浅析地铁视频监控系统构成及其存储系统设计

易伟强

（厦门兴南洋信息技术有限公司）

浅析地铁视频监控系统构成及其存储系统设计

易伟强

（厦门兴南洋信息技术有限公司）

本文主要结合作者参与的工程实例，论述了目前国内地铁视频监控系统的系统构成，并结合实例，探讨了地铁视频存储系统设计流程、选型考虑及容量配置核算的方法。

地铁；视频监控系统；构成；存储；设计

1　概述

随着社会经济发展，城市化进程的加快，我国大中城市公共交通堵塞日益严重，为克服上述问题，城市轨道交通已经成为城市交通发展重点。作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，目前城市轨道交通有地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车，以及悬浮列车等多种类型，被号称为“城市交通的主动脉”。就当前国内城市轨道交通的建设情况来看，地铁交通在其中占据了绝对的份额。随着智能交通的发展，地铁修建技术的规范成熟，我国各大城市的地铁交通车站、车辆段、停车场等都安装了视频监控系统，实现了对车站、车辆段、停车场情况的24h安防监控，作为地铁交通维护和保证运输安全、公共安全的重要手段，发挥了重要作用。

2　地铁视频监控系统构成

目前国内众多城市地铁的视频系统主要由车站级监视系统、控制中心级监控系统两级构成，两级均可对系统内的图像进行监视和控制，监视功能相互独立，按照预先设置的优先控制权进行控制操作，全网图像资源统一调度和管理，控制中心视频管理服务器可以实现对各车站存储图像的统一调用。其系统整体结构图大体如图1。

图1　

构成地铁视频监控系统主要设备包含网络摄像头（目前逐渐采用高清）、高清视频解码器、视频（录像）服务器、IPSAN存储、网络交换机、监控平台等监控核心设备。

视频监控系统通常采用二级监控方式。控制中心为一级监控，车站值班员监控及列车司机监视为二级，平时以车站监控及列车司机监视为主，在紧急情况下转换为控制中心调度员监控。系统可为车站值班员对车站的站厅、站台、重要设备房等主要区域的进行监视；为列车司机对相应站台旅客上、下车等情况的监视以及本列车上乘客的情况进行监视；为停车场、车辆段的运转值班员、安防值班员对该场/段内的重要区域进行监视；为中心调度员提供对各车站、停车场、车辆段及列车相关区域进行监视。

3　视频存储系统

3.1存储网络

存储技术的发展经历了SCSI、FC、IP三代技术过程：

SCSI磁盘阵列为第一代存储设备，基于SCSI协议，是基于SCSI总线架构的存储设备，设备的容量一般为几TB级。目前仍在少量双机应用系统中采用。

FC磁盘阵列为第二代存储设备，基于FC令牌环协议，是基于FC环路架构的存储设备，设备的容量一般为数十TB级。目前仍有广泛使用。

IP存储为第三代存储设备，基于ISCSI协议，主要是基于IP全交换架构的存储设备，设备的容量可接近无限扩容，达到数千TB级（PB级）。目前在大型数据中心中为主要有广泛使用。其中，IPSAN是基于高速以太网的SAN架构，通过iSCSI（Internet SCSI，Internet小型计算机系统接口）协议来实现存储数据在服务器和存储设备之间高速传输。它继承了IP网络开放、高性能、高可靠性、易管理、可扩展性强、自适应性强的优点，实现存储网络与应用网络的无缝连接，并提供了优良的远程数据复制和容灾特性。IPSAN可以根据实际具体的监控录像存储保存期限和保密级别的要求，完成影像资料在不同的磁盘系统、磁带库、光盘等存储设备之间的实现多级归档与数据备份保护。

由于地铁线路长，沿线车站多，视频监控覆盖面大，所需要的视频监控前端设备众多，监控点密集，对存储设备及其存储网络要求严格，随着IP存储技术的成熟，目前地铁视频存储系统基本采用IPSAN系统。

3.2存储设备

在地铁视频存储系统建设中，必须考虑影像数据的保密性和对网络带宽的影像，监控录像数字化采用分布式存储集中管理的网络存储技术已经成为主流应用模式。目前地铁视频存储系统基本采用基于IP智能监控的存储系统，采用专业标准的存储设备，进行分布式存储集中管理数据存储模式。

4　工程案例

笔者2014年春节后，作为单位外派学习及技术交流人员参加了南京地铁机场线的建设，参与地铁BT总包单位南京元平建设发展有限公司机电部的施工管理，学习地铁机电工程施工建设，并作为BT建设方代表参与了地铁视频监控系统及其它系统的施工及技术管理。2014年7月1日，南京地铁机场线已通车试运营，地铁视频监控系统已投入使用，开始为保障地铁交通维护、保证运输安全、公共安全发挥重要作用。

4.1工程名称

南京至高淳城际轨道南京南站至禄口机场段（地铁机场线）工程。

4.2工程概述

南京至高淳城际轨道南京南站至禄口机场段（地铁机场线）南起禄口机场，经禄口新城、东善桥-秣陵片区、东山副城西侧，止于南京南站，全长约35.8km，其中高架段长约16.9km，过渡段长约0.7km，地下段长约18.2km。机场段共设置8座车站，其中高架车站3座，地下车站5座；最大站间距为禄口机场站至禄口新城南站区间，长约7922.8m，最短站间距为将军路站至佛城西路站区间，长约3239.1m。设置车辆段一座，位于禄口新城南附近；设控制中心一座，位于南京南站附近。

4.3视频监控系统构成

南京地铁机场线视频监控系统主要是由车站/车辆段本地监视和中心远端监视两部分组成，通过专用通信传输系统提供的通道组成一个完整的视频监控系统。南京地铁机场线专用视频监控系统与公安视频监控系统合设，共享前端摄像机、后端设备（包括以太网交换机、各类服务器、网络存储设备等）。

南京地铁机场线视频监控系统设置控制中心调度员的行车监视、防灾环控监视、电力设备监视、信息调监视和总调监视；采用控制中心远程监控和车站本地监控方式，组成一个完整的视频监视两级监视网络，控制中心为一级监控，车站值班员监控及列车司机监视为二级，平时以车站监控及列车司机监视为主，在紧急情况下转换为控制中心调度员监控。各车站视频信号，由前端高清IPC采集处理后，送至车站的三层以太网交换机，通过三层组播的方式，控制中心交换机接收此信号后在相关调度员工作站进行视频显示及控制。

4.4视频存储系统设计

4.4.1存储网络的选择

各车站网络摄像机输出的编码压缩视频信号传送至车站设备机房，车站再传送至控制中心视频处理设备，在车站部署IPSAN存储系统，实现存储网络与应用网络的无缝连接，并提供了优良的远程数据复制和容灾特性，完成影像资料在不同的磁盘系统、磁带库、光盘等存储设备之间的实现多级归档与数据备份保护。满足本站全部视频存储30d（按24h/d，图像分辨率为1080P：1920×1080，码流不低于6M计）。

4.4.2存储设备的选择

根据南京地铁机场线视频监控子系统的业务需求，监控平台的存储系统的设备选型为：采用基于分布式存储集中管理控制架构的SAN存储设备（具体设备选型为华三公司H3C VX1600IP SAN存储设备）。

4.4.3存储容量计算及配置

南京地铁机场线监控系统存储部分按4个车站（禄口机场站、禄口新城北站、秣陵路站、佛城西路站）60路/站配置，3个车站（禄口新城南站、将军路站、胜太路站）90路/站配置，1个车站（南京南站）120路配置，控制中心20路配置，1080P（1920×1080分辨率）全实时存储30d，码流不低于6M，每路图像码流暂按6Mbps考虑。

（1）则对于60路车站，存储30d计算，4个60路车站每站存储容量为：

69.6G/d/路×30d×60路=125280G=125.280T

选用的单块硬盘容量为3T，则净存储容量所需硬盘数为：

125.280T÷3T=42块

配置的网络视频存储设备为24盘位设备，考虑每机柜硬盘11+1构成RAID组，并配置一块热备盘计算。则60路车站共需1台网络视频存储主机，1个磁盘扩展柜和48块3T硬盘。

（2）对于90路车站，存储30d计算，3个90路车站每站存储容量为：

69.6G/d/路×30d×90路=187920G=187.920T

选用的单块硬盘容量为3T，则净存储容量所需硬盘数为：

187.920T÷3T=63块

配置的网络视频存储设备为24盘位设备，考虑每机柜硬盘11+1构成RAID组，并配置一块热备盘计算。则90路车站共需1台网络视频存储主机，2个磁盘扩展柜和72块3T硬盘。

（3）对于120路车站，存储30d计算，1个120路车站每站存储容量为：

69.6G/d/路×30d×120路=250560G=250.560T

选用的单块硬盘容量为3T，则净存储容量所需硬盘数为：

250.560T÷3T=84块

配置的网络视频存储设备为24盘位设备，考虑每机柜硬盘11+1构成RAID组，并配置一块热备盘计算。则120路车站共需1台网络视频存储主机，3个磁盘扩展柜和96块3T硬盘。

（4）对于20路控制中心，存储30d计算，4个60路车站每站存储容量为：

69.6G/d/路×30d×20路=41760G=41.760T

选用的单块硬盘容量为3T，则净存储容量所需硬盘数为：

41.760T÷3T=14块

配置的网络视频存储设备为24盘位设备，考虑每机柜硬盘11+1构成RAID组，并配置一块热备盘计算。则20路控制中心共需1台网络视频存储主机，17块3T硬盘。

5　小结

上文主要结合笔者本人参与的工程实例，浅述了目前国内地铁视频监控系统的主要系统构成，并探讨了地铁视频存储系统设计流程、选型考虑及容量配置核算的方法。相信随着地铁建设的规范化，电子、计算机及网络技术的发展及新技术的应用，地铁视频监控系统将会越来越规范、先进、可靠，为整个地铁的安全及顺利运营提供有力的保障。

TP277

A

1673-0038（2015）13-0187-02

2015-3-16