地铁列车车厢监控系统设计与定位之我见

地铁列车车厢监控系统设计与定位之我见【流媒体网】摘要：到目前为止还没有一个国家宣称已经完全破解地铁列车车厢监控这一难题，为了能够让更多的公司投入到该项目中来，我将从多年来针对列车车厢的技术探讨和测试以及对其功能的准确定位等多角度来描述这个项目作者：北京视得清电子技术有限责任公司王晓庆序言地铁作为城市公共交通工具的一个重要组成部分其安全性越来越受到国际社会的关注，但是由于地铁列车车厢的独特性以及其功能定位的特殊性，因此不能用传统的眼光来破解地铁列车车厢监控系统这一难题；视得清电子作为核心技术研发和生产厂家自2001年开始我们就开始参与并定为地铁列车车厢应该具备什么样的功能，并且探讨多种技术方案的可行性，一直到六年后的今天，无论美国、英国、新加坡、中国都处在尝试阶段，到目前为止还没有一个国家宣称已经完全破解地铁列车车厢监控这一难题，为了能够让更多的公司投入到该项目中来，我将从多年来针对列车车厢的技术探讨和测试以及对其功能的准确定位等多角度来描述这个项目，同时目前有少数公司打着国外企业的名义，用地面静态的和一般要求的安防理念来理解和设计地铁列车车厢监控系统给与澄清，希望通过本片文章可以描述清楚如下几个方面的内容：１、地铁列车车厢监控系统的功能定位；２、地铁列车车厢监控系统可考虑的技术方案以及优缺点；３、破解地铁列车车厢安防监控的步骤；第一章地铁列车车厢监控系统的功能定位由于地铁列车车厢监控系统不仅仅担负正常的运营监管，同时很重要的是反恐需要，故其功能定位非常独特，不亚于奥运会的场馆安防设计，如果在功能定位上出现偏差，就会消耗国家大量的资金，而最后不得不全部取消设备，或者弃之不用，这样的结果是我们不希望看到的，故首先要明确我们需要什么样的功能，下面为我们经过多年的整理后罗列出来的功能要求：一、视频输入数量由于摄像头自身特点和光学特点，不可能用一个摄像头完成整体列车车厢的全角度摄像，故需要增加为2个或者更多，根据现场测试，发现列车的车门数量以及列车的长度应该采用4个摄像头为宜，这样可以覆盖范围更广，故设备在设计的时候每节车厢可安装1-4个摄像头，且留出未来可扩展为16个摄像头需要的功能扩充。二、关于每节车厢内部的图像显示问题根据管理原则和人的观察习惯，如果一节列车内部采用了1个以上的摄像头，最好能够将这些摄像头组合为一组，这样人们很容易通过多个角度快速识别或观察车厢内的状态，同时也有利于从多角度同时观察现场发生事件的状况，故建议将4个图像合并在一个十字方框内，有利于管理和快速监督；远程调用的时候也将采用一个车厢的多个角度同时调用，这样也方便快速寻找可疑目标并采取措施；（注：远程调用4幅图像时应和调用1幅图像的效果相当）三、关于记录系统的考虑由于列车监控系统有三个层面的需求，其一为预防，其二为现场阻止，其三为事后调查，当前很多监控系统仅仅侧重于第三者也就是为事后调查提供证据，按照国家技防相关法律，如果安装有监控系统，也有值班人员，如果应该可以看到并可阻止而没有阻止案件的进一步发生，则除进行处罚外还要进行整改，故我们非常应侧重于预防。传输回来的图像将是高清图像，方便未来的系统升级（例如与人脸识别系统联动等）同时由于地铁列车为公共设施，故本套系统在可能发生的灾难后必须为调查小组提供详细有力的证据，故设备的记录应采用了3重保护设计：其一为RAID阵列方式，两个硬盘所记录的内容相同，可提供26路图像长达15日的连续记录内容。其次采用抗震和防破坏设计第三采用DVD备份方式，可将所记录的内容快速备份，并可保证1年以上的内容保存；另外记录系统还要考虑的就是监视效果问题，建议采用超薄设计的显示屏，尺寸上应该在17寸以上的屏幕，这样副驾驶可以非常直观和方便的观察到各车厢的状况；四、关于信息传输电缆的问题目前关于信息传输有多种方式都在尝试，不过由于地铁列车现场的环境复杂性，故已经有大量的方式处于不可行方案，目前全世界都在积极尝试和测试，希望可以找到一种好的解决方案，本次在传输上应该具备：4.1采用柔性双层屏蔽同轴电缆传输内容：采用柔性双层屏蔽电缆除有效避免干扰产生，同时也为线缆长时间在振动中不容易断裂提供良好的基础条件；4.2采用优质锁扣接头连接设备：避免可能产生的接触不良或者松脱；4.3采用环通隔离连接方式，单点故障不影响其它信息的传送；4.4传输距离和老化考虑：本套设备传输距离按照整体100-600米设计考虑方案，本套系统的设计年限要考虑5-10年；4.5维修考虑：每节车厢的设备应该相同，可进行设置，但是不能不相同，要求设备的更换性非常方便，在维护中单节车厢脱离或更换，只要线缆畅通，便可保证系统正常运作；五、关于系统升级的问题考虑由于技术在不断发展，故一套系统的确定必须考虑其可升级特性，由于以下几个部分的原因，使得本套系统的升级非常方便。5.1图像高清晰：要求传输到长期存储设备的图像指标达到400线以上，适应当前的压缩方式h.264、D1以及未来可能的更加清晰的压缩方式；5.2设备接驳的考虑：从目前人脸识别系统的发展来看，很快针对人流量非常大的地铁部分也将要与人脸识别系统驳接，如果图像不清晰，则很难保证人脸识别系统的准确性和可靠性。另外第二代身份证的推广内置射频芯片，未来可以与身份证或者一卡通等进行驳接，实现数据的快速叠加或者与公安系统的联网考虑；5.3摄像头添加的考虑：未来可能需要无人驾驶等方面的需求，故可能考虑摄像头的数量会越来越多，无死角监控的要求也会越来越高要求设计时最多可添加16个摄像头；5.4与广告系统的驳接或者与求助系统等的驳接：本条线缆未来还有很大的可扩充余地，比如可以实现广告信息系统的播出，站牌的指示、快速求助沟通、控制数据接口等的连接；5.5无线联网的升级：目前设备可以连接CDMA或者GPRS手机平台网络，也可以连接站台宽带无线下载模块，随着未来有可能推进的3G或者4G平台，这套系统应有非常良好的接口可供远程安全调用信息；5.6二次开发考虑：本套系统应提供给地铁系统更多的可开发空间，可根据发展和需要继续二次开发或者与其他数据库索引，完成未来的无人驾驶或者风险评估机制；六、系统耦合安全性考虑由于监控信息为重要的保密内容，故必须考虑信号的安全性问题，信号通过电缆传送在2厘米内基本上通过灵敏仪器已经无法探测，存入硬盘录像系统的图像更是采用了专门的加密压缩方式，一般的播放器无法回放或者调用信息。远程访问信息也将采用加密算法发送，这样可以有效避免采用无线方式等所造成的信息泄露问题；操作人员有严格的权限规定，可避免误操作问题；七、对恐怖袭击等部分的考虑由于本次所提供的列车监控系统不仅仅完成日常的管理需要，同时为预防恐怖袭击或者发生恐怖袭击事件后的调查提供详尽的材料，故在本方面考虑如下：7.1监听的介入：每节车厢在传输多路视频图像的同时，应有一路高灵敏度的声音同步采集，这样如果发生问题，便可以回放现场的声音，从而给侦查提供相貌体征和声音特征，另外也可以通过现场的声音判断当时的情况；7.2列车驾驶室内的图像和声音：可以对列车驾驶室内的图像和声音同时记录，这样可以通过列车驾驶人员的状态以及当时的反应判断当时的情况，同时也可判断是否有违规操作部分；7.3列车车头摄像头：列车车头也需要安装摄像头，可以有效观看列车车头前面的状况，并可确定是否是人员主动跳下轨道或者在轨道上有爆炸物品等情况；从防恐怖袭击方面主要是考虑事后的快速调查部分，由于有长时间的录影材料作为记录，可以非常方便调查小组在短时间之内获得有效数据；综上所述应为地铁列车车厢监控系统应该考虑的必备功能部分。只有将上述内容准确定位才能知道我们应该研究的方向并明确需求，否则就是不明白所求而盲目投资。第二章地铁列车车厢监控系统可考虑的技术方案以及优缺点从技术角度来说可以采用的方案有很多种，从网络上以及其它技术刊物上也能看到一些公司所出具的方案，为了能够让您能够快速看到方案的各优缺点，特列表如下，对比各种方案在完成上述功能定位方面的情况：传输方式无线CDMA/GRPS方案无线射频方案计算机网络方案基带视频传输方案光端机方案视频复用方案图像质量最低清楚一般清晰清晰清晰图像连续性不连续，受网络状况影响受网络状况影响受网络状况影响连续连续连续1路图像所占带宽D1,640KBPS/S8MD1,640KBPS/S6M8M8M单缆所能够提供的最大带宽1兆10M6-8M10M1G1G列车运行状态下信号稳定性不稳定不稳定多级有不稳定状况稳定，但易受干扰稳定稳定16路图像所需线缆数量或探头6个6个6级级联16根线最少4芯光纤1根同轴电缆造价状况较高，平时不停支付费用最高较高低较低较低新接口可升级性更换硬件和软件升级更换硬件升级更换硬件升级重新布线，更换设备更换设备添加模块便可知识产权状况不受控可控不可控可控可控可控信息存储位置分散存储分散存储分散存储集中存储集中存储集中存储信息安全性不安全不安全不太安全安全安全安全连续存储时间（一3天可以很长3天-5天15天15天15-20天般）远程调阅图像能能，需要大联网能，与CDMA/GPRS配合能，与CDMA/GPRS配合能，与CDMA/GPRS配合能，与CDMA/GPRS配合设备电源供电可配备5伏电源大功率电源需修改电源12伏电源修改电源12伏直流电源线缆承载特性双绞线，接口需特殊处理同轴电缆，有锁扣光纤，震动比较麻烦同轴电缆，航空插座说明：上述比较如果用文字描述会比较多，故主要方便您能够快速对比，有些参数如果要准确描述需要很多文字，故简单描述一下。现就上述方式进行大概介绍：１、上述方式中无线传输方式基本上在多次测试中已经废止，一方面是网络信号的覆盖问题，同时造价以及信号的带宽等问题，故不再考虑；２、上述方式中的光纤和基带传输方式基本上不可行，由于列车的震动以及维修需要，故也排除在外；３、目前剩下的模式也就是网络方式和视频复用模式，两者的区别主要在于：３．１网络方式采用网络视频服务器方式，也就是说采用摄像头信号首先通过压缩和编码转变为数字信号，按照目前处理的情况来看，最高的图像分辨率在Ｄ１格式，而这种格式的内容如果是１６路图像同时传送到存储器，则数据量太庞大，即便是１０００兆网络也会受到很大的压力。而视频复用方式则由于采用视频调制传输，故图像清晰度非常高，而且线缆的带宽足够支撑到１００路信号的传送；３．２考虑到目前网络视频服务器的技术状态，图像的实时性以及图像的高保真特性很难保证，而作为安全防范很重要的技术特征则很难满足；３．３未来随着压缩技术的升级，如果要更换则需要更换的硬件部分很多；３．４视频复用模式由于采用高清晰传输，故很容易升级和采用更新的编码；故从上述对比中可能能够更好地理清思路，根据地铁列车的需求准确定位，并选择合适的技术；第三章破解地铁列车车厢安防监控的步骤目前全世界都在关注列车车厢的监控系统，从新加坡、英国以及美国、加拿大等国家的相关信息来看，其立法部门和管理部门持谨慎的态度，由于这是一个全球性的技术难题，故需要稳扎稳打，步步为营，并敢于尝试新的技术和方式，通过积累获取数据，并论证方案的可行性；从目前该系统的情况实施来说，我提出如下步骤，供大家分享和参考：１、列车车内监控信号的铺设和传输：由于列车车厢内部的情况为第一线数据，也是非常重要的原始资料，故首先针对列车车厢内部的监控信号进行采集和传输，建议将信息传输到列车车头驾驶室内，这样可以完成副驾驶的现场监视，同时通过ＤＶＤ等备份方案可以保留长期的数据；在这个阶段面临的重点技术题目在于：１．１摄像头的数量和安放的角度；１．２摄像头的具体参数：广角、照度、自动聚焦、体积大小；１．３内部的线缆铺设规则；１．４供电选择与标准接口设计；１．５列车车头摄像头的安装与测试；本阶段大概的实施时间约为３－１２个月；２、建设列车信息与地面信息的交互平台可以在列车行驶的关键位置以及车站设立信息交互平台，方便远程信息的调用以及平台软件的设计与建设；本阶段的大概实施时间在第一过程完毕后的１２个月左右；期间建议成立专门的技术队伍协同企业共同攻坚，及时发现问题并解决问题，并形成试点工程，否则盲目上马，可能会导致大量的恶性隐患