一、引言
随着中国城市化进程的加快，城市人口急剧增加，城市交通承受的压力越来越大，道路拥挤、交通堵塞、秩序混乱成为大 城市中的普遍现象。轨道交通由于其运量大、速度快、准时准点、安全性高、不发生堵塞等优点成为各大城市缓和与改善城市 交通紧张的优先选择，目前国内如北京、上海、广州、南京、深圳等一线城市均已开通了地铁。但是，纵观全球轨道交通的发 展史，轨道交通的安全防范问题一直是建设和管理部门面临的严峻的挑战。轨道交通视频监控系统是轨道交通安全防范系统 中重要的一个组成部分，它能够在第一时间以图像、文字形式告知管理、维护和保安人员现场所发生的任何情况，使保安部 门有效地做出快速反应，并将所发生事件的全过程进行备份，对重要数据进行记录，为处理事故提供切实依据。
轨道交通视频监控系统又是调度员和车站值班员监视列车运行、掌握客流大小和流向、提高行车指挥透明度的辅助通信工 具，是列车司机在车站停车后监视旅客上下车、掌握开关车门时间的重要手段。当车站发生灾情时，视频监视子系统可作为防 灾调度员指挥抢险的指挥工具。以下笔者以南京地铁为例简单阐述视频监控系统在轨道交通安全防范系统中的应用。
二、南京地铁监控系统项目的需求分析
南京地铁1 号线一期工程南起奥体中心，北至迈皋桥，形成南京主城区中轴线的快速交通走廊。整条线路全长21.72 公里， 其中地下线14.33 公里，地面及高架线7.39 公里，共设车站16 座，其中地下车站11 座，地面及高架车站5 座，在小行站设车 辆基地一个，整个地铁的控制中心设在珠江路地铁大厦。
为了保障地铁交通安全和提高运营管理效率，在地铁沿线全程实施视频监控，主要包含以下几个内容：
(1) 运营管理监控，对每个车站的售票处、出入口、自动扶梯、站台等地点进行监控和记录，便于及时发现可疑人员和可疑 物件。
(2) 在突发事件或灾害发生时，通过实时监控，提高指挥、调度能力。
(3) 对监控点附近的其他环境参数、告警信息进行采集，并通过视频监控系统统一传送至监控中心。
(4) 通过网络化视频监控技术的应用，使之能够方便地进行全网集中管理，远程调用。
(5) 公安治安管理监控，地铁沿线各站口周边人流量大，这部分视频系统与公安系统共享，保障人们出行安全。
三、南京地铁视频监控系统概述
南京地铁视频监控系统是由车站本地监控、中心远端监控和传输通道三部分组成。系统设备主要包括摄像机、监视器、切 换矩阵、视频分配器、画面合成器、字符叠加器、数字录像设备等。联网视频矩阵以及摄像机全部采用英飞拓产品。
1、地铁视频监控车站系统架构
在每个地铁站出入口都装有监控摄像机，进出地铁站、检票口的乘客都会被摄像机从正面拍摄到，对于人流量较大的地铁 站大厅均安装有一体化高速球形摄像机，以便能够撑握整个大厅的情况。站内较偏僻的角落均单独安装摄像机，让不法分子无 机可乘。地铁站台上有规律的安装若干摄像机，使得运营管理人员能够及时了解地铁站情况，列车司机也能直接从监控画面中 了解当前乘客的上下车情况。
图 1 车站地铁视频监控系统架构
如图 1，所有车站，矩阵和码分配器都设置于设备机房中，监视器和键盘放置在车站控制室中，控制人员在车控室通过v2116 键盘可以对车站内的所有前端摄像点进行切换和控制，从而可以对本站点的情况有全面的了解和掌握，每一个站点都相对独立。
2、车站监控点的布局举例 监控前端的功能是采集视频信号，传输到矩阵控制主机；同时接收控制主机的远程控制命令，控制摄像机的动作。由于地 铁站内人员流动呈区域性和固定性特点，因此采用快球对大范围的站台进行监控，而在特殊通道和区域只需采用枪式摄像机。 每个站台均安装固定摄像机用于监视列车运行及停靠站情况，车站站台和大厅安装一体化球形摄像机，楼梯出入口、自动扶手 梯等处设置固定摄像机，如图2 所示。
整个系统前端视频监视点由各站站厅和站台组成,根据监视的不同环境以及标书的技术要求，分别采用英飞拓不同的前端产 品：
一体化球型摄像机用于站厅大范围监视，选用了英飞拓v1747 快球，该快球具有23×12 变焦倍数，高达540tvl 的水平线 数、彩色模式0.1lux，黑白模式0.01lux 的低照度。提供多128 个预置位和4 个花样扫描，方便定点监控，预置位可手动 调用，也可由报警信号自动激活。
该快球具有良好的操控性，用户可用0.5°/秒到240°/秒之间的任意速度对球机进行控制，球机允许360°的水平转动，并 具有自动翻转功能，可以不间断监控通过球机正下方的物体。
固定型摄像机用于站台、楼梯出入口、自动扶手梯等处监控，采用英飞拓 v1026 高解析度日夜转换型摄像机，水平解析度 达540tvl，低照度达到彩色模式0.4lux，黑白模式0.05lux。
3、控制中心架构
16 个车站和监控中心均采用英飞拓先进的v2020 中型联网矩阵切换控制系统作为该车站监控系统的控制核心。v2020 矩阵 切换控制系统大可达240 路输入，32 路输出，可根据具体需要灵活选择配置(从16×4 至240×32)，采用高密度设计减少设备 占用空间。
各矩阵的以太网口都与 otn 的网络口相连，矩阵之间借助于otn 构建的局域网相互联网。此外，每台矩阵都有8 路视频 输出接入otn 的视频输入端口，通过otn 传输至控制中心。
就南京地铁 1 号线视频监控系统而言，位于珠江路的地铁大厦是控制中心，调度员通过一套定制的多功能软件可以在控制 大厅里看到并且控制16 个车站的任一摄像机图像。每一个车站的矩阵都以一个固定的ip 接入otn 网络，地铁大厦的多功能控 制软件也和otn 相连。这样，通过otn 这种环形网络，总控中心的控制信号可以发到各地铁站，而每个车站的图像也通过otn 的视频通道上传到中心，使中心能够切换并控制各个车站的任何一路图像。整个系统有完善的权限体系，控制中心的优先级高 于车站的优先级，当出现中心和车站同时控制同一个球机时，控制中心将取得控制权，车站暂时无法实现控制，直到控制中心 释放权限。
4、系统的权限划分
地铁站内的摄像机分为两个部分，一部分是公安部门既有的摄像机，通常分布在地铁站出入口等地方，控制级别上需要公 安优先；另一部分是地铁运营部门的摄像机，主要用于观测地铁的运营情况及人流情况，控制级别上需要运营优先，因此整个 地铁里的控制权限是一个交叉的权限网络。
本系统的权限划分非常明确，控制级别从高到低依次为地铁站车控室、监控中心、警务中心。任何一个键盘对于任何一个 摄像机都可以设置不同等级的权限。也就是说，同一个键盘对于不同的摄像机可以有不同的权限等级。
四、系统优势分析
城市轨道交通系统站点多，如何对各站点成千上万的视频实现有条不紊的分级控制和集成管理？南京地铁视频监控系统采 用了以太网联网矩阵系统，以太网使安防系统集成达到了新的高度，使用老式的串口和rs485 通信，网络非常笨重，需要许多 接线和转接，如果网络庞大的话，需要很多通信连线，而且还时常无法通信。使用以太网，则网络扩展及通信都不受限制，只 要一根网线就可以和网络内的任何一个点取得联系，方便接入现有网络、数据传输速率高、通用的通信协议，并且使得网络（局 域网/城域网/广域网）内的设备可以互相通讯，不论跨越多少建筑，也不需要增加接线。
1、英飞拓以太网联网矩阵
普通联网矩阵大都采用 rs232、rs485 等通讯方式实现通信和联网，或者通过rs232 转以太网，rs485 转以太网来实现网 络和远距离的通信，这种矩阵联网方式从控制原理上来讲只是原非联网矩阵的一种控制端和控制距离的扩展，即相当于将矩阵 的控制键盘安装在远端，在另一台独立矩阵中加入了矩阵的控制协议和相关程序，通过rs232、rs485 或其他网络转换设备实 现了远距离通讯和控制。但这种控制方式有其蔽端，传统的rs232、rs485 通讯方式传输距离有限、速率低，各厂家设备协议不同，且rs232 通讯方式比较适合点对点，rs485 适合点对点或一点对多点的数据传输，但都没有很的好的冲突检测多路访问 协议机制，不适合大规模网络中多点这间的全交叉数据传输，尤其是不适合网络覆盖率极高、通信发达的现代城市监控。
而以太网联网矩阵犹如一台具有网卡的电脑，通讯是同时面向整个网络上的设备和站点，它完全满足局域网 csma/cd 带 有冲突检验的载波监听多路访问协议，可以有效的防止线路上的通讯冲突和提高线上利用率，满足与局域网多点设备的交叉通 讯能力。
英飞拓以太网联网矩阵采用嵌入式操作系统，防病毒能力远远高于一般操作系统的电脑工作站，网络安全问题不必担忧， 同时具备完善的矩阵联网控制程序和视频调用算法，可充分满足城市监控等大规模矩阵联网的使用要求。
相比传统的联网架构，结合地铁视频监控的特点，英飞拓以太网联网矩阵具有以下优势：
(1)系统结构统一，布局合理：选用以太网联网矩阵及网络键盘，所有监控设备的控制信号(矩阵、矩阵键盘、视频编解码器、 硬盘录像机、pc 等)都可以在网络上传输，全部系统设备采用统一ip 地址划分，系统结构合理，标识清晰，不会产生任何重复 的标识编码。便于监控系统设备的统一管理。
(2)功能性强大：控制信号可以由系统中的任意一台设备发往另外一台设备，整个系统便可以互控互连，更容易实现许多地 铁应用中特定的功能定制。
(3)权限管理分明：系统在以太网上架构一台权限服务器，所有的网络控制信号通过权限服务器判别主控设备对受控设备权 限级别，通过这种方式可以[敏感词]到系统中任意一个受控设备的权限，从而实现不同主控(如车控室、警务室、维修机房等)在控制 同一监控设备时的级别高低。
(4)系统扩展方便：如果在现在的系统中增加新站点(如：轨道延长)，只需在现有系统中增加一个独立的分站监控，分配一个 新的ip 地址即可实现，可以在不改动系统任何设置的情况下，方便的扩展新的站点。
(5)易于系统集成：统一的网络控制管理模式让集成可以在网络内的任意一个节点上实现，所有的软件功能性开发基于以太 网来进行，一台pc 一套集成软件可以集中管理系统中的所有设备。
(6)系统网络校时功能：为了保障列车运行安全、高效，轨道交通控制对系统时间要求很高，这跟传统视频监控系统有较区 别。为了保证所有站点视频系统的显示时间完全同步，时钟发生器每分钟向每个矩阵分送命令进行同步时间设置，以保证整个 地铁视频监控系统中的各设备时间同步。
2、视频丢失转发、报警转发
各站点矩阵系统可以接收各报警器的报警信息（如消防、防盗等）和所有的视频丢失报警信息，并通过矩阵之间联网将信 息转发给中心管理服务器。中心管理服务器收到报警信息后，可以弹出报警信息窗口，响起报警铃声，报警灯闪烁等。全网视 频和报警集成不需借助别的设备，简单可靠。
五、结语
轨道交通是城市公共交通主动脉，在南京每天都有数十万人流乘坐地铁，地铁的安保工作关系到城市人民的生命财产安全， 对城市经济建设也有较大影响。在南京地铁视频监控系统中，英飞拓矩阵系统把矩阵联网，视频丢失转发，报警转发，权限判 别，校时等功能通过一根网络线全部实现，使得空间距离几十公里的监控系统真正统一到了一体。南京地铁已运营的1 号线和 在建2 号线，均采用英飞拓视频监控系统，主要设备包括：约70 套联网矩阵，900 多台快球，360 多台摄像机和160 多台控制 键盘。
