邵彥辰

伴隨著我國鐵路公安部門反恐力度的不斷加強(qiáng)，為了確保旅客的出行安全，提高車站的安全水平，鐵路部門開展了“全覆蓋、無縫隙”的高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)。車站視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為綜合視頻系統(tǒng)的一部分，能夠?qū)囌緝?nèi)旅客、工作人員及設(shè)備進(jìn)行全天實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以為車站監(jiān)控工作人員和公安人員提供清晰、直觀的視頻，并通過視頻圖像的收集存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)圖像的調(diào)用與回放。

目前車站高清視頻監(jiān)控在設(shè)計(jì)與實(shí)施工程中還存在一些難題，需要根據(jù)視頻全覆蓋的要求，合理布設(shè)攝像機(jī)位置，計(jì)算確定高清視頻圖像碼流及存儲(chǔ)要求，調(diào)整幀率參數(shù)，以減少視頻圖像存儲(chǔ)容量等。

1 高清視頻監(jiān)控的技術(shù)特點(diǎn)及覆蓋范圍

1.1 高清視頻監(jiān)控的技術(shù)特點(diǎn)

高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)在于前端采用監(jiān)控領(lǐng)域的專業(yè)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)，即高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)。高清攝像機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)H.264視頻壓縮格式，支持多碼流選擇，碼流范圍一般在10 kb/s至4 Mb/s之間，錄像分辨率可以達(dá)到720P以上，清晰度可以達(dá)到720TVL廣播級(jí)的圖像畫質(zhì)。720P是SMPTE(美國電影電視工程師協(xié)會(huì)制定)高清數(shù)字電視的格式標(biāo)準(zhǔn)，有效顯示分辨率為1280×720，經(jīng)換算1280×720為16：9的寬屏顯示比例。雖然16：9尺寸的監(jiān)控終端設(shè)備當(dāng)前在市面上十分普遍，但由于攝像機(jī)視頻信號(hào)技術(shù)的制約，信號(hào)輸出還采用原來的4：3比率，因此在鐵路領(lǐng)域采用的720P高清攝像機(jī)通常為1280×960分辨率。高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)不但清晰度高而且操作簡便、易于安裝，在很大程度上減少工程布線和施工成本，但高清視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)輸出信號(hào)碼流比較大，一般綜合視頻平臺(tái)采用4CIF，2 Mb/s帶寬很難滿足數(shù)據(jù)承載要求。高清視頻監(jiān)控通常采用RJ-45，10/100Base-T作為視頻接口，需要的帶寬是3 Mb/s。而且由于視頻輸出信號(hào)碼流大，對圖像存儲(chǔ)空間的要求也比較高，就相同路數(shù)來說，高清產(chǎn)品會(huì)比標(biāo)清產(chǎn)品占用更多的帶寬及存儲(chǔ)空間，存儲(chǔ)產(chǎn)品需要更大的容量。更為重要的是在滿足這些要求時(shí)，存儲(chǔ)技術(shù)需要與監(jiān)控應(yīng)用特別是高清監(jiān)控應(yīng)用做更緊密的結(jié)合，對此需要特定設(shè)計(jì)的產(chǎn)品和方案才能更好地滿足要求。

1.2 高清視頻監(jiān)控的覆蓋范圍

鐵路大型客運(yùn)車站的區(qū)域布局具有以下特點(diǎn)：①空間大，各功能空間劃分相當(dāng)獨(dú)立，連接方便，一般劃分有售票區(qū)域、候車區(qū)域、站臺(tái)區(qū)域、辦公區(qū)域、設(shè)備間，以及各區(qū)域之間的連接通道;②綜合性強(qiáng)，需要考慮與城市軌道交通、航空運(yùn)輸、公共汽車運(yùn)輸?shù)倪B接。

為達(dá)到高清視頻監(jiān)控范圍的“全覆蓋、無縫隙”要求，視頻監(jiān)控系統(tǒng)除覆蓋進(jìn)出站口、售票廳、候車區(qū)域、檢票區(qū)域、站臺(tái)、設(shè)備機(jī)房、票款室、通道區(qū)域 (防火通道、緊急疏散、自動(dòng)扶梯、垂直電梯)等傳統(tǒng)監(jiān)控領(lǐng)域外，還應(yīng)對辦公區(qū)域出入口、商業(yè)區(qū)域、站臺(tái)遠(yuǎn)端、樓扶梯下方等平時(shí)不易監(jiān)控的視頻死角進(jìn)行監(jiān)控覆蓋。

2 高清視頻監(jiān)控在鐵路工程中的應(yīng)用

各車站設(shè)置的高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要由前端采集設(shè)備、視頻解碼設(shè)備、視頻控制設(shè)備、視頻存儲(chǔ)設(shè)備、視頻分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備、視頻監(jiān)控終端 (或電視墻)、接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備、系統(tǒng)管理終端及視頻網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成。

2.1 高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機(jī)設(shè)備布置方案

前端采集設(shè)備 (除安檢區(qū)域外)均采用720P高清攝像機(jī)，候車室、進(jìn)出站大廳、站臺(tái)等開闊區(qū)域采用球型攝像機(jī)，走廊、樓梯間等狹窄區(qū)域采用槍型攝像機(jī)。

為每臺(tái)安檢儀配置4臺(tái)高清攝像機(jī)，其中2臺(tái)720P固定式攝像機(jī)用于對放包、提包過程進(jìn)行視頻監(jiān)控，在安檢儀或安檢門適當(dāng)位置設(shè)置1臺(tái)720P固定式攝像機(jī)用于旅客通過安檢過程的視頻監(jiān)控，設(shè)置1臺(tái)1080P高清攝像機(jī)用于旅客面部特征的視頻圖像采集。在安檢儀操作臺(tái)設(shè)置1臺(tái)視頻監(jiān)控終端。

售票室視頻監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，售票室設(shè)置槍型攝像機(jī)并配置拾音器，按照與窗口一一對應(yīng)原則設(shè)置，圖像信息在硬盤錄像機(jī)上進(jìn)行存儲(chǔ)，在綜合監(jiān)控室配置監(jiān)控終端。

2.2 傳輸設(shè)備

各車站信息機(jī)房設(shè)置視頻系統(tǒng)核心層交換機(jī)，作為I類視頻接入節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全站視頻的接入、分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)、視頻內(nèi)容分析等功能，并對其接入的所有視頻信息和告警信息進(jìn)行存儲(chǔ)。各車站設(shè)備間或配線間設(shè)置視頻系統(tǒng)接入層交換機(jī)，作為II類視頻接入節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對鄰近區(qū)域內(nèi)相對分散的采集點(diǎn)視頻信息進(jìn)行收集，并上傳至I類視頻接入節(jié)點(diǎn)。攝像機(jī)與視頻接入節(jié)點(diǎn)之間通常選用光纜傳輸。

2.3 后臺(tái)設(shè)備

高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)設(shè)備主要包括設(shè)置在信息機(jī)房的主機(jī)設(shè)備及為車站監(jiān)控工作人員和公安人員配備的監(jiān)控終端。

在車站信息機(jī)房設(shè)置視頻控制設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備、管理終端等主機(jī)設(shè)備。視頻存儲(chǔ)設(shè)備按照雙機(jī)熱備的方式進(jìn)行配置，視頻控制設(shè)備及存儲(chǔ)設(shè)備配置雙冗余電源模塊。

在車站綜合監(jiān)控室設(shè)置視頻監(jiān)控終端或電視墻。在車站公安值班室、消防控制室、車站值班員室設(shè)置視頻監(jiān)控終端。

2.4 高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備方案

設(shè)計(jì)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)需要計(jì)算錄像存儲(chǔ)使用硬盤的數(shù)量，而網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控是根據(jù)前端攝像機(jī)設(shè)置的圖像碼流來計(jì)算所需硬盤存儲(chǔ)容量的。

鐵路工程采用的720P高清攝像機(jī)圖像碼流為3Mb/s，單路攝像機(jī)每小時(shí)存儲(chǔ)容量為1350MB，每天的存儲(chǔ)容量為32400MB。以一個(gè)10000平方米的中型車站為例，約布置有100臺(tái)高清攝像機(jī)，則全部100臺(tái)高清攝像機(jī)一個(gè)月視頻圖像的存儲(chǔ)容量為97200000MB，約為90TB。

針對高清視頻攝像機(jī)圖像碼流大的特點(diǎn)，在鐵路工程中對部分圖像不活躍的前端攝像機(jī)的幀率參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，技術(shù)方案如下：一般監(jiān)控中前端攝像機(jī)的幀率設(shè)為25或30幀/秒，其能保持圖像的流暢度。但在監(jiān)控的畫面中，監(jiān)控的物體不會(huì)因突然運(yùn)動(dòng)而從畫面消失時(shí)，可選擇減少攝像機(jī)圖像幀率的方式來減少占用的存儲(chǔ)空間。例如在惟一出入口的旅客通道，監(jiān)控范圍比較狹長，人員在通道內(nèi)活動(dòng)不會(huì)從圖像中消失，可選擇減幀的方式。因?yàn)橹粶p少了攝像機(jī)的幀率參數(shù)，并沒有改變攝像的圖像分辨率，所以錄像的清晰度保持不變，但占用的圖像存儲(chǔ)空間大大減少。

針對高清視頻攝像機(jī)占用存儲(chǔ)空間大的特點(diǎn)，工程中將高清存儲(chǔ)設(shè)備在盤位上進(jìn)行了增加與擴(kuò)展，傳統(tǒng)DVR單機(jī)最多能夠支持8盤位的存儲(chǔ)，容量最大為16TB;而高清存儲(chǔ)設(shè)備最大單機(jī)可支持到48盤位，容量最大為96TB，同時(shí)每臺(tái)設(shè)備還可接擴(kuò)展柜，最多單機(jī)可以支持3個(gè)十六盤位的擴(kuò)展柜，這樣總?cè)萘靠梢赃_(dá)到192TB，是傳統(tǒng)DVR的存儲(chǔ)空間的12倍。

3 總結(jié)與展望

高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以滿足鐵路車站“全覆蓋、無縫隙”的全天實(shí)時(shí)監(jiān)控要求，提供給車站監(jiān)控工作人員和公安人員清晰的圖像資料，并通過優(yōu)化前端攝像機(jī)的幀率參數(shù)和擴(kuò)展高清存儲(chǔ)設(shè)備在盤位的方式，完成大圖像碼流的存儲(chǔ)與回放。該方案在青煙威榮城際等鐵路工程已經(jīng)得到成功應(yīng)用。

當(dāng)前，隨著高清設(shè)備的大量應(yīng)用，以及越來越高的文件存儲(chǔ)期限，存儲(chǔ)設(shè)備能否在未來很長一段時(shí)間滿足需求存儲(chǔ)的增長是必須要解決的問題。高性能、大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)及存儲(chǔ)解決方案將得到更廣泛的應(yīng)用。構(gòu)建下一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其存儲(chǔ)部分將不再是單純的存儲(chǔ)單元，而應(yīng)該是一個(gè)聯(lián)系前端的智能處理和后端智能檢索的整合系統(tǒng)。

同時(shí)，視頻圖像分析、行為分析的功能已在進(jìn)一步開發(fā)完善過程中，相信隨著視頻圖像分析、行為分析技術(shù)的進(jìn)一步成熟，將來的高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以大大減少車站監(jiān)控工作人員和公安人員的工作負(fù)荷，使得高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠在鐵路工程中得到更廣泛的應(yīng)用。

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