浅谈轨道交通的视频监控发展与应用

    随着我国的经济高速发展，人员、交通工具数量急剧增加，城市公共交通的状况日益恶化，一个小小的突发事件就会引发严重的交通瘫痪，尤其是大中城市，诸如北京、上海等。全国主要大中型城市纷纷选择轨道交通建设来缓解日益增长的公共交通压力，提高城市的核心竞争力。由于轨道交通人流密集、人员复杂、活动物体多等因素，需要一套应急指挥监控系统来保障其安全、稳定运行，视频监控系统可以起到事先进行判断分析、事后取证的作用，已经成为协助公共安全部门打击犯罪、维持社会安定的重要手段。

    图一 地铁视频监控应用

    轨道交通行业建设之初就十分重视视频监控系统的建设，在视频监控系统发展的不同阶段，分别采用当时最佳的方案组合进行轨道交通行业的监控系统建设；但是摆在地铁建设者面前的一个新问题是：如何满足新阶段下的地铁监控需求。

    随着城市交通的压力，各城市轨道交通的发展逐渐成网状，一个城市不仅仅是1条、2条线路的建设、规划，传统的轨道交通视频监控建设如果仅仅考虑一条线路内的情况带来的将是形成视频监控的孤岛，后期为了将孤岛联通，势将会面临两难局面：一是采用传统的模拟接入只能满足查看需求；二是全网互联互控势必面临如何对已有监控系统的改造的问题。

    在进行轨道交通视频监控系统规划、建设时除了考虑本期建设外，还得考虑将来监控的联网应用，在轨道交通的总监控中心TCC能够调看所有前端的监控实时、历史的图像。

    本文将对地铁监控的建设模式及发展趋势进行探讨，分析地铁传统监控建设的不足之处以及地铁全IP监控解决方案带来技术革命性的变革，冀望找到更加合理、完善的轨道交通行业监控系统建设的整体解决方案。

视频监控系统全IP技术已成大势

    地铁视频监控主要涉及区域是：车站、列车、车辆段、停车场、综合基地、主变电站（所）、运营控制中心等。

    传统的监控采用模数结合方案进行建设，本地采用模拟矩阵进行建设，采用硬盘录像机进行存储，同时通过编码器上传到监控中心进行统一监控。这种传统的CCTV方式应用在较早的地铁线路如北京、上海、广州等老的线路监控，一条线路的总视频流一般不超过300路，属于较小规模监控系统，具有以车站监控为主、每个站只上传8路到监控中心，缺乏全局调看、统一管理、全局控制等特点。

    但是，由于这种传统的建设模式在集中监控、资源统一调配、突发事件多人实时调看、跨线运营调看图像、存储时间、图像存储安全、系统可维护性、功能易扩展性等方面，已很难满足需求的发展。因此在现今的轨道交通行业视频监控应用领域，CCTV全IP解决方案已成为大势所趋。

    这其中的原因就在于，随着我国轨道交通建设的跨越性发展，许多城市都已经拥有了不止一条的地铁线路，跨线运营成为行业发展的必然需求。在视频监控上，当出现紧急情况时，如何跨线调阅图像，对出现的情况进行联合分析判断就成为了关键。IP监控在规划之初就考虑到统一图像存储的管理需求，可以灵活调看各线的历史图像。而且，可以通过建设各车站的监控系统和总控中心，一旦地铁出现紧急事件，可通过网络监控系统实时了解现场情况，全局掌握各地情况实现人力资源集中调动、管理的功能。

    另一方面，公安部门对轨道交通体系的保卫工作要求也越来越高，公安厅要求安全保卫监控存储历史图像数据能够支持至少15天的数据存储容量。由于IP监控采用专业IP SAN存储，存储容量按需扩容，完全满足大容量图像的存储需求；图像数据应在监控中心存储，此种方式能防止人为破坏图像数据，提高数据可靠性，同时可避免图像被人非法挪用、散播，起到内防内控的作用。

    同时，在系统维护方面，IP监控方案支持对前端各种编解码设备进行统一管理，一旦出现某路图像视频丢失，监控平台能够告警提示，通过网络排查能很快定位故障，极大降低系统维护成本。这对于如今日益庞大的轨道交通监控体系来说，具有十分重要的意义。

    另外，IP监控系统可以很容易的实现功能扩展，通过采用开放的架构，支持将来智能业务的扩展，例如事件报警、人数统计、人脸识别等应用。这样可以进一步加强地铁安全防范，提供地铁公共交通安全，同时在出现一定情况下可以进行控制人流，及时判断、搜查可疑分子。尤其在现在地铁安保措施越来越严格的情况下，这一特点的价值更为明显。

    由此可见，视频监控IP化是轨道交通行业应用发展必然，实际上，北京、成都、杭州、苏州等城市新建的地铁视频监控系统，基本上都采用了IP技术解决方案。在杭州华三通信技术有限公司（简称：H3C）参与的杭州地铁1号线、苏州地铁1号线等的CCTV项目中，抛弃了传统的模拟矩阵，采用了H3C iVS IP视频监控解决方案，在控制中心与车站都可对前端图像可以灵活进行控制，同时车站的管理工作站的用户只能管理本站内的视频监控图像和进行图像查询，在控制中心可以进行所有车站的图像管理。H3C iVS IP视频监控系统支持精确到秒级的高效检索，当出现紧急情况时，车站/控制中心都能够即时回放1分钟之前的事故现场图像。H3C的方案采用了视频流和控制流相分离的NGN架构，视频流不用经过传统的流媒体服务器转换，直接由前端编码器发起iSCSI流写入到后端的IP SAN磁盘阵列中，满足端到端的“0”瓶颈视频图像存储。在视频监控系统中的任何设备出现意外事件时如设备故障、设备掉电等，可以保证掉电之前的历史图像完整性，为分析事故原因提供依据。

视频监控系统IPSAN存储渐成主流

视频监控系统 IP SAN存储渐成主流

    智能分析目前在轨道交通行业处在试验阶段，虽然目前出现了各种各样的智能视频业务的系统，主要有两类：前端分析预处理和后端统一智能分析；但是在中国现阶段面临是轨道交通压力大，繁忙的站台/通道上一些新兴的智能视频分析——如遗留物检测，能够起到预期的作用微乎其微，极端情况甚至还可能会导致产生“狼来了”的反向效果；同时由于标准化的缺失，个人认为目前我国轨道交通的智能视频分析业务还仅属于探讨研究、小规模试用阶段，但是作为关键的历史图像回放功能在我国目前阶段显得尤为重要。

    存储方式对轨道交通视频监控系统显得尤为重要，在这一点上，DVR（硬盘录像机）存储和IP SAN存储两种方式，在轨道交通视频监控应用领域，其市场正在发生着潜移默化的变化。

    总体而言，我们可以看到，DVR分布式存储在小规模监控应用方面有优势，IP SAN磁盘阵列的存储方式则因为具备更好的存储可靠性、可管理性、可扩展性以及图像数据的综合应用能力，长期维护成本低，支持集中部署和分布式部署，更符合轨道交通视频监控规模应用的需求。

    采用IP SAN阵列有两种应用：（1）传统的应用可以采用流媒体服务器＋IP SAN；（2）IP SAN的直接存储。通过IP SAN存储支持前端编码器通过iSCSI流直接存储模式，简化了中间的NVR/流媒体服务器的环节，避免了NVR/流媒体服务器带来的瓶颈问题——不管是流媒体服务器还是NVR故障不影响正常的图像存储，同时满足紧急情况的需求，可以达到精确到秒级回放，甚至最短可以回看1分钟前的图像。而且当轨道交通系统的规模变得很大时，IP SAN在如何部署、管理这些存储设，如何合理利用这些存储空间，如何对这些海量的视频数据进行有效管理等问题上，显得更加“游刃有余”，也更得到用户的接受。

    图二 iSCSI直接存储模式

    图三 传统的存储模式

    上海的部分线路建设、沈阳的1、2号线建设还沿用了DVR作为视频监控系统的存储，但是由于DVR的先天不足满足不了轨道交通行业的需要，在今年北京招标的5条地铁线路、苏州、成都、西安等项目中全部采用了IP SAN作为视频监控系统的存储，IP SAN份额占到今年新建项目总的存储容量的90％以上。得到越来越多用户的认可。

    轨道交通视频监控发展殊途同归

    虽然目前轨道交通的视频监控存在多种模式的混合，但是在新兴线路的建设中，不管是在北京、上海等已有轨道监控规模应用的城市，还是在杭州、苏州等新兴轨道交通建设城市，越来越多业主、专家认同全IP监控，并认识到全IP监控不仅给他们带来初期规划、建设的简约而不简单，而且给后期的维护、管理带来易用、易管理的方便，同时带来良好的可扩展性——如进行视频智能分析业务应用等业务的延伸。