地鐵高清視頻無線監控方案設計

點擊次數：1825 發布時間：2013-5-3

：黃惠

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一、地鐵無線監控方案設計介紹

地鐵無線監控方案對運營和治安管理及應對地鐵恐怖襲擊越來凸顯重要性, 高清無線視頻監控主要是為了解決在正常監控過程中“細節”看不清的問題，從運營管理和治安管理，都需要高清監控圖像，高清監控采用廣電標準，分辨率為1920×1080像素，高清攝像機尤其適合在地鐵人流密集地方監控，現在地鐵視頻監控建設主要以模擬標清與數字高清監控混合，采用IP SAN存儲,監控網絡規劃常采用通用服務器作為流媒體存儲服務器進行視頻流iSCSI封裝，投資比較大，系統復雜，可靠性降低,有必要探討IP視頻監控iSCSI直存技術在地鐵無線監控方案中應用,對地鐵電視監控網絡規劃科學設計起指導作用。

二、地鐵高清視頻無線監控方案中的存儲分析

（1）前端IP攝像機和視頻編碼器內置iSCSI支持功能，可直接將存儲碼流采用iSCSI封裝直接把碼流寫入IP SAN的iSCSI RAID陣列,而實時監控碼流一般需要使用RTP封裝,必須傳輸至少兩路碼流，具有IP單播、組播傳輸功能，節省流媒體存儲服務器，具備良好的可擴展性。

（2）高清分辨率為1920×1080=207.36萬像素，準高清1280×720=92.16萬像素，720P分辨率為1280點×720 （逐行掃描方式），1080P分辨率為1920點×1080 （逐行掃描方式），1080i分辨率為1920點×1080 （隔行掃描方式），準高清是100多萬像素數字攝像機，高清是200多萬像素數字攝像機。

（3）配套以1080p分辨率的顯示設備及相應的傳輸通道，就可以形成一套可稱之為高清無線監控系統。

三、地鐵高清電視監控系統架構

當前在新建的地鐵無線監控系統, 基本上采用高清加標清監控攝像機監控系統,高清1080P攝像機占80%，存儲采用IP SAN形式，目前主要存在兩種使用iSCSI實現實時流存儲的結構，分別是：

（1）前端IP攝像機或編碼器存儲碼流采用iSCSI封裝直接把碼流寫入IP SAN，而實時監控碼流一般需要使用RTP封裝，傳輸至少兩路視頻碼流，對IP攝像機或編碼器要求比較高（如圖1所示）

（2） 在后端使用流媒體存儲服務器完成接收RTP流，封裝成iSCSI流，然后寫入IPSAN，對前端設備要求較低，前端設備只需要發出一個RTP組播碼流，就可以同時為存儲和實時監控服務

第二種存儲系統需要在后端使用流媒體存儲服務器，當流媒體存儲服務器宕機，被網絡其他它流媒體服務器接管，地鐵車站通信傳輸系統1路千兆帶寬傳輸100路高清封裝然后送回本站存儲，即便不送回存儲也對占用傳輸帶寬會很大，容易使圖像延時過大,圖像丟幀卡住出現馬賽克現象，出現節點故障，系統可靠性降低，成本也高，監控圖像存儲直存是個發展方向，在模擬監控時代，監控攝像機直接接到硬盤錄像機是標準常態，就是直存，進入了監控高清時代，監控圖像直存到顯得珍貴，本文采用*種結構進行研究,并搭建地鐵視頻監控系統。

要求網絡攝像機和視頻編碼器具有雙碼流H.264壓縮技術，1路實時視頻流可以以IP單播、組播傳輸實時監控視頻流，1路實時視頻流以IP單播借助內置的iSCSI支持封裝，將壓縮視頻流直接存儲IPSAN的iSCSI 磁盤陣列，這樣在每個車站與經流媒體存儲服務器進行iSCSI封裝存入IP SAN相比可以節約原有流媒體服務器,基本50路高清需要1臺流媒體服務器，系統可靠性也大大提高，成本降低，甚至車站視頻監控系統不需要任何服務器包括視頻管理服務器，只需在控制中心設置一臺視頻管理服務器對全線視頻監控設備進行管理配置，將使系統簡單、可靠性高、節約大量投資。

控制中心和車站配置的1臺存儲數據管理服務器，實現對控制中心和車站IP SAN存儲陣列管理，有效的解決了大規模監控面臨的視頻海量存儲管理問題，完成存儲計劃管理：可對所有監控點制定存儲計劃，實現前端監控點視頻存儲的自動管理。完成存儲策略管理：可針對不同的監控區域采用不同管理策略，包括存儲時長、RAID等級、是否支持快照等，實現對存儲空間的運營，完成存儲天數管理，支持視頻數據存儲、檢索、下載、集中存儲、重要信息的歸檔備份等功能。

每臺IP SAN存儲通過2～4個千兆以太網口掛到IP網上，用于接收IP攝像機和編碼器轉發過來的視頻流。

RAID 5 是一種存儲性能、數據安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案，通過奇偶校驗信息提供冗余的存儲能力，它不對存儲的數據進行備份，而是把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上，并且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲于不同的磁盤上，當RAID5的一個磁盤數據發生損壞后，利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。除了raid等級上的保護之外,還可以提供多個全局熱備份磁盤,一旦陣列中的任何一塊磁盤出現問題,全局熱備份磁盤都會立即工作,達到保護數據的目的。

在地鐵線路控制中心一般是音視頻圖像通過交換機和高清音視頻解碼器通過大屏幕圖像拼接處理器上電視墻，高清音視頻解碼器可以帶HDMI/DVI輸出接口，大屏幕圖像拼接處理器可以帶HDMI、DVI輸入輸出接口，全高清LED液晶電視輸入接口有HDMI、DVI，高清音視頻解碼器到大屏幕圖像拼接處理器采用HDMI/DVI線纜，不超過15米，超過采用帶有HDMI、DVI接口高清光端機。

在控制中心配置1臺流媒體服務器，為本地或其它系統服務，其功能為控制中心監控終端和其它接入控制終端，可能同時調用同一路圖像，通過由本地流媒體服務器進行圖像獲取及轉發，減少多個控制終端從車站調用上傳同一監控圖像路數，只需1路視頻圖像占用傳輸帶寬，這種情況一般出現當某個車站發生事件，很多控制終端都去調看同一視頻源，就可能保證視頻傳輸線路不擁擠，保證監控圖像流暢。

在控制中心配置1臺協議轉換服務器，其功能為與它系統互控進行協議轉換，如城市軌道交通路網指揮調度中心對各條地鐵線路監控圖像調用。

在控制中心配置1臺動態車次服務器，從信號系統實時獲取動態車次信息，分發給視頻管理服務器，供控制中心控制終端調用在線車載監控系統圖像。

在控制中心配置1臺網管服務器，對所有無線監控設備進行統一管理，可管理帶網管功能的設備如視頻編解碼器、光端機、交換機、服務器、IP SAN磁盤陣列等，支持對設備的配置、故障、性能、告警等多方面的管理，通過網管終端顯示全線設備運行狀況。

視頻綜合平臺集IP高清攝像機、存儲管理服務器、交換機、監控終端實現了高清視頻監控從采集、編碼、傳輸、切換控制到顯示應用，采用IP矩陣，所謂IP矩陣是控制終端控制軟件根據攝IP高清攝像機和視頻編解碼器及儲存服務器IP地址節點顯示矩陣內容，調用、切換視頻監控圖像。

四、地鐵高清視頻無線監控方案的優勢

    騰遠智拓（www.sz.cn）無線監控方案具備良好的可擴展性，系統可靠性提高，投資也會減少，是今后建設地鐵視頻監控網絡設計方向。