基于3G技術(shù)與無線局域網(wǎng)相結(jié)合設(shè)計(jì)城市軌道交通列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)

軌道交通是城市公共交通系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，主要類型包括地鐵、輕軌、有軌電車、磁懸浮列車等。

由于軌道交通在引導(dǎo)城市布局調(diào)整、節(jié)約土地資源、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、解決居民出行、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面都擁有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，因此一直受到世界各國(guó)的重視。

2008年下半年，受國(guó)際金融危機(jī)的影響，中國(guó)及時(shí)調(diào)整宏觀經(jīng)濟(jì)政策，提出了擴(kuò)大內(nèi)需、保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的政策，政府進(jìn)一步加大了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)力度，各地方政府也紛紛出臺(tái)政策規(guī)劃，大批城市開始籌建軌道交通。根據(jù)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的第一批城市軌道交通項(xiàng)目規(guī)劃，至2015年，規(guī)劃線路長(zhǎng)度是2400公里，投資規(guī)模近7000億。

這些數(shù)據(jù)都表明了中國(guó)軌道交通建設(shè)正在各種因素的影響下迎來了大規(guī)模發(fā)展的歷史性機(jī)遇。而作為軌道交通安全防范的重要組成部分，軌道交通行業(yè)的安防視頻監(jiān)控也因此獲得了前所未有的市場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇。

城市軌道交通系統(tǒng)作為流動(dòng)性高、人員高度集中的公共場(chǎng)所，人員擁擠等不安全因素給了犯罪分子以可乘之機(jī)。偷竊、搶劫等犯罪行為時(shí)有發(fā)生，因此城市軌道交通系統(tǒng)尤其需要利用視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)全程、全方位的安全防范。城市軌道交通視頻監(jiān)控一般包括兩部分：車站內(nèi)監(jiān)控和列車內(nèi)監(jiān)控。目前，中國(guó)各大城市的城市軌道交通車站內(nèi)都已安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通常站臺(tái)、站廳內(nèi)都裝有攝像機(jī)來實(shí)現(xiàn)站內(nèi)監(jiān)控；然而，城市軌道交通的車廂內(nèi)監(jiān)控在國(guó)內(nèi)還剛剛起步，為防范城市軌道交通突發(fā)事件的發(fā)生，貫徹科學(xué)發(fā)展觀和以人為本的理念，確保人民群眾乘車安全，積極發(fā)展城市軌道交通的列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是當(dāng)前十分緊迫而重要的任務(wù)。

系統(tǒng)發(fā)展技術(shù)探討

城市軌道交通列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分組成：車內(nèi)監(jiān)控和傳輸、控制中心監(jiān)控兩個(gè)部分。第一部分實(shí)現(xiàn)司機(jī)室對(duì)每節(jié)車廂的實(shí)時(shí)視頻集中監(jiān)控，以利于司機(jī)對(duì)車廂內(nèi)出現(xiàn)的突發(fā)情況迅速做出反應(yīng)；第二部分由城市軌道交通控制中心和鄰近車站所組成，通過無線視頻傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行中的列車車廂內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使控制中心能夠在第一時(shí)間內(nèi)了解現(xiàn)場(chǎng)情況，并迅速做出總體指令和解決措施。

由于列車是由幾節(jié)車廂連接而成，車廂之間的視頻信號(hào)傳輸可通過跨接電纜連接器（一般采用航空插頭）實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)先將各節(jié)車廂前端設(shè)備（攝像機(jī)）所獲取的視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳輸至列車司機(jī)室，通過監(jiān)視器顯示并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中，實(shí)現(xiàn)司機(jī)室對(duì)每節(jié)車廂的實(shí)時(shí)視頻集中監(jiān)控。而要實(shí)現(xiàn)城市軌道交通控制中心對(duì)運(yùn)行中的列車車廂內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，將行駛中列車車廂內(nèi)的視頻監(jiān)控圖像實(shí)時(shí)傳輸至控制中心，則必須采用無線傳輸方式來實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建無線視頻傳輸系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控圖像的傳輸。

現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)視頻無線傳輸技術(shù)有多種，如3G移動(dòng)通信、無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）、寬帶無線網(wǎng)絡(luò)（WiMAX）等等。通過綜合比較，選擇3G移動(dòng)通信與無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）相結(jié)合的方式，是比較成熟的解決方案，一方面在3G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較強(qiáng)的地方，借助移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的成熟網(wǎng)絡(luò)覆蓋，進(jìn)行3G信號(hào)的視頻信號(hào)傳輸，節(jié)省基站基礎(chǔ)建設(shè)的成本；另一方面在3G信號(hào)較差或無法覆蓋的地方，進(jìn)行無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）基站的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)車站內(nèi)部及地鐵隧道內(nèi)的全程無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋，達(dá)到無線視頻信號(hào)的連續(xù)性傳輸。

系統(tǒng)解決方案

針對(duì)城市軌道交通列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研制與應(yīng)用，目前主要研發(fā)方向?yàn)橐曨l壓縮技術(shù)和無線傳輸技術(shù)的應(yīng)用、信息安全技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用、以及專用短程通訊技術(shù)的應(yīng)用。

此軌道交通車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一套完善的、高效率的、性價(jià)比極高的網(wǎng)絡(luò)多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)。它整合了無線數(shù)據(jù)通訊功能和數(shù)字視頻編碼功能，并且采用嵌入式一體化設(shè)計(jì)，集成度高，安裝維護(hù)方便。

高清晰度攝像機(jī)采集到的圖像由視頻壓縮編碼模塊進(jìn)行壓縮，再由智能無線通訊終端通過3G與Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)組成方式，將實(shí)時(shí)視頻信號(hào)傳輸?shù)絀nternet上，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的交互、發(fā)送/接收、加解密、加解碼等功能。監(jiān)控中心可通過Internet從系統(tǒng)終控端得到實(shí)時(shí)圖像信息。該系統(tǒng)整合了無線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，在空間和距離上實(shí)現(xiàn)了突破性拓展。

系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)主要由前端設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心和監(jiān)控終端組成

圖1：基于Wi-Fi/3G網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

·前端設(shè)備：高清晰度攝像機(jī)采集前端視頻；車載機(jī)編碼加密模塊進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的編碼壓縮及加密；再通過信號(hào)傳輸模塊進(jìn)行視頻壓縮數(shù)據(jù)的傳輸發(fā)送；

·傳輸網(wǎng)絡(luò)：通過3G與Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合方式，將視頻壓縮加密信號(hào)傳輸?shù)焦W(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)視頻遠(yuǎn)程傳輸；

·監(jiān)控中心：接入到Internet網(wǎng)絡(luò)的中心服務(wù)器，它需要具有獨(dú)立、固定不變的IP地址或者域名，這樣前端無線傳輸設(shè)備和監(jiān)控終端都可以在Internet網(wǎng)絡(luò)上訪問到它；

·監(jiān)控終端：辦公電腦、筆記本、PDA通過互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)器，以實(shí)時(shí)、多樣化的監(jiān)控方式來調(diào)取監(jiān)控畫面

圖2：辦公電腦、筆記本、PDA手機(jī)多樣化訪問方式

系統(tǒng)軟件構(gòu)成

該系統(tǒng)平臺(tái)基于IP寬帶無線網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控、海量存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程傳輸、分級(jí)管理和諸多增值業(yè)務(wù)的分布式視頻監(jiān)控解決方案。它具備開放的體系架構(gòu)、穩(wěn)定的系統(tǒng)性能、豐富的業(yè)務(wù)體驗(yàn)、電信級(jí)運(yùn)營(yíng)維護(hù)的特點(diǎn)。可為各行業(yè)管理層提供一種直觀、交互式、可運(yùn)營(yíng)、可管理、還可二次開發(fā)的視頻監(jiān)控管理工具。

圖3城市軌道交通列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件構(gòu)成圖

1、中心服務(wù)器軟件

ServerKit服務(wù)控制軟件：

設(shè)置服務(wù)運(yùn)行基礎(chǔ)參數(shù)，控制各種服務(wù)的啟動(dòng)與停止。

后臺(tái)服務(wù)群（Back-endServices）

VideoService視頻服務(wù)：

·數(shù)據(jù)交換服務(wù)——在前端設(shè)備、后臺(tái)服務(wù)器、以及監(jiān)控終端之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向交換；

·實(shí)時(shí)視頻廣播服務(wù)——根據(jù)請(qǐng)求向客戶端進(jìn)行視頻直播；

·視頻數(shù)據(jù)后臺(tái)錄存——對(duì)所有收到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行后臺(tái)錄存?zhèn)錂n；

·監(jiān)控終端連接管理——客戶端軟件連接支持。

TransServer文件傳輸服務(wù)：

為客戶端提供后臺(tái)錄像的檢索與下載服務(wù)，文件下載支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳。

2、ManagementService遠(yuǎn)程管理服務(wù)

遠(yuǎn)程管理中間層——接入遠(yuǎn)程管理客戶端軟件，轉(zhuǎn)譯和執(zhí)行系統(tǒng)管理指令。

3、VideoSurveillant視頻監(jiān)控客戶端軟件

·前端視頻調(diào)閱——根據(jù)權(quán)限選擇性地調(diào)閱前端視頻；

·前端編碼參數(shù)設(shè)置——根據(jù)監(jiān)控需求和前端實(shí)際網(wǎng)絡(luò)條件，靈活調(diào)整編碼參數(shù)設(shè)置。

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

·盡可能充分利用現(xiàn)有的無線基站和網(wǎng)絡(luò)資源，系統(tǒng)安裝方便、開通快捷、布線簡(jiǎn)單、節(jié)省實(shí)施費(fèi)用、工程建設(shè)周期短；

·前端設(shè)備可任意部署在有3G、WI-FI網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的地方，不受距離限制、監(jiān)控范圍廣、擴(kuò)充能力強(qiáng)；

·傳輸距離遠(yuǎn)、低時(shí)延（對(duì)視頻應(yīng)用非常關(guān)鍵）、系統(tǒng)軟件和前端設(shè)備性價(jià)比高，可提供高效和經(jīng)濟(jì)的視頻傳輸解決方案；

·所選無線網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠、傳輸速率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可以保證不間斷的視頻監(jiān)控；

·系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低，適于大規(guī)模部署；

·具有配套的有線寬帶視頻監(jiān)控設(shè)備，可以將有線設(shè)備和無線設(shè)備接入到同一個(gè)監(jiān)控平臺(tái)中；

·信息安全：充分利用網(wǎng)絡(luò)隧道、128位加密算法、防火墻/VPN、加密鎖、權(quán)限管理、安全認(rèn)證、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等技術(shù)，保證監(jiān)控系統(tǒng)和錄像資料不被越權(quán)使用和破壞；

·強(qiáng)大的管理平臺(tái)：分布分級(jí)式管理，用戶可以不受時(shí)間、空間的限制，對(duì)監(jiān)控管理目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)管理、實(shí)時(shí)查看、實(shí)時(shí)指揮。