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摘 要：CCTV系统是保证城市轨道交通行车组织和安全的重要手段，是地铁运营、管理现代化的配套设备，是提高行车指挥透明度的辅助通信工具，也是防灾指挥抢险的指挥工具。本文旨在探讨模拟视频监控系统高清数字化改造方向及实施范畴，为今后南京地铁2号线CCTV改造借鉴，主要介绍其系统设计、构成、功能、接口等方面进行介绍和参考。
关键词：CCTV;高清数字化;系统设计;视频存储
中图分类号：U282.5 文献标识码：A
0 引言
南京地铁2号线全长37.95千米，共26座车站。2号线开通至今已运行近12年，已无法满足城市轨道交通反恐怖防范标准对安防监控的有关规定，对其进行全高清数字化改造势在必行。本改造方向为2号线打造全新数字化高清CCTV系统，研究新系统的功能要求、集成服务、设备兼容等基本内容方向;探讨管理和协调通信系统内外部接口。
1 系统设计
（1）整个系统主要由车站、控制中心、车辆段、停车场、主变电所CCTV系统组成。新系统采用IP网络全高清系统组网，分辨率至少达到 1 920×1 080 P（200万），编码格式采用国际标准的H.265（兼容H.264），要求系统须从图像的采集、传送、存储、显示全部达到全高清，符合HDTV标准的分辨率1 920×1 080 P全实时图像画质。
（2）新系统在车站与地铁公安监视系统合设，共享前端摄像机、后端设备（包括以太网交换机、各类服务器、存储设备等），2号线西延工程在控制中心核心交换机通过2芯光纤与公安视频监视系统在公安分局通信机房与网闸互联，新系统利用此接口进行扩容实现2号线CCTV系统与公安视频监视系统的互联。
（3）新系统在控制中心CCTV系统可实现中心、车站（场）两级监视。车站的图像摄取范围包括站台、站厅、换乘通道、自动扶梯、垂直电梯、垂直电梯口、设备区通道门、站台设备区下轨行区通道门以及开关柜室、变电所控制室、信号设备室、专用通信设备室、专用电源室室等设备用房等处，还应覆盖AFC处（如票务室、售票机和闸机等）、出入口等处。此外还包括正线重要道岔、区间过渡段及区间人防门。车辆段/停车场各单体、出入段线、安防周界及变电所等处。
（4）系统软件平台要设计考虑后续接入前端摄像机及其他终端设备时不需配置接入授权及增加费用，扩容时不需要增加软件授权费用。视频操作软件平台能实现视频调看、电子地图;提供实时录像、多画面同时图像回放等功能，可以对各个摄像机输入通道进行单独的设置。
（5）工程设计要与8、S3号线在油坊桥站、10号线在元通站、17号线在奥体东站、7号线在莫愁湖站、5号线在上海路站、1号线在新街口站、3号线在大行宫站、6、13号线在明故宫站、12、S6号线在马群站、4、12号线在金马路站、8号线在仙林中心站和S5号线在经天路站共12个先期线路换乘站和规划线路换乘站。对于本线路与其他线路的换乘站（含先建站和后建站），设计实现本站线路间视频图像的互看，对与先期线路及同期实施的换乘站，应有相应的互联，如需扩容其他线路CCTV系统，应配置相应的扩容设备，对于与后期线路的换乘站，本线应预留互联接口。
（6）本线路应利用2号线西延工程与NCC的接口，并进行扩容，实现本线路CCTV系统接入NCC上层网CCTV系统的功能。系统应预留安防集成平台接口，要开放协议并配合完成安防集成平台对CCTV系统的集成。在车站、段/场、控制中心预留与安防集成平台的接口，未来要实现安防集成平台对CCTV系统的集成及联动。此外应预留与车载视频接入条件。
2 系统构成
（1）车站监视系统。1）车站监视系统设备包括：高清网络摄像机、以太网交换机、编码器、彩色高清液晶监视器，视频存储设备、视频服务器、视频控制终端、电源分路器（机柜内置式）、控制切换软件及本系统功能所需的所有设备。2）在控制中心统一考虑某一车站或段/场视频服务器故障情况下接管该站或段/场视频管理的服务器，以不影响本站实时监视图像的调看。车站控制室设置CCTV控制终端，用于行车监控。3）在车站上、下行站台設置4路高清视频解码器，实现司机对乘客上下车的监视功能。本站值班员通过CCTV终端、调取本车站相关摄像机图像信息，系统通过视频存储系统对本站所有图像进行录制。车辆基地监控网络主要完成对本基地管辖范围内的视频信号的监控和录像。摄像机至室内交换机等设备的之间的图像信息传送可采用光纤作为媒介。
（2）电源的供给。摄像机的电源采用就近从摄像机前置机箱（内含整流设备）引电，在站厅、站台两端各设置2～3套摄像机前置机箱。对电源供给的实现方式需结合电源箱具体设计及安装方式在后续设计联络阶段确定。
（3）图像的录制。1）在段/场各设置一套图像存储设备，视频存储系统接入段/场视频网络，对段/场内摄像机的高清图像数据进行记录。段/场配置满足视频存储要求的设备，存储天数按90天考虑。2号线北延工程在珠江路控制中心设置中心监视子系统，需对其进行扩容以实现2号线CCTV系统的接入。2）2号线西延工程在控制中心实现与NCC 视频监视平台的接入，需对其进行扩容，以满足2号线CCTV系统接入NCC的需求。利用2号线西延工程与控制中心大屏的接口实现大屏显示功能。在控制中心不新设CCTV终端，使用2号线西延工程设置的CCTV终端，实现对2号线全线摄像机的调看功能。
（4）AFC及主变电所监控。1）在各车站AFC票务室、售票亭和车站控制室设置的高清摄像机接入本站CCTV系统，系统为AFC特定用户提供特殊权限的图像调看功能。2）在所街、马群变电所各设备室内设室内高清一体化球型网络摄像机，通过光纤就近接入车站视频交换机，主变电所摄像机纳入邻近车站进行统一管理及存储。在主变电所值班室设置1台监控终端设备，实现全线变电所相关设备的视频实时调看、录像调看等功能。 3 系统功能
（1）车站/车辆段/停车场监视。各车站/车辆段/停车场监视值班员可以通过车站值班员工作站显示任意图像，并可遥控本站任意一台球型一体化摄像机云台的转动以及对变焦镜头调节，系统可设置云台的预置位，并可以把多个不同的预置位设置成巡航计划，使得摄像机按照巡航计划对多个不同角度进行监控。
（2）联动功能。应支持与FAS、入侵报警、门禁等系统的联动功能，并预留相应接口。系统可根据其它系统输出的触发信号（数据或开关量），切换特定的图像，触发信号的输入接口和设置特定的图像数量在设计联络阶段确定。
（3）故障管理。能识别系统故障，并能对CCTV系统设备发生的故障进行定位及迅速查询故障。能报告所有告警信号及其记录的细节。具有告警过滤和遮蔽功能。能提供声光告警显示功能。
（4）系统管理。1）网络监控录像存储设备系统管理。2号线西延工程在控制中心配备网络监控录像管理软件，本工程对其进行扩容。扩容后的网管可以对全线各车站、车辆基地的存储设备的存储资源进行全局统一的存储设备及空间管理，实现存储资源的虚拟化管理，可实现分布式部署，同时集中管理，可以提供给网管系统录像存储设备的各种故障报警信息。2）视频存储设备。采用分布式云存储架构，车站、车辆段、停车场的视频存储在本地存储设备，应保障至少1台存储设备以及至少2个物理节点（如2个车站）存储设备故障时，保证录像不中断。存储容量要求：26个普通站车站暂按90路存储90天，大型换乘站分别暂按190路存储90天，停车场暂按80路存储90天，车辆段暂按130路存储90天进行计算配置，每路图象数据流量不得小于3 Mb/s。存储容量为计算容量+预留容量，预留容量按20%计算。总容量不变的前提下，可根据各站点实际摄像机数量，对存储设备（含硬盘）进行站点间调整。采用云存储架构实现站内视频数据的云接入和管理，并在控制中心实现站间云存储系统的互联和统一管理，支持站级云存储异常的互联云存储备份功能。
4 系统接口
（1）与传输系统接口。传输系统为本系统提供控制中心至各车站、车辆段、停车场之间的数据传输通道用于CCTV系统信息传输。该通道的传输方式采用共享式，冗余配千兆以太网光接口。后续应提出具体功能和接口、带宽要求。与传输系统分界点传输设备接口板。传输系统为本系统提供控制中心至各车站之间的数据传输通道用于公安视频监视系统信息传输。该通道的传输方式采用共享式，冗余配置1000 M以太网光接口。
（2）与2号线西延工程CCTV系统接口。2号线西延工程在控制中心设置了CCTV系统中心设备（包含交换机、视频服务器、回放终端、网管终端、CCTV终端、高清解码器、监控平台软件、防火墙及安全软件等），利用此中心设备进行扩容。利用2号线西延工程与时钟系统接口获取时间信号、与集中告警接口进行扩容。
（3）与NCC接口。2号线西延工程在控制中心实现与NCC 视频监视平台的接入，本工程对其进行扩容，以满足2号线CCTV系统接入NCC的需求。
5 结语
随着通信和网络技术的发展，模拟视频监控系统技术已趋将淘汰，无法满足需求，数字高清网络视频监视技术已日新月异，CCTV高清数字化改造和升级在各领域已成熟应用，南京作为重要的中心城市，更需要对城市交通“大枢纽”地铁进行安全监督和风险管控，使群众出行更安全、社会秩序更安定，提高视频监控管理质量和高清数字化改造和新技术的升级十分必要，这是未来的发展趋势。
参考文献：
[1]曾广坤.城市轨道交通通信系統提升方案研究[J].现代城市轨道交通，2019（3）：8-14.
[2]朱广佳，王国华.城市轨道交通工程高清视频改造方案研究[J].铁路通信信号工程技术，2018（12）：58-62.
[3]赵敏，马彦波，檀森林.探索宁波轨道交通视频监控同轴高清化升级[J].中国公共安全，2018（4）：39-40.
[4]苏志勋.地铁模拟视频监视系统高清网络化改造研究[J].市场周刊，2019（5）：168-169.
关键词：CCTV;高清数字化;系统设计;视频存储
中图分类号：U282.5 文献标识码：A
0 引言
南京地铁2号线全长37.95千米，共26座车站。2号线开通至今已运行近12年，已无法满足城市轨道交通反恐怖防范标准对安防监控的有关规定，对其进行全高清数字化改造势在必行。本改造方向为2号线打造全新数字化高清CCTV系统，研究新系统的功能要求、集成服务、设备兼容等基本内容方向;探讨管理和协调通信系统内外部接口。
1 系统设计
（1）整个系统主要由车站、控制中心、车辆段、停车场、主变电所CCTV系统组成。新系统采用IP网络全高清系统组网，分辨率至少达到 1 920×1 080 P（200万），编码格式采用国际标准的H.265（兼容H.264），要求系统须从图像的采集、传送、存储、显示全部达到全高清，符合HDTV标准的分辨率1 920×1 080 P全实时图像画质。
（2）新系统在车站与地铁公安监视系统合设，共享前端摄像机、后端设备（包括以太网交换机、各类服务器、存储设备等），2号线西延工程在控制中心核心交换机通过2芯光纤与公安视频监视系统在公安分局通信机房与网闸互联，新系统利用此接口进行扩容实现2号线CCTV系统与公安视频监视系统的互联。
（3）新系统在控制中心CCTV系统可实现中心、车站（场）两级监视。车站的图像摄取范围包括站台、站厅、换乘通道、自动扶梯、垂直电梯、垂直电梯口、设备区通道门、站台设备区下轨行区通道门以及开关柜室、变电所控制室、信号设备室、专用通信设备室、专用电源室室等设备用房等处，还应覆盖AFC处（如票务室、售票机和闸机等）、出入口等处。此外还包括正线重要道岔、区间过渡段及区间人防门。车辆段/停车场各单体、出入段线、安防周界及变电所等处。
（4）系统软件平台要设计考虑后续接入前端摄像机及其他终端设备时不需配置接入授权及增加费用，扩容时不需要增加软件授权费用。视频操作软件平台能实现视频调看、电子地图;提供实时录像、多画面同时图像回放等功能，可以对各个摄像机输入通道进行单独的设置。
（5）工程设计要与8、S3号线在油坊桥站、10号线在元通站、17号线在奥体东站、7号线在莫愁湖站、5号线在上海路站、1号线在新街口站、3号线在大行宫站、6、13号线在明故宫站、12、S6号线在马群站、4、12号线在金马路站、8号线在仙林中心站和S5号线在经天路站共12个先期线路换乘站和规划线路换乘站。对于本线路与其他线路的换乘站（含先建站和后建站），设计实现本站线路间视频图像的互看，对与先期线路及同期实施的换乘站，应有相应的互联，如需扩容其他线路CCTV系统，应配置相应的扩容设备，对于与后期线路的换乘站，本线应预留互联接口。
（6）本线路应利用2号线西延工程与NCC的接口，并进行扩容，实现本线路CCTV系统接入NCC上层网CCTV系统的功能。系统应预留安防集成平台接口，要开放协议并配合完成安防集成平台对CCTV系统的集成。在车站、段/场、控制中心预留与安防集成平台的接口，未来要实现安防集成平台对CCTV系统的集成及联动。此外应预留与车载视频接入条件。
2 系统构成
（1）车站监视系统。1）车站监视系统设备包括：高清网络摄像机、以太网交换机、编码器、彩色高清液晶监视器，视频存储设备、视频服务器、视频控制终端、电源分路器（机柜内置式）、控制切换软件及本系统功能所需的所有设备。2）在控制中心统一考虑某一车站或段/场视频服务器故障情况下接管该站或段/场视频管理的服务器，以不影响本站实时监视图像的调看。车站控制室设置CCTV控制终端，用于行车监控。3）在车站上、下行站台設置4路高清视频解码器，实现司机对乘客上下车的监视功能。本站值班员通过CCTV终端、调取本车站相关摄像机图像信息，系统通过视频存储系统对本站所有图像进行录制。车辆基地监控网络主要完成对本基地管辖范围内的视频信号的监控和录像。摄像机至室内交换机等设备的之间的图像信息传送可采用光纤作为媒介。
（2）电源的供给。摄像机的电源采用就近从摄像机前置机箱（内含整流设备）引电，在站厅、站台两端各设置2～3套摄像机前置机箱。对电源供给的实现方式需结合电源箱具体设计及安装方式在后续设计联络阶段确定。
（3）图像的录制。1）在段/场各设置一套图像存储设备，视频存储系统接入段/场视频网络，对段/场内摄像机的高清图像数据进行记录。段/场配置满足视频存储要求的设备，存储天数按90天考虑。2号线北延工程在珠江路控制中心设置中心监视子系统，需对其进行扩容以实现2号线CCTV系统的接入。2）2号线西延工程在控制中心实现与NCC 视频监视平台的接入，需对其进行扩容，以满足2号线CCTV系统接入NCC的需求。利用2号线西延工程与控制中心大屏的接口实现大屏显示功能。在控制中心不新设CCTV终端，使用2号线西延工程设置的CCTV终端，实现对2号线全线摄像机的调看功能。
（4）AFC及主变电所监控。1）在各车站AFC票务室、售票亭和车站控制室设置的高清摄像机接入本站CCTV系统，系统为AFC特定用户提供特殊权限的图像调看功能。2）在所街、马群变电所各设备室内设室内高清一体化球型网络摄像机，通过光纤就近接入车站视频交换机，主变电所摄像机纳入邻近车站进行统一管理及存储。在主变电所值班室设置1台监控终端设备，实现全线变电所相关设备的视频实时调看、录像调看等功能。 3 系统功能
（1）车站/车辆段/停车场监视。各车站/车辆段/停车场监视值班员可以通过车站值班员工作站显示任意图像，并可遥控本站任意一台球型一体化摄像机云台的转动以及对变焦镜头调节，系统可设置云台的预置位，并可以把多个不同的预置位设置成巡航计划，使得摄像机按照巡航计划对多个不同角度进行监控。
（2）联动功能。应支持与FAS、入侵报警、门禁等系统的联动功能，并预留相应接口。系统可根据其它系统输出的触发信号（数据或开关量），切换特定的图像，触发信号的输入接口和设置特定的图像数量在设计联络阶段确定。
（3）故障管理。能识别系统故障，并能对CCTV系统设备发生的故障进行定位及迅速查询故障。能报告所有告警信号及其记录的细节。具有告警过滤和遮蔽功能。能提供声光告警显示功能。
（4）系统管理。1）网络监控录像存储设备系统管理。2号线西延工程在控制中心配备网络监控录像管理软件，本工程对其进行扩容。扩容后的网管可以对全线各车站、车辆基地的存储设备的存储资源进行全局统一的存储设备及空间管理，实现存储资源的虚拟化管理，可实现分布式部署，同时集中管理，可以提供给网管系统录像存储设备的各种故障报警信息。2）视频存储设备。采用分布式云存储架构，车站、车辆段、停车场的视频存储在本地存储设备，应保障至少1台存储设备以及至少2个物理节点（如2个车站）存储设备故障时，保证录像不中断。存储容量要求：26个普通站车站暂按90路存储90天，大型换乘站分别暂按190路存储90天，停车场暂按80路存储90天，车辆段暂按130路存储90天进行计算配置，每路图象数据流量不得小于3 Mb/s。存储容量为计算容量+预留容量，预留容量按20%计算。总容量不变的前提下，可根据各站点实际摄像机数量，对存储设备（含硬盘）进行站点间调整。采用云存储架构实现站内视频数据的云接入和管理，并在控制中心实现站间云存储系统的互联和统一管理，支持站级云存储异常的互联云存储备份功能。
4 系统接口
（1）与传输系统接口。传输系统为本系统提供控制中心至各车站、车辆段、停车场之间的数据传输通道用于CCTV系统信息传输。该通道的传输方式采用共享式，冗余配千兆以太网光接口。后续应提出具体功能和接口、带宽要求。与传输系统分界点传输设备接口板。传输系统为本系统提供控制中心至各车站之间的数据传输通道用于公安视频监视系统信息传输。该通道的传输方式采用共享式，冗余配置1000 M以太网光接口。
（2）与2号线西延工程CCTV系统接口。2号线西延工程在控制中心设置了CCTV系统中心设备（包含交换机、视频服务器、回放终端、网管终端、CCTV终端、高清解码器、监控平台软件、防火墙及安全软件等），利用此中心设备进行扩容。利用2号线西延工程与时钟系统接口获取时间信号、与集中告警接口进行扩容。
（3）与NCC接口。2号线西延工程在控制中心实现与NCC 视频监视平台的接入，本工程对其进行扩容，以满足2号线CCTV系统接入NCC的需求。
5 结语
随着通信和网络技术的发展，模拟视频监控系统技术已趋将淘汰，无法满足需求，数字高清网络视频监视技术已日新月异，CCTV高清数字化改造和升级在各领域已成熟应用，南京作为重要的中心城市，更需要对城市交通“大枢纽”地铁进行安全监督和风险管控，使群众出行更安全、社会秩序更安定，提高视频监控管理质量和高清数字化改造和新技术的升级十分必要，这是未来的发展趋势。
参考文献：
[1]曾广坤.城市轨道交通通信系統提升方案研究[J].现代城市轨道交通，2019（3）：8-14.
[2]朱广佳，王国华.城市轨道交通工程高清视频改造方案研究[J].铁路通信信号工程技术，2018（12）：58-62.
[3]赵敏，马彦波，檀森林.探索宁波轨道交通视频监控同轴高清化升级[J].中国公共安全，2018（4）：39-40.
[4]苏志勋.地铁模拟视频监视系统高清网络化改造研究[J].市场周刊，2019（5）：168-169.