城市軌道交通視頻監控系統互聯互通平臺設計研究

龔建生　許麗金　付一鳴　劉東

關鍵詞：城市軌道交通；視頻監控系統；異構系統；互聯互通；平臺設計

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）03-0107-03

0 引言

城市軌道交通視頻監控（CCTV） 系統是監視列車運行，掌握客流大小、流向，保障列車正常運行的重要輔助工具，同時也是公安部門用于對車站進行全方位監控，及時發現并處置突發事件的重要工具[1]。隨著城市軌道交通網絡規模的不斷擴大，對視頻監控資源集中管理和共享應用的要求越來越高[2]。由于城市軌道交通是分階段建設的，視頻監控系統在建設標準、技術體制、運用質量等方面都存在著差異，如何實現線網級視頻監控系統的互聯互通和圖像資源有效共享，發揮視頻監控的全面優勢，成為當前研究重點[3]。

本文分析了現有視頻監控系統在互聯互通方面存在的問題，設計了一種基于GB/T28181聯網共享協議的優化互聯互通平臺，實現了武漢軌道交通全線網全部換乘站視頻監控系統互聯互通。

1 城市軌道交通視頻監控系統

城市軌道交通現有視頻監控系統大體可分為模擬標清、數字標清和數字高清三種制式[4]。2010年以前建設線路多為模擬標清制式；2010—2013年建設線路多為數字標清制式；2013年開通的武漢軌道交通4 號線為國內第一條采用全數字高清制式視頻監控系統的線路，之后軌道交通視頻監控系統開始步入數字高清時代。

1.1 模擬標清視頻監控系統

模擬標清視頻監控系統結構如圖1所示。車站前端采用模擬攝像機[5]，輸出模擬視頻信號通過視頻分配器一路傳輸至車站模擬矩陣，另一路傳輸至車站硬盤錄像機。車站本地通過控制器、控制鍵盤及視頻分配矩陣配合，對視頻圖像實況或錄像進行查看，控制中心（OCC， Operation Control Center） 通過視頻光端機遠程調取車站視頻圖像實況或錄像進行查看。

1.2 數字標清視頻監控系統

數字標清視頻監控系統結構如圖2所示，車站前端采用模擬攝像機，輸出模擬視頻信號至車站編碼器，由編碼器經車站交換機將數字編碼信號傳送至車站本地解碼器和網絡硬盤錄像機。車站本地通過解碼器、服務器及控制鍵盤，對視頻圖像實況或錄像進行查看，控制中心通過TCP/IP網絡遠程調取車站視頻圖像實況或錄像進行查看。

1.3 數字高清視頻監控系統

數字高清視頻監控系統結構如圖3所示，車站前端采用數字高清攝像機，輸出數字信號至車站交換機，傳送至車站本地解碼器和網絡存儲設備。車站本地通過解碼器、服務器及控制鍵盤，對視頻圖像實況或錄像進行查看，控制中心通過TCP/IP網絡遠程調取車站視頻圖像實況或錄像進行查看。

2 視頻監控系統互聯互通平臺

隨著視頻監控的廣泛應用，人們開始在互聯互通方面尋求突破，在城市軌道交通視頻監控系統中，模擬標清、數字標清、數字高清三種制式并存，且同一制式產品生產廠家眾多。同時視頻監控平臺都是由不同的廠家構建而成，每個廠家都有自己的協議標準和控制要求，所以存在著很大的差異[6-8]。因此，要實現換乘站視頻監控系統的互聯互通，首先應解決的是異構系統（不同制式、不同廠家）的互聯互通，目前主要有三種方式實現異構系統的互聯互通。

2.1 基于前端的互聯互通平臺

基于前端的互聯互通平臺是通過同軸電纜或者光纜，將換乘站需要互聯互通的攝像機分別加入本線與鄰線視頻監控系統平臺中，可實現所有換乘站視頻監控系統互聯互通，無需對軟件平臺進行調整，對既有系統影響小，只須在系統平臺中添加新增互聯攝像機信息即可。但基于前端的互聯互通平臺存在系統可擴展性差的問題，每新增一個換乘站，均需要重新布放線纜，同時在實現模擬與數字系統互聯時，需要新增視頻解碼器。因此基于前端的互聯互通平臺僅適用于少量換乘站內少量攝像頭互聯互通的場景，對于城市軌道交通規模大、換乘站多、需共享的攝像機路數多的情況則不適用。

2.2 基于軟件開發工具包的互聯互通平臺

不同廠家的模擬標清、數字標清和數字高清制式系統均會提供軟件開發工具包（SDK， Software Develop?ment Kit） 用于進行二次開發，實現不同廠家、不同制式的異構系統互聯，通過軟件定制化開發，不會出現無法互聯的問題。但軟件開發難度大，不同系統兩兩之間均需根據SDK進行二次開發；本端及對端平臺同時對攝像機進行操作（圖像調閱、設備管理、云臺控制）將會發生沖突，導致無法正常使用；無標準的規范制約，互聯接口維護難度大?；谲浖_發工具包的互聯互通平臺可實現換乘站互聯互通，施工周期較短，但系統需要長期維護，每新增一個品牌設備，均需要重新根據SDK做軟件開發，且軟件開發周期長。

2.3 基于標準協議的互聯互通平臺

中國公安部于2012 年6 月1 日出臺了GB28181 協議[9]，該協議基于SIP協議，采用分布式控制和端到端通信，支持任何類型的編碼協議，簡單、靈活、易擴展，適合應用于大規模的視頻監控系統[10]?；贕B28181標準協議實現的互聯互通視頻監控系統可擴展性好，施工周期短，無須進行軟件定制開發，僅須對平臺進行軟件配置即可。通過GB28181標準協議互聯不僅能實現視頻的推送，還能實現告警的訂閱和上報[11]。但該協議于2012年出臺，僅適用于2012年后建設的視頻監控系統互聯互通，2012年之前建設的視頻監控系統，則不支持通過此協議互聯。

針對GB28181協議無法實現2012年之前建設的視頻監控系統互聯的問題，本文設計了一種基于GB/T28181聯網共享協議的優化互聯互通平臺，通過對2012年以前之前建設的視頻監控系統進行改造，使其滿足GB28181協議互聯條件。對于采用模擬標清制式的線路，在各換乘站新增視頻編碼器，將需要實現互聯的模擬攝像機進行編碼，通過TCP/IP網絡接入至OCC；對于采用數字標清制式的線路，直接將碼流通過TCP/IP網絡接入至OCC。同時在OCC新增一套支持GB28181協議的視頻管理平臺，對以上攝像機進行管理。

3 優化互聯互通平臺的應用案例

3.1 武漢軌道交通線網視頻監控系統現狀

由于武漢軌道交通在不同的建設時期選用了不同的技術規范、不同的廠家產品，導致了各線視頻監控系統標準不統一、技術路線不一致、視頻監控系統無法共享視頻資源。武漢軌道交通各線路視頻監控系統有模擬標清、數字標清、數字高清三種制式，興圖新科、警視達、浙江宇視、霍尼韋爾四個品牌。

為解決異構視頻監控系統互聯互通問題[12]，實現換乘站視頻信息互看，武漢軌道交通采用基于GB/T28181聯網共享協議的優化互聯互通平臺，建設了換乘站視頻監控互聯互通平臺，實現了全線網換乘站視頻監控系統互聯互通及視頻信息的全面共享。系統采用逐層匯聚、實時交換技術，實現視頻信息的統一匯聚和分發、轉發，支撐換乘站視頻數據的橫向互通。平臺建設主要分為平臺改造、鏈路改造及平臺互聯三個部分。

3.2 平臺改造

在武漢軌道交通各線路中，由于2012年以后開通的線路，視頻監控系統平臺均支持GB28181協議，對于此部分線路的換乘站互通，只需通過TCP/IP網絡，將換乘站平臺互聯即可。1、2號線由于系統平臺均不支持GB28181協議，需對1、2號線換乘站視頻監控系統平臺進行改造。

平臺改造方案如圖4所示，針對采用模擬標清制式的1號線，在各換乘站新增視頻編碼器，將需要實現互聯的模擬攝像機進行編碼后，通過TCP/IP網絡接入至OCC，在OCC新增一套支持GB28181協議的視頻管理平臺，對以上攝像機進行管理。針對采用數字標清制式的2號線，既有系統已實現對模擬攝像機編碼，只需在各換乘站將編碼后的碼流通過TCP/IP網絡接入至OCC，在OCC新增一套支持GB28181協議的視頻管理平臺，對以上攝像機進行管理。

3.3 鏈路改造

為實現各換乘站視頻監控平臺互聯，物理上需將各換乘站平臺接入TCP/IP網絡中。對于軌道交通線網各線路傳輸系統帶寬大的城市，采用傳輸系統可構建一套TCP/IP網絡，用于實現換乘站視頻監控系統物理鏈路互通。對于軌道交通線網規模較小，且各線路均為數字高清系統的城市，可采用換乘站敷設互聯光纜的方案進行互聯。

武漢軌道交通線網規模較大，且大部分線路傳輸系統均采用基于同步數字體系（SDH，SynchronousDigital Hierarchy） 的光傳輸設備，帶寬較小。根據武漢軌道交通視頻監控系統現狀，對于TCP/IP網絡的構建采用獨立組網互聯。本方案在線路級每5～6個換乘站設置1臺接入交換機與換乘站視頻監控系統交換機對接（1、2號線與OCC新建管理平臺交換機對接），在區域級設置8臺匯聚交換機與接入交換機對接，在線網級設置1臺核心交換機與匯聚交換機對接，構建一套樹形TCP/IP網絡，實現換乘站視頻監控系統互聯，交換機間互聯光纖采用專用通信區間主干光纜預留纖芯。

3.4 平臺互聯

武漢軌道交通在視頻監控平臺層面，對1、2號線視頻監控系統進行改造，使其支持GB28181協議。在物理鏈路層面進行了鏈路改造，構建了TCP/IP網絡，完成全線網換乘站數據互通。最后對各線換乘站CCTV平臺配置[13]，通過GB28181協議實現換乘站視頻監控系統互通，其系統結構如圖5所示。

本文設計了基于GB/T28181聯網共享協議的優化互聯互通平臺，成功完成武漢軌道交通換乘站視頻監控系統互聯互通平臺搭建，平臺中接入線路11條、換乘站71座，共計1065路視頻，實現了換乘站之間視頻數據的互通。平臺的成功搭建，使得換乘站視頻信息實現了統一監管、實時控制，為客流組織、生產運行、安全檢查、設備檢修、應急處理等各項工作提供了最直接的現場數據信息，便于實現現場工作的規范、指導、協助處理。

4 結束語

對于武漢軌道交通換乘站視頻監控系統互聯互通存在的問題，本文設計了基于GB/T28181聯網共享協議的優化互聯互通平臺，并在武漢軌道交通全線網換乘站視頻監控系統互聯互通平臺搭建中應用。本平臺的設計攻克了GB28181協議不適用于2012年前建設的視頻監控系統互聯互通的劣勢，實現了包括武漢軌道交通1、2號線視頻監控平臺在內的全線網換乘站視頻監控系統互聯互通，有效提升了車站運營管理能力和對突發事件的處置應對能力，為異構視頻監控系統的互聯互通提供了一種解決思路。

【通聯編輯：梁書】