重慶輕軌實(shí)時(shí)移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究

1、重慶輕軌實(shí)時(shí)移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究摘要:文章給出了一種設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的方案。實(shí)時(shí)移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括:控制中心監(jiān)視子系統(tǒng)、車站監(jiān)視子系統(tǒng)、車載子系統(tǒng)和傳輸子系統(tǒng)。文章首先從結(jié)構(gòu)和功能兩個(gè)方面闡述了各個(gè)子系統(tǒng),然后從技術(shù)層面說(shuō)明了實(shí)時(shí)移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)越性。該系統(tǒng)在重慶輕軌中得到應(yīng)用,并取得了較好的實(shí)際效果。關(guān)鍵詞:移動(dòng);數(shù)字視頻;監(jiān)控系統(tǒng) 軌道的需要以軌道運(yùn)輸安全為前提和保障。2005年7月7日,倫敦地鐵發(fā)生爆炸事件,導(dǎo)致56人死亡,1200人受傷;2005年7月21日,倫敦地鐵再次發(fā)生恐怖襲擊,這些突發(fā)的恐怖事件不僅造成了巨大的損失,同時(shí)也給軌道交通的發(fā)展帶來(lái)了前所未有的阻礙和負(fù)面

2、影響。軌道交通安全對(duì)軌道交通建設(shè)的數(shù)字化、智能化提出了越來(lái)越高的要求,數(shù)字化、智能化是軌道交通發(fā)展的方向。 車站以及列車車廂內(nèi)是軌道交通運(yùn)輸安全監(jiān)控的重點(diǎn)場(chǎng)所。以往對(duì)該區(qū)域的監(jiān)控,特別是對(duì)列車車廂內(nèi)的監(jiān)控基本上都采取由人員到現(xiàn)場(chǎng)巡視或抽查等方式進(jìn)行,不僅監(jiān)控的時(shí)間和空間非常有限,而且效率較低。因此,建立一套覆蓋輕軌運(yùn)輸全線的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為重要。軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要傳輸大量的音頻、視頻數(shù)據(jù),同時(shí)要求監(jiān)控的是實(shí)時(shí)、移動(dòng)的信息。因此,必須采用數(shù)字化的無(wú)線和有線相結(jié)合的組網(wǎng)方式。1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 重慶輕軌較新線的實(shí)時(shí)移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由4個(gè)子系統(tǒng)組成:控制中心監(jiān)視子系統(tǒng)、車站監(jiān)視子系統(tǒng)、車載

3、子系統(tǒng)和傳輸子系統(tǒng)。下面分別介紹各個(gè)子系統(tǒng)的組成及其功能。(1)控制中心監(jiān)控子系統(tǒng) 控制中心監(jiān)控子系統(tǒng)主要由視頻監(jiān)控主機(jī)、交換機(jī)、有線視頻解碼主機(jī)、監(jiān)控終端、無(wú)線視頻監(jiān)控主機(jī)、多屏拼接控制器、控制主機(jī)臺(tái)、大屏幕和光纖收發(fā)器等組成。其中,視頻監(jiān)控主機(jī)完成對(duì)各車站高清晰視頻信號(hào)的切換、攝像機(jī)的控制、高清晰度視頻錄像、普通視頻編解碼等功能?？刂浦行膶?duì)車站攝像機(jī)有優(yōu)先控制權(quán)。其他數(shù)字監(jiān)控終端(分機(jī))可根據(jù)需要和設(shè)定的權(quán)限,完成對(duì)各車站攝像機(jī)普通視頻信號(hào)的切換、控制和錄像等。 在控制中心系統(tǒng)中,傳輸設(shè)備接收從車站或區(qū)間傳輸?shù)娇刂浦行牡囊曨l信息,通過(guò)交換機(jī)后,有線視頻和無(wú)線視頻分別解碼,解碼后的視頻通過(guò)多

4、屏拼接控制器,在一個(gè)大屏幕上同時(shí)顯示。指揮中心的視頻監(jiān)控主機(jī),主要用來(lái)監(jiān)控車廂內(nèi)的視頻信息以及各區(qū)間的軌面視頻,“軌面監(jiān)控系統(tǒng)”將區(qū)間視頻通過(guò)無(wú)線方式傳輸?shù)秸趨^(qū)間運(yùn)行的列車。 重慶輕軌控制中心系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。(2)車站監(jiān)視子系統(tǒng) 車站監(jiān)視子系統(tǒng)由硬盤錄像機(jī)、交換機(jī)、車站警務(wù)室監(jiān)控終端、無(wú)線視頻基站、攝像頭、光纖收發(fā)器、派出所監(jiān)控終端以及視頻導(dǎo)乘等組成。具體系統(tǒng)連接圖如圖2所示。硬盤錄像機(jī)是實(shí)現(xiàn)化、數(shù)字化處理的重要設(shè)備,它完成模擬視頻監(jiān)視信號(hào)的數(shù)字采集、影像壓縮、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理、報(bào)警信號(hào)的采集、網(wǎng)絡(luò)的Web發(fā)布等功能。它可將前端的模擬信號(hào)同時(shí)處理成高清晰的實(shí)時(shí)數(shù)字圖像并發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。 在

5、本系統(tǒng)中通過(guò)增加一個(gè)交換設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn):在派出所監(jiān)控終端上監(jiān)控轄區(qū)內(nèi)所有車站的視頻信息;在車站警務(wù)室監(jiān)控終端上監(jiān)控本站內(nèi)的視頻信息;移動(dòng)視頻監(jiān)控與有線視頻監(jiān)控共用傳輸設(shè)備和光纖;接入車站“視頻導(dǎo)乘系統(tǒng)”信息;車站警務(wù)室可存儲(chǔ)本站的視頻信息。(3)車載子系統(tǒng) 車載子系統(tǒng)由車廂區(qū)系統(tǒng)和駕駛室系統(tǒng)兩部分組成。車廂區(qū)系統(tǒng)由攝像頭、硬盤錄像機(jī)、視頻編碼器、交換機(jī)、車/地?zé)o線單元等組成;駕駛室系統(tǒng)由報(bào)警按鈕、攝像頭和監(jiān)視器組成。具體系統(tǒng)連接圖如圖3所示。1 在該系統(tǒng)中,車載交換機(jī)預(yù)留“視頻導(dǎo)乘系統(tǒng)” 接口;在機(jī)車室內(nèi)分別配置了顯示器,在一般區(qū)段監(jiān)控車內(nèi)視頻,在特殊區(qū)段監(jiān)控軌面視頻;在機(jī)車室配置了報(bào)警按鈕,

6、出現(xiàn)緊急情況時(shí),可向控制中心報(bào)警;車載視頻可在車載設(shè)備上實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能,存儲(chǔ)時(shí)間為當(dāng)前連續(xù)7天。(4)傳輸子系統(tǒng) 傳輸子系統(tǒng)從采用的介質(zhì)類型上可分為有線和無(wú)線兩種方式,從傳輸距離上可分為本地傳輸和遠(yuǎn)距離傳輸。 實(shí)時(shí)移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻信息在車廂與車廂之間通過(guò)有線或無(wú)線方式傳輸(無(wú)線方式采用最新的無(wú)線網(wǎng)狀(Mesh)技術(shù)解決),在列車與車站之間通過(guò)無(wú)線方式傳輸,在車站與監(jiān)控中心之間通過(guò)有線方式連接。其中的關(guān)鍵是無(wú)線信號(hào)的覆蓋技術(shù),既要考慮使用天線,也要考慮采用漏纜方式。 本地傳輸:一般在車站范圍內(nèi)控制信號(hào)和視頻信號(hào)可通過(guò)電纜傳輸,如果車站范圍比較大,同時(shí)考慮走線的問(wèn)題,當(dāng)某一攝像頭距離設(shè)在車站警

7、務(wù)室內(nèi)的硬盤錄像機(jī)很遠(yuǎn)時(shí)(超過(guò)150m),直接采用視頻線連接將導(dǎo)致監(jiān)控效果變差,此時(shí)我們采用視頻光端機(jī)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。 遠(yuǎn)距離傳輸:控制信號(hào)和視頻信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸都可利用傳輸系統(tǒng)提供的以太網(wǎng)傳輸通道,采用傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)。2 主要技術(shù)特點(diǎn) 該系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn)如下: (1)將視頻信號(hào)數(shù)字化,可以在傳輸過(guò)程中通過(guò)再生技術(shù)和糾錯(cuò)編碼技術(shù)使噪聲無(wú)法積累,保持信噪比基本不變,收端圖像質(zhì)量與發(fā)端基本一致,適合長(zhǎng)距離傳輸。 (2)數(shù)字視頻設(shè)備輸入信號(hào)穩(wěn)定可靠,能夠避免在模擬系統(tǒng)中非線性失真的影響,消除了差分增益和差分相位失真引起的圖像畸變。 (3)數(shù)字化視頻信號(hào)便于機(jī)對(duì)其進(jìn)行快速壓縮

8、、分析、存儲(chǔ)和顯示。通過(guò)視頻分析,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并進(jìn)行聯(lián)動(dòng)報(bào)警,從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。 (4)采用無(wú)線覆蓋技術(shù),成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)行列車的無(wú)縫動(dòng)態(tài)監(jiān)控。 (5)便于查找。在數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,利用計(jì)算機(jī)建立的索引,可以在短時(shí)間內(nèi)找到相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)記錄。 (6)數(shù)字技術(shù)與計(jì)算機(jī)配合,可以實(shí)現(xiàn)閉路電視(CATV)數(shù)字設(shè)備的自動(dòng)控制和操作,這對(duì)地鐵/輕軌CATV系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化有著十分重要的意義。 (7)數(shù)字系統(tǒng)較模擬系統(tǒng)易于管理和維護(hù)。 (8)數(shù)字視頻信號(hào)具有可擴(kuò)展性、可分級(jí)性和可操作性,便于在各類通信系統(tǒng)中傳輸。數(shù)字化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字傳輸平臺(tái)上的擴(kuò)展和改造,這對(duì)地鐵/輕軌所要實(shí)現(xiàn)的各種功能來(lái)講是非常重要的,避免了在模擬系統(tǒng)改造過(guò)程中因設(shè)備的全部淘汰更新而造成的巨大浪費(fèi)。3結(jié)束語(yǔ) 重慶輕軌較新線實(shí)時(shí)移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)有助于各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)準(zhǔn)確及時(shí)地掌握現(xiàn)場(chǎng)情況,指揮和調(diào)度工作。該系統(tǒng)能夠?qū)⑦\(yùn)行列車中車廂內(nèi)的攝像機(jī)拍攝到的視頻通過(guò)無(wú)線數(shù)字網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心監(jiān)視屏上。通過(guò)該系統(tǒng)一方面可減少事故發(fā)生的可能性,防患于未然;另一方面當(dāng)事故發(fā)生時(shí),可以用最快的速度進(jìn)行處理,從而最大限度地減少損失。同時(shí),該系統(tǒng)是提高軌道運(yùn)輸管理水平和服務(wù)水平、提升城市形象的重要手段。:1 楊國(guó)鋒。城市軌道交通數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成與J。電氣化鐵道,2004,(1):41-43。2 翟志