軌道交通視頻監(jiān)控現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)城市軌道交通建設(shè)在過(guò)去十年內(nèi)已經(jīng)全面從一線(xiàn)城市往二線(xiàn)城市普及，不僅北上廣深的城市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程超過(guò)了1500公里，所有的東部省會(huì)城市都已建成了地鐵，更有幾十個(gè)東部地級(jí)市和西部省會(huì)城市規(guī)劃和在建城市軌道線(xiàn)路，預(yù)計(jì)到2020年，將新建成70余條軌道線(xiàn)路，屆時(shí)全國(guó)的軌道交通總線(xiàn)路超過(guò)100條，運(yùn)營(yíng)里程超過(guò)10000公里。

城市軌道交通中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是運(yùn)營(yíng)和治安的重要保障系統(tǒng)，近年來(lái)呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)。

· 系統(tǒng)呈現(xiàn)高清數(shù)字化的趨勢(shì)。從國(guó)內(nèi)第一條地鐵運(yùn)營(yíng)至今，視頻監(jiān)控技術(shù)走過(guò)了三個(gè)發(fā)展周期：從模擬聯(lián)網(wǎng)，發(fā)展到基于DVR的數(shù)字聯(lián)網(wǎng)，以及今日的全數(shù)字聯(lián)網(wǎng)。很多城市的軌道交通更是直接就從數(shù)字高清起步，數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在整體的系統(tǒng)高干擾性、聯(lián)網(wǎng)便利性、接口的開(kāi)放性，高清的優(yōu)勢(shì)則體現(xiàn)在更多的細(xì)節(jié)和信息為可視化管理提供了極大的可能性和想象空間。更重要的是，IP攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備的價(jià)格下降之快，也很大程度上消除了業(yè)主的顧慮;

· 視頻監(jiān)控系統(tǒng)按業(yè)務(wù)分為運(yùn)營(yíng)和治安兩個(gè)主要垂直系統(tǒng)，也就是CCTV要滿(mǎn)足地鐵運(yùn)營(yíng)的需要和公安對(duì)于地鐵車(chē)站、地鐵車(chē)廂的治安環(huán)境的保障需要。對(duì)于這種業(yè)務(wù)的垂直劃分，不同的城市有不同的做法，主要是統(tǒng)一建設(shè)、分開(kāi)使用的建設(shè)模式和分別建設(shè)、資源共享兩種模式;

· 視頻監(jiān)控和軌道交通綜合管理系統(tǒng)的融合。和早期模擬系統(tǒng)不同的是，基于數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以和其他計(jì)算機(jī)軟件業(yè)務(wù)平臺(tái)基于通訊協(xié)議做數(shù)據(jù)的交換和業(yè)務(wù)的整合，因此，在某些城市的軌道交通系統(tǒng)中，CCTV的系統(tǒng)是作為綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)的一個(gè)組成模塊而存在的，CCTV向ISCS的其他系統(tǒng)如SCADA、環(huán)控、屏蔽門(mén)、消防、安防等提供基礎(chǔ)的視頻資源，而不設(shè)立獨(dú)立的監(jiān)控終端?？梢灶A(yù)計(jì)的是，隨著智能技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)于視頻的使用會(huì)更加普遍，這種系統(tǒng)級(jí)的融合會(huì)更加常見(jiàn);

· 城市軌道交通的CCTV系統(tǒng)將納入到社會(huì)面的監(jiān)控體系中。目前，視頻監(jiān)控技術(shù)不僅成為平安城市、智慧城市的一個(gè)基本需求，城市軌道體系也是城市的生命線(xiàn)，因此，軌道交通一定會(huì)成為城市視頻監(jiān)控體系的一個(gè)重要組成部分，這就給我們提出了一個(gè)技術(shù)問(wèn)題：軌道交通的CCTV體系，將來(lái)是否能夠適應(yīng)納入社會(huì)監(jiān)控體系的要求?

· 城市軌道交通的體系建設(shè)要求。從第一代城軌運(yùn)營(yíng)至今，技術(shù)體系在不斷演化，管理體制也在發(fā)生很大的變革，現(xiàn)在，城市級(jí)的軌道運(yùn)營(yíng)中心、交通管理中心、應(yīng)急指揮中心要求把不同的軌道線(xiàn)路作為一個(gè)整體進(jìn)行管理，這就要求不同的軌道線(xiàn)路不管建設(shè)年限如何，要考慮對(duì)整體系統(tǒng)的融合性，而不至于造成一線(xiàn)一制，煙囪式地進(jìn)行系統(tǒng)整合。

本文主要就最后兩個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，探討城市軌道交通視頻監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)化選擇問(wèn)題。

視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化趨勢(shì)

數(shù)字化視頻監(jiān)控不斷的發(fā)展歷程，也是相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不斷推出和完善的歷程，但是和廣播電視系統(tǒng)相比，數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)雖然同樣也關(guān)注音視頻壓縮、傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，并且兩者還共享一些技術(shù)成果，但是對(duì)于視頻監(jiān)控來(lái)說(shuō)，大規(guī)模的聯(lián)網(wǎng)要求提出來(lái)的對(duì)聯(lián)網(wǎng)控制協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)則還是近年才出現(xiàn)的事情。

以下從三個(gè)方面簡(jiǎn)要說(shuō)明，視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)控制所涉及的標(biāo)準(zhǔn)化工作。

視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)

視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)是所有視頻信息最基本的“描述語(yǔ)言”，沒(méi)有統(tǒng)一的語(yǔ)言，就需要層層翻譯，對(duì)各種語(yǔ)言的長(zhǎng)期維護(hù)，尤其是早期非規(guī)范的語(yǔ)言，是非常困難而難以持續(xù)的。

從軌道交通發(fā)展至今在視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)上，歷經(jīng)了MPEG II、MPEG IV、H.264幾個(gè)階段，不僅如此，由于對(duì)傳輸和封裝標(biāo)準(zhǔn)缺乏早期規(guī)范，經(jīng)常發(fā)生線(xiàn)路之間不能互編互解的局面，管理各線(xiàn)的運(yùn)營(yíng)中心必須堆砌很多設(shè)備，才能接入各條線(xiàn)路，給系統(tǒng)運(yùn)維帶來(lái)很大困擾。

H.264已經(jīng)推出近十年，是目前應(yīng)用最廣泛、最先進(jìn)的視頻編碼技術(shù)(2013年3月H.265正式頒布，但對(duì)于大規(guī)模商用來(lái)說(shuō)，估計(jì)還要3-5年的時(shí)間)，在同樣的圖像質(zhì)量前提下，其碼流不及MPEG-4一半， 可以大量節(jié)省存儲(chǔ)空間及帶寬占用，這點(diǎn)對(duì)于有大量視頻傳輸及存儲(chǔ)需求的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)是至關(guān)重要的。

H.264標(biāo)準(zhǔn)從編碼器處理和質(zhì)量方面規(guī)定baseline、main和 High 等多個(gè)profile ，同時(shí)在H.264具體算法中包含了眾多的可選項(xiàng)。因此，根據(jù)軌道交通對(duì)視頻質(zhì)量的要求以及兼容性實(shí)施角度，可以靈活選擇規(guī)定具體的profile和level等級(jí)，以及對(duì)編碼和解碼過(guò)程中的具體參數(shù)規(guī)定，滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的不同需求，例如，可以選擇高壓縮比的High Profile碼流進(jìn)行錄像存儲(chǔ)，保證對(duì)細(xì)節(jié)的捕獲，而選擇低延時(shí)的Constrained Baseline滿(mǎn)足低延時(shí)的實(shí)時(shí)瀏覽要求。

由于H.264發(fā)展已經(jīng)比較成熟，相比較SVAC、AVS等標(biāo)準(zhǔn)得到了更多的廠(chǎng)商支持，因此，在國(guó)際、國(guó)內(nèi)得到了眾多標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)盟組織的選擇，具有強(qiáng)大的生命力。而且從目前的實(shí)踐來(lái)看，H.264的實(shí)現(xiàn)趨于規(guī)范，不同廠(chǎng)商的互操作有比較好的保證。

綜合以上因素，我們認(rèn)為軌道交通應(yīng)該選擇H.264作為視頻編碼的基礎(chǔ)編碼框架，并在此基礎(chǔ)上，完善信令、傳輸、文件封裝的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)控制協(xié)議

隨著安防行業(yè)不斷向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)于不同廠(chǎng)商的IP安防設(shè)備缺乏一個(gè)互相通信的標(biāo)準(zhǔn)。2008年9月，由?？低?、AXIS、BOSCH、SONY等公司聯(lián)合發(fā)起成立了ONVIF的研究小組，逐漸形成了大批主要廠(chǎng)商參與的國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)化組織，并已推出ONVIF2.2版規(guī)范。此外還有Cisco、Honeywell等60余家廠(chǎng)商發(fā)起的PSIA組織。

ONVIF標(biāo)準(zhǔn)為網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備之間的信息交換定義通用協(xié)議，包括裝置搜尋、實(shí)時(shí)視頻、音頻、元數(shù)據(jù)和控制信息等。網(wǎng)絡(luò)視頻產(chǎn)品可以提供多種可能性，使終端用戶(hù)、集成商、顧問(wèn)和生產(chǎn)廠(chǎng)商能夠更靈活和開(kāi)放地進(jìn)行功能擴(kuò)展，而且利用面向服務(wù)的接口技術(shù)，降低系統(tǒng)管理成本，獲得高性?xún)r(jià)比、更靈活的解決方案、市場(chǎng)擴(kuò)張的機(jī)會(huì)以及更低的風(fēng)險(xiǎn)。

ONVIF目前已經(jīng)得到了主流視頻設(shè)備廠(chǎng)商的普遍支持，越來(lái)越成為前端設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、后端設(shè)備的事實(shí)接口標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，基于廠(chǎng)商自有技術(shù)的SDK接入方式，將越來(lái)越受到用戶(hù)的抵觸。

但是，ONVIF的缺點(diǎn)也比較明顯，由于ONVIF更關(guān)注的是設(shè)備之間的接口和管理，不太關(guān)注系統(tǒng)之間的管理和接口，對(duì)于國(guó)內(nèi)的多層級(jí)系統(tǒng)管理、權(quán)限分配、錄像調(diào)用等功能沒(méi)有很好的解決方案。

國(guó)內(nèi)視頻監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展?fàn)顩r

國(guó)內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化相對(duì)滯后，尤其對(duì)數(shù)字視頻監(jiān)控的聯(lián)網(wǎng)控制，缺乏全國(guó)性的標(biāo)準(zhǔn)。從發(fā)展歷程上來(lái)看，首先是地方性的標(biāo)準(zhǔn)制定，并從關(guān)注視頻圖像質(zhì)量、關(guān)鍵點(diǎn)位的覆蓋、強(qiáng)制功能的規(guī)定，逐漸發(fā)展到規(guī)定整體結(jié)構(gòu)、關(guān)注系統(tǒng)級(jí)聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

2012年6月1日，《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸交換控制技術(shù)要求》 (GB/T 28181-2011)正式頒布實(shí)施，可以說(shuō)，GB/T 28181在GA/T669.1—2008系列標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，規(guī)劃了一個(gè)可以推廣到全國(guó)規(guī)模的行業(yè)性聯(lián)網(wǎng)體系，對(duì)聯(lián)網(wǎng)控制協(xié)議和體系架構(gòu)做了比較細(xì)致的描述，有比較強(qiáng)的操作性。但是，28181 相比669 系列標(biāo)準(zhǔn)做了簡(jiǎn)化，相信需要一定的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)加以描述。

對(duì)于軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是否可采用ONVIF或GB28181的相關(guān)內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備之間通信接口以及系統(tǒng)之間協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化?我們發(fā)現(xiàn)，依靠單一標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法有效地適應(yīng)軌道交通業(yè)務(wù)的多樣性，而必須采取獨(dú)特的標(biāo)準(zhǔn)化體系結(jié)構(gòu)。

基于GB/T28181和ONVIF的標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)網(wǎng)框架

下面我們介紹一種融合ONVIF和GB/T28181-2011 標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)思路。

聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型

對(duì)于典型的軌道交通聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，我們可以分為圖1的三個(gè)層次。

車(chē)站層：車(chē)站監(jiān)控的獨(dú)立系統(tǒng)，由控制服務(wù)器進(jìn)行本地顯示、錄像、周邊設(shè)備的接入，控制服務(wù)器還負(fù)責(zé)向線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)中心提供本地資源的調(diào)用服務(wù)。

線(xiàn)路層：城軌線(xiàn)路一級(jí)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，管理本線(xiàn)所有車(chē)站的視頻資源的調(diào)用、處理車(chē)站的報(bào)警信息，同時(shí)還要向線(xiàn)路外的視頻調(diào)用請(qǐng)求提供服務(wù)。

聯(lián)網(wǎng)層：城軌系統(tǒng)向上層運(yùn)營(yíng)中心或城市級(jí)圖像監(jiān)控系統(tǒng)或其他指揮系統(tǒng)提供圖像信息的虛擬化聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)。

系統(tǒng)的角色

車(chē)站前端視頻設(shè)備：部署在車(chē)站監(jiān)控子系統(tǒng)中，輸出數(shù)字視頻信號(hào)，并進(jìn)行視頻壓縮編碼，壓縮碼流通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

車(chē)站視頻解碼器：部署在車(chē)站控制室、警務(wù)室等場(chǎng)所，調(diào)用前端視頻設(shè)備的碼流，解碼輸出到監(jiān)視器上。

車(chē)站控制服務(wù)器：響應(yīng)車(chē)站控制終端的請(qǐng)求，發(fā)出指令，控制解碼器調(diào)用前端視頻。

響應(yīng)運(yùn)營(yíng)中心的控制指令，并將前端視頻流，轉(zhuǎn)發(fā)到中心的解碼器。

接入車(chē)站周邊的報(bào)警設(shè)備，并產(chǎn)生相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)。

車(chē)站控制終端：發(fā)出調(diào)用指令。

運(yùn)營(yíng)中心OCC控制網(wǎng)關(guān)：響應(yīng)客戶(hù)端的指令，并以標(biāo)準(zhǔn)控制協(xié)議，向車(chē)站控制服務(wù)器發(fā)出調(diào)用車(chē)站視頻的指令;響應(yīng)上層網(wǎng)關(guān)的控制協(xié)議，向車(chē)站控制服務(wù)器調(diào)用視頻，并向上層網(wǎng)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

運(yùn)營(yíng)中心OCC客戶(hù)端：發(fā)出調(diào)用車(chē)站視頻的指令。

運(yùn)營(yíng)中心OCC解碼器/大屏顯示控制：解碼車(chē)站控制服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的車(chē)站視頻流并進(jìn)行顯示。

外部控制網(wǎng)關(guān)：響應(yīng)客戶(hù)端的指令，并以標(biāo)準(zhǔn)控制協(xié)議，向OCC控制網(wǎng)關(guān)發(fā)出調(diào)用車(chē)站視頻的指令;并轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)視頻。

整體標(biāo)準(zhǔn)體系設(shè)計(jì)

在車(chē)站以下的范圍內(nèi)，可以采用ONVIF作為設(shè)備接入和管理的標(biāo)準(zhǔn)化框架，而在車(chē)站以上采用GB/T28181-2011作為聯(lián)網(wǎng)的主要通信協(xié)議，主要的原因是：

首先，車(chē)站內(nèi)區(qū)域是設(shè)備集中的區(qū)域，大量的設(shè)備接口也都是在車(chē)站內(nèi)區(qū)域，采用設(shè)備廠(chǎng)家支持較好、較成熟的ONVIF標(biāo)準(zhǔn)，可行性較好，設(shè)備選擇面較寬。

其次，在線(xiàn)路以上層面以及和外部共享的系統(tǒng)接口上采用GB/T28181-2011 可以保證將來(lái)能接入到公安、政府應(yīng)急指揮、智能交通等大平臺(tái)上，有一定的前瞻性。

最后，如果我們?cè)诰幗獯a標(biāo)準(zhǔn)上采用H.264同時(shí)精心選取同時(shí)符合ONVIF,GBT 28181 的傳輸和封裝要求，那么，音視頻流從前端到后端基本可以不經(jīng)過(guò)“翻譯”，保證了系統(tǒng)的完整性。

設(shè)備和平臺(tái)

采用上述的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)設(shè)備和控制平臺(tái)有一定的要求，當(dāng)然這些要求是完全可以實(shí)現(xiàn)的，以?？低暤牟糠衷O(shè)備進(jìn)行說(shuō)明。

控制服務(wù)器和控制網(wǎng)關(guān)：視頻管理軟件具備獨(dú)立的設(shè)備接入服務(wù)和聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，可以管理ONVIF設(shè)備，提供GB/T通訊接口，完全可以滿(mǎn)足本文中描述的雙規(guī)范體系架構(gòu)。

聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)用于平臺(tái)間聯(lián)網(wǎng)的功能全部封裝到聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)關(guān)中，適用于凡是需要平臺(tái)間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)合;可屏蔽平臺(tái)內(nèi)部差異，靈活部署于平臺(tái)之上，可應(yīng)用于對(duì)已建非國(guó)標(biāo)平臺(tái)的改造。

總之，對(duì)于軌道交通的視頻被監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，依托國(guó)際和國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)制定自己的聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可以規(guī)范設(shè)備的選擇，保證聯(lián)網(wǎng)功能的實(shí)現(xiàn)，值得業(yè)主仔細(xì)規(guī)劃。