軌道(dào)交通(tōng)視(shì)頻監控現狀及标準化發展趨勢
2013-06-25
國內(nèi)城市軌道(dào)交通(tōng)建設在過去十年內(nèi)已經全面從一線城市往二線城市普及，不僅北上(shàng)廣深的城市軌道(dào)交通(tōng)運營裏程超過了1500公裏，所有(yǒu)的東部省會(huì)城市都已建成了地鐵(tiě)，更有(yǒu)幾十個(gè)東部地級市和(hé)西部省會(huì)城市規劃和(hé)在建城市軌道(dào)線路，預計(jì)到2020年，将新建成70餘條軌道(dào)線路，屆時(shí)全國的軌道(dào)交通(tōng)總線路超過100條，運營裏程超過10000公裏。
城市軌道(dào)交通(tōng)中的視(shì)頻監控系統是運營和(hé)治安的重要保障系統，近年來(lái)呈現出新的特點。
系統呈現高(gāo)清數(shù)字化的趨勢。從國內(nèi)第一條地鐵(tiě)運營至今，視(shì)頻監控技(jì)術(shù)走過了三個(gè)發展周期：從模拟聯網，發展到基于DVR的數(shù)字聯網，以及今日的全數(shù)字聯網。很(hěn)多(duō)城市的軌道(dào)交通(tōng)更是直接就從數(shù)字高(gāo)清起步，數(shù)字化的優勢體(tǐ)現在整體(tǐ)的系統高(gāo)幹擾性、聯網便利性、接口的開(kāi)放性，高(gāo)清的優勢則體(tǐ)現在更多(duō)的細節和(hé)信息為(wèi)可(kě)視(shì)化管理(lǐ)提供了極大(dà)的可(kě)能性和(hé)想象空(kōng)間(jiān)。更重要的是，IP攝像機和(hé)網絡存儲設備的價格下降之快，也很(hěn)大(dà)程度上(shàng)消除了業主的顧慮；
視(shì)頻監控系統按業務分為(wèi)運營和(hé)治安兩個(gè)主要垂直系統，也就是CCTV要滿足地鐵(tiě)運營的需要和(hé)公安對于地鐵(tiě)車(chē)站(zhàn)、地鐵(tiě)車(chē)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(yǒu)不同的做(zuò)法，主要是統一建設、分開(kāi)使用的建設模式和(hé)分别建設、資源共享兩種模式；
視(shì)頻監控系統按業務分為(wèi)運營和(hé)治安兩個(gè)主要垂直系統，也就是CCTV要滿足地鐵(tiě)運營的需要和(hé)公安對于地鐵(tiě)車(chē)站(zhàn)、地鐵(tiě)車(chē)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(yǒu)不同的做(zuò)法，主要是統一建設、分開(kāi)使用的建設模式和(hé)分别建設、資源共享兩種模式；
視(shì)頻監控和(hé)軌道(dào)交通(tōng)綜合管理(lǐ)系統的融合。和(hé)早期模拟系統不同的是，基于數(shù)字網絡技(jì)術(shù)的視(shì)頻監控系統，可(kě)以和(hé)其他計(jì)算(suàn)機軟件業務平台基于通(tōng)訊協議做(zuò)數(shù)據的交換和(hé)業務的整合，因此，在某些(xiē)城市的軌道(dào)交通(tōng)系統中，CCTV的系統是作(zuò)為(wèi)綜合監控系統(ISCS)的一個(gè)組成模塊而存在的，CCTV向ISCS的其他系統如SCADA、環控、屏蔽門(mén)、消防、安防等提供基礎的視(shì)頻資源，而不設立獨立的監控終端。可(kě)以預計(jì)的是，随着智能技(jì)術(shù)的發展，各個(gè)業務系統對于視(shì)頻的使用會(huì)更加普遍，這種系統級的融合會(huì)更加常見；
城市軌道(dào)交通(tōng)的CCTV系統将納入到社會(huì)面的監控體(tǐ)系中。目前，視(shì)頻監控技(jì)術(shù)不僅成為(wèi)平安城市、智慧城市的一個(gè)基本需求，城市軌道(dào)體(tǐ)系也是城市的生(shēng)命線，因此，軌道(dào)交通(tōng)一定會(huì)成為(wèi)城市視(shì)頻監控體(tǐ)系的一個(gè)重要組成部分，這就給我們提出了一個(gè)技(jì)術(shù)問題：軌道(dào)交通(tōng)的CCTV體(tǐ)系，将來(lái)是否能夠适應納入社會(huì)監控體(tǐ)系的要求？
城市軌道(dào)交通(tōng)的體(tǐ)系建設要求。從第一代城軌運營至今，技(jì)術(shù)體(tǐ)系在不斷演化，管理(lǐ)體(tǐ)制(zhì)也在發生(shēng)很(hěn)大(dà)的變革，現在，城市級的軌道(dào)運營中心、交通(tōng)管理(lǐ)中心、應急指揮中心要求把不同的軌道(dào)線路作(zuò)為(wèi)一個(gè)整體(tǐ)進行(xíng)管理(lǐ)，這就要求不同的軌道(dào)線路不管建設年限如何，要考慮對整體(tǐ)系統的融合性，而不至于造成一線一制(zhì)，煙囪式地進行(xíng)系統整合。
本文主要就最後兩個(gè)發展趨勢，探討(tǎo)城市軌道(dào)交通(tōng)視(shì)頻監控的标準化選擇問題。
視(shì)頻監控聯網标準化趨勢數(shù)字化視(shì)頻監控不斷的發展曆程，也是相應的标準不斷推出和(hé)完善的曆程，但(dàn)是和(hé)廣播電(diàn)視(shì)系統相比，數(shù)字化監控系統雖然同樣也關注音(yīn)視(shì)頻壓縮、傳輸的标準，并且兩者還(hái)共享一些(xiē)技(jì)術(shù)成果，但(dàn)是對于視(shì)頻監控來(lái)說，大(dà)規模的聯網要求提出來(lái)的對聯網控制(zhì)協議的标準則還(hái)是近年才出現的事情。以下從三個(gè)方面簡要說明(míng)，視(shì)頻監控聯網控制(zhì)所涉及的标準化工作(zuò)。
視(shì)音(yīn)頻編解碼标準
視(shì)音(yīn)頻編解碼标準是所有(yǒu)視(shì)頻信息最基本的"描述語言"，沒有(yǒu)統一的語言，就需要層層翻譯，對各種語言的長期維護，尤其是早期非規範的語言，是非常困難而難以持續的。從軌道(dào)交通(tōng)發展至今在視(shì)音(yīn)頻編解碼标準上(shàng)，曆經了MPEGII、MPEGIV、H.264幾個(gè)階段，不僅如此，由于對傳輸和(hé)封裝标準缺乏早期規範，經常發生(shēng)線路之間(jiān)不能互編互解的局面，管理(lǐ)各線的運營中心必須堆砌很(hěn)多(duō)設備，才能接入各條線路，給系統運維帶來(lái)很(hěn)大(dà)困擾。
H.264已經推出近十年，是目前應用最廣泛、最先進的視(shì)頻編碼技(jì)術(shù)(2013年3月H.265正式頒布，但(dàn)對于大(dà)規模商用來(lái)說，估計(jì)還(hái)要3-5年的時(shí)間(jiān))，在同樣的圖像質量前提下，其碼流不及MPEG-4一半，可(kě)以大(dà)量節省存儲空(kōng)間(jiān)及帶寬占用，這點對于有(yǒu)大(dà)量視(shì)頻傳輸及存儲需求的網絡化視(shì)頻監控系統是至關重要的。
H.264标準從編碼器(qì)處理(lǐ)和(hé)質量方面規定baseline、main和(hé)High等多(duō)個(gè)profile，同時(shí)在H.264具體(tǐ)算(suàn)法中包含了衆多(duō)的可(kě)選項。因此，根據軌道(dào)交通(tōng)對視(shì)頻質量的要求以及兼容性實施角度，可(kě)以靈活選擇規定具體(tǐ)的profile和(hé)level等級，以及對編碼和(hé)解碼過程中的具體(tǐ)參數(shù)規定，滿足不同場(chǎng)景下的不同需求，例如，可(kě)以選擇高(gāo)壓縮比的HighProfile碼流進行(xíng)錄像存儲，保證對細節的捕獲，而選擇低(dī)延時(shí)的ConstrainedBaseline滿足低(dī)延時(shí)的實時(shí)浏覽要求。
由于H.264發展已經比較成熟，相比較SVAC、AVS等标準得(de)到了更多(duō)的廠商支持，因此，在國際、國內(nèi)得(de)到了衆多(duō)标準化聯盟組織的選擇，具有(yǒu)強大(dà)的生(shēng)命力。而且從目前的實踐來(lái)看，H.264的實現趨于規範，不同廠商的互操作(zuò)有(yǒu)比較好的保證。
綜合以上(shàng)因素，我們認為(wèi)軌道(dào)交通(tōng)應該選擇H.264作(zuò)為(wèi)視(shì)頻編碼的基礎編碼框架，并在此基礎上(shàng)，完善信令、傳輸、文件封裝的相關标準。
系統控制(zhì)協議
随着安防行(xíng)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(gè)互相通(tōng)信的标準。2008年9月，由海康威視(shì)、AXIS、BOSCH、SONY等公司聯合發起成立了ONVIF的研究小(xiǎo)組，逐漸形成了大(dà)批主要廠商參與的國際性标準化組織，并已推出ONVIF2.2版規範。此外還(hái)有(yǒu)Cisco、Honeywell等60餘家(jiā)廠商發起的PSIA組織。
ONVIF标準為(wèi)網絡視(shì)頻設備之間(jiān)的信息交換定義通(tōng)用協議，包括裝置搜尋、實時(shí)視(shì)頻、音(yīn)頻、元數(shù)據和(hé)控制(zhì)信息等。網絡視(shì)頻産品可(kě)以提供多(duō)種可(kě)能性，使終端用戶、集成商、顧問和(hé)生(shēng)産廠商能夠更靈活和(hé)開(kāi)放地進行(xíng)功能擴展，而且利用面向服務的接口技(jì)術(shù)，降低(dī)系統管理(lǐ)成本，獲得(de)高(gāo)性價比、更靈活的解決方案、市場(chǎng)擴張的機會(huì)以及更低(dī)的風險。
ONVIF目前已經得(de)到了主流視(shì)頻設備廠商的普遍支持，越來(lái)越成為(wèi)前端設備、存儲設備、後端設備的事實接口标準，同時(shí)，基于廠商自有(yǒu)技(jì)術(shù)的SDK接入方式，将越來(lái)越受到用戶的抵觸。
但(dàn)是，ONVIF的缺點也比較明(míng)顯，由于ONVIF更關注的是設備之間(jiān)的接口和(hé)管理(lǐ)，不太關注系統之間(jiān)的管理(lǐ)和(hé)接口，對于國內(nèi)的多(duō)層級系統管理(lǐ)、權限分配、錄像調用等功能沒有(yǒu)很(hěn)好的解決方案。
國內(nèi)視(shì)頻監控标準的發展狀況國內(nèi)視(shì)頻監控系統的标準化相對滞後，尤其對數(shù)字視(shì)頻監控的聯網控制(zhì)，缺乏全國性的标準。
從發展曆程上(shàng)來(lái)看，首先是地方性的标準制(zhì)定，并從關注視(shì)頻圖像質量、關鍵點位的覆蓋、強制(zhì)功能的規定，逐漸發展到規定整體(tǐ)結構、關注系統級聯網标準。
2012年6月1日，《安全防範視(shì)頻監控聯網系統信息傳輸交換控制(zhì)技(jì)術(shù)要求》(GB/T28181-2011)正式頒布實施，可(kě)以說，GB/T28181在GA/T669.1-2008系列标準的基礎上(shàng)，規劃了一個(gè)可(kě)以推廣到全國規模的行(xíng)業性聯網體(tǐ)系，對聯網控制(zhì)協議和(hé)體(tǐ)系架構做(zuò)了比較細緻的描述，有(yǒu)比較強的操作(zuò)性。
但(dàn)是，28181相比669系列标準做(zuò)了簡化，相信需要一定的後續标準加以描述。對于軌道(dào)交通(tōng)視(shì)頻監控系統，是否可(kě)采用ONVIF或GB28181的相關內(nèi)容來(lái)實現軌道(dào)交通(tōng)視(shì)頻監控系統中網絡視(shì)頻設備之間(jiān)通(tōng)信接口以及系統之間(jiān)協議的标準化？我們發現，依靠單一标準無法有(yǒu)效地适應軌道(dào)交通(tōng)業務的多(duō)樣性，而必須采取獨特的标準化體(tǐ)系結構。
