基于3G技术与无线局域网相结合设计城市轨道交通列车视频监控系统

轨道交通是城市公共交通系统的一个重要组成部分，主要类型包括地铁、轻轨、有轨电车、磁悬浮列车等。

由于轨道交通在引导城市布局调整、节约土地资源、保护环境、节约能源、解决居民出行、促进产业经济发展等方面都拥有非常明显的优势，因此一直受到世界各国的重视。

2008年下半年，受国际金融危机的影响，中国及时调整宏观经济政策，提出了扩大内需、保持经济增长的政策，政府进一步加大了基础设施的建设力度，各地方政府也纷纷出台政策规划，大批城市开始筹建轨道交通。根据国务院批准的第一批城市轨道交通项目规划，至2015年，规划线路长度是2400公里，投资规模近7000亿。

这些数据都表明了中国轨道交通建设正在各种因素的影响下迎来了大规模发展的历史性机遇。而作为轨道交通安全防范的重要组成部分，轨道交通行业的安防视频监控也因此获得了前所未有的市场发展机遇。

城市轨道交通系统作为流动性高、人员高度集中的公共场所，人员拥挤等不安全因素给了犯罪分子以可乘之机。偷窃、抢劫等犯罪行为时有发生，因此城市轨道交通系统尤其需要利用视频监控实现全程、全方位的安全防范。城市轨道交通视频监控一般包括两部分：车站内监控和列车内监控。目前，中国各大城市的城市轨道交通车站内都已安装了视频监控系统，通常站台、站厅内都装有摄像机来实现站内监控；然而，城市轨道交通的车厢内监控在国内还刚刚起步，为防范城市轨道交通突发事件的发生，贯彻科学发展观和以人为本的理念，确保人民群众乘车安全，积极发展城市轨道交通的列车视频监控系统，是当前十分紧迫而重要的任务。

系统发展技术探讨

城市轨道交通列车视频监控系统主要由两部分组成：车内监控和传输、控制中心监控两个部分。第一部分实现司机室对每节车厢的实时视频集中监控，以利于司机对车厢内出现的突发情况迅速做出反应；第二部分由城市轨道交通控制中心和邻近车站所组成，通过无线视频传输技术实现对运行中的列车车厢内的实时监控，使控制中心能够在第一时间内了解现场情况，并迅速做出总体指令和解决措施。

由于列车是由几节车厢连接而成，车厢之间的视频信号传输可通过跨接电缆连接器（一般采用航空插头）实现。系统先将各节车厢前端设备（摄像机）所获取的视频数据实时地传输至列车司机室，通过监视器显示并存储在存储介质中，实现司机室对每节车厢的实时视频集中监控。而要实现城市轨道交通控制中心对运行中的列车车厢内的实时监控，将行驶中列车车厢内的视频监控图像实时传输至控制中心，则必须采用无线传输方式来实现，构建无线视频传输系统，以实现监控图像的传输。

现在能够实现视频无线传输技术有多种，如3G移动通信、无线局域网（Wi-Fi）、宽带无线网络（WiMAX）等等。通过综合比较，选择3G移动通信与无线局域网（Wi-Fi）相结合的方式，是比较成熟的解决方案，一方面在3G网络信号较强的地方，借助移动运营商的成熟网络覆盖，进行3G信号的视频信号传输，节省基站基础建设的成本；另一方面在3G信号较差或无法覆盖的地方，进行无线局域网（Wi-Fi）基站的建设，实现车站内部及地铁隧道内的全程无线网络信号覆盖，达到无线视频信号的连续性传输。

系统解决方案

针对城市轨道交通列车视频监控系统的研制与应用，目前主要研发方向为视频压缩技术和无线传输技术的应用、信息安全技术的研发和应用、以及专用短程通讯技术的应用。

此轨道交通车载视频监控系统是一套完善的、高效率的、性价比极高的网络多媒体视频监控系统。它整合了无线数据通讯功能和数字视频编码功能，并且采用嵌入式一体化设计，集成度高，安装维护方便。

高清晰度摄像机采集到的图像由视频压缩编码模块进行压缩，再由智能无线通讯终端通过3G与Wi-Fi无线网络相结合的网络组成方式，将实时视频信号传输到Internet上，实现视频数据的交互、发送/接收、加解密、加解码等功能。监控中心可通过Internet从系统终控端得到实时图像信息。该系统整合了无线网络和互联网的优势，在空间和距离上实现了突破性拓展。

系统组成

该系统主要由前端设备、传输网络、监控中心和监控终端组成

图1：基于Wi-Fi/3G网络的系统结构

·前端设备：高清晰度摄像机采集前端视频；车载机编码加密模块进行视频数据的编码压缩及加密；再通过信号传输模块进行视频压缩数据的传输发送；

·传输网络：通过3G与Wi-Fi无线网络相结合方式，将视频压缩加密信号传输到公网上，实现视频远程传输；

·监控中心：接入到Internet网络的中心服务器，它需要具有独立、固定不变的IP地址或者域名，这样前端无线传输设备和监控终端都可以在Internet网络上访问到它；

·监控终端：办公电脑、笔记本、PDA通过互联网访问服务器，以实时、多样化的监控方式来调取监控画面

图2：办公电脑、笔记本、PDA手机多样化访问方式

系统软件构成

该系统平台基于IP宽带无线网络，可实现图像远程监控、海量存储、远程传输、分级管理和诸多增值业务的分布式视频监控解决方案。它具备开放的体系架构、稳定的系统性能、丰富的业务体验、电信级运营维护的特点。可为各行业管理层提供一种直观、交互式、可运营、可管理、还可二次开发的视频监控管理工具。

图3城市轨道交通列车视频监控系统软件构成图

1、中心服务器软件

ServerKit服务控制软件：

设置服务运行基础参数，控制各种服务的启动与停止。

后台服务群（Back-endServices）

VideoService视频服务：

·数据交换服务——在前端设备、后台服务器、以及监控终端之间实现数据的双向交换；

·实时视频广播服务——根据请求向客户端进行视频直播；

·视频数据后台录存——对所有收到的视频数据进行后台录存备档；

·监控终端连接管理——客户端软件连接支持。

TransServer文件传输服务：

为客户端提供后台录像的检索与下载服务，文件下载支持断点续传。

2、ManagementService远程管理服务

远程管理中间层——接入远程管理客户端软件，转译和执行系统管理指令。

3、VideoSurveillant视频监控客户端软件

·前端视频调阅——根据权限选择性地调阅前端视频；

·前端编码参数设置——根据监控需求和前端实际网络条件，灵活调整编码参数设置。

系统优势

·尽可能充分利用现有的无线基站和网络资源，系统安装方便、开通快捷、布线简单、节省实施费用、工程建设周期短；

·前端设备可任意部署在有3G、WI-FI网络信号的地方，不受距离限制、监控范围广、扩充能力强；

·传输距离远、低时延（对视频应用非常关键）、系统软件和前端设备性价比高，可提供高效和经济的视频传输解决方案；

·所选无线网络稳定可靠、传输速率高、实时性强，可以保证不间断的视频监控；

·系统运行费用低，适于大规模部署；

·具有配套的有线宽带视频监控设备，可以将有线设备和无线设备接入到同一个监控平台中；

·信息安全：充分利用网络隧道、128位加密算法、防火墙/VPN、加密锁、权限管理、安全认证、实时时钟等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏；

·强大的管理平台：分布分级式管理，用户可以不受时间、空间的限制，对监控管理目标进行实时监控、实时管理、实时查看、实时指挥。