城市轨道交通视频监控系统互联互通平台设计研究

龚建生　许丽金　付一鸣　刘东

关键词：城市轨道交通；视频监控系统；异构系统；互联互通；平台设计

中图分类号：TP391 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）03-0107-03

0 引言

城市轨道交通视频监控（CCTV） 系统是监视列车运行，掌握客流大小、流向，保障列车正常运行的重要辅助工具，同时也是公安部门用于对车站进行全方位监控，及时发现并处置突发事件的重要工具[1]。随着城市轨道交通网络规模的不断扩大，对视频监控资源集中管理和共享应用的要求越来越高[2]。由于城市轨道交通是分阶段建设的，视频监控系统在建设标准、技术体制、运用质量等方面都存在着差异，如何实现线网级视频监控系统的互联互通和图像资源有效共享，发挥视频监控的全面优势，成为当前研究重点[3]。

本文分析了现有视频监控系统在互联互通方面存在的问题，设计了一种基于GB/T28181联网共享协议的优化互联互通平台，实现了武汉轨道交通全线网全部换乘站视频监控系统互联互通。

1 城市轨道交通视频监控系统

城市轨道交通现有视频监控系统大体可分为模拟标清、数字标清和数字高清三种制式[4]。2010年以前建设线路多为模拟标清制式；2010—2013年建设线路多为数字标清制式；2013年开通的武汉轨道交通4 号线为国内第一条采用全数字高清制式视频监控系统的线路，之后轨道交通视频监控系统开始步入数字高清时代。

1.1 模拟标清视频监控系统

模拟标清视频监控系统结构如图1所示。车站前端采用模拟摄像机[5]，输出模拟视频信号通过视频分配器一路传输至车站模拟矩阵，另一路传输至车站硬盘录像机。车站本地通过控制器、控制鍵盘及视频分配矩阵配合，对视频图像实况或录像进行查看，控制中心（OCC， Operation Control Center） 通过视频光端机远程调取车站视频图像实况或录像进行查看。

1.2 数字标清视频监控系统

数字标清视频监控系统结构如图2所示，车站前端采用模拟摄像机，输出模拟视频信号至车站编码器，由编码器经车站交换机将数字编码信号传送至车站本地解码器和网络硬盘录像机。车站本地通过解码器、服务器及控制键盘，对视频图像实况或录像进行查看，控制中心通过TCP/IP网络远程调取车站视频图像实况或录像进行查看。

1.3 数字高清视频监控系统

数字高清视频监控系统结构如图3所示，车站前端采用数字高清摄像机，输出数字信号至车站交换机，传送至车站本地解码器和网络存储设备。车站本地通过解码器、服务器及控制键盘，对视频图像实况或录像进行查看，控制中心通过TCP/IP网络远程调取车站视频图像实况或录像进行查看。

2 视频监控系统互联互通平台

随着视频监控的广泛应用，人们开始在互联互通方面寻求突破，在城市轨道交通视频监控系统中，模拟标清、数字标清、数字高清三种制式并存，且同一制式产品生产厂家众多。同时视频监控平台都是由不同的厂家构建而成，每个厂家都有自己的协议标准和控制要求，所以存在着很大的差异[6-8]。因此，要实现换乘站视频监控系统的互联互通，首先应解决的是异构系统（不同制式、不同厂家）的互联互通，目前主要有三种方式实现异构系统的互联互通。

2.1 基于前端的互联互通平台

基于前端的互联互通平台是通过同轴电缆或者光缆，将换乘站需要互联互通的摄像机分别加入本线与邻线视频监控系统平台中，可实现所有换乘站视频监控系统互联互通，无需对软件平台进行调整，对既有系统影响小，只须在系统平台中添加新增互联摄像机信息即可。但基于前端的互联互通平台存在系统可扩展性差的问题，每新增一个换乘站，均需要重新布放线缆，同时在实现模拟与数字系统互联时，需要新增视频解码器。因此基于前端的互联互通平台仅适用于少量换乘站内少量摄像头互联互通的场景，对于城市轨道交通规模大、换乘站多、需共享的摄像机路数多的情况则不适用。

2.2 基于软件开发工具包的互联互通平台

不同厂家的模拟标清、数字标清和数字高清制式系统均会提供软件开发工具包（SDK， Software Develop?ment Kit） 用于进行二次开发，实现不同厂家、不同制式的异构系统互联，通过软件定制化开发，不会出现无法互联的问题。但软件开发难度大，不同系统两两之间均需根据SDK进行二次开发；本端及对端平台同时对摄像机进行操作（图像调阅、设备管理、云台控制）将会发生冲突，导致无法正常使用；无标准的规范制约，互联接口维护难度大。基于软件开发工具包的互联互通平台可实现换乘站互联互通，施工周期较短，但系统需要长期维护，每新增一个品牌设备，均需要重新根据SDK做软件开发，且软件开发周期长。

2.3 基于标准协议的互联互通平台

中国公安部于2012 年6 月1 日出台了GB28181 协议[9]，该协议基于SIP协议，采用分布式控制和端到端通信，支持任何类型的编码协议，简单、灵活、易扩展，适合应用于大规模的视频监控系统[10]。基于GB28181标准协议实现的互联互通视频监控系统可扩展性好，施工周期短，无须进行软件定制开发，仅须对平台进行软件配置即可。通过GB28181标准协议互联不仅能实现视频的推送，还能实现告警的订阅和上报[11]。但该协议于2012年出台，仅适用于2012年后建设的视频监控系统互联互通，2012年之前建设的视频监控系统，则不支持通过此协议互联。

针对GB28181协议无法实现2012年之前建设的视频监控系统互联的问题，本文设计了一种基于GB/T28181联网共享协议的优化互联互通平台，通过对2012年以前之前建设的视频监控系统进行改造，使其满足GB28181协议互联条件。对于采用模拟标清制式的线路，在各换乘站新增视频编码器，将需要实现互联的模拟摄像机进行编码，通过TCP/IP网络接入至OCC；对于采用数字标清制式的线路，直接将码流通过TCP/IP网络接入至OCC。同时在OCC新增一套支持GB28181协议的视频管理平台，对以上摄像机进行管理。

3 优化互联互通平台的应用案例

3.1 武汉轨道交通线网视频监控系统现状

由于武汉轨道交通在不同的建设时期选用了不同的技术规范、不同的厂家产品，导致了各线视频监控系统标准不统一、技术路线不一致、视频监控系统无法共享视频资源。武汉轨道交通各线路视频监控系统有模拟标清、数字标清、数字高清三种制式，兴图新科、警视达、浙江宇视、霍尼韦尔四个品牌。

为解决异构视频监控系统互联互通问题[12]，实现换乘站视频信息互看，武汉轨道交通采用基于GB/T28181联网共享协议的优化互联互通平台，建设了换乘站视频监控互联互通平台，实现了全线网换乘站视频监控系统互联互通及视频信息的全面共享。系统采用逐层汇聚、实时交换技术，实现视频信息的统一汇聚和分发、转发，支撑换乘站视频数据的横向互通。平台建设主要分为平台改造、链路改造及平台互联三个部分。

3.2 平台改造

在武汉轨道交通各线路中，由于2012年以后开通的线路，视频监控系统平台均支持GB28181协议，对于此部分线路的换乘站互通，只需通过TCP/IP网络，将换乘站平台互联即可。1、2号线由于系统平台均不支持GB28181协议，需对1、2号线换乘站视频监控系统平台进行改造。

平台改造方案如图4所示，针对采用模拟标清制式的1号线，在各换乘站新增视频编码器，将需要实现互联的模拟摄像机进行编码后，通过TCP/IP网络接入至OCC，在OCC新增一套支持GB28181协议的视频管理平台，对以上摄像机进行管理。针对采用数字标清制式的2号线，既有系统已实现对模拟摄像机编码，只需在各换乘站将编码后的码流通过TCP/IP网络接入至OCC，在OCC新增一套支持GB28181协议的视频管理平台，对以上摄像机进行管理。

3.3 链路改造

为实现各换乘站视频监控平台互联，物理上需将各换乘站平台接入TCP/IP网络中。对于轨道交通线网各线路传输系统带宽大的城市，采用传输系统可构建一套TCP/IP网络，用于实现换乘站视频监控系统物理链路互通。对于轨道交通线网规模较小，且各线路均为数字高清系统的城市，可采用换乘站敷设互联光缆的方案进行互联。

武汉轨道交通线网规模较大，且大部分线路传输系统均采用基于同步数字体系（SDH，SynchronousDigital Hierarchy） 的光传输设备，带宽较小。根据武汉轨道交通视频监控系统现状，对于TCP/IP网络的构建采用独立组网互联。本方案在线路级每5～6个换乘站设置1台接入交换机与换乘站视频监控系统交换机对接（1、2号线与OCC新建管理平台交换机对接），在区域级设置8台汇聚交换机与接入交换机对接，在线网级设置1台核心交换机与汇聚交换机对接，构建一套树形TCP/IP网络，实现换乘站视频监控系统互联，交换机间互联光纖采用专用通信区间主干光缆预留纤芯。

3.4 平台互联

武汉轨道交通在视频监控平台层面，对1、2号线视频监控系统进行改造，使其支持GB28181协议。在物理链路层面进行了链路改造，构建了TCP/IP网络，完成全线网换乘站数据互通。最后对各线换乘站CCTV平台配置[13]，通过GB28181协议实现换乘站视频监控系统互通，其系统结构如图5所示。

本文设计了基于GB/T28181联网共享协议的优化互联互通平台，成功完成武汉轨道交通换乘站视频监控系统互联互通平台搭建，平台中接入线路11条、换乘站71座，共计1065路视频，实现了换乘站之间视频数据的互通。平台的成功搭建，使得换乘站视频信息实现了统一监管、实时控制，为客流组织、生产运行、安全检查、设备检修、应急处理等各项工作提供了最直接的现场数据信息，便于实现现场工作的规范、指导、协助处理。

4 结束语

对于武汉轨道交通换乘站视频监控系统互联互通存在的问题，本文设计了基于GB/T28181联网共享协议的优化互联互通平台，并在武汉轨道交通全线网换乘站视频监控系统互联互通平台搭建中应用。本平台的设计攻克了GB28181协议不适用于2012年前建设的视频监控系统互联互通的劣势，实现了包括武汉轨道交通1、2号线视频监控平台在内的全线网换乘站视频监控系统互联互通，有效提升了车站运营管理能力和对突发事件的处置应对能力，为异构视频监控系统的互联互通提供了一种解决思路。

【通联编辑：梁书】