地鐵站智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案研究

鄭江濤

（中鐵二院（成都）咨詢(xún)監(jiān)理有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

0 引言

視頻監(jiān)控是地鐵站安防領(lǐng)域可視化管理、危險(xiǎn)事件預(yù)見(jiàn)防范、事后調(diào)查取證工作中的重要組成部分，同時(shí)也為降低安防值班人員工作量、簡(jiǎn)化操作流程、提高工作效率發(fā)揮著重要作用。目前電子行業(yè)關(guān)于視頻監(jiān)控的產(chǎn)品層出不窮，設(shè)備功能和適用范圍也更加廣泛，各類(lèi)傳感器配合監(jiān)控設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用是未來(lái)智能化監(jiān)控的發(fā)展趨勢(shì)。鑒于技術(shù)專(zhuān)利和利益驅(qū)動(dòng)，各種品牌的視頻監(jiān)控設(shè)備、應(yīng)用平臺(tái)相互獨(dú)立運(yùn)行，難以做到資源整合，造成資源浪費(fèi)。而且，在沒(méi)有完善解決方案情況下建立起來(lái)的監(jiān)控系統(tǒng)還可能增加工作強(qiáng)度和復(fù)雜性。各種監(jiān)控設(shè)備廠(chǎng)家對(duì)非官方設(shè)備接入具有排他性和局限性，給產(chǎn)品選擇也帶來(lái)困難。因此，搭建一套穩(wěn)定、成熟、完善且便于操作的智能化地鐵站安防監(jiān)控系統(tǒng)具有一定挑戰(zhàn)性。

1 系統(tǒng)架構(gòu)與功能

地鐵站智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能如下：

（1）所有視頻監(jiān)控點(diǎn)位信號(hào)通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接到各控制中心和指揮中心，并通過(guò)服務(wù)器資源整合，實(shí)現(xiàn)信號(hào)資源共享，并將各類(lèi)信號(hào)解碼上墻。

（2）監(jiān)控區(qū)域、特殊場(chǎng)景下的攝像機(jī)能與用于安防的第三方檢測(cè)、控制、報(bào)警功能傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)接口對(duì)接，組成信號(hào)和功能聯(lián)動(dòng)。

（3）視頻信號(hào)、數(shù)據(jù)采集信息和第三方接入設(shè)備信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)到服務(wù)器，其他領(lǐng)域信息可直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀取、調(diào)用或通過(guò)簡(jiǎn)單源碼開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)資源共享。

（4）所有視頻監(jiān)控設(shè)備及第三方接入設(shè)備行為事件、報(bào)警聯(lián)動(dòng)在電子地圖上彈窗預(yù)警。

（5）指定監(jiān)控區(qū)域攝像機(jī)與公安、監(jiān)管部門(mén)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

圖1 地鐵站智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

2 設(shè)計(jì)原則與實(shí)現(xiàn)方案

2.1 設(shè)計(jì)原則

（1）可靠性原則：監(jiān)控設(shè)備和軟件平臺(tái)技術(shù)成熟、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。

（2）便捷性原則：軟件平臺(tái)易于管理、維護(hù)、操作。

（3）兼容性原則：設(shè)備兼容性好，第三方設(shè)備對(duì)接方便，安裝架設(shè)簡(jiǎn)單。

（4）先進(jìn)性原則：設(shè)備和軟件平臺(tái)不僅能滿(mǎn)足當(dāng)下實(shí)際需求，且整個(gè)系統(tǒng)具有遠(yuǎn)矚性、先進(jìn)性、可擴(kuò)展性強(qiáng)。

（5）經(jīng)濟(jì)性原則：設(shè)備高度集成化、智能化，數(shù)據(jù)資源重復(fù)利用率高，升級(jí)改造簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。

2.2 實(shí)現(xiàn)方案

（1）利用解碼器、綜合矩陣將各類(lèi)監(jiān)控、傳感器數(shù)據(jù)解碼上墻，并實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)在監(jiān)控大屏自由拼接和縮放。

（2）站臺(tái)層、候車(chē)區(qū)域、售票區(qū)域攝像機(jī)布控嚴(yán)密，做到多方位無(wú)死角監(jiān)控；攝像機(jī)布點(diǎn)中心區(qū)域安裝360°旋轉(zhuǎn)、焦距可控球機(jī)，球機(jī)可視范圍內(nèi)其他攝像機(jī)與之關(guān)聯(lián)，組成信號(hào)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)某區(qū)域攝像機(jī)發(fā)生預(yù)設(shè)行為事件，球機(jī)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、變焦畫(huà)面調(diào)至監(jiān)控事件中心區(qū)域；指揮中心大屏、電子地圖和監(jiān)控中心同時(shí)對(duì)報(bào)警事件彈窗預(yù)警。

（3）地鐵出入口、人流集中區(qū)域醒目位置設(shè)置智能型專(zhuān)用監(jiān)控?cái)z像機(jī)，攝像機(jī)監(jiān)控可視范圍內(nèi)安裝一鍵報(bào)警和語(yǔ)音對(duì)講設(shè)備，語(yǔ)音對(duì)講和報(bào)警信號(hào)與攝像機(jī)關(guān)聯(lián)。當(dāng)報(bào)警裝置報(bào)警信號(hào)被觸發(fā)后，語(yǔ)音對(duì)講功能自動(dòng)開(kāi)啟，指揮中心大屏和監(jiān)控中心同時(shí)彈窗預(yù)警，并可實(shí)現(xiàn)雙向語(yǔ)音對(duì)講。

（4）在關(guān)鍵敏感區(qū)域、安全禁區(qū)采用智能學(xué)習(xí)型攝像機(jī)，具有行為分析功能，監(jiān)控區(qū)域可劃定入侵、越界報(bào)警，當(dāng)系統(tǒng)后臺(tái)預(yù)設(shè)行為事件被觸發(fā)后，指揮中心大屏和監(jiān)控中心同時(shí)彈窗預(yù)警。

（5）設(shè)備房、配電室等工作人員出入口地區(qū)攝像機(jī)與門(mén)禁系統(tǒng)關(guān)聯(lián)對(duì)接，當(dāng)有人員出入時(shí)，門(mén)禁系統(tǒng)觸發(fā)信號(hào)，攝像機(jī)自動(dòng)拍照記錄，并上傳照片及事件信息至服務(wù)器。當(dāng)門(mén)禁識(shí)別到非法闖入事件時(shí)，指揮中心大屏和監(jiān)控中心同時(shí)彈窗預(yù)警。

（6）設(shè)備房、配電室、風(fēng)機(jī)房、水泵房、弱電房、消防室等房間內(nèi)部監(jiān)控?cái)z像機(jī)具有目標(biāo)跟蹤、動(dòng)作行為抓拍功能；水侵、煙霧、溫度、濕度、噪聲等傳感設(shè)備與攝像機(jī)關(guān)聯(lián)，發(fā)生情況時(shí)關(guān)聯(lián)攝像機(jī)觸發(fā)報(bào)警，指揮中心大屏和監(jiān)控中心同時(shí)彈窗預(yù)警。

（7）閘機(jī)入口監(jiān)控?cái)z像機(jī)設(shè)置人臉抓拍、客流統(tǒng)計(jì)功能，抓拍數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)存至服務(wù)器實(shí)現(xiàn)資源共享。

（8）地鐵入口安裝熱成像攝像機(jī)及人臉識(shí)別攝像機(jī)。人臉識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)服務(wù)器與公安系統(tǒng)黑名單人員實(shí)時(shí)比對(duì)；熱成像攝像機(jī)對(duì)進(jìn)入地鐵人員行李、包裹進(jìn)行初步過(guò)濾分析。當(dāng)發(fā)生可疑情況時(shí)，指揮中心大屏和監(jiān)控中心同時(shí)彈窗預(yù)警[1-2]。

（9）廣場(chǎng)、人流活動(dòng)較大區(qū)域攝像機(jī)具有多機(jī)聯(lián)動(dòng)功能，且具有深度學(xué)習(xí)、人員行為智能分析功能。出現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)設(shè)情況時(shí)，攝像機(jī)通過(guò)自主學(xué)習(xí)智能分析、過(guò)濾行為事件，當(dāng)行為事件達(dá)到預(yù)警、報(bào)警等級(jí)時(shí)攝像機(jī)自動(dòng)向監(jiān)控中心、指揮中心大屏、電子地圖同時(shí)彈窗預(yù)警。

（10）為了更好地實(shí)現(xiàn)監(jiān)控資源共享和用戶(hù)視頻體驗(yàn)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)采用本地網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)+云存儲(chǔ)模式。

3 設(shè)計(jì)難點(diǎn)與解決方案

3.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

（1）設(shè)備選型、定位以及完整解決方案需要較高的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平。

（2）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶寬要求高，網(wǎng)絡(luò)速率瓶頸是普遍存在的問(wèn)題。

（3）整體系統(tǒng)安全可靠性、防御能力必須強(qiáng)大。

（4）多視頻點(diǎn)位同時(shí)監(jiān)控，值班維護(hù)人員工作強(qiáng)度大。

（5）監(jiān)控設(shè)備與第三方接入設(shè)備對(duì)接兼容性問(wèn)題。

3.2 解決方案

（1）設(shè)備選型與定位。視頻監(jiān)控軟件平臺(tái)綜合考慮集成度高、易于操作和維護(hù)，可控性、智能化技術(shù)水平不僅能滿(mǎn)足當(dāng)下需求，且具有前瞻性，升級(jí)方便，滿(mǎn)足長(zhǎng)期不被淘汰；監(jiān)控硬件設(shè)備選用技術(shù)成熟、設(shè)備功能完善的智能型產(chǎn)品，整體可擴(kuò)展性和先進(jìn)性符合發(fā)展需求；建設(shè)初期組織專(zhuān)家進(jìn)行系統(tǒng)論證、多可行性方案對(duì)比選優(yōu)。

（2）網(wǎng)速瓶頸。監(jiān)控?cái)z像頭全部采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，設(shè)備使用H.265編碼格式；視頻存儲(chǔ)采用前端攝像機(jī)直接存儲(chǔ)外加IPSAN區(qū)域存儲(chǔ)和云存儲(chǔ)模式[3]。視頻預(yù)覽根據(jù)不同的監(jiān)控需求，設(shè)定用戶(hù)鑒權(quán)和視頻優(yōu)先級(jí)別，不同級(jí)別的用戶(hù)設(shè)定不同的碼率、碼流和編碼格式；監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)支撐硬件選用故障恢復(fù)和啟動(dòng)時(shí)間短的工業(yè)級(jí)設(shè)備；通信設(shè)備接口速率千兆以上，核心數(shù)據(jù)交換機(jī)背板帶寬及數(shù)據(jù)吞吐量嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流量算法和帶寬容量算法，不僅要充分滿(mǎn)足高峰期和滿(mǎn)負(fù)荷各種信號(hào)同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)的需求，還要預(yù)留余量帶寬容量用于后期監(jiān)控設(shè)備升級(jí)和擴(kuò)容；為減小信號(hào)延時(shí)、衰減損耗，傳輸線(xiàn)路全部采用光纖線(xiàn)路；重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域攝像機(jī)、服務(wù)器、存儲(chǔ)終端、編解碼設(shè)備運(yùn)用多IP地址、多網(wǎng)卡分流技術(shù)，不同領(lǐng)域和作用的網(wǎng)絡(luò)不相互串聯(lián)、借用。

（3）系統(tǒng)安全性。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)行嚴(yán)格內(nèi)外網(wǎng)隔離，所有設(shè)備經(jīng)過(guò)防火墻進(jìn)行行為和安全認(rèn)證；監(jiān)控平臺(tái)對(duì)用戶(hù)賬號(hào)權(quán)限進(jìn)行分級(jí)審查和功能權(quán)限設(shè)定；骨干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、防火墻網(wǎng)絡(luò)采用雙線(xiàn)路、雙電源熱備；為緩解網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力，攝像機(jī)錄像存儲(chǔ)采用前端NVR存儲(chǔ)和攝像機(jī)自存儲(chǔ)，存儲(chǔ)服務(wù)器自動(dòng)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)帶寬空閑時(shí)間，自動(dòng)轉(zhuǎn)存前端設(shè)備錄像到存儲(chǔ)服務(wù)器；級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)交換設(shè)備啟用端口隔離、端口行為限制；對(duì)于需要連接其他網(wǎng)域的攝像機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備采用多IP地址作為網(wǎng)絡(luò)隔離，傳輸線(xiàn)路采用VPN專(zhuān)線(xiàn)；建立時(shí)間服務(wù)器對(duì)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備因時(shí)間漂移[4]產(chǎn)生的時(shí)間誤差進(jìn)行校時(shí)，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備分時(shí)自動(dòng)與時(shí)間服務(wù)器校時(shí)，確保監(jiān)控系統(tǒng)所有時(shí)間同步在誤差允許范圍內(nèi)；建立日志和事件服務(wù)器對(duì)用戶(hù)操作行為和訪(fǎng)問(wèn)記錄、監(jiān)控設(shè)備、傳感器報(bào)警事件進(jìn)行跟蹤；開(kāi)啟數(shù)據(jù)備份功能，重要的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)定期進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)備份。

（4）工作強(qiáng)度。區(qū)域內(nèi)所有監(jiān)控?cái)z像機(jī)軟件開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)升級(jí)或服務(wù)器數(shù)據(jù)下發(fā)升級(jí)功能，監(jiān)控及傳感設(shè)備開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)喚醒功能和“假死”（錯(cuò)誤指令、網(wǎng)絡(luò)攻擊、超負(fù)荷運(yùn)行等原因造成的設(shè)備死機(jī)）自動(dòng)復(fù)位功能；關(guān)鍵區(qū)域攝像機(jī)選用具備深度學(xué)習(xí)、自主事件行為分析、自動(dòng)預(yù)警及報(bào)警功能的產(chǎn)品；攝像機(jī)和操作平臺(tái)設(shè)置自動(dòng)巡更、行為分析、行為事件隔離功能，平臺(tái)與監(jiān)控員形成交互式監(jiān)控，從而減輕值班人員的工作強(qiáng)度。

（5）設(shè)備兼容性。建立適合地鐵場(chǎng)景視頻監(jiān)控設(shè)備接入標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一視頻監(jiān)控接入準(zhǔn)則和規(guī)范；開(kāi)放攝像機(jī)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展接口和標(biāo)準(zhǔn)接口通信協(xié)議，軟件平臺(tái)開(kāi)放第三方設(shè)備接入許可，并且支持二次定制開(kāi)發(fā)，提供SDK源碼開(kāi)發(fā)和對(duì)接關(guān)鍵技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

地鐵站視頻監(jiān)控系統(tǒng)并不是一成不變的，應(yīng)根據(jù)發(fā)展需要進(jìn)行整體規(guī)劃，并建立基本的框架結(jié)構(gòu)，而系統(tǒng)的完整性和適用價(jià)值應(yīng)在實(shí)際運(yùn)用中不斷總結(jié)。隨著監(jiān)控行業(yè)技術(shù)的發(fā)展與成熟，產(chǎn)品更新?lián)Q代是必然結(jié)果，地鐵站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能和實(shí)用性將更加完善、更加智能化。