。

（4）多視頻點位同時監控，值班維護人員工作強度大。

（5）監控設備與第三方接入設備對接兼容性問題。

3.2 解決方案

（1）設備選型與定位。視頻監控軟件平臺綜合考慮集成度高、易于操作和維護，可控性、智能化技術水平不僅能滿足當下需求，且具有前瞻性，升級方便，滿足長期不被淘汰；監控硬件設備選用技術成熟、設備功能完善的智能型產品，整體可擴展性和先進性符合發展需求；建設初期組織專家進行系統論證、多可行性方案對比選優。

（2）網速瓶頸。監控攝像頭全部采用網絡攝像機，設備使用H.265編碼格式；視頻存儲采用前端攝像機直接存儲外加IPSAN區域存儲和云存儲模式[3]。視頻預覽根據不同的監控需求，設定用戶鑒權和視頻優先級別，不同級別的用戶設定不同的碼率、碼流和編碼格式；監控系統網絡支撐硬件選用故障恢復和啟動時間短的工業級設備；通信設備接口速率千兆以上，核心數據交換機背板帶寬及數據吞吐量嚴格執行監控數據流量算法和帶寬容量算法，不僅要充分滿足高峰期和滿負荷各種信號同時轉發的需求，還要預留余量帶寬容量用于后期監控設備升級和擴容；為減小信號延時、衰減損耗，傳輸線路全部采用光纖線路；重點監控區域攝像機、服務器、存儲終端、編解碼設備運用多IP地址、多網卡分流技術，不同領域和作用的網絡不相互串聯、借用。

（3）系統安全性。監控網絡實行嚴格內外網隔離，所有設備經過防火墻進行行為和安全認證；監控平臺對用戶賬號權限進行分級審查和功能權限設定；骨干網絡設備、服務器、防火墻網絡采用雙線路、雙電源熱備；為緩解網絡帶寬壓力，攝像機錄像存儲采用前端NVR存儲和攝像機自存儲，存儲服務器自動識別網絡帶寬空閑時間，自動轉存前端設備錄像到存儲服務器；級聯數據交換設備啟用端口隔離、端口行為限制；對于需要連接其他網域的攝像機和存儲設備采用多IP地址作為網絡隔離，傳輸線路采用VPN專線；建立時間服務器對視頻監控網絡接入設備因時間漂移[4]產生的時間誤差進行校時，監控網絡中所有聯網設備分時自動與時間服務器校時，確保監控系統所有時間同步在誤差允許范圍內；建立日志和事件服務器對用戶操作行為和訪問記錄、監控設備、傳感器報警事件進行跟蹤；開啟數據備份功能，重要的監控數據定期進行自動和手動備份。

（4）工作強度。區域內所有監控攝像機軟件開啟網絡自動升級或服務器數據下發升級功能，監控及傳感設備開啟網絡自動喚醒功能和“假死”（錯誤指令、網絡攻擊、超負荷運行等原因造成的設備死機）自動復位功能；關鍵區域攝像機選用具備深度學習、自主事件行為分析、自動預警及報警功能的產品；攝像機和操作平臺設置自動巡更、行為分析、行為事件隔離功能，平臺與監控員形成交互式監控，從而減輕值班人員的工作強度。

（5）設備兼容性。建立適合地鐵場景視頻監控設備接入標準，統一視頻監控接入準則和規范；開放攝像機標準擴展接口和標準接口通信協議，軟件平臺開放第三方設備接入許可，并且支持二次定制開發，提供SDK源碼開發和對接關鍵技術。

4 結束語

地鐵站視頻監控系統并不是一成不變的，應根據發展需要進行整體規劃，并建立基本的框架結構，而系統的完整性和適用價值應在實際運用中不斷總結。隨著監控行業技術的發展與成熟，產品更新換代是必然結果，地鐵站視頻監控系統的功能和實用性將更加完善、更加智能化。