中国城市轨道交通研究会
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城市地铁视频监控联网技术系统
时间:2010-04-20 13:39:20    来源:中国城市轨道交通研究会
    目前城市地铁站视频监控一般分为两级监控;在地铁站端要求监视所有本站图像,另外在监控中心要求可以监视下属各地铁站的情况。考虑到资金投入的问题,在中心端,一般不要求同时看到所有地铁站的所有图像;而是采取两种方式监视:一种是同时监视各地铁站的某几路图像,另外一种是要求可同时看到某一个地铁站的所有图像或大部分图像。这就需要考虑从各地铁站到监控中心的视频传输问题。
    从各地铁站到监控中心的视频传输一般有两种方案。
    第一种是使用数字视频编解码器,通过SDH提供的E1信道完成视频传输;
    第二种是采用光纤方式,独立组成城铁视频监控联网系统完成传输。若采用第一种方式,需要占用大量SDH资源,增大了通信系统的压力。在第二种方式中,如过采用传统点对点方式,则要占用很多的光纤资源。随着现代光纤通信技术和数字视频技术的飞速发展,在监控领域内,实时数字视频的光纤传输也已经被越来越多的人所接收。城铁系统光纤拓扑结构一般呈链状或环网结构,建议采用,系统远端设备对模拟图像进行压缩编码、数字化并通过复用器复接到高速信道,通过电/光转换将信号发送到光纤通道,组成链网或环网;在局端进行反向复用、解码,输出模拟图像,图像质量可达到DVD效果。我们以下面的案例为例,详细介绍如何采用VOX-基于光纤的数字视频传输平台解决城铁视频监控联网传输问题。
    现状及用户要求
    某城市地铁站联网监控项目,共具有16个地铁站,每个地铁站上传6路图像,共96路图像。
    全网共设1个监控中心,在监控中心需要设置6台监视器,同时观看16个站96图像中的任意6路。同时另设3个独立的操作席,各配1台监视器观看任意1路图像。
    设计原则及解决方案
    本设计方案着眼于整个系统的先进性、可靠性、灵活性和符合需方远期规划的原则设计,综合考虑系统的可扩展性,业务拓展功能及系统升级功能。
    根据现有状况及要求,提出采用北京蛙视通信有限公司的光纤数字音视频传输平台-VOX系统。VOX系统远端设备对模拟图像进行压缩编码、数字化并通过复用器复接到高速信道,通过电/光转换将信号发送到光纤通道,可组成链网或环网;在局端进行反向复用、解码,输出模拟图像,图像质量可达到DVD效果。
    VOX系统介绍
    VOX系统采用光纤作为传输介质,内置光传输模块,VOX系统摒弃了传统视频光端机点对点的传输模式,采用了电信级的光纤通信系统中数字中继的技术,信号逐级再生,与本地信号进行交叉复用,信号可在任何一点上下,非常灵活。通过时隙配置可以实现图像的全网交叉,使用极为方便。
    VOX采用模块化的结构——————包含机箱、光传输板、业务板(视频压缩板、视频解压缩板、数据板、E1版、以太网网桥、以太网接口板)等模块。每个监控点可根据需要及数量选择相关的模块,一般在监控点配置一台VOX设备,需要机箱一个、光传输板一块、业务板若干。在监控中心需VOX机箱一个、光传输板一块、业务板若干。
    VOX系统可以实现音视频双向传输和多点信息共享的功能。比如在监控中心插入一块视频压缩板,分中心或地铁站插入一块解压缩板,通过时隙配置即可实现音视频的反向传输,即简单的会议电视功能。
    VOX系统可以通过以太网与上级监控联网。VOX系统支持在中心端VOX设备上插入一块10/100M以太网接口板,用于上传视频信号,并且与本地信号互不干扰。上级监控中心可以通过计算机上的解压软件观看图像。
    VOX系统可实现网管功能,可在监控中心监测网络设备状态并配置网络中硬件结构。
    根据传输容量的不同,VOX分为VOX-155和VOX-622两种系统。VOX-155系统的传输带宽为155Mbit/s,可同时传输30路高质量视频信号、15路音频信号、2路共享型异步数据。VOX-622系统传输带宽为622Mbit/s,可同时传输126路高质量视频信号、126路音频信号、2路共享型异步数据。
    在系统传输过程中,VOX-622系统平滑兼容VOX-155,使VOX-155成为VOX-622系统光分支,通过光分支直接把图像传输到监控中心,并且与各分中心同时观看图像,互不干扰。
    VOX系统特点:
    大容量传输特性——————一根光纤上最多可传输多达120路视音频信号;
    高品质的图像质量————-高清晰度,^***赛克现象;
    传输距离长————-单系统最远可达1800公里;
    多种组网方式————-即可形成强大的环网保护,又可以形成多节点链网;
    方便的扩容能力——————插卡式结构,配置灵活;
    系统可扩展性强——————增加监控地铁站,可就近接入原有VOX系统统一管理。
    节省光纤资源——————相较于传统的点对点设备,VOX系统占用的拓扑路径最短;
    具多种压缩方式——————M-JEPG,MPEG-2;
    强大的后台管理软件——————故障自我诊断,数字图像处理。
    系统框图及说明
    VOX-155系统中将总带宽155M划分为16个时隙,其中15个时隙可以用来传输视频信号,每路视频信号的带宽是10M。因为监控中心总共只需要同时观看96路图像中的9路,因此最多只需占用系统中的9个时隙。在监控中心通过网管软件,将9路视频解压缩板分别分配到指定的时隙,从指定的时隙上解压缩图像。同时各分控操作席可以通过VOX-155客户端软件对各地铁站的视频信号进行切换,选择需要观看的图像上传到指定的时隙上。
    监控中心需要在计算机上安装VOX控制服务器软件和系统网管软件,对整个系统各节点进行管理和配置。各分控操作席需要安装VOX客户端软件,以完成图像切换,前端设备控制等功能。
    本系统要求服务器和各客户端可以通过网络通信,该网络可以是已存在的局域网,如果不具备,VOX系统可以通过在各分中心和中心的VOX设备中增加以太网板来实现互相信号上网和互相通信。以太网板可以直接将数字视频信号转换后在以太网上发布,用户可以通过软件在计算机上观看图像并进行控制切换等操作。
    根据系统需要,以2芯光纤沿16个地铁站、3个分中心、1个中心共20个点组成环网,形成一个VOX-155系统。每个点分别需要配备以下设备:
    每个地铁站需配备以下设备:VOX机箱1个,VOX-155光接口板1块,M-JPEG视频压缩板6块;监控中心需要配备以下设备:VOX机箱1个,VOX-155光接口板1块,M-JPEG视频解压缩板9块,以太网接口板1块,VOX控制服务器软件1套,网管软件1套,客户端控制软件1套。
    VOX系统可以实现音视频双向传输和多点信息共享的功能。比如在监控中心插入一块视频压缩板,分中心或收费站插入一块解压缩板,通过时隙配置即可实现音视频的反向传输,即会议电视功能。示意图如:
    VOX系统可以通过以太网与上级监控联网。VOX系统支持在中心端VOX设备上插入一块10/100M以太网接口板,用于上传视频信号,并且与本地信号互不干扰。上级监控中心可以通过计算机上的解压软件观看图像。
    VOX系统可实现网管功能,可在监控中心监测网络设备状态并配置网络中硬件结构。
    VOX系统采用机箱插板式结构,使用灵活,扩容方便,可随时在各点增加视频板或视频扩展模块,减少升级费用。
    VOX系统与IP视频传输方式相比具有明显的优势:整个系统共96路视频信号,其中9路需要同时上传。
    如果使用IP方式传输,则必须采用SDH网提供的网络接口,为了保证图像质量需要占用很大的系统带宽。远端各地铁站每处需要6台视频服务器,监控中心还需要根据需要增加视频服务器,整个系统的费用会大大增加。