谈谈客运中心枢纽CCTV系统的设计

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　　摘要：全国以筹建现代化客运中心枢纽为趋势，交通方式复杂，换乘方式多，投资和运营主体多，运营管理难度大，安全防范等级高，需要统筹合理整合，创建安定和谐的社会局面。
　　关键词：交通方式IP视频监控网络平台系统管理
　　
　　1.系统概述
　　全国各地都以筹建客运中心枢纽为趋势。集城际铁路站、高速铁路站、长途客运站（旅游巴士枢纽）、轨道交通线车站、公交枢纽站（含BRT支线）、社会停车场、出租车停靠站等多种交通功能以及商业、商务办公于一体的现代化大型综合交通枢纽。
　　对于客运中心枢纽CCTV系统，集高速铁路、城际铁路、长途客运、公交、出租车等各种交通方式于一体，与网络系统等多个分系统存在接口关系，是整个运输网的重要环节，具有如下特点。
　　1） 交通方式复杂
　　项目涵盖铁路、城市轨道交通，长途客运、公共汽车和出租车等多种交通方式，复杂性很高。
　　2） 换乘方式多
　　客运中心枢纽结合了高铁、城铁、公交、出租、长途等多种交通方式，其中长途、铁路、公交、出租等均有站点分布在客运中心枢纽内，这样，就造成了旅客在客运中心枢纽内部行走路线、换乘方式等选择的复杂度。
　　3） 信息来源多
　　多种交通方式，以及大量的专属系统，意味着有大量信息来源，需要对多种信息进行分门别类的处理，为管理者提供信息和决策支持。
　　4） 投资和运营主体多
　　各交通方式建设分属不同的投资主体，运营管理分属不同的单位。
　　5） 运营管理难度大
　　由于存在多个运营主体，相互间难以制约，不利于实现统一的运营管理和控制。
　　客运中心枢纽系统工程的视频监控系统作为整个客运中心枢纽建筑群安防系统的核心，是一个集中与分布相结合的系统，为客运中心枢纽的安全监视、设备监控、生产运行提供有效的技术手段。视频监控系统主要针对建筑各出入口、内部重要区域、各楼层公共通道区域、各个重要功能房间等进行实时监控，以达到威慑犯罪分子、防潜伏作案、防暴力抢劫作案、及时处理突发事件及事后查询分析等目的，从而保障客运中心枢纽内部安全，实现客运中心枢纽安全防范的有序化管理。
　　鉴于客运中心枢纽不同主体管理复杂性及重要性，安防系统设计应按照相当于或大于一级风险，不低于一级防护进行安防及各子系统设计。
　　2.系统需求分析
　　由于客运中心枢纽及综合配套系统工程占地面积大，管理主体多，视频监控系统采用数字化解决方案比较合理，运用技术手段结合人防手段，通过科学的管理，建立“客运中心枢纽数字视频监控系统”，对整个客运中心区域实现全方位、立体的控制和综合管理，及时发现、应对并制止异常情况的发生，同时记录事件，提供人性化服务手段。建立起高效的、全方位、全天候的、立体化的安全防范网络，使整个客运中心内部区域处在严密监控之中。安全管理人员通过此高科技手段，能实时掌握客运中心内部区域的人流、物流的动态变化，能随时记录、调用有关信息，能进行有针对性的管理，同时还可通过系统掌握的信息与其它相关系统进行联动，起到确保整个客运中心枢纽安全的作用。
　　系统应采用先进、成熟的技术，使系统可靠、实用、独具特色，同时引入集中与分散的控制管理模式，力求最大程度的为管理者提供方便，因此系统应具备开放性、可扩展性及兼容性，并是一个高可靠、容错的系统，以减轻管理者的压力。
　　3.系统产品选型
　　目前基于IP寻址的多媒体通信技术发展势头强劲，监控设备的数字化、网络化发展已经普遍展开，网络数字监控系统的建设已成为发展趋势，客运中心枢纽视频监控系统应该顺应这一历史潮流。
　　网络监控系统是完全基于数字视频技术和网络传输的视频监控系统，综合运用了多媒体视频技术、计算机网络技术、工业控制技术，实现了视频/音频的数字化、系统的网络化、应用的多媒体化以及管理的智能化。系统将传统的视频、音频及控制信号数字化，以IP包的形式在网络上传输，实现集中监控、集中管理。
　　4.系统方案设计
　　4.1系统组成
　　客运中心枢纽及综合配套系统工程的视频监控系统主要由高速铁路视频监控系统、城际铁路视频监控系统、长途站视频监控系统和公共交通视频监控系统等四套独立的视频监控系统组成。
　　视频监控系统系统主要有前端摄像机、编码器、解码器、网络视频存储管理器、存储扩展单元、工作站、视频控制显示器、键盘和系统管理控制器等设备组成。
　　（1）摄像机
　　前端摄像机是整个安全防范系统的原始信号源，摄像部分的好坏及它产生图像信号的质量将影响整个系统的质量，在选择摄像机时按照以下原则：
　　室内吸顶一体化球型摄像机水平分辨率≥540线；
　　彩色半球摄像机的水平分辨率≥520线；
　　室内半球日/夜型摄像机的水平分辨率≥520线
　　宽动态日/夜型摄像机的水平分辨率≥480线
　　日/夜型枪式摄像机的水平分辨率≥540线
　　室外一体化云台摄像机的水平分辨率≥540线
　　（2）视频编码器
　　支持H.264、MJPEG、MPEG4、MPEG2图像压缩格式；支持PAL和NTSC图像制式；图像分辨率最高可达720×576（PAL制），支持D1、4CIF、2CIF、CIF、QCIF分辨率；高码率是图像清晰的保障，对于H.264，编码器支持最高4Mbps码流编码，对于MPEG4，编码器支持最高8Mbps码流编码，对于MPEG2，编码器支持最高16Mbps码流编码。传输码率可按实际需求调节；视频编码参数可调节，支持视频亮度、对比度、色调和饱和度等参数调节。
　　 (3)网络视频存储管理器
　　完全基于64位硬件体系和64位专用Linux存储操作系统，保证系统在7×24小时海量视频数据连续存取时的稳定性和可靠性。
　　（4）视频解码器
　　支持的解码图像分辨率最高可达720×576（PAL制），支持D1、4CIF、2CIF、CIF、QCIF分辨率。对于H.264，可支持64kbps-4Mbps码流，对于MPEG4，可支持64kbps-8Mbps码流，对于MPEG2，可支持64kbps-16Mbps码流。
　　(5)智能控制键盘
　　使用USB口可连接在工作站或者VCD显示控制台上，可直接通过键盘访问VCD画面上的主菜单，进行切换控制。
　　(6)系统管理器
　　可长时间运行，支持7×24小时不间断工作方式。同时，具有自愈能力，当意外掉电、网络故障等问题修复后，服务器自动恢复到故障发生前的状态继续运行。
　　支持视频监控系统区域内GIS电子地图，并在地图上标注摄像机的具体布置，向视频应用客户端提供GIS电子地图下载服务。
　　4.2客运中心枢纽视频监控系统设计
　　系统设计覆盖高速铁路区域、城际铁路区域、长途汽车站区域、公共交通区域、公安分局指挥中心及其它公共换乘区域等。
　　视频监控系统主要由前端摄像机、编码器、存储管理服务器、存储扩展阵列、解码器、工作站、智能控制键盘、系统管理服务器以及专用的安保网络组成。
　　在本系统中前端摄像机通过同轴电缆SYV75-5连接到汇聚层，视频信号同轴电缆连接到相应的编码器上，再通过编码器编码将模拟信号转换成网络数字信号，通过TCP/IP网络传输。
　　机房核心系统配置DLP投影单元、4路解码器输出、多媒体工作站和控制键盘以及系统管理服务器。
　　视频监控系统的网络在结构上分为核心、公安分局指挥中心汇聚两级结构组成，其中一级平台主要完成整个高速铁路、城际铁路、长途汽车站、公共交通中心所有视频监控系统的视频图像管理，通过部署中心系统管理服务器完成对整个高速铁路、城际铁路、长途汽车站、公共交通中心数字视频监控系统的管理功能。

　　公安分局安防专网向高速铁路、城际铁路、长途汽车站、公共交通的视频监控主控机房内做延伸，在根据其内部的报警机制，在其向监视屏输出报警视频的回路上分配出一路视频，接入随同安防专网延伸过来的视频监控系统编码设备，即可实现其内部报警视频上联高速铁路、城际铁路、长途汽车站、公共交通中心视频监控，并在分局指挥中心监视屏上的专用报警区域显示。
　　公安分局指挥中心视频监控设计
　　公安分局指挥中心的视频监控系统配置DLP投影单元、4路解码器输出、多媒体工作站和控制键盘等设备，用于公安分局对客运中心枢纽安防的监控业务。
　　日常运行时，公安分局指挥中心对系统的控制优先级高于客运中心枢纽视频监控系统的主控；紧急或特殊情况下，两者的优先权可作互换。
　　公安分局指挥中心由于公安自身的业务需求，需要将客运中心枢纽的监控视频通过公安专网与市局联网运行，为此客运中心枢纽视频监控系统将选取所辖范围部分的监控视频信号（具体点位由公安确定）以模拟方式直接连入客运中心公安分局指挥中心，并为公安配置128路输入32路输出（可扩展）模拟视频矩阵设备，供公安局联网使用。
　　4.3视频编码存储计算
　　系统配置存储管理服务器（NVR）。按照每条存储码流2Mb/s（D1格式、25帧）设计。
　　每台摄像机一天存储容量（24小时）＝2/8*3600*24/1024=21.09GB。
　　每台按照30天的存储容量设计,本地进行视频存储。
　　存储采用RAID 5并考虑一定的余量，要求配置网络磁盘阵列,配置一体化企业级SATA硬盘、热插拔磁盘托架。
　　4.4数字视频编解码设计
　　4.4.1视频编码器设计
　　前端监控点的视频编码器完成监控信号的视音频输入，把模拟的视频、音频信号（如摄像机、麦克风等视音频源信号）进行数字化和压缩编码，形成IP 数据包，利用网络传送到指定的目的地址。
　　作为大量前端监控点部署设备，视频编码器必须采用高性能设备：使用采用嵌入式结构设计，稳定可靠；具备工业防护设计，符合社会动态治安监控系统部署的要求；提供强大的图像编码能力，保障高质量的图像效果；支持标准的通信协议和视频编码方式。
　　数据包利用网络传送到指定的目的地址，既可以进行实时查看，满足实时监控的需求，也可以直接基于iSCSI写入IPSAN存储设备进行信息保存，满足行业的需求。
　　4.4.2视频解码器设计
　　视频解码器主要功能是从网络上获取视音频数据流，将数字信号转换还原为模拟信号，输出到监视器、多媒体大屏幕等模拟视音频设备。
　　视频解码器作为后端监控中心等各级监控中心的视频、音频信号输出设备，需要具备以下功能：自适应各种视音频编码方式；支持高码流视频解码能力；设备稳定可靠适合长时间运行；易管理，配置简单。
　　4.5网络承载平台设计
　　4.5.1组播设计
　　作为一种与单播和广播并列的通信方式，组播技术能够有效地解决单点发送多点接收的问题，从而实现了网络中点到多点的高效数据传送，能够大量节约网络带宽、降低网络负载。在客运中心枢纽闭路电视监视子系统中，视频的存储流为单播方式，但当多个用户（解码器或者PC客户端）同时访问同一个编码器终端时，如果采用单播方式，从编码器到各个接受端都需要有一路单播流，对网络的带宽造成很大压力，因此建议针对这一业务模式进行相应的组播设置。
　　PIM-SM是一种与单播路由选择协议无关的组播路由协议，它不依赖于特定的单播路由协议，使用现存的单播路由表实现RPF检查。
　　PIM-SM同时也是一种稀疏模式的组播路由协议，比较适合应用于接收站点分布稀疏的网络。它通过设置汇合点路由器RP和自荐路由器BSR来向所有PIM-SM路由器通告RP-Set信息、以及路由器的显式发送加入―剪枝（Join/Prune）信息，建立起基于RP的共享树RPT，组播数据沿着共享树流到加入到该组播组的网段。当数据流量达到一定程度，组播数据流可以切换到基于源的最短路径树SPT，减少网络延迟及负担。
　　IGMP Snooping，即IGMP侦听，指二层设备截获主机和路由器之间传送的IGMP报文，以在二层维护二层组播表。没有IGMP Snooping，所有的组播报文都会在二层进行广播，这样既浪费网络带宽又会增加不需要接收组播报文的接收者处理负担。
　　组播Vlan：要求组播流走单独的Vlan，用户端口需要加入该Vlan才能实现组播的接收。由于在二层多播报文的转发是根据多播MAC地址，而从三层多播IP地址映射到MAC地址时，存在32个不同的IP地址映射到同一个MAC地址。启用组播VLAN特性，那么即使MAC地址相同，而VLAN不同，那么在转发时也认为是两个不同的地址，从而可以在一定程度上避免这个组的成员收到另一个组的报文。
　　IGMP fast－leave下接组播接收者的交换机（不论二层还是三层，直接或间接连接收者），都在相应vlan起用fast-leave。方便起见可以不指定vlan启动fast-leave，这样就在所有vlan起作用。
　　4.5.2网络安全设计
　　从体系结构来看，安全体系应该是一个多层次、多方面的结构。系统设计安全性在总体结构上分为四个层次：网络层安全、应用层安全、系统层安全和管理层安全。
　　网络层安全是指在网络的下三层(物理层、链路层、网络层)采取各种安全措施来保障网络平台的安全。
　　应用层安全是指通过利用各应用系统和数据库自身的安全机制，在应用层保证对网络上所承载的各种网络应用系统的信息访问合法性。
　　系统层安全主要是通过对操作系统的安全设置，防止不法分子利用操作系统的安全漏洞对网络构成安全威胁；
　　管理层安全主要是从网络所涉及各级网络用户内部安全管理和计算机病毒防范两方面来保障网络的安全。
　　专用安保网的主体架构是核心层与汇聚层之间均采用双星形两层拓扑结构,客运中心枢纽及综合配套系统工程主干链路设计为四套系统的安保专用网：
　　（1）高速铁路视频监控系统的安防专网
　　（2）城际铁路视频监控系统的安防专网
　　（3）长途站视频监控系统的安防专网
　　（4）公共交通视频监控系统的安防专网
　　客运中心枢纽及综合配套系统工程网络拓扑结构图：
　　
　　
　　
　　4.5.3网络可靠性设计
　　可靠性主要从两个方面设计，设备级可靠性和协议级可靠性：
　　设备级可靠性设计
　　客运中心枢纽视频监视子系统网络平台的设备级可靠性主要从设备自身可靠性，设备间热备份两个方面考虑：
　　网络中的关键设备，如各核心交换机等，都具备电信级可靠性，可靠性指标必须达到99.999%。
　　协议级可靠性设计
　　采用以下措施，实现协议级可靠性：
　　 （1）合理规划路由协议和策略，充分考虑路由收敛的性能：监控承载网络系统采用OSPF的路由策略，这种路由策略有很强的可靠性和灵活性。
　　 （2）不间断路由(GR)：为了解决路由的备份问题，提出三种方法：镜象、备份和平滑重启。应用不间断路由技术，设备的路由控制器发生问题后，设备中的备用控制器自然切换为主用，替代执行路由的处理，而这个过程对路由器的转发平面是透明的，转发平面可以继续转发报文，做到不中断转发。
　　4.6系统管理平台
　　客运中心枢纽及综合配套系统工程共设置了四套独立的视频监控系统，所以在四个主控机房内须分别各配置一套系统管理平台。
　　系统管理平台由专用系统管理服务器、存储管理服务器、多媒体工作站等组成。系统管理服务器是用于集中认证、注册、配置、控制、报警转发控制的专用服务器，可以实现完善的视频编解码设备网络管理功能，支持多台管理服务器相互协同工作组建多级多域的管理平台。
　　存储管理服务器主要功能为管理存储设备、存储资源和视频数据，支持对系统所有存储资源进行全方位的监控和管理，支持不间断的视频检索、回放等业务。
　　多媒体工作站客户端可以提供友好方便的人机界面功能，包括系统设置、录象查询、云台控制、接警处理等。
　　
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