一、引言 

随着中(zhōng)國(guó)城市化进程的加快，城市人口急剧增加，城市交通承受的压力越来越大，道路拥挤、交通堵塞、秩序混乱成為(wèi)大 城市中(zhōng)的普遍现象。轨道交通由于其运量大、速度快、准时准点、安(ān)全性高、不发生堵塞等优点成為(wèi)各大城市缓和与改善城市 交通紧张的优先选择，目前國(guó)内如北京、上海、广州、南京、深圳等一線(xiàn)城市均已开通了地铁。但是，纵观全球轨道交通的发 展史，轨道交通的安(ān)全防范问题一直是建设和管理(lǐ)部门面临的严峻的挑战。轨道交通视频监控系统是轨道交通安(ān)全防范系统 中(zhōng)重要的一个组成部分(fēn)，它能(néng)够在第一时间以图像、文(wén)字形式告知管理(lǐ)、维护和保安(ān)人员现场所发生的任何情况，使保安(ān)部 门有(yǒu)效地做出快速反应，并将所发生事件的全过程进行备份，对重要数据进行记录，為(wèi)处理(lǐ)事故提供切实依据。 

轨道交通视频监控系统又(yòu)是调度员和車(chē)站值班员监视列車(chē)运行、掌握客流大小(xiǎo)和流向、提高行車(chē)指挥透明度的辅助通信工(gōng) 具(jù)，是列車(chē)司机在車(chē)站停車(chē)后监视旅客上下車(chē)、掌握开关車(chē)门时间的重要手段。当車(chē)站发生灾情时，视频监视子系统可(kě)作(zuò)為(wèi)防 灾调度员指挥抢险的指挥工(gōng)具(jù)。以下筆(bǐ)者以南京地铁為(wèi)例简单阐述视频监控系统在轨道交通安(ān)全防范系统中(zhōng)的应用(yòng)。 

二、南京地铁监控系统项目的需求分(fēn)析 

南京地铁1 号線(xiàn)一期工(gōng)程南起奥體(tǐ)中(zhōng)心，北至迈皋桥，形成南京主城區(qū)中(zhōng)轴線(xiàn)的快速交通走廊。整条線(xiàn)路全長(cháng)21.72 公(gōng)里， 其中(zhōng)地下線(xiàn)14.33 公(gōng)里，地面及高架線(xiàn)7.39 公(gōng)里，共设車(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)行站设車(chē) 辆基地一个，整个地铁的控制中(zhōng)心设在珠江路地铁大厦。

為(wèi)了保障地铁交通安(ān)全和提高运营管理(lǐ)效率，在地铁沿線(xiàn)全程实施视频监控，主要包含以下几个内容：

(1) 运营管理(lǐ)监控，对每个車(chē)站的售票处、出入口、自动扶梯、站台等地点进行监控和记录，便于及时发现可(kě)疑人员和可(kě)疑 物(wù)件。

(2) 在突发事件或灾害发生时，通过实时监控，提高指挥、调度能(néng)力。

(3) 对监控点附近的其他(tā)环境参数、告警信息进行采集，并通过视频监控系统统一传送至监控中(zhōng)心。

(4) 通过网络化视频监控技(jì )术的应用(yòng)，使之能(néng)够方便地进行全网集中(zhōng)管理(lǐ)，遠(yuǎn)程调用(yòng)。

(5) 公(gōng)安(ān)治安(ān)管理(lǐ)监控，地铁沿線(xiàn)各站口周边人流量大，这部分(fēn)视频系统与公(gōng)安(ān)系统共享，保障人们出行安(ān)全。

三、南京地铁视频监控系统概述 

南京地铁视频监控系统是由車(chē)站本地监控、中(zhōng)心遠(yuǎn)端监控和传输通道三部分(fēn)组成。系统设备主要包括摄像机、监视器、切 换矩阵、视频分(fēn)配器、画面合成器、字符叠加器、数字录像设备等。联网视频矩阵以及摄像机全部采用(yòng)英飞拓产(chǎn)品。 

1、地铁视频监控車(chē)站系统架构 

在每个地铁站出入口都装(zhuāng)有(yǒu)监控摄像机，进出地铁站、检票口的乘客都会被摄像机从正面拍摄到，对于人流量较大的地铁 站大厅均安(ān)装(zhuāng)有(yǒu)一體(tǐ)化高速球形摄像机，以便能(néng)够撑握整个大厅的情况。站内较偏僻的角落均单独安(ān)装(zhuāng)摄像机，让不法分(fēn)子无 机可(kě)乘。地铁站台上有(yǒu)规律的安(ān)装(zhuāng)若干摄像机，使得运营管理(lǐ)人员能(néng)够及时了解地铁站情况，列車(chē)司机也能(néng)直接从监控画面中(zhōng) 了解当前乘客的上下車(chē)情况。

                                                                                                                          图 1 車(chē)站地铁视频监控系统架构 

如图 1，所有(yǒu)車(chē)站，矩阵和码分(fēn)配器都设置于设备机房中(zhōng)，监视器和键盘放置在車(chē)站控制室中(zhōng)，控制人员在車(chē)控室通过V2116 键盘可(kě)以对車(chē)站内的所有(yǒu)前端摄像点进行切换和控制，从而可(kě)以对本站点的情况有(yǒu)全面的了解和掌握，每一个站点都相对独立。 

2、車(chē)站监控点的布局举例 监控前端的功能(néng)是采集视频信号，传输到矩阵控制主机；同时接收控制主机的遠(yuǎn)程控制命令，控制摄像机的动作(zuò)。由于地 铁站内人员流动呈區(qū)域性和固定性特点，因此采用(yòng)快球对大范围的站台进行监控，而在特殊通道和區(qū)域只需采用(yòng)枪式摄像机。 每个站台均安(ān)装(zhuāng)固定摄像机用(yòng)于监视列車(chē)运行及停靠站情况，車(chē)站站台和大厅安(ān)装(zhuāng)一體(tǐ)化球形摄像机，楼梯出入口、自动扶手 梯等处设置固定摄像机，如图2 所示。

整个系统前端视频监视点由各站站厅和站台组成,根据监视的不同环境以及标书的技(jì )术要求，分(fēn)别采用(yòng)英飞拓不同的前端产(chǎn) 品：

一體(tǐ)化球型摄像机用(yòng)于站厅大范围监视，选用(yòng)了英飞拓V1747 快球，该快球具(jù)有(yǒu)23×12 变焦倍数，高达540TVL 的水平線(xiàn) 数、彩色模式0.1Lux，黑白模式0.01Lux 的低照度。提供多(duō)128 个预置位和4 个花(huā)样扫描，方便定点监控，预置位可(kě)手动 调用(yòng)，也可(kě)由报警信号自动激活。 

该快球具(jù)有(yǒu)良好的操控性，用(yòng)户可(kě)用(yòng)0.5°/秒(miǎo)到240°/秒(miǎo)之间的任意速度对球机进行控制，球机允许360°的水平转动，并 具(jù)有(yǒu)自动翻转功能(néng)，可(kě)以不间断监控通过球机正下方的物(wù)體(tǐ)。 

固定型摄像机用(yòng)于站台、楼梯出入口、自动扶手梯等处监控，采用(yòng)英飞拓 V1026 高解析度日夜转换型摄像机，水平解析度 达540TVL，低照度达到彩色模式0.4Lux，黑白模式0.05lux。

3、控制中(zhōng)心架构 

16 个車(chē)站和监控中(zhōng)心均采用(yòng)英飞拓先进的V2020 中(zhōng)型联网矩阵切换控制系统作(zuò)為(wèi)该車(chē)站监控系统的控制核心。V2020 矩阵 切换控制系统大可(kě)达240 路输入，32 路输出，可(kě)根据具(jù)體(tǐ)需要灵活选择配置(从16×4 至240×32)，采用(yòng)高密度设计减少设备 占用(yòng)空间。 

各矩阵的以太网口都与 OTN 的网络口相连，矩阵之间借助于OTN 构建的局域网相互联网。此外，每台矩阵都有(yǒu)8 路视频 输出接入OTN 的视频输入端口，通过OTN 传输至控制中(zhōng)心。 

就南京地铁 1 号線(xiàn)视频监控系统而言，位于珠江路的地铁大厦是控制中(zhōng)心，调度员通过一套定制的多(duō)功能(néng)软件可(kě)以在控制 大厅里看到并且控制16 个車(chē)站的任一摄像机图像。每一个車(chē)站的矩阵都以一个固定的IP 接入OTN 网络，地铁大厦的多(duō)功能(néng)控 制软件也和OTN 相连。这样，通过OTN 这种环形网络，总控中(zhōng)心的控制信号可(kě)以发到各地铁站，而每个車(chē)站的图像也通过OTN 的视频通道上传到中(zhōng)心，使中(zhōng)心能(néng)够切换并控制各个車(chē)站的任何一路图像。整个系统有(yǒu)完善的权限體(tǐ)系，控制中(zhōng)心的优先级高 于車(chē)站的优先级，当出现中(zhōng)心和車(chē)站同时控制同一个球机时，控制中(zhōng)心将取得控制权，車(chē)站暂时无法实现控制，直到控制中(zhōng)心 释放权限。 

4、系统的权限划分(fēn) 

地铁站内的摄像机分(fēn)為(wèi)两个部分(fēn)，一部分(fēn)是公(gōng)安(ān)部门既有(yǒu)的摄像机，通常分(fēn)布在地铁站出入口等地方，控制级别上需要公(gōng) 安(ān)优先；另一部分(fēn)是地铁运营部门的摄像机，主要用(yòng)于观测地铁的运营情况及人流情况，控制级别上需要运营优先，因此整个 地铁里的控制权限是一个交叉的权限网络。 

本系统的权限划分(fēn)非常明确，控制级别从高到低依次為(wèi)地铁站車(chē)控室、监控中(zhōng)心、警務(wù)中(zhōng)心。任何一个键盘对于任何一个 摄像机都可(kě)以设置不同等级的权限。也就是说，同一个键盘对于不同的摄像机可(kě)以有(yǒu)不同的权限等级。

四、系统优势分(fēn)析 

城市轨道交通系统站点多(duō)，如何对各站点成千上万的视频实现有(yǒu)条不紊的分(fēn)级控制和集成管理(lǐ)？南京地铁视频监控系统采 用(yòng)了以太网联网矩阵系统，以太网使安(ān)防系统集成达到了新(xīn)的高度，使用(yòng)老式的串口和RS485 通信，网络非常笨重，需要许多(duō) 接線(xiàn)和转接，如果网络庞大的话，需要很(hěn)多(duō)通信连線(xiàn)，而且还时常无法通信。使用(yòng)以太网，则网络扩展及通信都不受限制，只 要一根网線(xiàn)就可(kě)以和网络内的任何一个点取得联系，方便接入现有(yǒu)网络、数据传输速率高、通用(yòng)的通信协议，并且使得网络（局 域网/城域网/广域网）内的设备可(kě)以互相通讯，不论跨越多(duō)少建筑，也不需要增加接線(xiàn)。

1、英飞拓以太网联网矩阵 

普通联网矩阵大都采用(yòng) RS232、RS485 等通讯方式实现通信和联网，或者通过RS232 转以太网，RS485 转以太网来实现网 络和遠(yuǎn)距离的通信，这种矩阵联网方式从控制原理(lǐ)上来讲只是原非联网矩阵的一种控制端和控制距离的扩展，即相当于将矩阵 的控制键盘安(ān)装(zhuāng)在遠(yuǎn)端，在另一台独立矩阵中(zhōng)加入了矩阵的控制协议和相关程序，通过RS232、RS485 或其他(tā)网络转换设备实 现了遠(yuǎn)距离通讯和控制。但这种控制方式有(yǒu)其蔽端，传统的RS232、RS485 通讯方式传输距离有(yǒu)限、速率低，各厂家设备协议不同，且RS232 通讯方式比较适合点对点，RS485 适合点对点或一点对多(duō)点的数据传输，但都没有(yǒu)很(hěn)的好的冲突检测多(duō)路访问 协议机制，不适合大规模网络中(zhōng)多(duō)点这间的全交叉数据传输，尤其是不适合网络覆盖率极高、通信发达的现代城市监控。 

而以太网联网矩阵犹如一台具(jù)有(yǒu)网卡的電(diàn)脑，通讯是同时面向整个网络上的设备和站点，它完全满足局域网 CSMA/CD 带 有(yǒu)冲突检验的载波监听多(duō)路访问协议，可(kě)以有(yǒu)效的防止線(xiàn)路上的通讯冲突和提高線(xiàn)上利用(yòng)率，满足与局域网多(duō)点设备的交叉通 讯能(néng)力。 

英飞拓以太网联网矩阵采用(yòng)嵌入式操作(zuò)系统，防病毒能(néng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般操作(zuò)系统的電(diàn)脑工(gōng)作(zuò)站，网络安(ān)全问题不必担忧， 同时具(jù)备完善的矩阵联网控制程序和视频调用(yòng)算法，可(kě)充分(fēn)满足城市监控等大规模矩阵联网的使用(yòng)要求。

相比传统的联网架构，结合地铁视频监控的特点，英飞拓以太网联网矩阵具(jù)有(yǒu)以下优势：

(1)系统结构统一，布局合理(lǐ)：选用(yòng)以太网联网矩阵及网络键盘，所有(yǒu)监控设备的控制信号(矩阵、矩阵键盘、视频编解码器、 硬盘录像机、PC 等)都可(kě)以在网络上传输，全部系统设备采用(yòng)统一IP 地址划分(fēn)，系统结构合理(lǐ)，标识清晰，不会产(chǎn)生任何重复 的标识编码。便于监控系统设备的统一管理(lǐ)。

(2)功能(néng)性强大：控制信号可(kě)以由系统中(zhōng)的任意一台设备发往另外一台设备，整个系统便可(kě)以互控互连，更容易实现许多(duō)地 铁应用(yòng)中(zhōng)特定的功能(néng)定制。

(3)权限管理(lǐ)分(fēn)明：系统在以太网上架构一台权限服務(wù)器，所有(yǒu)的网络控制信号通过权限服務(wù)器判别主控设备对受控设备权 限级别，通过这种方式可(kě)以[敏感词]到系统中(zhōng)任意一个受控设备的权限，从而实现不同主控(如車(chē)控室、警務(wù)室、维修机房等)在控制 同一监控设备时的级别高低。

(4)系统扩展方便：如果在现在的系统中(zhōng)增加新(xīn)站点(如：轨道延長(cháng))，只需在现有(yǒu)系统中(zhōng)增加一个独立的分(fēn)站监控，分(fēn)配一个 新(xīn)的IP 地址即可(kě)实现，可(kě)以在不改动系统任何设置的情况下，方便的扩展新(xīn)的站点。

(5)易于系统集成：统一的网络控制管理(lǐ)模式让集成可(kě)以在网络内的任意一个节点上实现，所有(yǒu)的软件功能(néng)性开发基于以太 网来进行，一台PC+一套集成软件可(kě)以集中(zhōng)管理(lǐ)系统中(zhōng)的所有(yǒu)设备。

(6)系统网络校时功能(néng)：為(wèi)了保障列車(chē)运行安(ān)全、高效，轨道交通控制对系统时间要求很(hěn)高，这跟传统视频监控系统有(yǒu)较區(qū) 别。為(wèi)了保证所有(yǒu)站点视频系统的显示时间完全同步，时钟发生器每分(fēn)钟向每个矩阵分(fēn)送命令进行同步时间设置，以保证整个 地铁视频监控系统中(zhōng)的各设备时间同步。

2、视频丢失转发、报警转发
各站点矩阵系统可(kě)以接收各报警器的报警信息（如消防、防盗等）和所有(yǒu)的视频丢失报警信息，并通过矩阵之间联网将信 息转发给中(zhōng)心管理(lǐ)服務(wù)器。中(zhōng)心管理(lǐ)服務(wù)器收到报警信息后，可(kě)以弹出报警信息窗口，响起报警铃声，报警灯闪烁等。全网视 频和报警集成不需借助别的设备，简单可(kě)靠。

五、结语
轨道交通是城市公(gōng)共交通主动脉，在南京每天都有(yǒu)数十万人流乘坐(zuò)地铁，地铁的安(ān)保工(gōng)作(zuò)关系到城市人民(mín)的生命财产(chǎn)安(ān)全， 对城市经济建设也有(yǒu)较大影响。在南京地铁视频监控系统中(zhōng)，英飞拓矩阵系统把矩阵联网，视频丢失转发，报警转发，权限判 别，校时等功能(néng)通过一根网络線(xiàn)全部实现，使得空间距离几十公(gōng)里的监控系统真正统一到了一體(tǐ)。南京地铁已运营的1 号線(xiàn)和 在建2 号線(xiàn)，均采用(yòng)英飞拓视频监控系统，主要设备包括：约70 套联网矩阵，900 多(duō)台快球，360 多(duō)台摄像机和160 多(duō)台控制 键盘。