一、引言 

随着中(zhōng)國(guó)城市化進程的加快，城市人口急劇增加，城市交通承受的壓力越來越大，道路擁擠、交通堵塞、秩序混亂成為(wèi)大 城市中(zhōng)的普遍現象。軌道交通由于其運量大、速度快、準時準點、安(ān)全性高、不發生堵塞等優點成為(wèi)各大城市緩和與改善城市 交通緊張的優先選擇，目前國(guó)内如北京、上海、廣州、南京、深圳等一線(xiàn)城市均已開通了地鐵。但是，縱觀全球軌道交通的發 展史，軌道交通的安(ān)全防範問題一直是建設和管理(lǐ)部門面臨的嚴峻的挑戰。軌道交通視頻監控系統是軌道交通安(ān)全防範系統 中(zhōng)重要的一個組成部分(fēn)，它能(néng)夠在第一時間以圖像、文(wén)字形式告知管理(lǐ)、維護和保安(ān)人員現場所發生的任何情況，使保安(ān)部 門有(yǒu)效地做出快速反應，并将所發生事件的全過程進行備份，對重要數據進行記錄，為(wèi)處理(lǐ)事故提供切實依據。 

軌道交通視頻監控系統又(yòu)是調度員和車(chē)站值班員監視列車(chē)運行、掌握客流大小(xiǎo)和流向、提高行車(chē)指揮透明度的輔助通信工(gōng) 具(jù)，是列車(chē)司機在車(chē)站停車(chē)後監視旅客上下車(chē)、掌握開關車(chē)門時間的重要手段。當車(chē)站發生災情時，視頻監視子系統可(kě)作(zuò)為(wèi)防 災調度員指揮搶險的指揮工(gōng)具(jù)。以下筆(bǐ)者以南京地鐵為(wèi)例簡單闡述視頻監控系統在軌道交通安(ān)全防範系統中(zhōng)的應用(yòng)。 

二、南京地鐵監控系統項目的需求分(fēn)析 

南京地鐵1 号線(xiàn)一期工(gōng)程南起奧體(tǐ)中(zhōng)心，北至邁臯橋，形成南京主城區(qū)中(zhōng)軸線(xiàn)的快速交通走廊。整條線(xiàn)路全長(cháng)21.72 公(gōng)裏， 其中(zhōng)地下線(xiàn)14.33 公(gōng)裏，地面及高架線(xiàn)7.39 公(gōng)裏，共設車(chē)站16 座，其中(zhōng)地下車(chē)站11 座，地面及高架車(chē)站5 座，在小(xiǎo)行站設車(chē) 輛基地一個，整個地鐵的控制中(zhōng)心設在珠江路地鐵大廈。

為(wèi)了保障地鐵交通安(ān)全和提高運營管理(lǐ)效率，在地鐵沿線(xiàn)全程實施視頻監控，主要包含以下幾個内容：

(1) 運營管理(lǐ)監控，對每個車(chē)站的售票處、出入口、自動扶梯、站台等地點進行監控和記錄，便于及時發現可(kě)疑人員和可(kě)疑 物(wù)件。

(2) 在突發事件或災害發生時，通過實時監控，提高指揮、調度能(néng)力。

(3) 對監控點附近的其他(tā)環境參數、告警信息進行采集，并通過視頻監控系統統一傳送至監控中(zhōng)心。

(4) 通過網絡化視頻監控技(jì )術的應用(yòng)，使之能(néng)夠方便地進行全網集中(zhōng)管理(lǐ)，遠(yuǎn)程調用(yòng)。

(5) 公(gōng)安(ān)治安(ān)管理(lǐ)監控，地鐵沿線(xiàn)各站口周邊人流量大，這部分(fēn)視頻系統與公(gōng)安(ān)系統共享，保障人們出行安(ān)全。

三、南京地鐵視頻監控系統概述 

南京地鐵視頻監控系統是由車(chē)站本地監控、中(zhōng)心遠(yuǎn)端監控和傳輸通道三部分(fēn)組成。系統設備主要包括攝像機、監視器、切 換矩陣、視頻分(fēn)配器、畫面合成器、字符疊加器、數字錄像設備等。聯網視頻矩陣以及攝像機全部采用(yòng)英飛拓産(chǎn)品。 

1、地鐵視頻監控車(chē)站系統架構 

在每個地鐵站出入口都裝(zhuāng)有(yǒu)監控攝像機，進出地鐵站、檢票口的乘客都會被攝像機從正面拍攝到，對于人流量較大的地鐵 站大廳均安(ān)裝(zhuāng)有(yǒu)一體(tǐ)化高速球形攝像機，以便能(néng)夠撐握整個大廳的情況。站内較偏僻的角落均單獨安(ān)裝(zhuāng)攝像機，讓不法分(fēn)子無 機可(kě)乘。地鐵站台上有(yǒu)規律的安(ān)裝(zhuāng)若幹攝像機，使得運營管理(lǐ)人員能(néng)夠及時了解地鐵站情況，列車(chē)司機也能(néng)直接從監控畫面中(zhōng) 了解當前乘客的上下車(chē)情況。

                                                                                                                          圖 1 車(chē)站地鐵視頻監控系統架構 

如圖 1，所有(yǒu)車(chē)站，矩陣和碼分(fēn)配器都設置于設備機房中(zhōng)，監視器和鍵盤放置在車(chē)站控制室中(zhōng)，控制人員在車(chē)控室通過V2116 鍵盤可(kě)以對車(chē)站内的所有(yǒu)前端攝像點進行切換和控制，從而可(kě)以對本站點的情況有(yǒu)全面的了解和掌握，每一個站點都相對獨立。 

2、車(chē)站監控點的布局舉例 監控前端的功能(néng)是采集視頻信号，傳輸到矩陣控制主機；同時接收控制主機的遠(yuǎn)程控制命令，控制攝像機的動作(zuò)。由于地 鐵站内人員流動呈區(qū)域性和固定性特點，因此采用(yòng)快球對大範圍的站台進行監控，而在特殊通道和區(qū)域隻需采用(yòng)槍式攝像機。 每個站台均安(ān)裝(zhuāng)固定攝像機用(yòng)于監視列車(chē)運行及停靠站情況，車(chē)站站台和大廳安(ān)裝(zhuāng)一體(tǐ)化球形攝像機，樓梯出入口、自動扶手 梯等處設置固定攝像機，如圖2 所示。

整個系統前端視頻監視點由各站站廳和站台組成,根據監視的不同環境以及标書的技(jì )術要求，分(fēn)别采用(yòng)英飛拓不同的前端産(chǎn) 品：

一體(tǐ)化球型攝像機用(yòng)于站廳大範圍監視，選用(yòng)了英飛拓V1747 快球，該快球具(jù)有(yǒu)23×12 變焦倍數，高達540TVL 的水平線(xiàn) 數、彩色模式0.1Lux，黑白模式0.01Lux 的低照度。提供多(duō)128 個預置位和4 個花(huā)樣掃描，方便定點監控，預置位可(kě)手動 調用(yòng)，也可(kě)由報警信号自動激活。 

該快球具(jù)有(yǒu)良好的操控性，用(yòng)戶可(kě)用(yòng)0.5°/秒(miǎo)到240°/秒(miǎo)之間的任意速度對球機進行控制，球機允許360°的水平轉動，并 具(jù)有(yǒu)自動翻轉功能(néng)，可(kě)以不間斷監控通過球機正下方的物(wù)體(tǐ)。 

固定型攝像機用(yòng)于站台、樓梯出入口、自動扶手梯等處監控，采用(yòng)英飛拓 V1026 高解析度日夜轉換型攝像機，水平解析度 達540TVL，低照度達到彩色模式0.4Lux，黑白模式0.05lux。

3、控制中(zhōng)心架構 

16 個車(chē)站和監控中(zhōng)心均采用(yòng)英飛拓先進的V2020 中(zhōng)型聯網矩陣切換控制系統作(zuò)為(wèi)該車(chē)站監控系統的控制核心。V2020 矩陣 切換控制系統大可(kě)達240 路輸入，32 路輸出，可(kě)根據具(jù)體(tǐ)需要靈活選擇配置(從16×4 至240×32)，采用(yòng)高密度設計減少設備 占用(yòng)空間。 

各矩陣的以太網口都與 OTN 的網絡口相連，矩陣之間借助于OTN 構建的局域網相互聯網。此外，每台矩陣都有(yǒu)8 路視頻 輸出接入OTN 的視頻輸入端口，通過OTN 傳輸至控制中(zhōng)心。 

就南京地鐵 1 号線(xiàn)視頻監控系統而言，位于珠江路的地鐵大廈是控制中(zhōng)心，調度員通過一套定制的多(duō)功能(néng)軟件可(kě)以在控制 大廳裏看到并且控制16 個車(chē)站的任一攝像機圖像。每一個車(chē)站的矩陣都以一個固定的IP 接入OTN 網絡，地鐵大廈的多(duō)功能(néng)控 制軟件也和OTN 相連。這樣，通過OTN 這種環形網絡，總控中(zhōng)心的控制信号可(kě)以發到各地鐵站，而每個車(chē)站的圖像也通過OTN 的視頻通道上傳到中(zhōng)心，使中(zhōng)心能(néng)夠切換并控制各個車(chē)站的任何一路圖像。整個系統有(yǒu)完善的權限體(tǐ)系，控制中(zhōng)心的優先級高 于車(chē)站的優先級，當出現中(zhōng)心和車(chē)站同時控制同一個球機時，控制中(zhōng)心将取得控制權，車(chē)站暫時無法實現控制，直到控制中(zhōng)心 釋放權限。 

4、系統的權限劃分(fēn) 

地鐵站内的攝像機分(fēn)為(wèi)兩個部分(fēn)，一部分(fēn)是公(gōng)安(ān)部門既有(yǒu)的攝像機，通常分(fēn)布在地鐵站出入口等地方，控制級别上需要公(gōng) 安(ān)優先；另一部分(fēn)是地鐵運營部門的攝像機，主要用(yòng)于觀測地鐵的運營情況及人流情況，控制級别上需要運營優先，因此整個 地鐵裏的控制權限是一個交叉的權限網絡。 

本系統的權限劃分(fēn)非常明确，控制級别從高到低依次為(wèi)地鐵站車(chē)控室、監控中(zhōng)心、警務(wù)中(zhōng)心。任何一個鍵盤對于任何一個 攝像機都可(kě)以設置不同等級的權限。也就是說，同一個鍵盤對于不同的攝像機可(kě)以有(yǒu)不同的權限等級。

四、系統優勢分(fēn)析 

城市軌道交通系統站點多(duō)，如何對各站點成千上萬的視頻實現有(yǒu)條不紊的分(fēn)級控制和集成管理(lǐ)？南京地鐵視頻監控系統采 用(yòng)了以太網聯網矩陣系統，以太網使安(ān)防系統集成達到了新(xīn)的高度，使用(yòng)老式的串口和RS485 通信，網絡非常笨重，需要許多(duō) 接線(xiàn)和轉接，如果網絡龐大的話，需要很(hěn)多(duō)通信連線(xiàn)，而且還時常無法通信。使用(yòng)以太網，則網絡擴展及通信都不受限制，隻 要一根網線(xiàn)就可(kě)以和網絡内的任何一個點取得聯系，方便接入現有(yǒu)網絡、數據傳輸速率高、通用(yòng)的通信協議，并且使得網絡（局 域網/城域網/廣域網）内的設備可(kě)以互相通訊，不論跨越多(duō)少建築，也不需要增加接線(xiàn)。

1、英飛拓以太網聯網矩陣 

普通聯網矩陣大都采用(yòng) RS232、RS485 等通訊方式實現通信和聯網，或者通過RS232 轉以太網，RS485 轉以太網來實現網 絡和遠(yuǎn)距離的通信，這種矩陣聯網方式從控制原理(lǐ)上來講隻是原非聯網矩陣的一種控制端和控制距離的擴展，即相當于将矩陣 的控制鍵盤安(ān)裝(zhuāng)在遠(yuǎn)端，在另一台獨立矩陣中(zhōng)加入了矩陣的控制協議和相關程序，通過RS232、RS485 或其他(tā)網絡轉換設備實 現了遠(yuǎn)距離通訊和控制。但這種控制方式有(yǒu)其蔽端，傳統的RS232、RS485 通訊方式傳輸距離有(yǒu)限、速率低，各廠家設備協議不同，且RS232 通訊方式比較适合點對點，RS485 适合點對點或一點對多(duō)點的數據傳輸，但都沒有(yǒu)很(hěn)的好的沖突檢測多(duō)路訪問 協議機制，不适合大規模網絡中(zhōng)多(duō)點這間的全交叉數據傳輸，尤其是不适合網絡覆蓋率極高、通信發達的現代城市監控。 

而以太網聯網矩陣猶如一台具(jù)有(yǒu)網卡的電(diàn)腦，通訊是同時面向整個網絡上的設備和站點，它完全滿足局域網 CSMA/CD 帶 有(yǒu)沖突檢驗的載波監聽多(duō)路訪問協議，可(kě)以有(yǒu)效的防止線(xiàn)路上的通訊沖突和提高線(xiàn)上利用(yòng)率，滿足與局域網多(duō)點設備的交叉通 訊能(néng)力。 

英飛拓以太網聯網矩陣采用(yòng)嵌入式操作(zuò)系統，防病毒能(néng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般操作(zuò)系統的電(diàn)腦工(gōng)作(zuò)站，網絡安(ān)全問題不必擔憂， 同時具(jù)備完善的矩陣聯網控制程序和視頻調用(yòng)算法，可(kě)充分(fēn)滿足城市監控等大規模矩陣聯網的使用(yòng)要求。

相比傳統的聯網架構，結合地鐵視頻監控的特點，英飛拓以太網聯網矩陣具(jù)有(yǒu)以下優勢：

(1)系統結構統一，布局合理(lǐ)：選用(yòng)以太網聯網矩陣及網絡鍵盤，所有(yǒu)監控設備的控制信号(矩陣、矩陣鍵盤、視頻編解碼器、 硬盤錄像機、PC 等)都可(kě)以在網絡上傳輸，全部系統設備采用(yòng)統一IP 地址劃分(fēn)，系統結構合理(lǐ)，标識清晰，不會産(chǎn)生任何重複 的标識編碼。便于監控系統設備的統一管理(lǐ)。

(2)功能(néng)性強大：控制信号可(kě)以由系統中(zhōng)的任意一台設備發往另外一台設備，整個系統便可(kě)以互控互連，更容易實現許多(duō)地 鐵應用(yòng)中(zhōng)特定的功能(néng)定制。

(3)權限管理(lǐ)分(fēn)明：系統在以太網上架構一台權限服務(wù)器，所有(yǒu)的網絡控制信号通過權限服務(wù)器判别主控設備對受控設備權 限級别，通過這種方式可(kě)以精(jīng)确到系統中(zhōng)任意一個受控設備的權限，從而實現不同主控(如車(chē)控室、警務(wù)室、維修機房等)在控制 同一監控設備時的級别高低。

(4)系統擴展方便：如果在現在的系統中(zhōng)增加新(xīn)站點(如：軌道延長(cháng))，隻需在現有(yǒu)系統中(zhōng)增加一個獨立的分(fēn)站監控，分(fēn)配一個 新(xīn)的IP 地址即可(kě)實現，可(kě)以在不改動系統任何設置的情況下，方便的擴展新(xīn)的站點。

(5)易于系統集成：統一的網絡控制管理(lǐ)模式讓集成可(kě)以在網絡内的任意一個節點上實現，所有(yǒu)的軟件功能(néng)性開發基于以太 網來進行，一台PC+一套集成軟件可(kě)以集中(zhōng)管理(lǐ)系統中(zhōng)的所有(yǒu)設備。

(6)系統網絡校時功能(néng)：為(wèi)了保障列車(chē)運行安(ān)全、高效，軌道交通控制對系統時間要求很(hěn)高，這跟傳統視頻監控系統有(yǒu)較區(qū) 别。為(wèi)了保證所有(yǒu)站點視頻系統的顯示時間完全同步，時鍾發生器每分(fēn)鍾向每個矩陣分(fēn)送命令進行同步時間設置，以保證整個 地鐵視頻監控系統中(zhōng)的各設備時間同步。

2、視頻丢失轉發、報警轉發
各站點矩陣系統可(kě)以接收各報警器的報警信息（如消防、防盜等）和所有(yǒu)的視頻丢失報警信息，并通過矩陣之間聯網将信 息轉發給中(zhōng)心管理(lǐ)服務(wù)器。中(zhōng)心管理(lǐ)服務(wù)器收到報警信息後，可(kě)以彈出報警信息窗口，響起報警鈴聲，報警燈閃爍等。全網視 頻和報警集成不需借助别的設備，簡單可(kě)靠。

五、結語
軌道交通是城市公(gōng)共交通主動脈，在南京每天都有(yǒu)數十萬人流乘坐(zuò)地鐵，地鐵的安(ān)保工(gōng)作(zuò)關系到城市人民(mín)的生命财産(chǎn)安(ān)全， 對城市經濟建設也有(yǒu)較大影響。在南京地鐵視頻監控系統中(zhōng)，英飛拓矩陣系統把矩陣聯網，視頻丢失轉發，報警轉發，權限判 别，校時等功能(néng)通過一根網絡線(xiàn)全部實現，使得空間距離幾十公(gōng)裏的監控系統真正統一到了一體(tǐ)。南京地鐵已運營的1 号線(xiàn)和 在建2 号線(xiàn)，均采用(yòng)英飛拓視頻監控系統，主要設備包括：約70 套聯網矩陣，900 多(duō)台快球，360 多(duō)台攝像機和160 多(duō)台控制 鍵盤。