重庆轻轨实时移动视频监控系统研究

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摘要:文章给出了一种设计实时移动视频监控系统的方案。实时移动视频监控系统包括:控制中心监视子系统、车站监视子系统、车载子系统和传输子系统。文章首先从结构和功能两个方面阐述了各个子系统,然后从技术层面说明了实时移动视频监控系统的优越性。该系统在重庆轻轨中得到应用,并取得了较好的实际效果。

关键词:移动;数字视频;监控系统

轨道交通的发展需要以轨道运输安全为前提和保障。2005年7月7日,伦敦地铁发生爆炸事件,导致56人死亡,1200人受伤;2005年7月21日,伦敦地铁再次发生恐怖袭击,这些突发的恐怖事件不仅造成了巨大的经济损失,同时也给轨道交通的发展带来了前所未有的阻碍和负面影响。轨道交通安全对轨道交通建设的数字化、智能化提出了越来越高的要求,数字化、智能化是轨道交通发展的方向。

车站以及列车车厢内是轨道交通运输安全监控的重点场所。以往对该区域的监控,特别是对列车车厢内的监控基本上都采取由人员到现场巡视或抽查等方式进行,不仅监控的时间和空间非常有限,而且效率较低。因此,建立一套覆盖轻轨运输全线的远程视频监控系统显得尤为重要。轨道交通视频监控系统需要传输大量的音频、视频数据,同时要求监控的是实时、移动的信息。因此,必须采用数字化的无线和有线相结合的组网方式。

1　系统结构设计

重庆轻轨较新线的实时移动视频监控系统由4个子系统组成:控制中心监视子系统、车站监视子系统、车载子系统和传输子系统。下面分别介绍各个子系统的组成及其功能。

(1)控制中心监控子系统

控制中心监控子系统主要由视频监控主机、交换机、有线视频解码主机、监控终端、无线视频监控主机、多屏拼接控制器、控制主机台、大屏幕和光纤收发器等组成。其中,视频监控主机完成对各车站高清晰视频信号的切换、摄像机的控制、高清晰度视频录像、普通视频编解码等功能。控制中心对车站摄像机有优先控制权。其他数字监控终端(分机)可根据需要和设定的权限,完成对各车站摄像机普通视频信号的切换、控制和录像等。

在控制中心系统中,传输设备接收从车站或区间传输到控制中心的视频信息,通过交换机后,有线视频和无线视频分别解码,解码后的视频通过多屏拼接控制器,在一个大屏幕上同时显示。指挥中心的视频监控主机,主要用来监控车厢内的视频信息以及各区间的轨面视频,“轨面监控系统”将区间视频通过无线方式传输到正在区间运行的列车。

重庆轻轨控制中心系统结构如图1所示。

(2)车站监视子系统

车站监视子系统由硬盘录像机、交换机、车站警务室监控终端、无线视频基站、摄像头、光纤收发器、派出所监控终端以及视频导乘等组成。具体系统连接图如图2所示。

硬盘录像机是实现网络化、数字化处理的重要设备,它完成模拟视频监视信号的数字采集、影像压缩、监控数据处理、报警信号的采集、网络的web等功能。它可将前端的模拟信号同时处理成高清晰的实时数字图像并到网络系统中。

在本系统中通过增加一个交换设备,可以实现:在派出所监控终端上监控辖区内所有车站的视频信息;在车站警务室监控终端上监控本站内的视频信息;移动视频监控与有线视频监控共用传输设备和光纤;接入车站“视频导乘系统”信息;车站警务室可存储本站的视频信息。

(3)车载子系统

车载子系统由车厢区系统和驾驶室系统两部分组成。车厢区系统由摄像头、硬盘录像机、视频编码器、交换机、车/地无线单元等组成;驾驶室系统由报警按钮、摄像头和监视器组成。具体系统连接图如图3所示。

在该系统中,车载交换机预留“视频导乘系统” 接口;在机车室内分别配置了显示器,在一般区段监控车内视频,在特殊区段监控轨面视频;在机车室配置了报警按钮,出现紧急情况时,可向控制中心报警;车载视频可在车载设备上实现存储功能,存储时间为当前连续7天。

(4)传输子系统

传输子系统从采用的介质类型上可分为有线和无线两种方式,从传输距离上可分为本地传输和远距离传输。

实时移动视频监控系统的视频信息在车厢与车厢之间通过有线或无线方式传输(无线方式采用最新的无线网状网络(mesh)技术解决),在列车与车站之间通过无线方式传输,在车站与监控中心之间通过有线方式连接。其中的关键是无线信号的覆盖技术,既要考虑使用天线,也要考虑采用漏缆方式。

本地传输:一般在车站范围内控制信号和视频信号可通过电缆传输,如果车站范围比较大,同时考虑走线的问题,当某一摄像头距离设在车站警务室内的硬盘录像机很远时(超过150m),直接采用视频线连接将导致监控效果变差,此时我们采用视频光端机来解决这个问题。

远距离传输:控制信号和视频信号的远距离传输都可利用传输系统提供的以太网传输通道,采用传输控制协议/网际协议(tcp/ip)。

2 主要技术特点

该系统的主要技术特点如下:

(1)将视频信号数字化,可以在传输过程中通过再生技术和纠错编码技术使噪声无法积累,保持信噪比基本不变,收端图像质量与发端基本一致,适合长距离传输。

(2)数字视频设备输入信号稳定可靠,能够避免在模拟系统中非线性失真的影响,消除了差分增益和差分相位失真引起的图像畸变。

(3)数字化视频信号便于计算机对其进行快速压缩、分析、存储和显示。通过视频分析,可以及时发现异常情况并进行联动报警,从而实现无人值守。

(4)采用无线覆盖技术,成功实现了对运行列车的无缝动态监控。

(5)便于查找。在数字视频监控系统中,利用计算机建立的索引,可以在短时间内找到相应的现场记录。

(6)数字技术与计算机配合,可以实现闭路电视(catv)数字设备的自动控制和操作,这对地铁/轻轨catv系统实现自动化有着十分重要的意义。

(7)数字系统较模拟系统易于管理和维护。

(8)数字视频信号具有可扩展性、可分级性和可操作性,便于在各类通信系统中传输。数字化系统可实现基于数字传输平台上的扩展和改造,这对地铁/轻轨所要实现的各种功能来讲是非常重要的,避免了在模拟系统改造过程中因设备的全部淘汰更新而造成的巨大浪费。

3　结束语

重庆轻轨较新线实时移动视频监控系统的建设有助于各级领导准确及时地掌握现场情况,指挥和调度工作。该系统能够将运行列车中车厢内的摄像机拍摄到的视频通过无线数字网络实时传送到监控中心监视屏上。通过该系统一方面可减少事故发生的可能性,防患于未然;另一方面当事故发生时,可以用最快的速度进行处理,从而最大限度地减少损失。同时,该系统是提高轨道交通运输管理水平和服务水平、提升城市形象的重要手段。

参考文献:

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