一種地鐵閉路電視系統(tǒng)構(gòu)建方法

李森林 胡 波

(國電南瑞科技股份有限公司 南京 210061)

閉路電視(CCTV)系統(tǒng)是地鐵建設(shè)中一個重要的子系統(tǒng)，它擔(dān)負(fù)著地鐵運(yùn)營中的安防重任，同時為事故追查提供視頻資料。車站操作員能夠控制本站的攝像機(jī)，控制中心操作員能夠控制全線所有的攝像機(jī)。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)是城市軌道交通自動化調(diào)度管理的重要工具，也是當(dāng)今城市軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過對相關(guān)系統(tǒng)的集成和互聯(lián)，將各分散的自動化系統(tǒng)組合成一個有機(jī)的整體，為跨專業(yè)的信息共享和聯(lián)動提供平臺，實(shí)現(xiàn)資源共享。在綜合監(jiān)控統(tǒng)一的軟硬件平臺、統(tǒng)一的人機(jī)界面上，調(diào)度人員可以對各個子系統(tǒng)進(jìn)行高效便捷的操作，從而提高事故處理效率，提升地鐵整體運(yùn)營管理水平。

目前，國內(nèi)新建的地鐵線路均設(shè)置CCTV系統(tǒng)和ISCS，值班人員通過ISCS的終端來實(shí)現(xiàn)對CCTV系統(tǒng)的操作。下面以北京地鐵房山線為例，對CCTV系統(tǒng)與ISCS互聯(lián)進(jìn)行論述。

1 CCTV系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)和原理

北京地鐵房山線全長24.7 km，共有11座車站、1座車輛段、1個控制中心和1個備用控制中心。其中，控制中心還沒有建成，備用中心設(shè)在車輛段內(nèi)。

1.1 CCTV 系統(tǒng)功能

北京地鐵房山線CCTV系統(tǒng)由11個車站、1個車輛段、1個備用控制中心組成，備用中心和車站(車輛段)共享視頻圖像資源。

CCTV系統(tǒng)作為一種視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)，具有直觀、實(shí)時的圖像監(jiān)視、記錄、跟蹤等功能。CCTV系統(tǒng)具有兩方面的功能:一方面是地鐵運(yùn)營的一個機(jī)電系統(tǒng)，稱為運(yùn)營CCTV系統(tǒng);另一方面是地鐵公安機(jī)關(guān)的監(jiān)控手段，稱為公安CCTV系統(tǒng)。

運(yùn)營CCTV系統(tǒng)是地鐵運(yùn)營和維護(hù)的配套設(shè)備，是控制中心調(diào)度員和車站值班員的重要輔助工具，用來監(jiān)視列車運(yùn)行，掌握客流大小、流向，提高行車指揮透明度。在發(fā)生緊急情況(如火災(zāi)、反恐、自然災(zāi)害等)時，為控制中心和車站級調(diào)度員提供事發(fā)現(xiàn)場的實(shí)時視頻圖像，指揮現(xiàn)場救援及乘客疏導(dǎo);同時，攝像機(jī)的全方位錄像可為事后分析原因及查明責(zé)任提供依據(jù)。公安CCTV系統(tǒng)用于對車站人流密集的公共場所進(jìn)行全方位的監(jiān)視，是軌道交通公安部門及時發(fā)現(xiàn)并處置突發(fā)事件的重要工具。房山線運(yùn)營CCTV系統(tǒng)和公安CCTV系統(tǒng)是統(tǒng)一設(shè)計、合并設(shè)置的。

由于地理上位置分散，CCTV系統(tǒng)在車站、車輛段、備用中心分別獨(dú)立設(shè)置，各自組成獨(dú)立的小系統(tǒng)，相互之間通過通信主干網(wǎng)相連，組成一個完整的大系統(tǒng)。

1.2 車站CCTV系統(tǒng)

一個典型的車站CCTV系統(tǒng)設(shè)備主要包括攝像機(jī)、字符發(fā)生器、視頻分配器、視頻矩陣、編碼器、畫面分割器、視頻控制服務(wù)器、視頻存儲服務(wù)器、維護(hù)終端、控制鍵盤、視頻顯示器等，每個車站CCTV系統(tǒng)各自獨(dú)立運(yùn)行，為車站調(diào)度人員提供視頻圖像。同時，各個車站CCTV系統(tǒng)和控制中心CCTV系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)相互連接，進(jìn)行必要的信息交互。車站CCTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.3 備用中心CCTV系統(tǒng)

圖1 車站CCTV系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

備用中心CCTV系統(tǒng)與車站CCTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似，特有的設(shè)備包括網(wǎng)管服務(wù)器、九畫面分割器、大屏控制器等。通過備用中心CCTV系統(tǒng)，調(diào)度員能夠查看全線所有的攝像機(jī)圖像，并對車站的CCTV設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)視。備用中心CCTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 備用中心CCTV系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和接口關(guān)系

2.1 硬件結(jié)構(gòu)

房山線綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一個分布式的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，由控制中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)、車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)、車輛段綜合監(jiān)控系統(tǒng)等節(jié)點(diǎn)組成。每個節(jié)點(diǎn)被稱為一個域，每個域都是一套獨(dú)立的小綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能自治獨(dú)立運(yùn)行，各個域之間共享數(shù)據(jù)、協(xié)調(diào)工作，從而構(gòu)成一個大的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

綜合監(jiān)控的每個域之間通過通信主干網(wǎng)相連，每個域內(nèi)都配有服務(wù)器和工作站，如果主干網(wǎng)出現(xiàn)故障，各個車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)還能夠獨(dú)立工作，以保證地鐵的正常運(yùn)行。

2.2 軟件結(jié)構(gòu)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化軟件結(jié)構(gòu)，總體分為平臺軟件和應(yīng)用軟件兩大部分。平臺軟件提供系統(tǒng)管理、商用數(shù)據(jù)庫、實(shí)時數(shù)據(jù)庫、圖形工具、報表工具、權(quán)限管理、報警服務(wù)、Web信息發(fā)布等公共服務(wù)。應(yīng)用軟件由多個處理具體應(yīng)用邏輯的軟件模塊組成，不同的軟件模塊相互獨(dú)立，提供相應(yīng)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理及控制功能。各個應(yīng)用軟件模塊即插即用，配置非常靈活。

2.3 接口關(guān)系

按照系統(tǒng)間的耦合程度來分，綜合監(jiān)控系統(tǒng)與地鐵中其他系統(tǒng)的接口關(guān)系分為集成和互聯(lián)兩種。

集成系統(tǒng)是被綜合監(jiān)控系統(tǒng)完全集合在其內(nèi)的專業(yè)自動化系統(tǒng)，集成子系統(tǒng)完全融入綜合監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)成系統(tǒng)主體，全部功能都由綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，成為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的一部分。北京地鐵房山線綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成了電力監(jiān)控系統(tǒng)(PSCADA)和環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)。

互聯(lián)系統(tǒng)是保持獨(dú)立運(yùn)行且具有完整結(jié)構(gòu)的專業(yè)系統(tǒng)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過外部接口與互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行必要的信息交互，以支持綜合監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)。與北京地鐵房山線綜合監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)的系統(tǒng)包括閉路電視(CCTV)、廣播(PA)、乘客信息(PIS)、屏蔽門(PSD)等子系統(tǒng)。

3 CCTV系統(tǒng)與ISCS接口方式

北京地鐵房山線CCTV系統(tǒng)與ISCS互聯(lián)，在控制中心、備用中心、車輛段和車站存在接口，詳細(xì)接口如圖3所示。其中，上面的部分是備用控制中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，左下角為典型車站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

CCTV系統(tǒng)與ISCS通過串口進(jìn)行連接。在車站和備用中心，CCTV系統(tǒng)提供串口服務(wù)器，經(jīng)串口與ISCS的前置機(jī)(FEP)相連。串口服務(wù)器和前置機(jī)分別是CCTV系統(tǒng)和ISCS的接口設(shè)備，負(fù)責(zé)隔離本系統(tǒng)的內(nèi)部和外部，轉(zhuǎn)換通信信號，并進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。CCTV與ISCS內(nèi)部都是雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)內(nèi)部的可靠傳輸。在每一個接口，ISCS提供2臺FEP、CCTV提供1臺串口服務(wù)器與對方相連。CCTV系統(tǒng)的串口服務(wù)器是雙網(wǎng)配置，分別與ISCS的2臺FEP連接，形成單機(jī)雙口、兩條通道，其中任一通道值班，另一條通道備用，保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

CCTV系統(tǒng)與ISCS之間的數(shù)據(jù)流可分為兩種:一種是從ISCS流向CCTV的控制數(shù)據(jù)，另一種是從CCTV流向ISCS的狀態(tài)數(shù)據(jù)?？刂茢?shù)據(jù)包括攝像機(jī)圖像切換、云臺PTZ控制、設(shè)置和調(diào)用預(yù)置位等操作。控制數(shù)據(jù)通常由ISCS人機(jī)界面發(fā)起，調(diào)度員在ISCS人機(jī)界面上進(jìn)行某種操作后，發(fā)送命令至ISCS服務(wù)器，服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)處理后將命令發(fā)給FEP，再由FEP發(fā)給CCTV系統(tǒng)，CCTV收到這個命令后執(zhí)行相應(yīng)的動作，從而實(shí)現(xiàn)控制操作。狀態(tài)數(shù)據(jù)包括攝像機(jī)故障狀態(tài)、占用狀態(tài)、CCTV服務(wù)器狀態(tài)等，通常由ISCS定期地發(fā)起狀態(tài)查詢，CCTV系統(tǒng)響應(yīng)查詢，并將狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)給ISCS，ISCS服務(wù)器進(jìn)行相應(yīng)處理后發(fā)送給人機(jī)界面，人機(jī)界面再按照一定的形式顯示這些狀態(tài)信息。

圖3 CCTV系統(tǒng)與ISCS接口

ISCS集成了CCTV系統(tǒng)的人機(jī)界面，所有對CCTV的操作完全通過ISCS的人機(jī)界面來完成。作為后備，CCTV系統(tǒng)在控制中心和每個車站都保留一套操作終端。通過ISCS平臺，CCTV系統(tǒng)可以和其他子系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動。有了聯(lián)動，CCTV系統(tǒng)不再只是一個單一的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，而是能夠給調(diào)度員提供更有力的幫助，發(fā)揮出更大的效益。

4 結(jié)語

北京地鐵房山線已經(jīng)投入運(yùn)營，從運(yùn)營情況來看，CCTV系統(tǒng)運(yùn)行良好。中心調(diào)度員通過ISCS，可以非常方便地切換任意的攝像機(jī)圖像，能對云臺攝像機(jī)進(jìn)行自由控制，可以選擇將圖像顯示在大屏幕上，也可以將圖像以單畫面、4畫面或者9畫面的形式顯示在自己的監(jiān)視器上。通過查看實(shí)時圖像，調(diào)度員可以很方便地對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視。

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