地铁专用通信视频监控系统与公安视频监视系统互联互通

丁国平 祁经 何冲

摘要：该文介绍南京地铁工程中视频监视系统的业务需求，实施方案，高清CCTV系统的特点和优势，最后结合南京地铁宁高线二期工程实例，提出了现阶段地铁工程建设的视频监视系统发展趋势。

关键词：地铁；视频监控；图像处理；高清；网络摄像机

中圖分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）25-0017-02

轨道交通运营CCTV（Closed-Circuit Television）系统是轨道交通运营、管理现代化的配套设备。它是维护城市轨道交通安全运行和保证运输安全的重要辅助手段之一，是提高行车指挥透明度的重要辅助通信工具。当车站发生灾情时，CCTV系统是防灾调度员指挥抢险的重要指挥工具之一。

1 系统构成

CCTV与公安视频监视系统相结合，共享前端摄像机、后端设备（包括以太网交换机、服务器、视频存储IPSAN设备（含磁盘阵列）等）。CCTV为公安视频监视系统提供相关终端及相应操作软件。各车站警务室、派出所及公安分局不新建摄像机及存储。所有关于视频的实况、录像查询、控制等都通过专用CCTV系统转发至公安分局实现业务需求。地铁公安视频监视系统由车站公安值班室本地监控、派出所、分局远端监视组成。

2 案例分析

宁高城际二期S9CCTV系统是一个系统工程。传统的监控设备厂商已无法从网络整体架构角度针对监控组件进行优化，CCTV只能依靠上层软件被动地去整合异构非标的硬件、存储、网络设备等。系统设计已经遇到不可逾越的瓶颈，因此才会出现依靠流媒体服务器、网络转存服务器、设备代理服务器等各种组件来实现不同异构设备之间的媒体信令处理。当面对海量多媒体信息管理存储的需求时，这些设备的集群、负载均衡、故障倒换等可靠性设计以及其整体架构的性能瓶颈等已经成为制约先进的CCTV系统发展的重要因素。此次设计的CCTV系统需对包括所有网络监控组成组件（前端摄像机、存储、编解码器、平台）内嵌软件在内的网络安防软件针对联网需求进行优化融合设计。我们从整体架构的角度对CCTV系统进行了重新设计优化，使S9CCTV系统应用变得更加简单、高效和可靠。它更方便支持各种跨区域（未来跨线全局范围内）联网监控系统，实现全局看、控、存、管、用等业务需求。

地铁建设初期，CCTV视频监控系统均采用传统的模拟信号，前端摄像机图像通过同轴电缆将图像信息传递到通信机房的字符叠加分配器，经字符叠加分配器后视频信号传递给视频矩阵，经视频矩阵后传递给车站显示器。南京地铁1、2号线均采用此方案。系统网络拓扑图如图2所示。

缺点为视频信号抗干扰能力差，尽管采用了视频地环隔离变压器来增加信号的稳定性，视频图像信号进入机房后首先接入隔离地变压器，仍难以保证视频图像信号在传输过程中因接地环路干扰引起的视频扭曲、水平交流条、水平图像裂撕、图像伸长、垂直滚动等干扰。

随科技的发展，基于在IP网络、IP视频应用及IPSAN存储、IP智能监控系统越来越成熟。以标准、开放、高质和高度融合的IP技术有效地解决宁1、2号线CCTV系统面临的新课题。它充分满足“看控存管用”本质需求。系统网络拓扑图如下所示：

公安视频监视系统由三级结构组成：地铁公安分局、派出所、警务室。OCC专用通信视频监控系统通过平台接入网关上传视频至地铁公安分局的既有视频监视平台和监视墙大屏，通过公安传输网分别上传到派出所和各车站警务室的视频监视终端。系统网络拓扑图如下：

S9采用了IMOS（IP Multimedia Operation System）高性能监控系统。

基于ISCSI的协议采用固定大小数据块这种结构化处理方式将数据直接存储到IPSAN。这中间无须任何传统联网监控集中存储所需的存储服务器或流媒体服务器。它还推出了SDA对多媒体数据统一管理的通用数据库访问接口技术。MDB支持存储数据的生命周期管理，实现新数据满帧存储、历史数据抽帧存储、关键数据长期备份。

MMW多媒体中间件子系统遵循SOA架构，对外提供各种业界通用接口支持。

3 公安监视功能

公安分局值班员能控制、选择设置在公安分局大厅内的大屏幕显示器上的视频监视区域，同时还能选择、控制公安图像监视终端上的监视图像。派出所值班员能控制、选择设置在派出所内的65寸液晶显示器上的视频监视区域，同时还能选择、控制公安图像监视终端上的监视图像。车站公安值班室值班员只能选择、控制公安图像监视终端上的监视图像。

各站点的CCTV系统配置的智能分析服务器还能满足非法入侵自动识别和报警、目标识别和分类、重要资产迁移、可疑物品遗失报警、穿越禁区报警、逆向通行报警、统计人流等功能。

如非法入侵自动识别和报警功能：

当有嫌疑人进入设定禁区、警戒区域、拌线、警戒线时，嫌疑人会被标记上醒目警示色如上图红色提醒，并触发告警联动（客户端显示、解码上墙显示、联动声光报警器等），及时提醒监控中心安保人员进行相关处理。它能从一个二维图像中提取其拓扑结构，采用反向传播算法来优化网络结构，求解网络中的未知参数。卷积神经网络常被用来研究二维图像识别问题，且其仅仅需要少量的预处理，识别范围广，能容许图像的畸变。其优势在于不需复杂的预处理，将特征提取，模式分类完全放入一个黑匣子中，通过不断的优化来获得网络所需参数，在输出层给出所需分类，网络的核心就是网络的结构设计与网络的求解。这种求解结构比以往多种算法性能更高[1]。

穿越禁区报警：

针对进入禁区的目标进行检测按照用户预设置的规则触发报警，入侵检测应用在边界线路防护和站内重点设施和区域保护。目标框中心点进入区域范围内或是在区域内出现目标框，超过所设置的时间后报警（只记录警戒区域内时间）。

轨道交通监控专网平台内置国标（GB28181）协议服务。它通过国标（GB28181）协议与公安网互联对接。为了保证公安网信息安全，它必须通过视频安全网闸进行互联。通过视频

安全网闸，对视频数据、控制信令等数据进行分析，经过安全边界分析和确认信任的信令视频资源才能进入公安网。

在与公安网进行跨平台对接采用H.265。CCTV互联的最终目标是对各线CCTV接入采用同一标准协议（如GB28181）。而为了达到这个目的，同时为了更好地管理和规范新线CCTV建设，需逐步建立和推行统一的CCTV标准规范，建立和完善CCTV的线路/车站/设备编码，明确摄像机编码要求。在建设规范化的过程中逐步实现CCTV设备的交互性，为集约运营成本和CCTV增值打下坚实的基础。

参考文献：

[1] 徐姗姗，刘应安，徐昇.基于卷积神经网络的木材缺陷识别[J].山东大学学报（工学版）.2013（02）.

[2] 王靖，庞立.散模结合视频监控系统在轨道交通中的应用册[J].上海电气技术，2010（2）.

[3] GB50382-2016 城市轨道交通通信工程质量验收规范.

【通联编辑：代影】