1、1 系统方案设计1.1 系统概述某地铁工程列车车载图像监控系统是地铁系统的重要子系统，由列车载 CCTV 子系统，各站台、停车场、车辆段的地面 CCTV 子系统和控制中心子系统 3 种类型子系统组成。系统组成的基本原理图见下图。图表 1 系统组成原理图本技术方案包括车载 CCTV 子系统、地面 CCTV 子系统。1.2 车载 CCTV 子系统概述车载 CCTV 子系统是专门为地铁应用开发的高可靠性的数字视频监控系统，本系统由车载车载视频服务器、媒体网关、彩色防暴半球摄像机组成。应用冗余技术，在主车载车载视频服务器发生故障时，系统自动切换到备用车载车载视频服务器上，切换时间不超过 1 秒，故障设
2、备自动退出并被隔离，并保证整个系统功能可用性不受到单点故障影响，系统运行不间断、数据不丢失。系统故障排除后，自动恢复系统默认的运行模式。车载 CCTV 子系统实现与列车紧急报警系统、PIS 系统、TCMS系统、OCC 等系统的协同工作，图像质量可以达到4CIF（704576 ）质量，系统具有功能强、可靠性高、易于维护、易于扩展与升级等优点，为地铁列车带来更大的经济效益和社会效益。该系统由以下几个功能模块构成： 网络支撑、系统配置组件：为视频监控图像的传输控制提供网络承载通道，进行系统技术参数等的整体配置； 实时显示、人工操作控制组件：为视频监控提供实时显示功能，视频监控图像通过网络支撑模块传输
3、至驾驶室车载视频服务器后进行实时显示， 显示终端通过 KVM 切换器和乘客资讯系统复用液晶触摸屏共用； 数字录像、查询控制组件：为视频监控提供数字录像，通过该组件，可以根据需要选择不同的录像方式，并可以实现对数字录像进行快速查询、回放等功能； 设备运行状态监测、管理组件：车载车载视频服务器定时收集网络中各个设备的运行状态和实时统计信息，用户可直接通过服务器提供的人机界面查询系统设备的运行状态，可以通过该组件对网络中各个设备进行管理。1.2.1 车载 CCTV 子系统拓扑图车载 CCTV 系统是由无风扇车载视频服务器、网络交换机，KVM 切换器、媒体网关、摄像机组成。系统组成如图表 3 所示：图
4、表 2 车载 CCTV 系统网络拓扑结构系统通过摄像机采集车厢和驾驶室模拟视频图像和驾驶室音频模拟信号，模拟视频图像信号和音频信号通过媒体网关模拟/数字变换，转换成数字信号，此时每路摄像机视频数字信号流量可达155Mbit/s，此信号用于记录或网络传输都无法承受，必须经过压缩处理，媒体网关内 DSP 数字处理器可将视频数字信号和数字音频信号按 MPEG4 压缩方式压缩成 384K-4M 的视频数字信号流，压缩好的音/ 视频信号可在媒体网关记录，同时将压缩音/ 视频信号通过车载网络传输到列车两端驾驶室视频服务器记录和显示处理，在视频服务器硬盘中记录所有摄像机音/视频压缩信号，同时可将选择摄像机信
5、号显示在列车显示器上。通过信号系统无线网络，压缩视频信号可通过无线网络传输到地面解码器，供地面监视/记录使用。 驾驶室安装的车载视频服务器，用于车载 CCTV 系统控制、管理、记录、显示、与列车 TCMS、OCC 控制中心等通信。车载视频服务器包含一个防震活动硬盘用于记录音/视频数据，一个 CF 卡用于安装操作系统和配置数据。车载视频服务器外部接口主要有 VGA输出，USB、RS232、RS485、LAN 通信接口，PS2 鼠标/键盘接口，音频输入/输出接口等。车厢内的媒体网关，用以车厢摄像机信号编码压缩处理，向摄像机提供 12VDC 电源，媒体网关内部集成一个含 6 个 100M 电端口和
6、2 个 1000M 电端口的工业冗余以太网交换机，交换机的接口不是采用标准的 RJ45 接口，而是使用抗震性能好的 WAGO 压接类型接口，此设计使得设备高度集成化、安装布线最简化，这是为地铁运营环境而特别设计的功能。车载 CCTV 系统通过每个车厢媒体网关嵌入式的工业以太网交换机形成具冗余的环网。环网上任何一处传输介质断裂则触发自愈机制，不会造成传输的中断。驾驶室另外连接 2 台交换机，用于和无线 AP 和地面 CCTV 系统和 OCC 控制中心连接，用于车载音/视频压缩信号、列车设备信息下传和控制信号上传。1.2.2 车载 CCTV 子系统设备组成系统由如下主要部件构成（每列车）：序号 设
7、备名称 对应标书设备名称 数量/列车功能1 车载视频服务器数字视频网络硬盘录像机、110VDC/12VDC电源变换器2 台 实时视频录像 为 PTU 设备提供控制接口 与 TCMS 通信 无线传输接口 存储系统视频图像 VGA 输出2 媒体网关（2 路）数字编码器、工业以太网交换机1、110VDC/12VDC电源变换器4 台 客室车厢内视频图像采集、编码为摄像机提供 DC12V电源集成工业以太网交换机，视频信息传输预留图像存储接口3 媒体网关（3 路）数字编码器、工业以太网交换机1、110VDC/12VDC 电源变换器2 台司机室及客室内视频图像采集、编码司机室音频信号采集、编码为摄像机提供
8、DC12V电源集成工业以太网交换机，视频信息传输预留图像存储接口4 彩色半球摄像机 模拟摄像机 14个 客室视频图像采集驾驶室图像采集5 音频监听头 2 个 驾驶室声音采集6 工业以太网交换机 工业以太网交换机 2、 2 台 无线 AP 连接为 TCMS 提供网络接口图表 3 系统组成1.3 地面 CCTV 子系统概述地面 CCTV 系统主要是使列车车载 CCTV 系统和地面 CCTV 系统连接起来，主要功能有下面几项：1） 通过无线 IP 网络，把列车车载 CCTV 系统的音/视频压缩信号，下传到地面网络系统，地面 8 路音/视频解码器通过地面网络把下传的音/视频 MPEG4 压缩信号解码成
9、模拟视频信号和音频信号输出，给 OTN 节点把已解码音/视频模拟信号送到大屏幕系统显示。为了使得地面运营控制中心等其他地方能够实时查看在线运营车辆上指定车厢/司机室内摄像机的视频图像，需要将车辆上的选定的视频图像通过由无线网络和有线网络组成的信号系统传输至运营控制中心 8 路解码器解码，最后输出给地面 CCTV 视频监控系统设置在地面运营控制中心的视频切换矩阵输入，8 路解码器解码的模拟音/视频输出进入地面 CCTV 系统当作 8 个摄像机信号处理，可输出在大屏幕显示，增加八路 MPEG2 视频编码卡可将列车下传图像转为MPEG2 格式接入地面网络，供各地调用。2） 列车车载设备信息通过无线网
10、络上传到 TCMS 通信工作站列车 TCMS 收集列车所有设备信息，可通过无线下传到各车站 TCMS 通信工作站或 OCC 控制中心。3） OCC 控制中心通过无线网络系统控制列车车载服务器，按要求选择需要上传信号的摄像机信号。把列车所有摄像机信息建立一个数据库，OCC 控制中心从数据库调出摄像机信息，控制 8 路视频解码器通过无线 AP 控制音/ 视频数据上传给解码器解码输出。4） OCC 控制中心把统一的时钟信号通过无线网络系统上传到列车车载 CCTV 系统，实现整条地铁线路全部设备时钟的一致性。OCC 控制中心每天定时发送校时信息给车载 CCTV 系统，将车载CCTV 时钟保持和 OCC
11、 一致。1.3.1 地面 CCTV 子系统拓扑图图表 4 地面 CCTV 系统网络拓扑结构地面 CCTV 子系统设备组成序号 设备名称 对应标书设备名称 数量/列车功能1 中央视频服务器 中央视频服务器 2 台 系统控制，视频处理2 中央网络交换机 中央网络交换机 1 台 网络信号交换3 网管维护工作站 网管维护工作站 2 台 网络管理维护4 视频回放工作站 视频回放工作站 2 台 视频回放、管理5 便携式维护工作站 便携式维护工作站 3 台 系统维护6 网络防火墙 网络防火墙 1 台 网络防护7服务器机柜（含液晶显示/键盘/鼠标切换器） 服务器机柜（含液晶显示/键盘/鼠标切换器） 1 套 设备安装8 A4 幅面彩色激光一体机 A4 幅面彩色激光一体机 1 台 图片/文件打印9 远程终端计算机 远程终端计算机 30 台 站台/停车场调用
