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軌道交通視頻監控現狀及標準化發展趨勢

2013-06-25

國內城市軌道交通建設在過去十年內已經全面從一線城市往二線城市普及,不僅北上廣深的城市軌道交通運營里程超過了1500公里,所有的東部省會城市都已建成了地鐵,更有幾十個東部地級市和西部省會城市規劃和在建城市軌道線路,預計到2020年,將新建成70余條軌道線路,屆時全國的軌道交通總線路超過100條,運營里程超過10000公里。

城市軌道交通中的視頻監控系統是運營和治安的重要保障系統,近年來呈現出新的特點。
 
系統呈現高清數字化的趨勢。從國內第一條地鐵運營至今,視頻監控技術走過了三個發展周期:從模擬聯網,發展到基于DVR的數字聯網,以及今日的全數字聯網。很多城市的軌道交通更是直接就從數字高清起步,數字化的優勢體現在整體的系統高干擾性、聯網便利性、接口的開放性,高清的優勢則體現在更多的細節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攝像機和網絡存儲設備的價格下降之快,也很大程度上消除了業主的顧慮;

視頻監控系統按業務分為運營和治安兩個主要垂直系統,也就是CCTV要滿足地鐵運營的需要和公安對于地鐵車站、地鐵車廂的治安環境的保障需要。對于這種業務的垂直劃分,不同的城市有不同的做法,主要是統一建設、分開使用的建設模式和分別建設、資源共享兩種模式;

視頻監控和軌道交通綜合管理系統的融合。和早期模擬系統不同的是,基于數字網絡技術的視頻監控系統,可以和其他計算機軟件業務平臺基于通訊協議做數據的交換和業務的整合,因此,在某些城市的軌道交通系統中,CCTV的系統是作為綜合監控系統(ISCS)的一個組成模塊而存在的,CCTV向ISCS的其他系統如SCADA、環控、屏蔽門、消防、安防等提供基礎的視頻資源,而不設立獨立的監控終端。可以預計的是,隨著智能技術的發展,各個業務系統對于視頻的使用會更加普遍,這種系統級的融合會更加常見;

城市軌道交通的CCTV系統將納入到社會面的監控體系中。目前,視頻監控技術不僅成為平安城市、智慧城市的一個基本需求,城市軌道體系也是城市的生命線,因此,軌道交通一定會成為城市視頻監控體系的一個重要組成部分,這就給我們提出了一個技術問題:軌道交通的CCTV體系,將來是否能夠適應納入社會監控體系的要求?

城市軌道交通的體系建設要求。從第一代城軌運營至今,技術體系在不斷演化,管理體制也在發生很大的變革,現在,城市級的軌道運營中心、交通管理中心、應急指揮中心要求把不同的軌道線路作為一個整體進行管理,這就要求不同的軌道線路不管建設年限如何,要考慮對整體系統的融合性,而不至于造成一線一制,煙囪式地進行系統整合。

本文主要就最后兩個發展趨勢,探討城市軌道交通視頻監控的標準化選擇問題。

視頻監控聯網標準化趨勢數字化視頻監控不斷的發展歷程,也是相應的標準不斷推出和完善的歷程,但是和廣播電視系統相比,數字化監控系統雖然同樣也關注音視頻壓縮、傳輸的標準,并且兩者還共享一些技術成果,但是對于視頻監控來說,大規模的聯網要求提出來的對聯網控制協議的標準則還是近年才出現的事情。以下從三個方面簡要說明,視頻監控聯網控制所涉及的標準化工作。

視音頻編解碼標準

視音頻編解碼標準是所有視頻信息最基本的"描述語言",沒有統一的語言,就需要層層翻譯,對各種語言的長期維護,尤其是早期非規范的語言,是非常困難而難以持續的。從軌道交通發展至今在視音頻編解碼標準上,歷經了MPEGII、MPEGIV、H.264幾個階段,不僅如此,由于對傳輸和封裝標準缺乏早期規范,經常發生線路之間不能互編互解的局面,管理各線的運營中心必須堆砌很多設備,才能接入各條線路,給系統運維帶來很大困擾。

H.264已經推出近十年,是目前應用最廣泛、最先進的視頻編碼技術(2013年3月H.265正式頒布,但對于大規模商用來說,估計還要3-5年的時間),在同樣的圖像質量前提下,其碼流不及MPEG-4一半,可以大量節省存儲空間及帶寬占用,這點對于有大量視頻傳輸及存儲需求的網絡化視頻監控系統是至關重要的。

H.264標準從編碼器處理和質量方面規定baseline、main和High等多個profile,同時在H.264具體算法中包含了眾多的可選項。因此,根據軌道交通對視頻質量的要求以及兼容性實施角度,可以靈活選擇規定具體的profile和level等級,以及對編碼和解碼過程中的具體參數規定,滿足不同場景下的不同需求,例如,可以選擇高壓縮比的HighProfile碼流進行錄像存儲,保證對細節的捕獲,而選擇低延時的ConstrainedBaseline滿足低延時的實時瀏覽要求。

由于H.264發展已經比較成熟,相比較SVAC、AVS等標準得到了更多的廠商支持,因此,在國際、國內得到了眾多標準化聯盟組織的選擇,具有強大的生命力。而且從目前的實踐來看,H.264的實現趨于規范,不同廠商的互操作有比較好的保證。

綜合以上因素,我們認為軌道交通應該選擇H.264作為視頻編碼的基礎編碼框架,并在此基礎上,完善信令、傳輸、文件封裝的相關標準。

系統控制協議

隨著安防行業不斷向網絡化發展的趨勢,對于不同廠商的IP安防設備缺乏一個互相通信的標準。2008年9月,由海康威視、AXIS、BOSCH、SONY等公司聯合發起成立了ONVIF的研究小組,逐漸形成了大批主要廠商參與的國際性標準化組織,并已推出ONVIF2.2版規范。此外還有Cisco、Honeywell等60余家廠商發起的PSIA組織。

ONVIF標準為網絡視頻設備之間的信息交換定義通用協議,包括裝置搜尋、實時視頻、音頻、元數據和控制信息等。網絡視頻產品可以提供多種可能性,使終端用戶、集成商、顧問和生產廠商能夠更靈活和開放地進行功能擴展,而且利用面向服務的接口技術,降低系統管理成本,獲得高性價比、更靈活的解決方案、市場擴張的機會以及更低的風險。

ONVIF目前已經得到了主流視頻設備廠商的普遍支持,越來越成為前端設備、存儲設備、后端設備的事實接口標準,同時,基于廠商自有技術的SDK接入方式,將越來越受到用戶的抵觸。

但是,ONVIF的缺點也比較明顯,由于ONVIF更關注的是設備之間的接口和管理,不太關注系統之間的管理和接口,對于國內的多層級系統管理、權限分配、錄像調用等功能沒有很好的解決方案。

國內視頻監控標準的發展狀況國內視頻監控系統的標準化相對滯后,尤其對數字視頻監控的聯網控制,缺乏全國性的標準。

從發展歷程上來看,首先是地方性的標準制定,并從關注視頻圖像質量、關鍵點位的覆蓋、強制功能的規定,逐漸發展到規定整體結構、關注系統級聯網標準。

2012年6月1日,《安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸交換控制技術要求》(GB/T28181-2011)正式頒布實施,可以說,GB/T28181在GA/T669.1-2008系列標準的基礎上,規劃了一個可以推廣到全國規模的行業性聯網體系,對聯網控制協議和體系架構做了比較細致的描述,有比較強的操作性。

但是,28181相比669系列標準做了簡化,相信需要一定的后續標準加以描述。對于軌道交通視頻監控系統,是否可采用ONVIF或GB28181的相關內容來實現軌道交通視頻監控系統中網絡視頻設備之間通信接口以及系統之間協議的標準化?我們發現,依靠單一標準無法有效地適應軌道交通業務的多樣性,而必須采取獨特的標準化體系結構。
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