城市轨道交通闭路电视监控系统方案

城市轨道交通闭路电视（CCTV）监控系统为控制中心调度管理人员、车站值班员、列车司机及站台工作人员等对所管辖车站的站厅、站台、出入口、机房等主要区域提供实时视频监控服务.以确保城市轨道交通（以下简称城轨）系统正常安全地运行。

城轨CCTV监控系统采用车站、控制中心两级互相的监控方式.平常以车站值班员控制为主进行视频监控.控制中心调度员可任意选择上调各车站的任一摄像头的监控画面。在紧急情况下则转换为以控制中心调度员控制为主进行视频监控。在一个城市有多条线路的情况下.上层的线网管理中心可以设置为线网闭路电视监控中心.根据需要调看各线路监控画面.从而形成车站、控制中心和线网管理中心的三级视频监控系统。出于安全与事故取证要求.车站和控制中心还应具有录像功能。

第一节 城轨对闭路电视监控系统的需求

城轨闭路电视监控系统是城轨运行、管理、调度的配套设备.使城轨中各工种的管理、调度人员能实时地看到现场情况.可以根据实际情况进行判断.下达调度指挥命令。

城轨CCTV监控系统可以为车站值班员提供对站厅的售票亭、自动售票机、闸机出入口、自动扶梯出入口、站台、机房等主要区域的监控；可以为列车司机和站台工作人员提供对相应站台的旅客上、下车情况；为控制中心的行车、环控、电力、等调度员或值班员提供对各个车站或机房的监控点画面。控制中心调度员可根据其权限选择上调各车站摄像机的监控图像.并能对该摄像机的云台和电动镜头进行控制。控制中心和车站的监控中心应具有录像功能。

城轨对闭路电视监控系统的基本需求如下： 1．城轨的CCTV监控系统监控画面的质量.应达到广播级标准清晰度（标清）电视或DVD的质量标准。车站值班人员、控制中心调度员应能对监控图像进行选择显示.以自动循环显示方式或画面分割方式调看已设置分组的图像.或调看某一监控点的图像。

2．系统可实现控制中心、车站和司机的三级监控。三级监控应是自成系统的.控制中心应有权调看车站级的监控点图像或回放历史图像。

3．车站一级的用户包括车站值班员或/和防灾值班员.应能任意地选择、控制本车站中任意一台或是一组摄像机的图像.并切换到相应的监视器上。

4．控制中心的用户包括行车调度员、环控（防灾）调度员、电力调度员、维修调度员、值班人员应能选择、控制全线所有车站（含机房）内的任意一台或一组摄像机的图像.并切换在其相应的监视器上。

5．通过合理安排2～4台站台定焦摄像机的位置.给列车司机提供能观察到全站台乘客上下列车情况的监控画面.用以控制车门和屏蔽门的开闭.防止夹伤乘客。站台摄像机无控制功能.其输出的视频信号送列车司机可以看到的站台监视器.或采用无线传输方式传至列车驾驶室的监视器上。

6．控制中心和车站的监控画面能进行选择与控制.可采用人工切换或自动扫描方式.平时循环或分割画面显示。

7．安防、门禁、烟雾等告警可与图像切换功能、摄像头控制进行联动。即报警时.环控（防灾）调度员所监控的画面自动切换至告警点相关的摄像机画面。若采用一体化摄像机.在安防告警时.摄像机的摄像头自动对准报警点并自动监听现场的声音；在门禁告警时.摄像机的摄像头自动对准被非法开启的门；烟雾告警时.摄像头自动对准烟雾告警区域等。若同时出现多处告警.则监视器循环显示事故现场。

8．各级用户的监视器是分设的.数量根据用户的需要而确定。

9．各个城轨车站配置有硬盘录像设备.各摄像机的监控画面均需进行自动录像.并能保存一定的时间.以备日后调看。在控制中心亦配置有硬盘录像设备.用以录制切换到中心监视

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器上的图像。控制中心行车调度员使用的监控设备具有人工/自动录像和放像的功能。

10．城轨闭路电视监控系统的车站监控区域.按上、下行站台区及站厅区（进/出口、电梯、闸机、自动售票等）划分。

11．城轨闭路电视系统目前采用CCD彩色摄像机。分为带有云台、电动镜头的一体化摄像机和不可控制的定焦距的固定摄像机。车站值班员或控制中心调度员可通过操作控制键盘对一体化摄像机进行遥控.控制摄像机的角度、焦距、光圈和距离。

12．车站一级视频监控系统的视频信号采用射频同轴电缆连接.控制信号采用屏蔽2芯线连接；车站至控制中心的上行视频信号和下行控制信号.通过城轨专用传输系统进行传输。

13．各监视器显示的图像上应叠加有车站名称、监控区域名称、摄像机编号以及摄像日期和时间等信息.维护人员可以更改以上信息。

14．主要设备应具有人工或自动检查功能.自动部分包括：自测试、自诊断、故障寻迹等自检功能.并可上传故障告警信息.或由控制中心集中采集检测结果。

15．设备应具有抗电磁干扰的能力。 第二节 闭路电视监控系统的组成

闭路电视监控系统由摄像机（含监听头.即话筒）、控制部分、传输部分、监视器、报警部分和网管部分等六部分组成.见图6－1。

图6－1 闭路电视监控系统的组成

一、摄像机

摄像机是一种视频输入设备.在视频监控系统中所采用的摄像机分为一体化摄像机和固定摄像机两大类。其中的一体化摄像机是受控摄像机.其摄像头安装在云台上.可以上下左右四个方向受控移动；另外摄像头上的镜头亦能受控调节焦距与光圈。

1．摄像头

摄像头的基本工作原理为.景物通过镜头生成的光学图像投射到图像传感器的表面.然后转换为电信号。图像传感器是一种半导体芯片.其主要部分是感光器.表面包含有几十万至几百万个光电二极管。光电二极管在受到光照射时.产生电荷.即将光图像转换为电图像.再通过电子扫描读取各光电二极管所产生的电信号.形成模拟视频信号输出。若是数字摄像头还需经过A/D转换和数字信号处理.形成数字视频信号输出。

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（1）摄像头的组成 ①光学镜头（LENS）

光学镜头由几片透镜组成.通常有塑胶镜头和玻璃镜头。对光学设备而言.镜头很大程度上决定了画面的质量.而当前摄像头质量的瓶颈在于感光器.故镜头的因素并不凸显。根据不同的功能需求.摄像头中可以配置有下列几类镜头：定焦距镜头.焦距不变.只改变光圈大小；广角镜头.扩大监控范围；自动光圈、自动聚焦和电动变焦镜头.可通过旋转云台和电动变焦改变拍摄方向和目标；电动变焦距镜头.常用的变焦镜头有6倍、8倍和10倍等规格。

②感光器

感光器是摄像头的重要组成部分.半导体感光器件分为CCD和CMOS两大类。 a．CMOS感光器

CMOS感光器优点是体积小、集成度高、制造成本低和功耗较小.缺点是对光源要求较高。主要应用于要求不高的影像产品中.例如：可视话机、摄像手机和用于网络视频通信的低档摄像头等产品。

b．CCD感光器

CCD感光器具有成像质量高、分辨率高、灵敏度高、信噪比高、动态范围宽和抗震动等优点.缺点是生产工艺要求高、制造成本高和功耗较大。主要应用于高要求的影像产品中.例如：数码摄像机、数码相机和高性能的监控器等产品。CCD感光器具有很宽的感光范围.其感光范围延伸到红外区域。利用此特性.夜间若利用红外线光源照明.也可在CCD感光器上清晰地成像。

c．CMOS感光器与CCD感光器的比较

需要强调的是：CCD感光器通常需要3组以上的高压电源.而CMOS感光器只需单一低压电源（3.3 V或5 V）。

CMOS感光器生产工艺简单.可以方便地将时序控制、A/D转换、数字图像处理等周边电路与CMOS感光器集成在同一块芯片上制成单片数字摄像机。

CMOS感光器与CCD感光器相比.CMOS感光器在分辨率、光照灵敏度和信噪比等方面处于劣势.但近年来有了显著的改进。特别是采用CMOS感光器的百万像素级的数码相机已经问世.其分辨率已超过CCTV中所使用的CCD感光器的摄像头。

（2）摄像头的分类

目前所使用的摄像头分为：模拟摄像头、数字摄像头和网络摄像头。有带夜视（红外线）摄像功能的摄像头.也有不带此功能的摄像头。

①模拟摄像头

模拟摄像头多数采用CCD感光器件。此类摄像头输出的是模拟视频信号.故可通过视频电缆送视频监视器.直接显示所摄图像。模拟摄像头要与PC机配合工作时.需要在PC机内插入视频捕捉卡或外置视频捕捉器进行A/D转换。

②数字摄像头

数字摄像头多数采用CMOS感光器件。数字摄像头将模拟摄像头和视频捕捉单元结合在一起.此类摄像头输出的是经压缩编码的数字视频信号。数字摄像头的输出可通过USB接口直接插入PC机.由该PC机显示所摄图像.或通过该PC机进入IP网络由远端的PC机显示所摄图像。

③网络摄像头

网络摄像头多数采用CCD感光器件。网络摄像头类似于数字摄像头.其不同点在于数字摄像头输出直接连接PC机的USB接口.而网络摄像头输出直接连接计算机局域网（LAN）的以太网接口。网络摄像头价格较高.多数用于企业的监控系统。

2．数字信号处理芯片（DSP）

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数字信号处理芯片仅用于数字或网络摄像头。该芯片对模拟视频信号进行压缩编码。 3．云台

云台是承载一体化摄像机进行水平和垂直方向（左/右、上/下）转动的装置.它可有以下几种选择：

（1）室内或室外使用的平台。

（2）不同承重的平台.可根据摄像机和防护罩的总重量来选择。 （3）几种控制方式的平台.一般有电源端口和控制端口。 4．防护罩

（1）室内防护罩：结构简单、价格低.并具有防尘、防盗、防破坏等防护作用。

（2）室外防护罩：具有降温、升温和防雨等防护功能.无论何种恶劣天气.防护罩内摄像机均能保证正常工作。

二、控制部分

闭路电视监控系统分为网络闭路电视监控系统（简称网络CCTV）和模拟闭路电视监控系统（简称模拟CCTV）。控制部分是整个闭路电视监控系统的核心.由主控制台、副控制台与远端解码器组成。

1．主控制台（主机）

系统主控制台亦称主机.对系统中各个设备进行控制。其主要功能为：视频信号的放大与分配、图像信号的校正和补偿、视频网络控制、图像信号的切换和分割、图像信号的记录、摄像机及其辅助部件的控制。

如图6－2所示.主控制台由视频网络控制器、视频切换器、画面分割器、帧场切换处理机、视频放大器、视频分配器、时间/日期发生器、字符叠加器、录像机等设备组成。

图6－2 控制台设备组成框图

（1）视频切换器

视频切换器亦称为视频矩阵器或视频交换设备。若摄像头与监视器数量相等.就不需要有视频切换器.一般情况下监视器数量远少于摄像头数量.就需要配置视频切换器.对所监控的图像进行有选择性的显示。其技术原理类似于空分电话交换机的技术原理.但视频切换器所交换的是视频信号。图6－3为8入4出矩阵切换方式示意图.由图可见矩阵切换方式是由多条视频输入子线与多条视频输出母线构成的.所有子母线的交叉点均可由开关控制其通断。因此.每一条视频母线都是一个“N选1”的开关排.母线上的每一个交叉点即一个开关。在图中第3行第6列处交叉点闭合.则可将第6路视频输入信号切换到第3路输出端口上。在上述切换方式中.在同一条母线上的各个交叉点可以按一定的顺序依次闭合（图像轮巡功能）.但不可同时闭合。

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图6－3 8入4出矩阵切换方式示意图

视频切换器的摄像头与监视器的集线比一般为2:1、4:1、8:1或16:1.用户可根据所配置的摄像头与监视器的数量选择视频切换器的容量与集线比。

视频切换设备可以通过本地键盘操作产生的控制信号直接调看图像.亦可利用远端键盘操作所产生的控制信号实现远程调看图像。

（2）视频网络控制器

视频网络控制器可以与一个或多个控制键盘相连接。在有多个控制键盘相连接的情况下.该设备根据控制键盘的权限.选择输出优先级最高控制键盘的控制信号.控制视频矩阵设备选择输出图像；控制一体化摄像机的动作；控制画面分割器的分割画面数以及控制录像机的录、放像。

（3）视频分配器

如图6－4所示.视频分配器将一路视频输入信号转换为多路（1、2、4、8路）视频输出信号.而要求输出信号频响、电平、阻抗不变（例如：6 MHz视频带宽、1V峰－峰电压、75Ω输出阻抗）.故视频分配器中需要有包含有视频放大器。另外.为了使各路输出互相隔离在每路的输出端.加入了缓冲电路。

图6－4 1分4视频分配器原理图

视频分配器的应用如图6－5所示.例如：将其输出的各路信号.分别送视频切换设备、录像机、画面分割器等。

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图6－5 视频分配器的应用

（4）画面分割器

画面分割器的作用是在一台监视器上同时显示1、4、9、16个窗口的监控画面。 （5）帧、场切换处理机

帧切换处理机与场切换处理机必须与录像机配合使用.它可将由多个摄像头传来的多路视频信号以帧间隔（40 ms）或场间隔（20 ms）进行切换.相当于对多路视频输入信号进行取样.而后对这些选通取样信号编码.形成标准的视频信号输出至录像机。因录像机上记录的是以帧（场）为周期的时分复用的多路视频信号.故无法直接回放。只能通过帧（场）切换处理机解复用处理后.才能任意选择其中某一路图像来回放。图6－6为场切换处理机的某一应用示例。

图6－6 场切换处理机某一应用示例

我国国内市场上通常将帧场切换处理机与普通画面分割器.统称为画面分割器。 （6）自动顺序切换器

自动顺序切换器可对多幅图像进行轮巡.即可对全部摄像头所摄图像或预置分组的摄像头所摄图像.进行顺序显示。若视频切换设备本身带有自动顺序切换图像的功能.则该设备可省略。

（7）录像机

模拟录像机已日趋淘汰.当前一般采用多通道（例如8、16通道）硬盘录像设备.模拟视频信号需数字化（压缩编码）后才能接入硬盘录像设备。

（8）时间/日期发生器

时间/日期发生器可以将时间/日期叠加在视频信号中.因而用户在监视器屏幕上可同时看到图像及当时的时间/日期。特别是在发生事件后的录像回放中.可以知道事件发生的时间.为事件的处理提供了依据。

（9）字符叠加器

字符叠加器将反映图像场景特征信息或摄像头标题的字符叠加在视频信号中.因而用户在监视器的屏幕上可以看到诸如：一号车站、二号车站……一号变电站、二号变电站……等字符提示。

2．副控制台

设在一个或多个监控分点的副控制台只是一个操作键盘.采用RS－485总线连接主控制台.和主控台操作键盘的功能相同.可以对整个系统进行各种控制和操作。

3．远端解码器

远端解码器属CCTV监控系统的前端设备.一般安装在配有云台与电动镜头的前端摄像机附近.有时为了防止室外恶劣环境对设备的侵蚀.远端解码器也可安装在离摄像机不远的室内。

由控制台操作键盘产生的对摄像机及其辅助设备（云台等.亦包括视频切换、音频切换与录像设备）的编码控制信号.采用RS－485总线方式传输。即以总线方式将控制信号送摄像机附近的解码器.在远端解码器中.若控制信号地址编码与解码器地址编码（即ID号由6～10位2进制拨码开关预置解码器的地址）一致.则该解码器将控制台送来的编码控制信号解出.成为控制摄像机及其辅助设备的控制信号。

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解码器的原理框图如图6－7所示。由图可见解码器是一个基于单片机的控制系统.解码器处理机的TXD、RXD端外接通信接口芯片.用于对主机的通信；另一方面还需在各I/O端口经电平接口芯片外接继电器或晶闸管器件.用以输出云台、电动镜头所需的控制电压或是直接输出开关信号。图中还包括了报警检测输入及回传部分。

图6－7 解码器的原理框图

解码器与主机之间的编码通信无统一标准.故编码器与主机需要配套使用。在实际使用中.由于解码器功能简单、成本低.因此.有些厂商专门生产了支持多种监控系统主机的多协议解码器。这种解码器通常有一个选择通信协议（所配合主机）的拨码开关和一个设定自身地址（ID）码的拨码开关。两者正确设定后.该解码器即可接入系统中运行。

三、传输部分

CCTV系统的前端设备与中心端（主机）设备通过传输系统进行通信。该系统一方面将前端摄像头、监听头、报警探测器或数据传感器捕捉到的音视频信号及各种探测数据传送到中心端；另一方面将中心端的各种控制指令传送到前端多功能解码器。因此.CCTV的传输系统应该是双向的。因上下行带宽不对称.故上下行传输.一般使用不同的传输介质来实现。例如：上行用同轴电缆传送视频信号；下行用屏蔽双绞线传送控制信号。城市轨道交通的监控系统.往往借助已有的通信传输线路或IP网络来传输控制中心与各车站之间的各种CCTV监控信号。

1．电缆直接传输

电缆直接传输是CCTV系统中最基本的传输方式。在局域性质的闭路电视监控系统中.从前端设备到主机的距离通常在1000 m之内.故从前端设备到主机之间一般都通过电缆直接传输.从前端到主机之间所需各种电缆见图6－8。

图6－8从前端到主机之间所需各种电缆

（1）摄像头与主机之间的连接采用视频同轴电缆连接。 （2）音频头与主机之间的连接采用屏蔽双绞线连接。

（3）报警探测器需要电源为+12V、输出为开路或短路的开关信号。报警探测器与主机之间的连接采用非屏蔽4线连接.其中2线用于上行（报警探测器至主机）传送信号、2线用于下行（主机至报警探测器）传送电源。

（4）前端解码器与主机之间的连接采用非屏蔽2线连接.但推荐采用屏蔽2线连接。 （5）前端解码器与云台、电动镜头之间的连接采用较短的多芯电缆连接.其中全方位云台需6芯.电动可变镜头需4芯。

以上前端设备与主机设备之间均采用点对点方式连接。为节约前端与主机问的线缆.亦可采用总线（RS－485）方式连接.即与摄像机连接的前端解码器以及与报警探测器/数据传感器连接的前端编码器与主机之间采用总线方式进行连接。

2．视频电缆

视频电缆选用75Ω的同轴电缆。常使用型号为SYV－75－3和SYV－75－5的细缆.对视

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频信号无中继传输距离为300～500 m。当传输距离更长时.可选用型号为SYV－75－7、SYV－75－9或SYV－75－12的粗缆。在实际使用中.粗缆的无中继传输距离可达到1000 m以上。在长距离无中继传输中.由于视频信号的高频部分衰耗增大.图像变得模糊.而当视频信号的同步头衰减到不能同步监控时.图像就无法稳定地显示了。

视频信号实际传输距离.取决于摄像头、同轴电缆和监视器的质量。当摄像头的输出阻抗、同轴电缆的特性阻抗和监视器输入阻抗不完全匹配时.会在同轴电缆中造成反射波与入射波合成的驻波.使得同轴电缆在长距离传输时.图像会出现重影、波纹与跳动。

不同线径的同轴电缆对视频信号的衰耗程度不同.线径越粗.衰耗越小。 3．音频、通信与控制电缆 （1）音频电缆

音频电缆通常选用2芯屏蔽线.在非干扰短距离条件下亦可选用非屏蔽双绞线。在一般应用场合下屏蔽层只作电磁屏蔽.不传送信号电流.故仅在主机侧接地；也可用于传送信号电流.如立体声传输的公共地回路。

音频电缆与设备的连接通常采用RCA连接器、卡侬连接器或杰克插头/座。 （2）通信电缆

通信电缆指的是连接解（编）码器与主机之间的电缆.用来传输RS－422/485低速电路数据。通信电缆通常选用普通的2芯护套线.在强干扰远距离情况下.亦可选用如RVVP－2/0.15或RVVP－2/0.3的2芯屏蔽线。

通信电缆一般不需要单独的连接器.通常将线头接在电路板接线座上用螺钉固定.但也有些在主机端使用DB9型连接器或RJ－11型连接器。

（3）控制电缆

控制电缆通常指连接解码器与控制云台及电动可变镜头之间的多芯电缆。由于控制电缆仅提供交流24 V平台驱动电压和直流6～12V的电动镜头电压.而且在一般情况下距离很短.故无需使用屏蔽线。

常用的控制电缆大多采用6芯或10芯电缆.如RVV－6/0.2、RVV－10/0.12等。其中的6芯电缆分别接云台的上、下、左、右、自动、公共6个接线端子；10芯电缆除了接云台外.余下4芯分别接电动镜头的变倍、聚焦、光圈和公共4个接线端子。

4．光纤传输

（1）波分复用器（WDM）

对光而言.往往只提波长而不提频率.实际上波分复用器即频分复用器。波分复用器在发端将多个光信号复用在单根光纤中传送.在收端解复用为多个光信号。多路波分复用器价格昂贵.在CCTV系统中最常使用的是价廉的2路波分复用器。

2路波分复用器将波长为850 nm的光信号与波长为1300 nm的光信号同时在一根光纤中传输互不干扰。利用该复用技术.可以在同一根光纤中方便地传送上行视频信号与下行控制信号。

（2）电－光转换的调制方式 ①调幅方式

在调幅方式下.发送端用视频信号对光信号进行调幅.调制后输出光信号强度随输入视频信号的变化而变化；在接收端从已调光信号中解调出视频信号。

②调频方式

在调频方式下.发送端用视频信号对光脉冲信号进行调频.调制后输出光脉冲频率随输入视频信号的变化而变化；在接收端从已调光脉冲中解调出视频信号。

根据光纤传输的特点.可以在单根光纤上传送两种不同波长的光信号.而在同一波长的光信号上又可以用调幅与调频两种方式来传送调制信号.这样在单根光纤上可以传送4路调

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制信号。

5．基于E1通道的传输

E1通道是指传输速率为2.048 Mbit/s的PCM一次群数字通道.是公用传输网或专用传输网长距离通信系统（PCM、SDH、数字微波、HDSL）的基本传输单元。因此在CCTV系统中可以方便地借助公网或专网的E1通道来实现远程组网.使音、视频信号与控制信号能够远程传输.从而形成一个跨区域的广域电视监控系统。

近年来E1通道多数由SDH光纤环网提供.当然也可采用基于其他技术或媒介的传输系统.只要所采用传输系统提供的E1接口符合原CCITT G.703标准.即可为用户提供端到端透明的E1通道。图6－9为基于E1通道CCTV系统的实现原理图。

图6－9 基于El通道CCTV系统的实现原理图

由图可见.传输系统由E1（PCM一次群）终端设备与E1接口架组成。E1接口架完成模拟音、视频的压缩编码.并将音、视频数字信号与低速电路数据复用到PCM一次群帧的各时隙中.或从PCM一次群帧的各时隙中解复用、解码为音、视频模拟信号与低速电路数据。

（1）从前端到中心的系统主机（上行）

①在前端.El接口架对摄像机输出的视频信号、话筒输出的音频信号以及RS－232数据分别进行采集、数字压缩编码和多工复用处理.形成PCM一次群数字流送传输系统的E1接口。

②在系统主机端.E1接口架在收到传输系统的E1接口送来的PCM一次群数字流后.对其进行解复用、解码后恢复出前端送来的原始信号.分别送监视器、音箱及相应的数据终端。

（2）从中心的系统主机到前端（下行）

下行传送的是音频信号、RS－485控制信号、RS－232数据.原理与上行传输相似。 6．基于IP网络的传输

为CCTV系统所提供的IP传输网.考虑到视频质量、可靠性与安全性等问题.不提倡使用现有的互联网传送CCTV信号。可以使用IP专网或在电信运营商所组建的IP广域网中建立虚拟IP专网。

对于小型CCTV系统可以利用企业已建的计算机局域网.将视频监控系统的摄像机、监听头、报警器、传感器等均赋予一个内部的IP地址。并对其产生的视频、音频、控制信号以及报警、传感信号等通过特定的接入设备.进行采样、压缩编码、打包（IP包）、成帧（以太网帧）处理后接入计算机局域网。

通过合理的设置各前端设备和主机设备的IP地址及路由关系.网络中任何一台授权PC机可以通过输入IP地址.调看其授权范围内的任一台摄像机所摄的图像；亦可通过该PC机发出控制命令.通过下行路由传输到该摄像机的解码器.从而控制其云台、电动镜头及其他辅助设备的各种动作。

对于大型CCTV系统.可将多个用于视频监控的局域网通过传输网互联成一个视频监控的广域网.网内任一台授权PC机可以通过输入IP地址.上调网内任何一台摄像机的图像.并对该摄像机进行控制。

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基于IP网络传输的视频监控系统.其模拟部分已被在终端中.为了与模拟视频监控系统相区分.将基于IP网络传输的视频监控系统称为网络视频监控系统。需要说明的是.在小型网络视频监控系统中.其系统主机的工作通常由客户端的PC机来完成。例如：由网络中的授权PC机实现对整个CCTV系统的集中监控、控制和录像。很多诸如视频切换设备、图像分割器、视频分配器等模拟设备的功能.均由计算机软件来完成。

四、监视器

监视器用于显示由各监控点摄像机送来的视频信号.是视频监控系统中不可缺少的设备。对于几个摄像机的小系统.有时只需要一个监视器.由人工或自动选择画面.或分割多窗口显示。对于具有数十个或上百个监控点的大型视频监控系统而言.通常需要数个或数十个监视器。在大型视频监控系统的控制中心大厅中.还配置有庞大的电视墙（见图6－10）。

图6－10 电视墙

在出现网络视频监控系统以后.监视器已不再是视频监控系统的必备设备.可直接利用PC机的显示器浏览所选择的摄像画面。

若根据显示原理分类.监视器可分为阴极射线管（CRT）显示器、液晶（LCD）显示器和等离子（PDP）显示器三类。

1．液晶显示器

液晶显示器使用的显示器件为LCD.采用薄膜晶体（TFT）工艺。其自身显示方式为数字方式.但通常都有模拟视频接口.模拟信号在其内部经A/D转换成为数字显示驱动信号。有些液晶显示器设计了专用的数字视频接口.可直接与具有数字输出接口的图形适配器连接.但目前尚未形成统一的数字接口规范。

液晶显示器件的像素是固定的.例如：15英寸液晶显示器的像素大都为1024×768；17英寸液晶显示器的像素大都为1280×1024。按照ITU－R601标准.PAL制式数字图像的取样点数应为720×576.上述要求对液晶显示器件的像素而言.显然是有富余的。

液晶显示器的主要缺陷是视觉太窄。其最佳观看角度为正面.当在侧面观看液晶显示器时.图像会变暗.色彩会漂移。

2．等离子显示器

等离子显示器（PDP）是新一代的显示器。其优点是图像清晰逼真、高亮度、宽视觉、刷新速度快、光效高、屏幕薄、工作温度范围宽和易于制成大屏幕；其缺点是工艺要求高、制作成本高、耗电。等离子显示器近年来已进入高档次的CCTV监控中心。

等离子显示器（PDP）是一种利用惰性气体放电发光的显示器件。其基本发光元件为等离子管.将大量的等离子管规律地排列形成屏幕。等离子管发光原理与日光灯一样.每个等离子管内充有氖氙等混合惰性气体.当等离子管两极加上高压时.气体放电发出紫外光。该紫外光照射到涂在管壁上的三种类型的荧光材料上.分别发出红、绿、蓝三种基色。与彩色显像管原理相同.每组三个等离子管即形成一个三基色像素.数百万个三基色像素规律地排列.即形成等离子显示器的屏幕。

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五、报警部分

视频监控系统通常还具有环境监控信号的采集、编码、传输与报警功能.并具有报警与视频监控连动的功能。

1．安防报警

系统可配置各种安防报警装置.如红外报警器.超声、次声报警器.微波、激光报警器.双鉴探测器.电子围栏.玻璃破碎探测器.震动报警器.报警开关等.报警信号直接输入前端编码器。

2．消防报警

系统也可配置各种消防报警器.如等离子、光电烟雾探测器.温感报警器等.报警信号可直接输入报警主机.也可先接入专用消防主机.消防主机再通过串行通信口将报警信号传输到报警主机。

3．视频报警

视频报警包括视频丢失报警和视频运动报警两种。一旦摄像机损坏、被窃或断线等.引起视频信号丢失.就会引起报警；对于设定的视频报警区域.一旦有运动目标进入或图像发生变化.也会引起报警。

4．警视连动

一旦出现警情.如有非法闯入或发生火灾.则系统立即启动现场警笛.并自动切换到相应摄像机.对有预置功能的摄像机.还能自动转到相应预置监控点。

5．设备连动

系统能与其他城轨的监控设备连机.接收这些设备的告警、故障等信号。视频监控系统的报警信号也能送给动力监控系统。

六、网管部分 1．用户管理

用户的增减、用户的授权、用户优先级等.均由系统管理员完成。 2．系统网管

系统服务器自动完成系统的管理.包括设备在线检测、连接管理、自我诊断、网络诊断等。

3．系统日志

对于系统中的操作.如系统报警、用户登录和退出、报警布防和撤防、系统运行情况等.都有系统日志记录。

4．控制权协商

当多个用户同时控制一个前端时.为了避免控制混乱.只能有一个用户对该前端有控制权.这是通过管理员预定的优先等级或网上自动协商完成的。

5．信息查询

登录用户可查询系统的使用和运行情况.如在线用户名单、前端运行状态、报警信息等。 第三节 闭路电视监控系统的分类

目前城轨闭路电视监控系统可分为模拟视频监控系统、数字视频监控系统和网络视频监控系统三种.不同视频监控系统采用不同的技术与组网方案。

一、模拟视频监控系统

在模拟视频监控系统中.控制中心和各车站CCTV的组网方式以及控制中心与车站间的视频信号传输均采用模拟方式。摄像头与监视器之间传输的是模拟视频信号.图像的分配、切换和分割等均由硬件设备（视频分配器、视频矩阵和图像分割设备等） 来完成。

各车站与控制中心之间的视频信号传送.采用点对点模拟光纤传输方式。各车站与控制中心之间将占用1～2条光纤进行点对点模拟视频信号的传送。车站CCTV将控制中心调度员

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所选择的监控点图像经频分复用和光电转换后.送控制中心；控制中心CCTV将收到的视频信号反变换后.送选择该图像调度员的监视器。其复用、传输技术类似于目前所用的模拟有线电视的复用、传输技术。

在模拟视频监控系统中.最主要的设备为视频网络控制设备和视频矩阵设备。

其中的视频网络控制设备接收本地控制键盘控制指令和上级控制信号.该设备根据控制信号的优先级（一般控制中心调度员优先级高于车站值班员.行车调度员的优先级高于其他调度员）.控制视频矩阵设备选择输出图像；控制一体化摄像机的动作；控制画面分割器的分割画面数以及控制录像机的录、放像。

其中的视频矩阵设备相当于一台由键盘控制的视频交换机.视频切换矩阵根据视频网络控制设备输出的控制信号选择所需的监控点图像进行显示或送上一级视频监控系统。

在车站.各摄像机采集到的视频信号通过视频电缆连接到车站视频矩阵.车站值班员通过键盘控制视频矩阵的输出.选择所需要的监控点图像进行监控。

控制中心调度员操作键盘所产生的控制信号.通过控制中心与车站的视频网络控制设备.可控制分别隶属于控制中心与车站上下两级的视频矩阵设备.从而选择任何车站监控点图像的上调。其过程为：首先通过控制信号的远程传输.控制远端某一车站的视频矩阵设备.选择输出控制中心调度员所需的一路或多路视频信号。所选视频信号经频分复用设备和光端机（完成电/光转换）.并经点对点光纤传输.由控制中心的光端机（完成光/电转换）所接收.再经解复用设备还原出调度员所选的某车站监控点的视频信号.送控制中心的视频矩阵。控制中心调度员通过控制该视频矩阵的输出.选择所需某车站的一幅或多幅监控点图像进行显示。

因控制中心与各车站均采用模拟视频信号组网.若要采用硬盘录像.需要配有相应的压缩编码器进行模/数转换。

模拟视频监控方案虽然目前在城市轨道交通还有应用.但占用的光纤资源多.光纤辅助设备复杂.导致管理维护困难.且扩容难度大。同时由于技术传统.不符合监控领域的发展方向。

二、数字视频监控系统

在数字视频监控系统中.控制中心和各车站CCTV的组网方式仍采用模拟视频技术.只在硬盘录像以及车站与控制中心的视频传输采用了数字技术。

随着城轨专用光纤传输网的容量不断提高.目前城轨中普遍利用城轨专用数字传输网将模拟视频信号从站点传到控制中心。因数字传输网无法传送模拟视频信号.为了将模拟视频信号从各车站传到控制中心.需要经过压缩编码器进行模/数转换、成帧后.才能通过PCM数字链路（点对点方式）或分组虚链路（总线方式）进行传送。

若车站与控制中心之间的数字视频信号采用E1通道以电路方式传输.一个E1通道仅能传输一路标清电视质量的视频信号。一般车站与控制中心之间提供两个E1通道传送视频信号.故控制中心至多上调一个车站的两个监控点画面。

在城轨专用光纤传输网引入基于SDH的MSTP技术后.该传输网中可以传送基于统计复用的分组数据流。车站与控制中心之间的模拟视频信号经压缩编码成帧后形成分组数据流.可以以总线方式在城轨专用传输网中传输。与电路数据通信相比较.分组数据通信的主要优点是可以按需动态分配带宽.即总带宽容量可以分配给多个车站.也可分配给一个车站。一条100 Mbit/s以太网传输通道能传输十几路标清电视质量的视频信号。故控制中心可以同时上调某一车站的十几个监控点画面.这在某一车站发生灾情、突发事件（恐怖袭击等）时.显得特别重要。

因控制中心与各车站均采用模拟视频信号组网.故控制中心与各车站的硬盘录像设备需要配有相应的压缩编码器。

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由上述可见.数字视频监控系统与模拟视频监控系统的区别仅在于：车站与控制中心之间所传送的.前者是数字视频信号.而后者是模拟视频信号。

数字视频监控系统是目前城轨视频监控系统中用得较多的一种方案.过去普遍使用专用传输网的TDM（两个E1通道）通道以点对点方式上传监控点图像.故控制中心至多只能调看一个车站的两路图像。近年来.车站与控制中心之间的视频信号传输开始采用统计复用总线传输方式.克服了一个车站不能同时大量上调监控点画面的重大缺陷。

三、网络视频监控系统

网络视频监控系统是新近崛起的、以计算机通信与视频压缩技术为核心的新型监控系统。

在网络视频监控系统中.控制中心和各车站CCTV的组网方式均采用计算机局域网（LAN）组网方式。并通过城轨专用传输网所提供的分组（Ethernet或ATM）传输通道.将城轨各视频监控系统的局域网连接成为广域网。带有编码器的网络摄像机或连接有多台模拟摄像机的视频网关；带有解码器的数字监视器以及录像硬盘等均接入控制中心或各车站的Ethernet或ATM的局域网。各车站CCTV局域网与控制中心CCTV局域网通过城轨专用传输系统的分组传输通路直接相连。

在闭路电视监控系统中可以利用摄像头/话筒+PC机（或视频网关）.通过其内置的音/视频采集卡（或芯片）完成音/视频信号的采集、压缩编码、数字处理、打包（IP包）与成帧（Ethernet帧）.形成网络视频流送计算机网络。也可以利用内置压缩编码、数字处理芯片以及以太网接口芯片的网络摄像机.将网络视频流直接输出至计算机网络。

处于同一计算机局域网或广域网的任何一台联网的授权PC机（视频客户机）.用户通过输入IP地址可以浏览任意一台联网摄像机的监控画面；监听该摄像机内置话筒传来的声音.并可以通过键盘控制该摄像机的云台和电动镜头.获取不同角度与距离的监控图像。这样.控制中心的调度员只要输入各车站摄像机的IP地址.即可选择调看任何车站监控点的图像.并控制一体化摄像机的动作。各车站值班员可在其控制键盘中输入所选摄像机的IP地址调看监控点图像.并可用软件进行图像分配和分割。

基于网络的视频监控系统还可利用网络来传送告警信号.包括：现场的门禁、烟雾等开关信号及各种传感器所采集的模拟信号（经A/D转换）。

网络视频监控系统具有扩展灵活、摄像机安装位置随意.可用任意地点联网的PC机浏览监控点图像.传输和存储全部数字化/网络化.监控功能更加丰富完善和极易安装与使用等优点。网络视频监控系统在建设投资、技术先进性、组网灵活性和可扩展性等方面都优于前两种方案.该方案节约了视频矩阵、放大器、分配器、分割器等硬件设备.易于组网.实现前端与主机之间联动.并易于控制中心和换乘站设备的资源共享。故网络视频监控方案是目前在城轨视频监控系统中.最有前途的一种方案。

第四节 模拟、数字视频监控系统的设备和组网方案 一、车站视频监控系统的设备与组网

如图6－11所示.车站视频监控系统设备包括摄像部分、传输部分、控制部分和显示部分。

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图6－11 车站视频监控系统的组成

1．摄像部分

车站的监控区域可划分为站厅和站台两个区域。站厅区域的监控点一般设置在售票亭、自动售票机、自动扶梯出入口和闸机出入口.一般配置角度、距离、光圈和焦距可控制的一体化摄像机。站台区域监控点的设置位置.要求列车司机能观察到整列列车乘客上下车的情况.一般按照站台的长度设置2～4台固定焦距的摄像机。

2．控制部分

控制部分包括：前端编码器、视频放大器、视频分配器、控制键盘、视频网络控制器、视频矩阵器、图像分割器、帧场切换处理机、时间/日期发生器、字符叠加器、数字硬盘录像机等设备组成。

由图6一11可见.在视频矩阵前设有一组视频分配器.各分配器的输出分别连接视频矩阵器.经A/D转换连接多通道数字硬盘录像机.用以对车站各监控点的画面进行录像。在视频矩阵后亦有一组视频分配器.各分配器输出视频信号分别送车站监视器、图像分割器和控制中心.如果需要.亦可送视频监控中心。

视频网络控制器连接控制中心送来的控制信号和车站控制键盘送来的控制信号.控制单元选择其中优先级最高的控制信号输出控制矩阵切换、画面分割、轮巡、一体化摄像机的动作和录像机的录像与回放。

由RS－485总线送来的控制编码数据流.经前端解码器解码.输出控制电压控制摄像机云台、电动镜头的动作。该控制编码数据流亦可在解码后对视频矩阵器、图像分割器、录像机等进行控制。

车站值班员或控制中心调度员通过操作控制键盘.实现将所需画面切换到相应的监视器上的功能。在该过程中.由控制键盘产生的控制指令经视频网络控制器编码后.通过RS－485总线传输送视频矩阵器.解码后产生的控制信号控制视频矩阵.用以从各监控点传送来的画面中选出所需画面；同时.车站值班员或控制中心调度员可通过操作键盘对所选一体化摄像机的动作进行控制。

3．显示部分

显示部分由多台监视器组成。各监视器对所选择的监控点画面可单幅显示；可对所选择画面进行多窗口分割显示；亦可对所有画面或预置分组画面进行顺序循环显示（轮巡）.通过这种显示方式.可实现对全站或所需区域（分组）图像的顺序查看.可通过维护终端预置轮

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巡分组。

4．传输部分

在车站视频监控系统中.视频信号的传输采用同轴电缆.采用细缆还是粗缆由传输距离决定。细缆的无中继传输距离为300～500 m；粗缆的无中继传输距离可达到1000m以上；距离再远可采用光纤传输。音频传输采用屏蔽2芯线.RS－485控制线一般采用无屏蔽双绞线。

二、控制中心视频监控系统的设备与组网

控制中心视频监控系统设备与组网如图6－12所示.控制中心视频监控系统设备包括控制部分、传输部分和显示部分。图

6－12 控制中心视频监控系统的组成

1．控制部分

控制中心视频监控系统控制部分包括：视频放大器、视频分配器、控制键盘、视频网络控制器、视频矩阵器、图像分割器、数字硬盘录像机等设备。

控制中心视频监控系统接收从各车站传来的图像.通过视频矩阵.分别选送行车、环控（防灾）、电力、维修调度台或值班室的监视器。

中心视频矩阵器连接模拟光端机输出或数字视频信号的解码输出。视频矩阵输出连一组分配器.各分配器输出的视频信号分别送各调度台的监视器、图像分割器和经A/D转换送多通道硬盘录像机。

视频网络控制单元连接调度员控制键盘送来的控制信号.控制单元选择其中优先级最高的控制信号输出控制中心矩阵切换和中心录像机的录像与回放。并通过城轨传输网提供的传输通道.控制所选择的车站矩阵切换、一体化摄像机的动作和车站录像机的回放。

控制中心各调度员通过操作控制键盘.按优先级控制车站与控制中心的两级视频矩阵.可以任意调看各车站监控点的监控画面。调看一个车站监控点画面的数量.取决于所采用车站与控制中心之间的视频信号传输方式。

2．传输与显示部分

传输与显示部分类似车站级视频监控系统.控制中心除了调度员专用的监视器外.可采用电视墙（大屏）显示多幅监控点画面。

三、车站与控制中心之间信号的传输方式 1．模拟光纤传输方式 （1）方案一

如图6－13所示.车站8台摄像机输出的视频信号.通过收/发光端机.8路视频信号用8根光纤送控制中心的视频矩阵.供调度员切换输出所需监控点画面。其优点是设备简单、可

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靠性高；缺点是大量占用光纤资源。

图6－13 模拟闭路电视系统（方案一）

（2）方案二

该方案采用了目前模拟有线电视的视频信号的频分复用传输技术。如图6－14所示.车站8台摄像机输出的视频信号.通过视频复用/解复用设备与收/发光端机.仅用1根光纤.8路视频信号同时送控制中心的视频矩阵.供调度员切换输出所需监控点画面。其优点是节约光纤资源；缺点是增加了视频信号复用、解复用设备。

2．E1通道传输方式

城轨所用的传输网多数采用SDH技术组网。在SDH传输网中.传输速率为2．048Mbit//s的PCM一次群通道（El通道）是传输网的基本传输单元。因此在城轨CCTV系统中可以方便的借助城轨专用传输网的E1通道来实现车站与控制中心之间音、视频信号与控制信号的远程传输.从而形成一个跨区域的广域电视监控系统。

图6－14 模拟闭路电视系统（方案二）

因城轨的视频监控画面质量要求很高.故E1通道的2 M带宽只能传输一路视频、一路音频。一般给一个车站仅提供两个E1通道上传监控点图像.故控制中心调度员至多只能调看一个车站的两个监控点图像。

从控制中心到车站的控制信号一般采用9.6 kbit/s的低速电路数据传送.利用控制中心

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与车站PCM接口架所提供的低速电路数据接口传送控制信号。

3．分组传送方式

目前.新建的城轨传输网多采用基于SDH的MSTP传输技术组网。与SDH相比较.MSTP的主要特点是不仅可以传送TDM业务.还可传送ATM、Ethernet等分组业务.为车站与控制中心之间视频信号的分组传输创造了条件。模拟视频信号需经压缩编码、数字处理、打包、成帧后才能分组传输。目前.城轨中一般采用100 M以太网传输通道传送视频信号.其主要优点是可以动态按需分配带宽资源。这样.当某一车站发生突发事件时.控制中心、中心、上级主管可以同时上调事故车站的十几个监控画面.实时、全面观察事故现场.进行应急指挥、调度。

四、系统技术指标

1．视频输入：输入幅度1.0 V（P－P）.输入阻抗75Ω。 2．视频输出：输出幅度1.0 V（P－P）.输出阻抗75Ω。 3．视频增益调整：最大6 dB（标准负载）。 4．频率响应：±1 dB（40 Hz～2 MHz）。 5．微分增益：<1％。 6．微分相位：<1º。 7．信噪比：>65dB。

8．环境温度：－10℃～+50℃。

第五节 网络视频监控系统的设备和组网方案 一、视频网络控制服务器、网络摄像机与视频网关

组成网络视频监控系统的设备除构建计算机局域网设备外.还需要配置视频网络控制服务器、网络摄像机或视频网关。

1．视频网络控制服务器（VNCS）

视频网络控制服务器或视频网络控制器通过以太网接收车站或中心控制键盘的控制指令.由视频网络控制服务器对各控制键盘发出的控制指令进行识别与解析。．识别是指VNCS判别各控制键盘的优先级；解析是指VNCS将控制键盘发出的控制指令转换为统一格式的控制编码信号。

视频网络控制服务器（VNCS）又通过以太网输出控制信号.用以控制一体化摄像机的云台/镜头动作、画面切割、轮巡、录像设备的录像与回放。

在网络视频监控系统中.不需要配置视频切换矩阵.车站值班员或调度员通过控制键盘所选择的摄像机标志.被VNCS转换为该摄像机的IP地址.并通过该IP地址上调该摄像机的画面。

2．网络摄像机

网络摄像机由CCD模拟摄像头、视频压缩编码/数字处理单元、计算机网络（以太网）接口、通信控制接口等组成。网络摄像机还内置Web服务器.以支持联网PC机通过客户端的Web浏览器显示监控画面。

网络摄像机具有以下接口： （1）以太网接口。直接连接计算机网络.与以太网的物理连接一般采用RJ－45型接口。该接口除了将摄像机自身的网络视频信号输出至计算机网络外.还将外部（背板）输入的报警信号、传感器输出信号、通信控制信号、来自其他模拟摄像机的视频信号等转换为以太帧输出至计算机网络。

（2）控制接口。来自RS－485总线的控制信号.通过网络摄像机的控制接口.连接一体化摄像机的内置解码器.该解码器输出信号用以控制云台和电动镜头的动作。

（3）编程接口。装有网络摄像机编程软件的PC机.通过该RS－232编程接口.可在视频

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信号中加入时间、日期与标识字幕；可对网络摄像机的监控点编组与扫描动作进行预置。

（4）报警接口。报警接口可设置为常开型或常闭型触点接口.可连接各种类型的报警器。 （5）传感信号接口。传感信号接口输入传感器的模拟信号.该信号经A/D转换、打包、成帧后.通过以太网接口接入计算机网络。

（6）模拟视频输出接口。网络摄像机带有自身摄像头的模拟视频输出接口.用于连接本地监视器.并利于摄像机镜头的无时延调整。

（7）模拟视频输入接口。有的网络摄像机带有数个模拟视频输入接口.外接模拟摄像机的视频信号经处理后.可直接通过网络摄像机的以太网接口.接入计算机网络。

3．网络摄像机产品实例

NVD2200－PS智能高速球型网络摄像机外形如图6－15所示。该球机内置中英文菜单（显示在视频客户机屏幕上）.通过菜单来显示和更改球机信息与参数。可设置和调用预置点、区域扫描、花样扫描和显示区域等。

图6－15 NVD2200－PS网络摄像机外形图

该产品具有如下特点：

（1）具有球机扫描功能。具有区域扫描、花样扫描、连续扫描、间歇扫描等自动扫描功能。

（2）具有内置中英文输入功能。具有区域标题设置、预置点标题设置、球机标题设置功能。

（3）可设置和调用预置点。可设置与调用256个预置监控点.其中的79个预置点可设置标题。

（4）云台动作。水平360°连续旋转.无监控盲区；垂直90°带自动翻转；旋转速度根据镜头放大倍数进行自动调整。

（5）光学特性。可人工或自动调节光圈、聚焦、白平衡.具有背光补偿功能.在强光源的环境中可以看到所有物体。

（6）具有报警功能。具有报警输入以及继电器或数字报警输出功能。

（7）具有控制信号解码功能。多协议解码器兼容多种控制协议.传输波特率可调整。 （8）结构。一体化集成设计.结构紧凑.高可靠性。 4．视频网关

视频网关提供多个模拟视频输入端口.允许连接多台任意功能或档次的模拟摄像机；并提供多个RS－485控制信号输出口.可以连接与控制多个一体化摄像机。视频网关采用与网络摄像机相同的压缩编码、数字处理、打包、成帧技术。各路数字视频信号的以太帧经统计复用.形成的多路网络视频流在一个以太网接口输出。

有些视频网关带有与视频输入端口相对应的音频输入端口。音频信号经数字化与打包、成帧后.经统计复用形成多路网络音频流与多路网络视频流在同一个以太网接口输出。

有些视频网关增加了多通道硬盘录像机（DVR）.实现本地录像。

与网络摄像机一样视频网关同样具有控制接口、编程接口、报警接口、传感信号接口、模拟视频输出接口.并具有与网络摄像机各接口对应的功能。

由于视频网关与模拟摄像机之间有一段模拟视频电缆连接.故有人将采用视频网关组网的视频监控系统称为准网络视频监控系统.以区别于采用网络摄像机组网的全网络视频监控

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系统。以上情况类似于目前的电话网与N－ISDN网。在电话网中.话机与接入用户线是模拟的.而电话网则是数字的；在N－ISDN网中端到端则是全数字的。

5．视频网关产品实例

DVS7004S视频网关的外形如图6－16所示.该设备具有如下特点：

图6－16 DVS7004S视频网关外形图

（1）采用嵌入式实时操作系统.多路模拟音、视频输入.各路音、视频编码.统计复用成帧输出。

（2）采用MPEG－4、H.2视频编码技术.因MPEG－4的压缩比远高于MPEG－2.故在l Mbit/s带宽下可达到D1（720×576）分辨率和25（帧/秒）的标准清晰度电视水平。

（3）支持专线或以太网传输模式.支持视频组播（一点对多点.即一个监控点画面同时送多台监视器）功能.单路编码支持128 k～2 M传输带宽。

（4）支持字幕.可在视频信号中加入时间、标识字幕。

（5）RS－485输出数据接口.可控制摄像机、云台等外围设备。 （6）报警输入、输出功能。

（7）能够在恶劣的网络环境中提供低帧率的视频图像。 （8）提供远程升级功能。

二、车站（车辆段）网络视频监控系统的组网方案 1．车站（车辆段）网络视频监控系统的组成

车站（车辆段）网络视频监控系统的组成主要包括：视频网关（VG）+模拟摄像机和/或网络摄像机、视频解码器+监视器、视频网络控制器、视频客户机、视频记录设备、以太网交换机。

（1）前端设备

前端设备主要包括嵌入式的视频网关+模拟摄像机和/或网络摄像机。可以实现现场图像的采集、移动检测、图像压缩编码、远程传输等功能.并接受控制命令。

（2）视频解码器+监视器

监视器要求输入模拟视频信号.故网络视频信号应通过视频解码器解出模拟视频信号.才能送监视器显示。

（3）视频客户机（可兼视频控制器）

视频客户机为连在车站视频监控局域网上的授权PC机.用户可通过输入摄像机IP地址（或相应的标识名称）选择浏览本车站各摄像点的监控画面.或控制摄像机的动作。故视频客户机具有控制键盘、解码器和监视器的三重功能。

视频客户机若安装有网络视频监控管理软件机.则可用于对车站视频监控系统的参数设置与管理。

（4）视频网络控制器

车站视频网络控制器通过以太网接收车站控制键盘的控制指令和中心送来的控制指令；根据输入控制指令的优先级.选择发送控制信号至车站的画面分割、车站录像设备的录像与

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回放；并控制所选择的一体化摄像机云台/镜头动作。

（5）视频记录设备

视频记录设备对网络视频信号进行录像.并记录监控点标识、时间等。如设置为对模拟视频信号进行记录.需增加分配器和内置压缩编码器和网络接口（该接口用于在网络中调看图像）。

2．车站（车辆段）网络视频监控系统的组网方案

车站（车辆段）网络视频监控系统的一种组网方案.如图6－17所示。由车站的以太网交换机组成一个车站视频监控局域网。在该局域网上连接有视频网关、视频网络控制器、视频客户机、视频解码器、监视器并通过城轨传输网连接中心视频监控局域网。

图6－17 车站（车辆段）网络视频监控系统组网图

视频网关输入模拟视频信号经压缩编码打包、成帧、统计复用.形成多路网络视频流在一个以太网接口输出；视频网关同时接收来自视频网络控制器的控制信号.转换为RS－485控制编码信号.以控制一体化摄像机。

车站局域网经城轨传输系统.向控制中心局域网发送由控制中心调度员控制上调的网络视频信号。

本方案的录像方式同模拟视频监控系统.其不同点在于录像机通过网络接口连接车站局域网.便于车站值班员或控制中心调度员回放历史图像。

在车站值班室配置有视频控制器（兼视频客户机）.车站视频控制器可以采用一台装有网络视频监控管理（分控）软件的PC机.值班员通过该视频控制器对网络前端设备的基本参数进行设置。车站值班员亦可通过输入摄像机IP地址.用PC机浏览监控点图像.或通过视频解码器+监视器调看监控点图像.并可通过操作键盘控制摄像机云台和镜头的动作。

各车站视频监控局域网通过城轨专用传输网的Ethernet通道.与控制中心视频监控局域网相连接.组成城轨视频监控广域网。

如果监控点需要监听和报警联动.则需在视频网关外接话筒与报警探测器.这些部分未表示在图上。

三、控制中心网络视频监控系统的组网方案 1．控制中心网络视频监控系统的组成

控制中心网络视频监控系统用于选择性地实时监控其管辖线路中所有监控点的图像。控制中心网络视频监控系统的组成主要包括：视频网络控制器、管理服务器、录像服务器、视频解码器+监视器、以太网交换机。

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（1）视频网络控制器。中心视频网络控制器通过以太网接收控制中心各调度控制键盘的控制指令；根据输入调度控制键盘权限.选择发送控制信号控制中心的画面分割、控制中心录像设备的录像与回放；并将控制信号通过城轨传输网传送至所选车站.控制所选择的一体化摄像机云台/镜头动作.或控制车站录像设备的回放。

（2）管理服务器。管理服务器为一台装有网络视频监控管理（主控）软件的服务器.调度员通过该管理服务器对网络视频监控设备的基本参数（图像格式、传输带宽等）进行设置.分配各摄像机、各种报警探测器、传感器的IP地址。

（3）录像服务器。录像服务器直接与控制中心视频监控局域网相连接.由控制中心调度员通过键盘操作.选择存储或调看全线任何监控点的图像。

（4）视频客户机。为一台配有网络监控软件的授权PC机.用户通过输入监控点IP地址（或监控点标识名称）即可调看全线任何一个摄像点的图像.和控制摄像头的动作。

（5）视频解码器。视频解码器用来将网络视频信号还原为模拟信号.送控制中心各调度台的监视器或调度大厅电视墙进行显示。

（6）电视墙。电视墙由多个监视器拼接而成.以模拟的方式显示总调或行调所选择的监控点图像。

2．控制中心网络视频监控系统的组网方案

控制中心视频监控系统的一种组网方案.如图6－18所示。由控制中心的以太网交换机组成一个中心视频监控局域网。在该局域网上连接有视频网络控制器、管理服务器、录像服务器、视频解码器+监视器并通过城轨传输网连接各车站视频监控局域网。

图6－18 控制中心网络视频监控系统组网图

控制中心调度大厅内行车调度、环控调度、维修调度、车辆调度以及总调度台上.分别设置LCD彩色监视器和键盘（连中心以太网.图上未画出）.各调度员通过操作键盘.选择监控画面.控制录像、分割画面、摄像机动作等。在调度大厅墙上配有大屏显示（电视墙）.由总调或行车调度选择各监控画面。

第六节 列车视频监控系统

城轨的闭路电视监控系统包括车站监控与列车监控。目前.我国城轨车站所安装的闭路电视监控（CCTV）系统.只监控站台、站厅、通道和机房.而在列车内安装视频监控系统尚属起步阶段。

一、现有列车通信网络

要在列车上实现视频监控.先要看现有列车中为乘客导乘信息系统（PIS）所配置的列车局域网.是否适合视频监控信号的传送。

1．双绞线式列车总线（WTB）

双绞线式列车总线使用主/备一对屏蔽双绞线。对非固定编组的列车而言.WTB通过手动

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插座或自动连接器将车辆电缆互连。WTB一般采用冗余布线.在列车每一侧各布设一条总线。WTB最显著的特点是能自动将节点按顺序编码。每当列车编组发生变化时.总线上各节点执行初始化程序.并自动给各节点分配连续地址。

2．多功能车辆总线（MVB）

MVB将一节车辆或固定编车的列车单元中若干级车辆内的电子设备连接起来。MVB常采用屏蔽双绞线.传输速率可达1.5 Mbit/s。

列车总线与车辆总线的层次结构.如图6－19所示。

图6－19 列车总线与车辆总线的层次结构

列车通信网络的这种节点和分层结构对列车视频监控系统的设计.具有重要的借鉴作用。

二、基于局域网的列车自动监控系统

现有列车通信网络的剩余的带宽容量不足以传送视频信号。若要在现有的列车上实现视频监控.必须另行布线构建视频传输网络系统。

1．组网方案的选择

城轨列车车厢之间的电气连接是通过多芯连接器互连的.通过连接器的线缆必须要尽可能地少。上述列车通信网络的分层与节点结构亦是考虑到了这一点。

为了减少车厢间互连线缆.列车视频监控系统不能采用点对点的模拟或数字组网方案。最佳办法是.采用网络视频监控组网方案.借鉴列车通信网络的节点和分层结构.在每节车厢设置视频服务器（视频网关）作为“节点”.与车厢内的模拟摄像机直接连接.“节点”之间以总线方式互连.并将各监控点网络视频信号送至列车两端驾驶室的主计算机。

2．系统结构与功能

图6－20为四节车厢编组的列车视频监控系统网络拓扑图。系统中两端驾驶室互为主/备的两台主机和各个“节点”设备在列车中构成一个小型局域网.并对各车厢内各摄像机赋予IP地址。各“节点”完成对本车厢所捕捉视频信号的压缩编码、打包、成帧.同时还能转发其他节点的数据。主机插卡中的嵌入式操作系统执行应用程序.把通过网络传来的网络视频信号解码、显示并存入硬盘。

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图6－20 列车视频监控系统网络拓扑图

车厢监控点的图像能实时地显示（单幅、轮巡、分割显示）在司机室的显示器上.并且视频压缩文件能自动存储在主机的硬盘内供随时调取。两台主机互为主/备.可以方便地进行切换。

3．列车与控制中心的视频传输

当前无线局域网（WLAN）技术的发展.为构建列车与控制中心的视频宽带传输创造了条件。通过WLAN可实现列车与控制中心宽带信息的互通。使得车内图像可实时地传到控制中心；控制中心的指令、信号系统的信号（例如：无人驾驶信号）、PIS信息等亦可实时传至车内。

第七节 城轨视频监控系统的解决方案和产品举例

以下为贝尔阿尔卡特股份有限公司的视频监控解决方案和产品介绍。 一、系统架构

城轨视频监控网络可分为3级：车站、车辆段/停车场及车载摄像设备组成的视频监控网络子系统为第一级；控制中心、中心设备组成的视频监控网络子系统为第二级；其他上层管理中心设备组成视频监控网络子系统为第三级。各个控制中心和各车站通过城轨传输系统平台共享视频图像资源。控制中心大厅见图6－21。

图6－21控制中心大厅

本方案基于IP网络技术。控制中心与各车站/车辆段的视频监控局域网.由城轨传输网提供的以太网通道连接成为视频监控广域网。车站值班员与控制中心调度员根据其权限.可选择调看各站监控点的实时与历史画面.并控制摄像机的动作。

该方案的城轨视频监控网络拓扑.如图6－22所示。

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二、技术方案

本方案的城轨视频监控系统包括：车站子系统、控制中心子系统、子系统、车辆段/停车场子系统。

1．车站子系统

车站子系统设备包括：视频前端设备、综合控制室设备、通信机房设备、消防室设备、站长室设备等。

经统计各站摄像机至通信设备室的最大距离小于或等于300 m.因此车站摄像机采用双屏蔽视频同轴电缆及带屏蔽数据线缆连接通信机械室.完全可以达到优质的图像和控制效果。其中对于前端设备的视频传输采用SYVV－75－5－1双屏蔽视频同轴电缆；控制信号则采用屏蔽双绞线（接口标准为二线制的RS－422/RS－485）.电源电缆采用RVV3×2.5。

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车站监控子系统的核心设备是视频网络控制器.控制器主要用于判别访问视频资源的控制信号的权限、视频图像的选择、视频网络管理及时间同步等.当本系统有两个或更多个操作端同时访问同一解码器或同一路图像时.通过车站视频网络控制器进行判别.来确定哪个具有优先控制权。

车站视频网络控制器能接收和解释操作员（一般为调度员或车站值班员）的指令.根据操作员控制键盘发出的控制指令.执行图像切换、显示（轮巡、分割等）和动作（云台/镜头动作）功能。

车站监控子系统的组网结构见图6－23。

图6－23 车站监控子系统的组网结构

由6－23图可见各站厅、站台摄像机输出的模拟视频信号连接视频分配器.该分配器输出的一路视频信号直接送编码器（相当于视频网关）编码；另一路视频信号经过四画面合成器合成后.也送编码器编码。各摄像机的压缩视频编码信号与四画面压缩视频编码信号.经分组、成帧与统计复用后.形成分组码流接入车站视频监控局域网。在该车站局域网上同时连接有视频解码器和监视器。

视频网络控制器输入车站各控制键盘的控制指令和来自控制中心的控制信号.其选择输出的控制信号通过车站局域网选择监控点画面、控制摄像机动作和录像机的录像与回放。

车站值班员可通过控制键盘选择调看本站各摄像点画面以及控制摄像机与录像机的工作。

2．控制中心子系统

控制中心子系统是视频监控系统的核心.管理着整个系统的视频资源和网络系统.主要设备配置如下：

控制中心调度大厅内行车调度、环控调度、维修调度、车辆调度以及总调度台上.分别设置LCD彩色监视器和控制键盘.若采用工作站（带有专用应用软件的PC机）方式.则可通过软解压方式浏览车站（车辆段）及列车上图像；弱电综合设备房设视频机柜.主要包括（并非全部）视频分配器、解码器等。在控制中心通过操作员工作站进行远程录像搜寻、回放；弱电维修中心设视频应用服务器和视频网管终端设备。预留至应急中心的视频接口、控制键

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盘接口。

控制中心（备用）的综合应急控制台上设置LCD彩色监视器和键盘。便于在主设备故障等应急情况下.调度员实时切换图像和监控。

控制中心子系统的组网结构见图6－24。

图6－24控制中心子系统的组网结构

由图6－24可见.控制中心视频监控局域网与车站视频监控局域网两者相比较.省略了前端设备.增加了网管服务器和电视墙.其他部分基本相同。

3．子系统

控制中心机房设解码设备及以太网交换设备.值班室设LCD彩色监视器.提供专用的控制键盘（含搜寻、回放功能）。

4．车辆段/停车场子系统 车辆段/停车场设备包括车辆段/停车场前端设备、信号楼值班室设备、停车库运转室设备、综合设备室设备等。车辆段/停车场主要提供本地视频监控功能。

车辆段/停车场出入口处设置固定摄像机、一体化带云台摄像机；停车、列检库内设一体化带云台摄像机（每股道设2台）；试车线设一体化带云台摄像机；为安防用.对应于车辆段/停车场全自动无人区和人工驾驶区划界的门禁处.设置固定摄像机。

在信号楼值班室和停车库运转值班室各设置LCD彩色监视器、控制键盘；信号楼弱电综合设备室配置19英寸标准机柜.柜内主要包括：编解码器、彩色图像分割器、视频分配器、均衡器等.并设网络数字式硬盘录像机（带光盘刻录）、维修用监视器1台、维修用控制键盘等。

三、系统功能

1．车站/车辆段监控功能 （1）监控功能

本系统可以实现车站、控制中心/控制中心的两级监控功能。 ①车站本地监控

车站上下行站台的摄像机图像经视频编码器后送至视频交换机.再经解码器输出后.实现司机、站台监察亭值班员、车站控制室值班员、警务人员共同监视站台功能。

车站值班人员可通过控制键盘或工作站切换和控制本站任何一路监控点的视频图像。同时.站台和站厅层的视频信号经四画面合成器合成后.也进入视频局域网.提供给车站值班人员调看。

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②控制中心监控

控制中心各调度员利用控制键盘或工作站.可选择任意上调各站多路图像进行监控.控制中心总调（或行调）可以将各站监控点的图像任意地切换到调度大厅的电视墙上。这在紧急情况下.对首长的现场抢险指挥特别有效。

③中心监控

中心可选择各车站的任意图像进行监视和控制。 （2）图像选择与控制功能 ①车站图像选择与控制功能

车站综合控制室值班员通过视频网络控制器.可实现对本站图像的选择与控制。可按预先设定将一个轮询（轮巡）组内的所有监控图像在设定的时间间隔内.按编制的顺序进行轮询切换；也可在一个监视器上轮巡显示一组或全部的摄像机画面；也可根据需要将相关图像组成四画面处理器合成显示。不同的监视器可以轮询相同或者不同的轮询组.切换间隔时间可灵活设置和调节。

在值班员操作终端（工作站）的车站平面布置图上.不仅可以显示所有摄像机的位置.也可显示摄像机的工作状态。值班员可以点击所需监控点摄像机图标.即可在显示屏上显示所点击摄像机的视频图像。

车站值班员可以通过操作终端或手柄按键式操作台进行对一体化摄像机的控制.包括变焦、调光圈和云台转动等。在视频切换时图像信号能保持其连续性.对于高速变化的图像.其画面质量也不会发生边缘模糊等现象。

车站和控制中心对一体化摄像机的控制可以按时间先后顺序（即先来先控）原则设定.也可按不同权限设定控制的优先级。当车站节点的操作终端或手柄按键式操作台发起指令后.视频网络控制器首先判别该指令的权限以及优先级.符合选择/控制条件后.输出控制信号完成图像的切换及对一体化摄像机的控制。在车站操作终端.还可显示控制中心控制球形一体化摄像机的占用情况。

②站台监控

在站台上设监视器供司机监视相应站台乘客上下车的情况.站台视频图像经画面合成器将本站台多路摄像机信号合成一路视频图像后直接传送至相关站台机车停车位的监视器。同时.部分站台图像经画面合成器后还传送至站台监察亭的监视器。

③控制中心图像选择与控制功能

控制中心通过传输系统上传调度员所选的监视点图像。即在控制中心控制键盘的控制下.经控制中心和车站的两级网络视频控制器选择所需画面上调.并由控制中心视频解码器解码成模拟视频图像直接发至监视器显示。控制中心可对全线所有图像进行监控。

在调度员操作终端（工作站）的本线摄像机布置图上.不仅可以显示所有摄像机的位置.也可显示摄像机的工作状态。调度员可以点击所选监控的摄像机图标.即可在监视器或大屏上显示所选视频图像。调度员也可通过手柄按键式操作台实现对全线监控摄像机的选择与控制。

④中心的图像选择和控制功能

中心通过本地视频控制终端向控制中心视频网络控制器发出调看的指令.中心视频网络控制器解析该控制指令、判别其优先级别和目的地址.经由车站视频网络控制器选择和控制相应监控点图像.并经传输系统将图像传送至中心的指定端口的解码器和监视器。

2．优先级设置功能

各车站的所有视频信源具有对控制中心、中心共享的能力。优先级别的设置并不影响任何一个操作端调看某一路图像.或者几个操作端同时调看某一路图像（利用IP网的组

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播功能）。但若优先级高的操作端在控制时.优先级低的操作端将无法控制该路图像（不能控制该摄像机动作调节监控点画面.但能观看）；当优先级低的操作端在控制某一路图像时.优先级高的若也要对该路图像进行控制.则优先级高的操作端将取得控制权。对于优先权一样的操作端（如控制中心的两个列调操作端、综合控制室的操作终端与手柄按键式操作台）若同时对某一路图像进行控制.则按时间先后取得控制权。以上操作端的优先权的分配与实施.均通过车站及控制中心的视频网络控制器实现的。

本系统可对各操作端的控制权限进行灵活设置.可以按时间先后次序进行设置.也可按优先权进行设置.本系统可以为操作端设定1～8级的优先级。

车站视频网络控制器在同时接收运营值班操作台和操作台发出的操作指令后.按照运营和优先级别不同设置的视频摄像机组.进行组别控制权限比较.操作员对优先的摄像机有较高的权限级别.运营操作员则对运营优先的摄像机有较高的权限级别。

3．字符叠加编辑功能

所有视频信号首先通过具有字符叠加功能的视频分配器进行字符叠加.叠加的字符可以是中文.也可以是英文。

4．录像及回放功能

在本方案中各车站设置多台数字硬盘录像机.对所有视频图像进行24 h不间断的录像.图像保存时间可长达14 d.所有存储录像资料可利用光盘进行备份。同时.数字硬盘录像机还具有自动覆盖过期记录文件的功能。

数字硬盘录像机具有通过网络进行回放的功能。可在控制中心实现全线数字硬盘录像机的统一回放和管理功能。在控制中心和车站各设置1台录像回放机.控制中心的调度员、维护人员或车站值班员可以根据其权限.选定某个时间段、某个车站、某台摄像机录制图像的远程（车站值班员限于本车站）回放。在回放的同时并不影响正常录制。回放图像显示录像时间、地点等信息.并能存入外接存储设备。图像格式为标准通用格式.导出后可在任一PC机上进行回放。

根据以往工程经验.录像分辨率不小于704×576.帧速不低于25帧/秒.图像保存时间大于14d.通过计算.需配置2000 G硬盘（即4个500 G的硬盘）。

700 MByte/h×8路×24 h×14 d/1024=1837G

录像文件可通过硬盘录像机的USB接口.采用硬盘、光盘等多种备份方式进行备份.图像格式为标准通用格式。

5．报警联动功能

在本方案中还预留车站安防监控与告警功能.即在车站视频网络控制器接收到门禁、防灾报警系统、安防系统传来的报警信号后.除在综合控制室进行声音报警外.综合控制室监视器自动切换显示报警点固定摄像机图像或附近一体化摄像机图像。若有多个报警信号被同时收到.这些相应的画面以轮询方式显示在有关的监视器上。

系统具有报警全自动联动功能.系统收到报警后可以自动启动事先设置的一系列操作.对相应报警进行响应。

系统提供了与报警、消防、门禁等系统进行集成的协议接口及必要的透明数据通道.可以与其他系统联动.构成了完整的安防系统管理控制平台。

6．视频传输控制功能 （1）视频单播和组播

在基于TCP/IP的网络环境中.数据流量有三种类型：单播、广播和组播。其中单播是最常见的流量方式.可视为点到点的通信。视频编解码器之间通过单播的方式进行视频流的传输.具备稳定可靠、延时小的特点。但是单播在某些应用环境下.也有它的缺点.典型情况是当多个监视器需要同时观看同一幅图像。在这种应用条件下.同一个发送端、同一个视频

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流.但是有多个接收者。虽然视频流的内容、时间完全一样.但每个单独的接收者和发送者之间都需要建立点对点通信信道.这样显然会带来大量的网络流量.消耗大量的网络带宽。

城轨运营过程中一旦有紧急情况的发生.会有一幅关键图像需要多点观看的需求。如果本线监控中心与监控中心及上层监控中心所有的监视器和大屏都同时需要显示一幅图像时.即使网络带宽充裕.视频编码器由于其网络吞吐量的能力有限.有可能无法同时发出大数量的单播视频流.在这种情况下必须启动组播传输方式.确保此幅关键图像的正常传输。组播的缺点是其工作原理较为复杂.而且传输设备必须具备复制图像支持组播的功能。

根据组播和单播的技术性能.以及城轨视频传输的要求.对车站的视频图像在编码器端进行组播.车站、控制中心及中心的用户视频解码器IP地址加入到这个组.一次性把IP包从视频编码器发送到每个解码器。

针对车载视频实时I生要求以及组播对传输设备的支持能力要求.在车载视频编码器端则采用多点单播的方式.将车载视频图像以多点对单点方式传输到控制中心。

（2）安全控制

网络的安全性一直是用户所关心的问题.虽然城轨视频监控网络不直接与互联网连接.但如何能够确保其安全性.也是监控方案必须考虑的问题。

数字视频传输与控制系统主要是要保证视频流和控制命令在传输、存储、交换过程中的机密性、完整性和确证性。

城轨传输子系统属于一个的网络.但是也无法避免非授权的用户通过以太网端口进行非法接入。由于系统内的数字视频流采用国际标准的MPEG－2编码方式.非授权用户可以很容易地进行网络窃听.截获传输网中视频流图像。更严重的是通过连接盗用和数据篡改等手段.非授权用户可以在网络上发送经过篡改的数字视频流.将监控图像进行篡改或将不真实的视频图像传送到控制中心及应急中心的显示器上。

为了确保视频监控网络的安全性.建议采取如下举措：

①具备完善的人员管理机制.确保移动介质（光盘、U盘等）在非授权状况下不能植入系统。

②数字视频流及控制命令可以以加密方式在传输系统中进行传输.确保视频信号控制命令的安全性与控制信号的完整性。

③网络控制器、视频管理台、视频编解码器在建立连接时使用权限及身份认证机制.具备完全的握手协议.防止连接盗用。

④视频编码器可以发送经过加密的数字视频流.使其无法篡改或模仿。

⑤所有的用户名及密码经过加密后存贮在系统中.以防止非授权用户的盗用。

⑥具备将系统全部信息自动备份功能.在网络遭受破坏时.能够在最短时间内使系统恢复正常运行状态。

（3）网络风暴的防止及抑制

城轨传输子系统为一个具备冗余机制的高可靠网络.但有可能因为一些不可抗拒或偶然因素导致网络的不稳定。承载在城轨传输子系统上的IP网络由于其本身的传输特色为非收敛性网络.其应答和重发机制有可能在网络流量达到一定的上限后呈爆炸性的增长.形成网络风暴。网络风暴一旦形成.会导致整个IP通道不可用.甚至有可能影响传输系统上的其他业务。数字视频监控系统作为城轨传输子系统的最大带宽用户.必须具备有网络风暴的防止及抑制机制。

为了防止及抑制网络风暴.建议采取如下举措：

①视频编解码器及视频管理平台能够提供多种方式对网络风暴进行防止及抑制。 ②数字视频流的传输采用UDP模式.避免了TCP的重发机制。 ③支持组播协议.避免使用不安全的广播协议。

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④支持VLAN划分及跨网段数字视频的传输。

⑤视频编码器周期性的探测视频解码器及网络状态.若视频编码器发现无法与对端视频解码器进行通信.则停止发送数字视频流。一旦网络或视频解码器恢复正常状态.视频编码器自动重新启动数字视频流的发送。

（4）视频信号传输流程 ①本地传输

站台、站厅、出入口、电梯等摄像机模拟视频传输信号通过视频电缆、均衡器后直接传送至字符叠加器。上下行站台视频图像从字符叠加器输出后输入分配器.分配器输出一路视频经多画面处理器、视频编码后.接入以太网交换机；分配器输出另一路视频直接经视频编码器接入以太网交换机。站台、站厅、出入口、电梯等其余视频图像经字符叠加后直接经编码器接入以太网交换机。交换机输出的图像.包括单路图像和多画面合成图像两种类型。编码器的图像输出端使用组播方式.车站、控制中心以及中心可以任意点播车站的每一路图像.互相不受干扰。车站管理服务室和警务室以及消防室通过控制键盘调看的图像经解码后.转换成模拟图像在监视器上显示。

停车场的监控图像经编码后.接入以太网交换机.可供车辆段管理办公室以及中心点播。

车载视频经编码后.接入车载以太网交换机.经无线传输后.进入控制中心的视频监控网络。

②远程传输

控制中心（主）调度大厅内行车调度、环控调度、维修调度、车辆调度以及总调度台上.分别设置LCD彩色监视器和键盘.通过加入车站视频组播组来浏览视频图像。

城轨传输子系统目前多数采用MSTP/SDH传输设备.以自愈环的方式提供冗余功能.从而保证系统的高可靠性。通过MSTP/SDH的IP技术在传输系统上建立共享的以太网通道.以总线的方式为数字视频传输提供共享带宽。

由于数字视频传输既占有传输系统的大量带宽资源.又要求很高的实时性.视频编/解码器必须具备极强的网络适应性和亲和性.必须具备与多种传输机制的接口能力。视频编/解码器的网络功能也是系统的重要指标之一。

监控中心及车站级视频系统都是通过网络端口与传输系统进行连接的。视频监控系统所占用的传输系统带宽取决于监控中心需要同时浏览的图像路数及同时进行录像回放的路数。

（5）控制信号传输流程

车站综合控制室和控制中心需要在监视器或大屏上显示某一路图像或控制某一路一体化摄像机.均需要通过操作端进行操作.操作端、车站视频网络控制器、控制中心视频网络控制器、摄像机之间通信的质量将直接影响到本系统是否能够正常使用。本系统控制信号主要由本地控制信号和远程控制信号组成。

①本地控制信号

本地控制主要是指本站综合控制室操作端、维护终端等通过车站视频网络控制器对本地视频图像进行控制。

车站摄像机的控制有两种方式：一种是摄像机的控制与编码信息共用一个IP传输通道.客户端在控制云台等设备时.需与编码器建立TCP/IP连接；第二种是在视频网络控制器端添加多串口设备（采用RS－485电路数据传输通道传输）.直接通过串口设备与摄像机物理连接。一般.多串口设备不需要建立网络连接.效率要高一些。

②远程控制信号

远程控制主要是指控制中心通过中心和车站视频网络控制器、控制信号解码器、一体

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化摄像机对各站视频图像进行的控制。

若控制中心的某个操作终端发出控制信号需要在监视器或大屏上显示某一路图像时.该控制信号通过该中心与车站视频网络控制器以及视频编解码器直接调看图像。若当控制中心的某个操作终端发出控制信号.需要对监视器或大屏上的某一路一体化摄像机的图像进行控制.则首先将控制命令发送至中心视频网络控制器以及该路图像所在车站的视频网络控制器进行权限判定.若需要控制的那路图像没有被其他操作端控制或被比操作端权限低的操作端控制.则通过车站视频网络控制器和一体化摄像机直接对该路图像进行控制。

7．换乘站的视频共享

本系统的通信协议将完全开放.以实现各条城轨线路的视频监控系统之间的互控功能。 对于换乘站的共享视频图像通过数字化方式传送。换乘站的摄像机模拟视频经编码后.数字视频流进入以太网交换机.以视频组播的方式提供给其他线路的监视器进行浏览。视频数字流通过光传输系统传送至相应轨道线的通信机房.再利用相应轨道线的接收设备接收视频流.通过解码器将其转换为模拟视频信号直接连接视频分配器.或者利用工作站的软解压的方式.输入摄像点IP地址直接浏览图像.以实现换乘站的视频共享目的。

8．定时开关机及远程控制功能

为延长摄像机、监视器的使用寿命.本系统具有对这些设备设置定时开关机的功能。闭路电视机柜内的电源分路器内置控制电路.可手动或自动控制电源的开闭.在自动状态下.电源分路器接受视频网络控制器输出的开关量信号驱动.实现定时和远程电源开闭功能。

摄像机、监视器在每天运营结束后.可以设置电源自动关闭.在第二天运营前设备电源能顺序分组自动开启.具有缓启动功能；可以根据运营组织的需要.在系统维护管理终端、本地设备维护管理终端以及控制终端上.调整当天电源开关机时间.必要时可以手动开关设备。

控制中心调度员根据需要.通过系统维护管理终端.实现对各车站闭路电视监控系统内相关设备远程电源控制。

系统维护管理终端、本地设备维护管理终端、控制终端都可进行人工电源开关的操作.也可以设置为自动开关并输入自动开关的时间设置。

9．车载监控功能

车载监控系指在列车内安装的视频监控系统。 （1）系统初始化功能

①初始化操作。车载CCTV系统通电后.系统处于空闲等待状态。

②激活车载CCTV系统。当列车某一端的司机室被激活时.CCTV系统自动被激活。此时.列车管理系统（TMS）发送相应的信息至CCTV系统的车载服务器.指示开始进行车载视频监控系统的运作。

③测试和诊断。CCTV激活后.系统对所有连接设备进行检测.例如对车载摄像机、车载网络视频编码器、车载视频服务器等设备进行诊断和通信检测.并把所搜集到的相关信息进行存储。

（2）视频采集功能

车载图像采集设备包括车载摄像机和车载网络视频编码器。

在城轨列车的乘客车厢前后两端.分别配置一台固定摄像机（定焦）.用于监控列车车厢内的情况.采用对角线安装.两个固定摄像机进行对射.可以完全覆盖整节车厢（包括贯通通道）。每个摄像机监控1侧车门的状况和紧急对讲点IPH的情况。车厢中间为重叠区域.更便于查看乘客状况；车头/尾外侧各设1台固定式摄像机.安装在列车的两端的外部.提供轨道和隧道内的图像。摄像机共计14台.其中12台监控车厢内的情况.2台监控车厢外的情况。

车厢内部摄像机能满足在列车车厢常规照明和紧急照明条件下提供清晰的图像。车厢

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外部摄像机能在轨道和隧道常规照明和紧急照明条件下提供清晰的轨道和隧道的图像.并能快速适应隧道照明和车站照明的变化。

在每个车厢的摄像机附近安装一台网络视频编码器.车厢内2台摄像机输出的模拟视频信号通过网络视频编码器进行压缩编码；每节车厢内设1台以太网交换机（与车载PIS合用）.编码视频图像通过车载局域网传输到列车两端的车载视频服务器。两端驾驶室内各设置1套车载视频服务器（含存储设备）.管理、存贮车载图像信息；并能控制摄像机图像从车载系统向轨旁无线设备的传输.支持同时传输1～14个摄像机的图像。

（3）视频监控功能

控制中心（主、备）可以通过操作员操作界面或专用的操作控制键盘选择正线运营的任意一列车的任意一个摄像机图像。通过操作员工作站.可以选择车辆摄像机号.被选图像经WRF传输至控制中心。

当控制中心（主、备）监控列车图像时.调度员可拥有如下选择权（各调度员的选择保持相互）：车辆单个摄像机图像；列车中所有图像的轮巡图像。

图像在监视器上除了显示正常的监控图像外.还能显示摄像机号、车辆号、日期、时间等信息。监控模式选择可包括人工选择或者自动（周期循环）.可实现轮流切换14个列车内外摄像头的视频图像.以供控制中心或中心观察车厢内外状况。

（4）录像及存储功能

车载CCTV系统视频图像录像功能通过车头/尾的网络录像机（NVR）来实现。

在正常列车运行环境下.车载服务器将以25帧/秒速度连续记录来自车载系统的全部14路图像.确保视频图像的高质量。所有的14路图像.在列车两端服务器同时进行录制.互为备份。

录制可选择全时段24h不间断录像.也可在收到来自TMS的唤醒指令后开始录制。 存储容量的计算：根据车辆上录像时间不小于3d的要求.按每天存储20h计算。以存储码流1.5 Mbit/s为例.12个内部摄像机和2个外部摄像机同时存储3d.所需硬盘空间为：

1.5×60×60×3×24×14/8=680G（Byte）

当视频连续存储超过3d后.系统则将自动覆盖最早存储的图像。

本方案中.列车两端驾驶室的两台车载服务器采用Active/Active双机互备的形式工作：系统采用对称式结构.在首尾两端车室内安装完全相同的两套设备.互为备用。车载视频编码器分别向两台车载视频存储服务器提供视频码流.车载视频服务器接收网络视频码流并进行转发和存储。

（5）主备用车载服务器倒换功能

正常工作状态下.车头/车尾两台车载服务器处于双机互备的形式.同时对车厢内的所有视频数据流进行存储。但只有一台进行无线转发。当其中一台发生设备故障时.另一台则会接管其转发工作。

（6）联动功能

车载CCTV系统能接收来自乘客紧急对讲装置、紧急开关装置、烟感探测器、温度检测器等.警报数据信息从列车管理系统（17MS）送往车载CCTV系统。

车载CCTV系统自动将警报位置处摄像头所采集的图像传至控制中心.并使该图像自动切换到相应调度操作员的监视器上。

对告警触发时所采集的图像.系统可以使用标签技术将其做特别标示。用户可以通过CCTV控制器的智能查询功能.快速从硬盘录像机查找和回放这些特殊标示的图像。

当报警源被解除时.CCTV将自动复位到原先的工作状态。 （7）设备告警

车载CCTV系统可在Windows平台上安装统一网管.可以收集来自该系统中运行设备的

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告警信号.并通过以太网交换机（ISCS）向车载TMS传送；同时.通过地一车无线传输通道.可以接收来自控制中心的配置命令.包括视频切换命令、传输参数的设置等。

（8）车载网管软件

以加密方式在传输系统中进行传输.确保视频信号和控制命令的安全。车载网管软件的主要功能有：系统维护；列车机能检测和基础标定；诊断数据库中的数据上传；定型处理和计算后的环境参数的显示；索引和应用维护；环境参数显示和异常事件复位；上传诊断数据库和下载环境参数；数据输出.向客户机快速下达系统诊断指令；诊断数据库参数配置；信息打印。

网管系统能够诊断到最小可更换单元的故障。可以显示：出现故障的车厢及位置；故障的影响；可能导致故障的LRU或设备。

故障与网管信息可以通过网络与通信技术.将信息可靠的传输到控制中心的地面工作站并正确接收。远程维护终端可对收集的故障信息进行查询.并进行相关的处理。

10．系统管理 （1）配置管理

系统配置管理的内容为：

①对前端编解码器的现场初始化设置：设置内容包括设备IP地址、服务器IP地址、设备编号、逻辑名等。

②设备参数的设置和修改：可通过现场或远程设置和修改设备参数.设备参数包括网络参数、编号名称、时间、字符、报警接口、报警联动参数、解码器型号、图像参数、安全等级、图像报警、自动复位设置。

③对存储服务器的初始化设置：设置各路图像的存储位置.安全等级。

④对数字显示终端的初始化设置：如分组切换、顺序切换显示方式的设置.报警信息的自动显示和报警状态的自动切换设置。

⑤对中心控制台的初始化设置：建立和编辑控制区域的摄像机布置图信息；设备入网、配置、注销、查询、启停；支持动态IP地址分配；支持设备远程重启、自动恢复、人工恢复；软件升级；配置文件读写、备份、保护；详细的操作日志。

（2）状态管理

系统状态管理的内容为：

①可外接总线和直接报警设备如红外探头、紧急按钮等。 ②可外接直接报警输出设备如警灯、警笛等。

③完成报警信息联动控制.即当其中一个报警器出现警情时.其设置为联动的继电器开关动作.并在设为报警联动的图像上叠加相关文字信息。

④能够检测出总线上外挂设备的工作状态.当总线发生故障或总线设备消失后.能够及时向中心管理服务器报警。

⑤可进行报警联动功能设置.如报警联动图像、报警联动开关、报警联动字符。 ⑥可进行报警参数设置.如报警设备定时开关时间、报警蜂鸣时间、最小报警间隔时间、报警方式。

⑦可设置多个报警器对应为一路图像或一个报警器对应多路图像。 ⑧可实现图像丢失报警。 ⑨可实现图像遮挡报警。

⑩可实现图像框定区域的变化移动报警。

11根据现场报警信息和图像遮挡报警完成对图像的报警字符叠加。 ○

12中心控制服务器负责检测各系统设备的信息.判断各系统设备是否工作正常。 ○

13提供系统故障处理的管理。包括系统运行日志.系统异常报警.故障点定位等.并提供○

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一定的故障检测手段。

14设备故障告警。 ○

15告警级别设置。 ○

16故障捕获、告警、倒换。 ○

17设备切换。 ○

18告警消除报告。 ○

19定位、诊断、辨认。 ○

20告警日志管理。 ○

（3）性能管理

系统性能管理的内容为：

①系统提供完善的系统设备管理功能。对系统设备及运作情况进行监控.提供系统负荷程度及系统并发流量的监测。

②超出流媒体服务器分发容量的访问请求.给予提示并拒绝访问。 ③自动获取网络结构和配置。 ④性能统计数据的形成和保存。

（4）安全管理系统安全管理的内容为：

①分级管理.按用户、用户组、区域、任务划分进行管理。 ②支持不同等级用户的权限的分配及收回。

③支持用户与不同服务功能之间的权限绑定.各项服务功能如监控、操作、录像等均可进行不同等级的权限管理。

④支持密码设定和修改。

⑤通过输入账号和密码确认用户的身份.进行远程管理。

⑥远程访问的显示和许可。根据操作人员权限.用户可以选择一个或多个远程访问.在主页面上显示其操作内容。并随时可终止其中一个或全部远程控制请求。

⑦各系统设备和中心管理服务器时间自动同步。

⑧建立整个系统的摄像机、图像文件、现场报警信息、图像报警标记的详细索引表.供控制中心操作人员和授权的远程用户查询调用。

⑨日志管理功能。记录系统所有设备和操作人员进入、退出系统的时间和操作情况。 ⑩操作人员管理功能。对操作人员的上下班进行登记和建立日志.便于将来查询。 11对系统管理员、操作员账号、密码和操作控制权限的初始化设定。 ○

12实现用户之间的严格权限隔离。 ○

13支持视频流的加密及加强用户认证的控制.以免非法用户使用。 ○

11．用户管理

用户管理涵盖：用户权限管理、账务管理以及用户的增删改、查询、认证、授权、锁定、解锁、访问记录等。

用户管理的内容为：

（1）支持不同等级用户的权限的分配及收回。

（2）支持用户与不同服务功能之间的权限绑定.各项服务功能如监控、操作、录像等均应可进行不同等级的权限管理。

（3）支持对用户的监控图像质量、中心存储空间大小等与服务功能有关的各项参数的设定及管理。

（4）支持用户密码等用户一般属性的修改。支持用户自服务功能.包括用户自开内部账号及对内部账号的授权及管理。

（5）支持用户操作权限优先级的管理。

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（6）提供友好灵活的系统级用户服务功能管理界面以及用户自服务界面。 四、视频监控设备 1．视频网络控制器

视频网络控制器是网络视频监控系统控制与管理的核心设备.是系统控制命令的执行器和状态信息的采集器。

（1）系统平台

系统平台采用工控机.Windows操作系统。 （2）系统接口

①数据输入口（可扩展）：数据输入口通过切换扩展方式采集现场数据。 ②可编程输出口（可扩展）：可编程输出口用于控制现场设备的电源开关或联动其他设备等。

③模拟量输入口：模拟量输入口可以连接温度、湿度等模拟传感器输出端。 ④数据通信口：数据通信口包括RS－232和TCP/IP模块.实现数据通信功能。 （3）设备主要功能

车站与控制中心的控制键盘全部接入本地视频网络控制器。由视频网络控制器对控制指令进行识别与解析.经过解析后的输出控制指令将控制相应的视频矩阵和编解码器.完成对一体化摄像机的调节.以及完成对视频信号的切换与调度。设备主要功能包括：

①通过计算机软件设置云台的地址编码（可采用二次编码.任意设置云台的中心控制与本地控制不同的地址码编号.两者可进行自动映射处理）。

②可以接入多种不同控制协议的云台.分站最多可以扩展连接255个本地云台。

③自动存储并识别分离出中心对分站的视频切换命令、云台控制命令；本地视频切换命令、云台控制命令；网管协议；时钟同步协议等。

④可以对每一个云台的控制优先级进行设置。例如：配电室的云台.可以将中心电调的控制权限设置为最高；设置的云台.可以将值班员的控制权限设置为最高。

⑤可以监测所有的设备.包括：矩阵、字符、分配器、画面切割、控制终端、快球、电源、摄像机等的工作状态。

⑥接受网络管理服务器下发的时钟同步信号.将标准时间信息发送给时间/字符叠加器、硬盘录像机等终端设备。

⑦在操作终端上设置定时的时间和控制远程遥控开关功能.并通过视频网络控制器的：I/O接口.实现对远端摄像机、监视器的定时开关。

2．视频管理设备

视频管理终端是安装了V2210网络软件的工作站。

V2210网络软件是一套图形化用户界面的软件包.可进行网络集中管理和操作整个视频监控系统。V2210网络软件通过网络（如：Ethernet、ISDN、EI/TI等）对矩阵主机设备进行控制.通过RS－232串口对报警和多画面处理器设备进行控制或接受设备发来的信息。V2210可与Infinova全系列矩阵主机、报警接口单元、多画面处理器、有机集成为一体.只需在视频监控系统中的任意一个工作站安装一套V2210系统.即可实现对整个视频监控系统的管理与操控。

功能模块更改需要重新运行软件.可在软件中灵活地设置硬件设备的参数。

提供功能强大的“事件处理”能力.能实时调看任一细节的电子地图并通过点击.显示活动的图像信息；另有操作指示小图标.用来帮助用户更快、更好的完成工作。

（1）系统要求

PC平台的最小系统配置： ①硬件要求：赛扬300 CPU.或更快的CPU；M RAM；1024×768显示分辨率SVGA显示

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器；声卡（可选）。

②操作系统：Windows2000/XP或更高版本的操作系统。

③通信接口要求：至少2个串行口（具体数量由连接的物理设备决定.可使用扩充卡扩充）；并口为1个。

（2）主要性能

①完整的电子地图显示功能及图标编辑功能。

②系统可以直接导入不同格式的图形文件.支持目前流行的图形文件格式.方便用户直接引用现成的地图文件而无需重新绘制。

③视频切换和控制。V2210提供完整的控制功能.通过网络（TCP/IP协议）对矩阵主机设备进行控制.通过RS－232串口对报警和多画面处理器设备进行控制或接受设备发来的信息。

④报警处理。提供多个用户可选择的自动报警方式；定义了16种报警优先级的报警图形；报警时有语音提示功能。

⑤多画面处理器的控制。V2210可提供Infinova多画面处理器的控制与操作.模拟的屏幕操控面板.提供用户方便、快捷的操作界面。

⑥所有的系统操作.包括用户的任何一个鼠标点击操作以及所发生的事件都保存在历史数据库中。用户可以对此数据库进行备份处理。V2210的数据记录系统为用户的查询提供了极其详尽的记录信息资料以及实时监控图像。

用户亦可通过视频工作站（安装V2210网络软件的PC机）实现用户管理、设备管理、操作使用权限等管理功能。系统管理员可以在其视频工作站上对视频网络控制器进行远程设置；一般的操作用户仅可在其视频工作站上按照设定的操作权限进行操作：浏览所选择的视频图像、控制前端摄像机云台、查看处理报警状态、控制辅助输出设备等。

3．控制键盘

控制键盘的外形如图6－25所示。通过键盘可以控制GPI设备、解码器、摄像机/监视器切换.以及多画面控制。操作员通过键盘可以进行视频切换、菜单编程、摄像机选择、报警确认、镜头控制和成组切换等操作。键盘具有用户密码输入功能.提高了系统安全性。V2116系列键盘的曼码、RS－422或RS－485输出可以直接控制16个Infinova快球或云台。键盘上的三维操纵杆可以控制定速或变速云台。按键可控制电动镜头的光圈（开/关）、焦距（远/近）、图像缩放动作。键盘的LCD显示屏能够显示摄像机ID、监视器ID和键盘输入的数字。内置蜂鸣器会在系统出现故障时发出警报声.用以提醒操作人员。

图6－25控制键盘外形图

V2116系列键盘采用以太网或双向RS－232通信协议与Infinova.系列矩阵切换/控制系统进行通信.并提供六种不同的波特率使其真正能够兼容各种矩阵切换/控制系统。键盘上配置有四个指示灯.显示系统当前的运行状态。

控制键盘的布局示意如图6－26所示。

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1－键盘锁；2－用户.确认键；3－联网控制腿出键；4－Fl键；5－F2键； 6－监视器键；7－编程键；8－监视器布/撤防键；9－成组切换键；1O－巡视下一个摄像机；11－摄像机键；12－巡视运行键；l3－巡视暂停键；14－巡视上一个摄像机；15－锁定/解锁键；16－确认键；17－数字键；18－视场放大键/向上；19－视场缩小键/向下；20－近焦键/向左；21－远焦键/向右；22－关闭光圈键/上一页；23－打开光圈键/下一页；24－关闭辅助开关键/左翻页；25－打开辅助开关键/右翻页；26－预置位置；27－花样扫描键；28－LED显示屏：29－四个状态指示灯；30－三维操纵杆。

图6－26 控制键盘布局示意

设备主要性能如下：

操作控制键盘.可直接控制16个快球摄像机；通过RS一232协议或以太网与矩阵切换/控制系统通信；六种可选速率l200 bit/s、2400 bit/s、4800 bit/s、9600 bit/s、19200 bit/s、38400bit//s；曼码、RS－485协议控制定速或变速云台及快球操作；三维可变速操纵杆；LCD显示屏；选择摄像机、监视器及辅助设备；控制预制位、花样扫描、巡视和成组切换；报警确认、键盘锁定、系统编程、用户登录等功能。

4．视频分配放大器

视频分配放大器主要功能如下：标准时间/日期、标题生成；分配放大；使用键盘编程；可在每一个视频信号上叠加最多24个字符；通过RS－232、RS－422从第三方系统接收文字信息加载到视频通道上；16路视频输入.每路视频输入有4路视频输出；输出可选择只叠加日期/时间、只叠加日期/时间和标题或者不叠加字符；视频放大；均衡、线性补偿。

5．硬盘录像系统设备 （1）设备主要性能 ①压缩方式

视频压缩采用多种方式：MPEG－4/H.2；支持8路的视音频信号.视音频信号都由硬件进行实时压缩.声音与图像保持稳定同步。

②存储功能

可内置1～8个IDE硬盘；硬盘工作管理采用非工作盘休眠处理.减少发热和功耗.延长硬盘寿命；硬盘上文件可以选择覆盖式循环记录和非循环记录；存储数据采用专用格式.无法篡改数据.保证数据安全。

③备份功能

支持IDE接口、USB接口刻录光驱.进行备份；通过USB接口连接存储器进行备份；客

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户端可以通过网络下载硬盘上的文件进行备份。

④录放像功能

对录放像可进行多工操作.在每路实现全实时录像的同时.可实现单路回放检索、网络监控、录像查询下载；多种录像模式：手动录像、定时录像、报警联动录像、动态检测录像；客户端网络可以回放硬盘录像机上记录的文件；普通录像与报警录像均可实现快速检索；多种回放模式：回放录像时可以显示事件发生的准确时间。

（2）技术指标

主处理器：AMD工业级嵌入式微控制器。 操作系统：嵌入式Linux。

操作界面：图形化菜单操作界面.支持鼠标操作.可设置菜单的主题颜色。 视频输入：16路复合视频（NTSC/PAL）BNC（1.0VP－P.75Ω）。 视频输出：1路PAL/NTSC BNC.l路VGA输出。 音频输入：16路音频输入200～2500 mV/30 kΩ。 音频输出：1路音频输出200～3000 mV/5 kΩ。

系统资源：同时多路录像、同时录像回放.同时网络操作。

图像分辨率：实时监控D1、HalfD1和CIF.录像回放D1、HalfD1和CIF。 图像压缩：MPEG－4/H.2。

视频记录速度：实时模式.PAL每路1帧/s～25帧/s可调和NTSC每路1帧/s～30帧/s可调。

画质：6挡可调。

硬盘：内置4个IDE接口.可接8块硬盘。16路主机保存30天CIF格式录像文件.所需硬盘容量1T。

网络接口：RJ4510/100M自适应以太网口。 6．MPEG－4/MPEG－2数字视频编码转换器

城轨视频监控基于专用传输网络并要求广播级图像质量.故采用MPEG－2编码方式。MPEG－2编码方式具备最高的图像质量.每路视频的带宽要求一般为4～6 Mbit/s。因车载图像需要通过无线网络传输到监控中心.其有限的带宽制约了车载视频需要采用：MPEG－4编码格式的视频编码器。

为了统一城轨全线内部视频编码格式.实现数字视频的共享.需要将车载的MPEG－4图像在跨越过无线网络后通过无损数字编码转换技术转换为MPEG－2。因采用基于数字领域的转换技术.不经过二次编解码.此转换为无损转换.不会对质量已经较差的车载图像造成额外的损失。数字视频编码转换器采用基于高稳定性的嵌入式操作系统.通过专用数字编码转换硬件将数字视频频流在数字领域进行实时处理和无损转换。转换参数包括编码格式（Trans－code）、码流速率（Trans－rate）、分辨率（Trans－resolution）、帧速率（Trans－frame rate）、控制协议（Trans－protocol）等.并可通过设置通信协议支持各种标准及非标准网管系统。

第七章 有线广播系统

有线广播（PA）系统是城轨行车组织、管理不可缺少的手段。有线广播系统为控制中心调度员、车站值班员、站台工作人员、车辆段/停车场值班员提供对相应区域的广播.同时也为控制中心提供广播功能。通常.可向乘客通告列车运行、安全、导向等服务信息.在紧急情况下.城轨防灾调度人员可以直接利用广播对其工作人员与乘客进行应急指挥、调度和疏导。

在有商业区的车站设置商业区广播.该广播由商业区管理部门控制.播放通告、广告和背景音乐等。

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第一节 城轨对有线广播系统的功能需求

一、总体功能需求

1．有线广播系统可实现控制中心和车站/车辆段两级广播的要求.并可根据车站用户的具体情况.在站台的监控亭设置供站台站务员作定向广播的播音台。

2．控制中心一级的行车调度员、环控（防灾）调度员均可通过相应的广播控制台对全线、所选车站或所选区域进行广播.必要时可以进行录音。

3．车站一级的用户（车站值班员）可通过相应的广播控制台对本站辖区范围内进行选区广播.并能对任一广播区域进行监听。

4．为站台站务员所提供的站台广播.在必要时可插入本站广播系统.对本站台进行定向广播。

5．广播系统用户的优先级顺序为：控制中心环控调度员、控制中心行车调度员、车站值班员、站台站务员。

6．车站播音区按以下区域划分：上行站台区、下行站台区、站厅区、办公区、线路（隧道）广播区。

7．各区扬声器均采用分散布设方式.其相互间隔保证扬声器输出声压级与环境噪声声压级之比值（建议值为6dB）。

8．在环境嘈杂区.设置噪声传感器.并以此实现自动控制音量的功能。 9．放大器单元均采用N：1备份.并可自动切换。

10．车站一级广播（含站务员广播）采用广播电缆连接。车站至控制中心一级采用城轨专用传输系统的电路或分组通道连接。

11．车辆段/停车场内部广播应满足车辆段/停车场值班员和车库值班员对车场、车库等播音区的广播。

12．系统发生故障时.具有降级使用功能.以确保紧急情况下的广播功能。 13．主要设备应具有自检功能.并可由控制中心采集检测的结果。 二、控制中心级广播功能需求

1．能实现全线任意车站和任意广播区的组合.并向已设定的固定组合广播区域进行广播。

2．能向全线任意一个车站内的任一区域、多个区域、全部区域进行广播。 3．可选择不同音源对车站进行广播.合成语音至少分为0～9共10段不同内容（可扩充）。 4．可通过人工对车站广播的编组、语音合成信息键位与内容设定等。 5．可显示控制中心占用.全线各车站及广播区的工作、空闲及故障状态。

6．控制中心调度员可选择监听全线车站的任一广播区的广播内容.监听音量可调。 7．正常时.控制中心广播控制功能由中心主控系统（Mcs）的控制台实现.当主控系统控制台故障时.可以采用后备控制台实现广播控制功能。

三、车站级广播功能需求

1．向站内的任一区域、多个区域、全部区域进行广播。 2．可选择不同音源对车站进行广播.合成语音至少分为0～9共10段不同内容（可扩充）。 3．对站内广播区的编组的设定、语音合成信息键位与内容的设定、广播优先级别的设定等。

4．可选择对车站内任意区域的广播内容进行监听。 5．可接收ATS信号的触发.自动对相应站台进行列车到达.发车时间的广播。在需要时.可用人工方式对车站站台自动广播模式进行开启或关闭。

6．正常时.车站广播控制功能由车站主控系统（MCS）控制台实现.当主控系统控制台故障时.可以采用后备控制台实现广播控制功能。

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第二节 有线广播系统概述

一、有线广播系统的结构

有线广播系统是一个整体.图7－1为一个典型的有线广播系统框图。

图7一l 有线广播系统框图

有线广播系统主要包括：声源、前置放大级、功率放大器、扬声器配电盘、扬声器组和录音设备等。

1．音源

音源包括：传声器（话筒）、录放机、电唱盘、收音机、“咚”音发生器等。 2．前置放大器（调音台）

前置放大器对音频信号电压进行放大.在前置放大器中往往带有音量调节器、均衡器、混响器、延时器、移频器等用来改善音质和适应重放环境。其中音量调节器完成对音量的调节；均衡器对音色（频响）进行补偿或修饰.分为固定均衡器和可变均衡器。混响器是一种增加节目混响效果的设备。延时器是可将节目信号延时一个短时间的设备。这些设备可改善音乐、戏曲的演出效果。延时器还可用在远距离扩声时.校正几组不同距离扬声器的声延时。移频器可用来避免音频回授所产生的啸叫。

往往将前置放大器、音量调节器、可变均衡器、动态压缩器、混响器、延时器等组合成一个具有多个音源输入接口的调音台。

早期城轨广播系统采用模拟音频处理技术.近年来开始采用数字信号处理（DSP）技术.可以简化电路.提高可靠性.方便操作。例如运用数字均衡、数字动态压缩、数字混响和数字延时等数字信号处理技术。对数字音频处理的参量修改.可通过外部主机的通信接口进行编程设置。

3．功率放大器

功率放大器（功放）将前置放大器输出的音频电压放大至一定的功率.用以推动扬声器组。在大型有线广播系统中设置由多个功率放大器所组成的功放组.用以增大功率输出以及配置备用功放。

模拟功率放大器从电子管功放到晶体管功放经过几十年的发展已相当成熟.晶体管功放耗电省、尺寸小.电性能指标不断改进.而且可以做成定压（低内阻）输出方式.便于负载的配置。但模拟功放是线性功放.效率太低。近年来数字功放开始大量推向市场.数字功放分为D类数字功放和1 bit数字功放。D类数字音频功率放大器首先将脉冲编码调制（PCM）音频数据流通过专门的等比特数字处理器变换为脉宽调制（PWM）的数据流.将这些脉宽调制的数据流去推功率放大器的常规晶体输出管.再由截止频率为40 kHz的LC低通滤波器进行平滑处理（滤除脉冲信号.滤出模拟音频信号）.从而恢复为原有的音频波形。

1 bit数字功率放大器采用2.8 244MHz高采样速率和1 bit量化的数字编码.形成的数字信号是由“0”和“1”组成的等宽脉冲序列（即PCM脉冲编码）.1bit信号代表的是模拟

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音频信号幅度的增量。1 bit数字功率放大器与D类相比.具有很多优点.完全克服了过零点失真的问题。

数字功放转换速率高.瞬态响应特性好.中音与高音清晰、明亮、层次感强；信号动态范围大.可达95dB以上；全频段内的相移极小.避免了声音的染色；电源转换效率高达80%～95%.机内温升极低.散热简单；定阻输出时.可连接的最低负载阻抗可达1Ω.且负载阻抗降低.电源转换效率可保持不变；可自动适应各种网络广播传输系统；可方便的实施遥控、群控和监测等功能；可靠性高；体积小、重量轻。随着数字功放技术的不断成熟.有可能完全替代传统的模拟功放。

4．扬声器配电盘与负载核算模块

扬声器配电盘类似于通信网中的配线架。功率放大器与扬声器组不直接相连.而是通过扬声器配电盘上的接线器与开关相连接。可以利用开关开启或关闭某一路扬声器组。在多功放情况下.通常由一个功放的输出带一路扬声器组.在某一功放故障时可以人工切换到备用功放上。

新近推出的负载核算模块用以计算功放和广播区域的功率.并控制功放的启动数量和工作次序。当选择的广播区负荷小于一台功放的额定负荷时.只启动一台功放工作；当负荷加重超过一台功放额定负荷时.自动启动第二台功放.当负荷继续加重.依此类推。这样合理的使用功放.又不会使功放负荷过重.节约了能源并延长了功放的使用寿命。

当某台功放出现故障时.负载核算模块立即启动另一台功放.以代替故障功放的工作.故障功放自动退出工作。

5．扬声器组

扬声器的作用是将电能转换为声能。常用的扬声器有纸盆扬声器与号筒扬声器。有线广播系统的功率放大器通常采用恒压输出（类似220 V交流电源）。在一个功率放大器的输出线上可以并接多只扬声器.只要负载功率不超过功放的额定功率.并接的扬声器数量不限。

6．音频切换矩阵

在配置多个广播台与广播区域时.需要在前置放大器组与功放组之间插入一个音频切换矩阵。音频切换矩阵类似于一台空分交换机.用以完成任意广播台向任意广播区域进行可控制的广播。若在前置级对音频信号数字化后.进行数字处理.则通常采用数字音频切换矩阵。

图7一l是一个较为简单的有线广播系统.图中未画出音频切换矩阵。 7．录音设备

模拟录音设备己淘汰.目前均采用数字硬盘录音设备。故模拟信号需经A/D转换才能存入数字硬盘.按现有的编码技术每分钟约占用约2 M空间。作为广播的监听录音还需同时记录播音时间、区域与地址。

目前有的录音设备直接采用MP3压缩编码进行存储.节约了存储空间.录音质量可达到CD水平。

二、城轨有线广播系统的音源与负荷区

城轨有线广播系统为多音源、多负荷区广播.且音源可变、负荷区可进行选择。该系统应具有在不同的广播区域可同时选择不同音源广播的平行广播功能。

音源有位置和内容的两重含义.位置是指控制中心各调度员广播台、车站值班员广播台和站台（监控亭）播音台处于不同位置；内容是指语音直播、预存内容、音乐等的播送。

负荷区是指广播区域或扬声器组声场所覆盖的区域。对乘客广播区域主要在全线各车站的出入口、站厅、站台与列车车厢内；对工作人员广播区域主要在站厅、站台、办公区。

三、城轨有线广播系统的控制方式

城轨有线广播系统具有自动和人工广播.以及相应的选择功能及优先级功能。采用车站和控制中心两级控制方式。平时以车站广播为主.控制中心可以插入.但在紧急情况下.则以

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控制中心防灾播音台为主。

四、列车广播系统

列车广播系统应具有人工或自动广播的功能.平时可通过无线广播信道.接收控制中心对列车内旅客的广播.如有必要也可由司机直接对车内乘客进行广播。该系统由车辆配套供应.并预留与控制中心广播系统通信的无线广播接口。 第二节 城轨有线广播系统的组成

城轨广播系统由运营线广播系统、车辆段/停车场广播系统两个相对的系统组成。 一、运营线广播系统

运营线广播系统又称正线广播系统。该系统主要用于对工作人员发布作业命令和通知、通告；对乘客广播列车信息以及导乘、安全等服务信息.并兼做运营维护广播。

正线广播系统由控制中心广播子系统和车站广播子系统组成。采用控制中心广播为主、车站广播为从的主从两级控制方式。控制中心广播的优先级高于车站广播.车站广播在控制中心不广播时.具有广播的功能。平时以车站广播为主.控制中心可以插入.但在事故抢险、组织指挥、疏导乘客安全撤离时.则以控制中心广播为主。

1．运营线广播系统的主要功能

（1）对乘客的广播：通知列车到站、离站、线路换乘、列车误点、时间表改变、对乘客的提醒以及安全等服务信息.或播放背景音乐以改善候车环境。

（2）对工作人员的广播：发布作业命令、有关通知/通告、协调工作等信息.以便迅速将信息通知到相关现场工作人员。

（3）应急广播：在出现突发事件或紧急情况时.由控制中心的防灾广播台进行事故抢险、组织指挥的应急广播。一方面对工作人员进行指挥/调度；另一方面对乘客进行及时的疏导与指引。

2．运营线广播系统的结构

正线有线广播系统分成控制中心广播和车站广播两级。该系统为控制中心调度员、车站值班员提供对相应区域的有线广播.同时也为控制中心提供广播功能。

（1）控制中心广播子系统 ①控制中心广播子系统的组成

城轨有线广播系统中控制中心广播子系统的组成如图7－2所示。

图7－2 控制中心广播子系统的组成

控制中心广播子系统由广播控制盒、音频合成器、前置放大器、音频切换矩阵、广播控制器、传输设备等组成。

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a．广播控制盒：广播控制盒为以控制键盘和显示屏作为底座的传声器。调度员可利用控制键盘选择全线任意车站内的任一区域、多个区域、全部区域进行广播。显示控制中心占用.全线各车站及广播区的工作、空闲及故障状态。可选择监听全线车站的任一广播区的广播内容。

b．音频合成器：预先录制与．ATS配合自动播放的各种通告、通知；合成语言与各种节目。

c．前置放大器：将各种输入音频信号放大至传输接口设备所需的输入电平.插入均衡器用以补偿传声器、放大器、线路、扬声器等的频响.改善音质。

d．音频切换矩阵：广播系统的音频切换矩阵与CCTV的视频切换矩阵相类似.对输入端音频信号选择数路（图7－2中为2路）下传至各车站（车辆段）；选择上传的广播监听信号（图7－2中未画出）。控制中心音频切换矩阵受控制中心广播控制器的控制。

e．控制中心广播控制器：控制中心广播控制器根据各广播控制盒的键盘操作与各广播控制盒的优先级.控制音频切换矩阵的音频输出。并通过传输系统传送控制信号用以控制各车站的音频切换矩阵.选择车站以及车站内的广播区域.选择上传需监听的车站与区域。

f．传输设备：控制中心广播系统输出的宽带广播信号与控制信号.通过城轨专用传输网的TDM通道或分组（Ethernet）通道传送至各车站的广播系统。

其中可以是音频信号与控制信号均通过TDM通道传送；可以是音频信号通过TDM通道传送.而控制信号通过分组通道传送；也可以是音频信号与控制信号均通过分组通道传送。

宽带广播信号一般采用总线方式传输；控制信号可以采用总线方式.亦可采用点对点方式传送。

②控制中心广播子系统的主要功能 a．按照轨道交通运行的要求.建立广播系统运行的中心控制程序和各级调度员广播的优先级别。

b．总调、列调、防灾调度员可根据优先级别.可以对全线各站及广播区域进行全选、组选、站选、区选广播。并显示相应的工作状态和被选对象的应答情况。

c．控制中心的中心控制器.自动巡检并显示全线各站广播设备的运行情况.发现故障自动声光报警并记录故障的时间、内容.以便维护人员进行维护。用户可根据需要配置打印设备.打印故障记录。

d．具有广播同步录音的功能.并可以记录广播的内容、时间、日期和用户信息。 e．在不影响系统正常工作的前提下.控制中心的维修人员可对全线任意车站和车辆段设备进行远程检测.能及时发现故障设备。

f．设有固定的语音合成内容.供广播时选用。维护人员可以方便地对语音合成广播内容进行修改。

（2）车站广播子系统 ①车站广播子系统的组成

车站广播子系统的组成如图7－3所示。

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图7－3 车站广播子系统的组成

车站广播子系统由车站广播控制盒、音频合成器、前置放大器、音频切换矩阵、应急切换设备、功率放大器组、扬声器组、广播控制器、传输设备等组成。其中的广播控制盒、音频合成器、前置放大器、音频切换矩阵与控制中心广播子系统的设备相同。

a．功率放大器组：功率放大器（功放）组由数个功放组成.采用N：1备份.当任何一个功放故障时.能自动切换到备用功放上。功率放大器采用定压输出.各扬声器通过匹配变压器并接在功放的输出线路上。

b．应急切换设备：应急切换设备在系统的智能控制失效时.对设备进行手动控制接续音源和功放.以确保不中断广播。该设备具有紧急话筒输入接口。

c．负载控制器：负载控制器为功放组与扬声器组之间的开关与配线设备.可在车站广播控制器的控制下调节功放负载与广播区域。

d．车站广播控制器：车站广播控制器的输入控制信号来自控制中心广播控制器和车站各广播控制盒。车站广播控制器根据各输入控制信号的优先级分别输出控制信号.控制车站音频切换矩阵与负载控制器。

②车站广播子系统的主要功能 a．车站广播设备能接收并解读控制中心的命令.及时响应控制中心发给车站的广播作业.中断本站广播.并向控制中心回送响应信号.待控制中心插入的广播结束后.自动恢复本站工作状态。

b．车站设备占用情况.可在控制中心广播控制盒上显示。

c．车站广播系统的广播设有自动或手动和应急三种广播模式。

d．各车站的值班员（主值班控制盒）可单选、组选和全选本站的任意广播区进行语音直播或语音合成播放。任一信源的内容可经任何通道播向任何一个或全部负载区。多个信源的内容可经不同的通道同时播向不同的负载区.车站值班员能监听本站及控制中心对本站任意广播区的广播情况。

e．站台层副值班员（副值班控制盒）只对本站台进行广播。

f．为保证播音的清晰度.保证声场的强度和播音信噪比.在车站的站台层设置噪声传感器.通过车站广播设备自动调节广播区域音量的大小。

g．维护人员可在车站通过专用便携式微机（须通过密码验证）对全线任意车站设备进行检测和修改各项参数。

h．广播系统与ATS联网时.实现无人干预的全自动广播和输出显示信息源.广播系统控制中心根据ATS提供的运行信息.自动运算并编程.按预制程序向各车站发布离本站最近的列车到达本站时间.同时预留供信息显示的功能。

i．列车运行不正常时或当控制中心、传输出现故障时.系统进入第二级控制状态.即系统需要自动向旅客广播致歉词等内容.并输出显示致歉词等内容的信息源。待恢复正常后.

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系统恢复正常广播和输出显示正常信息源的作业。

j．当车站发生意外或其他特殊情况时.车站值班员通过按快捷键（可由用户实现预置可编程功能）控制各站进行广播和输出显示信息源的作业。

k．车站值班员（主值班控制盒）能够自动检测本站广播设备的功能及故障。

l．为提高播音效果.车站广播系统采用数字音频信号处理设备.该设备集成了多种传统专业音响设备的功能.改善播音质量。

m．车站广播设备的各类关键模块和其他设备具有自我检测功能和数据采集接口.实时监测各部位的工作情况。出现故障时.能够对故障进行定位.车站广播控制器和广播控制盒上告警指示灯示警。维修工区设有带声光报警的自动检测装置的维护终端.在系统出现故障时发出声光报警.提醒维护人员维修。维护人员通过维护终端可及时了解故障信息.还可以发出巡检命令.对整个系统进行全面检测.并将结果回传.以便系统维护人员掌握维护的第一手资料。

（3）控制中心与车站之间的广播信号传输 控制中心与车站之间的广播信号（含音频信号与控制信号）通过城轨专用传输网进行传输。传统的广播信号传送方式.采用TDM传输通道传送；目前.城轨传输网均采用基于SD[{的MSrFP传输技术.故亦可采用分组传输通道传送广播信号。

①TDM传输通道传送方式 a．宽带音频广播的传送

宽带音频广播的带宽通常为16 kHz.占用专用传输网E1通道的多个时隙（N× kbit/s）进行传输。一般情况下.从控制中心到各车站下传2路宽带音频广播信号；从各车站到控制中心上传1路或2路广播信号供控制中心监听。

有些ADM设备配置宽带音频广播接口.则可利用控制中心与各站的ADM设备直接上、下广播信号；若ADM设备没有配置宽带音频广播接口.则可通过控制中心与各站的PCM接口架的宽带音频广播接口上下广播信号。

如图7－4所示.控制中心PCM接口架利用El通道以共线方式向各车站PCM接口架下传宽带音频广播信号。各车站的PCM接口架通过D/A转换.获取来自控制中心的模拟广播信号。各站上传控制中心的监听广播信号亦采用共线方式传输.在图中未画出。

图7－4 城轨广播的TDM传输方式

利用TDM通道以共线（收后重发）方式传送广播信号的优点是.与点对点传输方式相比节约了带宽资源。

b．控制/网管信号的传送

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广播控制/网管信号利用PCM通道以点对点或共线方式进行传送.即通过控制中心与各车站PCM接口架所提供的RS－422/485低速电路数据接口传送控制/网管数据。

②分组传输通道传送方式

如图7－5所示.控制中心也可利用10/100 Mbit/s以太网总线向各车站下传宽带广播信号及其控制/网管信息.各车站的以太网交换机接收来自控制中心的数字广播信号和控制/网管数据.并通过网关获取来自控制中心的模拟广播信号。

图7－5 城轨广播的以太网总线传输方式

在相反方向上.各车站利用10/100 Mbit/s以太网总线向控制中心上传供监听的车站广播信号及控制/网管信息。

③混合传送方式

宽带广播信号采用TDM通道传送.而控制/网管数据则通过以太网总线传送。 二、车辆段/停车场广播系统

车辆段/停车场广播系统为一套区域的广播系统.供车辆段/停车场信号楼值班员、运转值班员和检修库值班员对车库、车辆段检修主厂房、段内道岔群附近等播音区进行定向语音广播.用以向工作人员播放车辆调度、列车编组等有关作业音讯。

车辆段/停车场广播优先级排序为：信号楼值班员、运转值班员以及检修库值班员。各值班员的广播控制台具备对相应播音区的监听功能。 第三节 轨道交通广播系统产品举例

以下以上海神剑铁路通信信号有限公司研制生产的ABES－ⅢA轨道交通广播系统为例.对控制中心、车站、车辆段/停车场广播系统进行介绍。

一、控制中心广播子系统

1．控制中心广播子系统的组网

控制中心广播子系统框图如图7－6所示。

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图7－6 控制中心广播子系统框图

（1）输入信号 ①输入音源

按优先级选择总调度、行车调度、环控防灾调度广播控制盒的输出音频信号。 每个广播控制盒可通过按键选择直播、放音、广播语音合成、“咚”音信号等不同的音源。

②输入数据信号

ATS信号：触发列车到站、离站、晚点等自动广播。 时钟信号：统一全线时钟。 （2）控制部分

中心控制器内含C120控制器与BCC一2中心控制微机（工控机）。中心控制器接收各中心广播控制盒的输出控制信号、ATS信号.完成对输入音频信号的控制切换输出、录音等。并与各车站的广播控制盒进行通信.完成对车站广播的控制。

控制中心不配置单独的中心广播控制操作台.由各广播控制盒按其优先级完成控制操作；并由系统监控终端进行系统控制参数的设置。

①每个广播控制盒可通过按键选择所广播的车站、区域。 ②系统监控终端对全系统的设备进行测试与监控；对全线车站的广播音量、广播盒优先级、广播区域、广播模式等参数进行设置。

③中心控制微机按优先级控制广播控制盒的远程广播；对系统工作状况、设备运行情况进行监控；下载广播语音合成、ATS等信息。

④中心控制微机的功能是完成与各车站广播控制器（CSU）的通信、接收故障报警、广播监听、录音等功能。

（3）音频切换

中心C120控制器内置8×8音频切换矩阵.受中心控制微机控制.选择2路广播信号输出至各车站。

（4）输出信号

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输出信号包括高优先级的两路音频.广播语音合成信号下载.对车站广播子系统的控制信号。

（5）设备组成

控制中心主要由以下设备组成：BCC一2中心控制微机（含键盘、监视器）.BSM一2系统监控终端.C120接口控制器.19英寸标准机柜.广播系统维护终端.控制中心广播控制盒（环控防灾调度、总调度、行车调度）。

2．控制中心广播子系统的设备 （1）BCC－2中心控制微机

BCC－2中心控制微机是一台工控机.该工控机配置了多路通信接口板、以太网接口等硬件设备.配置了MPA中心控制软件、MPA系统管理软件以及MP3/语音合成内容下载、管理软件。

①功能

a．自动对车站、车辆段、控制中心的广播设备的状况进行监测.当有设备发生故障时进行声光报警.并向广播系统监控终端发送报警信息。

b．自动接收时钟信息并转发给各车站进行精确对时。 c．自动接收ATS信息并转发给各车站触发自动广播。

d．按用户设置的优先级接受广播盒的控制对车站进行远程广播。 e．对各车站的广播设备进行远程测试。

f．具有网管功能.可对全线车站参数进行查阅与修改。 g．下载公用的广播语音合成内容到各车站。 ②接口

a．RS－422/RS－485接口：连接BCM－2广播控制盒。 b．ATS/同步时钟接口：与ATS以及城轨时钟系统相连。 c．以太网接口：连接城轨专用传输网的以太网接口.用于向车站下传控制信息与语音合成内容。

（2）C120控制器（含8×8音频矩阵）

C120控制器的功能是接受中心控制微机的控制.通过音频切换矩阵选择音源对指定车站远程广播以及完成与各车站CSU（广播控制器）的通信、故障状况报警等功能。

①C120将8路RS－232电平转换为8路光电隔离的RS－485通信口输出.提供与中心控制微机、中心广播控制盒、集中维护终端的通信控制。

②提供可编程管理的8×8音频切换矩阵。中心控制微机根据控制中心总调度、行车调度、环控（防灾）调度3个调度员的广播优先级控制切换矩阵.将其中高优先级的2路音频信号切换到传输载体上.传送到各车站.对车站进行远程广播。

③可监听各车站的播音.也可将控制中心或各车站的音频信号送至录音输入接口。 （3）BSM－2系统监控终端

系统监控终端专门用于系统的监控与维护.故安装在控制中心的维护终端室内。该设备为一台配置了以太网接口的工控机。系统监控终端配置了MPA系统管理软件以及MP3/语音合成内容下载设备。

其主要功能是： ①自动对车站、车辆段、控制中心广播设备的状况进行监测.当有设备发生故障时.用户可了解详细故障信息。

②对全线车站的广播音量、广播盒优先级、广播区域、广播模式等参数进行设置。 ③对全线车站的广播设备进行测试.查阅测试记录。 （4）广播系统维护终端

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①主要用于ABES一Ⅲ型广播系统的全部车站故障的实时在线自动检测。广播系统终端设备维护人员只要通过本设备就可以确切得知沿线各车站设备的工作正常与否.从而决定是否需要专业人员进行设备的维护检修。

②采用共阳极静态驱动双LED数码管.显示故障的车站号。最大显示范围01－99号站。 ③电气规范符合RS－422/485规范.负载能力可达256个节点.传输波特率19．2 kbaud/s.最大传输距离1000 m。

（5）控制中心广播控制盒

控制中心广播控制盒（播控盒）如图7－7所示.带有话筒、液晶屏、扬声器、指示灯与键盘.可单独使用亦可嵌入桌面使用。

图7－7 广播控制盒

控制中心广播控制盒主要功能如下：

①通过菜单操作对全线进行选站、选区、选路的广播。 对所有车站或对一组车站进行广播；对一组车站的全部或部分播音区进行广播；对所有车站的站台.或对所有车站的站厅进行广播。

②通过快捷键能对其中预设的车站和区域进行广播。 ③话筒为单路.语音合成广播可预置20段不同内容。

④具有人工编程模式.可用于车站广播编程设定、语音合成广播信息键位与内容设定、快捷键功能设定。

⑤播控盒显示屏上中文菜单提示.显示以下内容：全线各车站的工作、空闲、故障状态.或单个车站的广播占用状态；各车站编组状态；控制中心各播控盒当前的广播状态；控制中心对各站广播时的车站广播反馈状态；语音合成广播内容的显示状态。

⑥播控盒上的监听扬声器.能选择监听从控制中心发出的两路音频信号中的其中一路。 ⑦具有密码保护.以防无关人员误操作。能识别8组密码.每个操作人员对应一个密码.以便中心主机区分操作人员。

二、车站广播子系统

1．车站广播子系统的组网

车站广播子系统框图如图7－8所示。

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图7－8 车站广播子系统框图

（1）输入信号

①来自控制中心的信号：两路音频信号以及控制信号、广播合成语音下载（其中包括到站、离站、晚点等实时语音信息）。

②本地信号：车站值班室、防灾、上行站台、下行站台广播控制盒输出的音频信号（包括直播、放音、广播语音合成、“咚”音信号）以及来自噪声传感器的环境噪声信号。

（2）控制部分

①主值班控制盒可单选、组选和全选本站的任意广播区.进行语音直播、放音或语音合成广播。

②车站广播控制器接收来自控制中心、车站各广播控制盒的控制信号.与来自乘客导乘信息系统的信号；对音频处理器、功放控制器、负载控制器进行控制中心或本站的控制。

③功放控制器遥控、定时开启功放；监测功放运行.对故障功放进行切换。

④负载控制器接入10台功放和10路负载分区.在功放与负载分区之间提供l对1、1对多的连接。

（3）音频处理与切换

音频处理器对音频信号进行前置放大与均衡.经矩阵切换选择输出音频信号至各负载分区.并具有应急切换功能。

（4）输出信号

①对各负载分区扬声器的音频信号输出。 ②交汇线音频信号输出。 ③告警信号输出。

④监听（包括上传到控制中心的1路或2路广播信号）/录音输出。 2．车站广播子系统的设备

车站主要由以下设备组成：CSU－3型车站广播控制器、SP30型音频处理器、YY－3B型语音合成器、BM208T型功放控制器、SC812C型负载控制器、CS－3F型负载测试箱、19英寸标准机柜、BCS－2型主值班广播控制盒（1台）、BCP－2型副值班广播控制盒（2台）、PC1201A型功率放大器（9台）、噪声检测探头、扬声器网等。

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（1）CSU－3型车站广播控制器

CSU－3型车站广播控制器的主要功能如下：

①提供通信接口.该接口连接控制中心控制通道、BCS－2型广播控制盒控制线.接收并执行来自控制中心、本站的各种命令。

②提供便携式维护终端接口.用于在车站对全线广播系统进行集中监视和集中网管。 ③提供与乘客导乘信息系统的联网接口.用于广播系统和乘客导乘信息系统同步工作。 ④用户可以直接通过按操作键.查阅本站设备的工作状态。 ⑤可选择监听本站的信源、功放、广播区域输出信号等。 ⑥提供与2条交汇线控制信号联网的接口。 ⑦直接查阅故障记录信息。 （2）SP30型音频处理器

SP30型音频处理器的原理框图.如图7－9所示。

图7－9 SP30型音频处理器框图

SP30型音频处理器主要完成前置信号的放大、处理和切换功能。配置了信号处理、前级放大、音频切换矩阵、音量控制和频率均衡、测试信号发生器等一系列功能模块。其主要功能为：内置自检信号发生器.能自检；自动增益控制；软件控制音量以及五段图示均衡调节；根据事先设定的参数完成自动插播.可在插播时降低原播音内容的音量作为话筒广播的背景音乐.播音结束后自动恢复；根据事先设定的参数完成噪声检测自动音量调节的控制.正常情况下.根据检测到的背景噪声大小来调整播出的音量；当背景噪声太大.已无法通过提升音量的方式来增加声压级时（受系统功率放大器和扬声器的最大功率）.可以设置成将播音内容集中到语音频段.以此来提高语音频段的输出功率。

①SP－01 A型控制模块

接受来自CSU－3型广播控制器的命令.对各种参数进行配置。完成本机箱内模块的各种信号处理、控制、测试功能。

②SP－02A型前级放大模块（输入模块）

将来自广播控制盒、控制中心、语音合成等系统的音频信号进行前置放大、电平调整。 每模块通道数：两路。

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内置自检电路.可以自动检测本模块工作是否正常。

内置插播控制器.在SP－01A的控制下完成插播功能。插播时原广播内容的音量自动降低为话筒的背景音乐.插播完后自动恢复。

内置自动增益控制器。 ③SP－03A型切换矩阵模块

完成输入音频信号切换功能；最大切换能力：8×16矩阵；通道隔离度：≥65dB。 ④SP－04A型音量控制及频率均衡模块（输出模块）

一个SP－04A模块提供2路音量控制及频率均衡功能.用于控制输出到功率放大器的音频信号音量及频率特性。

在SP－01A的控制下可以完成噪声检测自动音量调节的功能。

SP－04A型模块内置自检电路.自动检测本模块工作是否正常.检测结果由SP－01A控制模块采集。

⑤SP－05A型应急切换模块

本模块用于在系统的智能控制失效时.对设备进行手动控制.以确保不中断广播。具有外接话筒与外接线路两个输入端口；应急话筒输入；运行区与办公区两个区域的应急控制键盘；输出电平指示。

（3）YY－3B型语音合成器

①存储车站公用/专用的预录音广播内容文件、MP3和合成语音段。在主控模块.的控制下.播放或合成播放指定的内容；

②存储容量为128 kbit/s的MP3录音文件不少于120 min.可无限分段.每段长度不限； ③采样频率为44．1 kHz的语音合成语句不少于20段.每段长度不少于30s。 （4）BM208T型功放控制器

BM208T功放控制器包括时序电源控制器、功放监听和功率放大器自动监测、主备功放自动切换控制器等多种功能的部件.内置RS－422/485遥控接口.外部智能控制可以对其远程遥控。

①时序开启或遥控开启功率放大器的电源。

②内置监听扬声器.可选听功率放大器的输出信号。

③自动监测功率放大器的工作状态.能准确判断功放的故障.当发现主用功放故障时自动切换至备用功率放大器。

④内置RS－422/RS－485外部控制接口.由外部智能控制器遥控.完成功率放大器电源开启/关闭、当检测到功率放大器故障时.向外部智能控制器报警。

⑤最大主用功率放大器接入能力：8台。 ⑥备用功率放大器数量：1台。 （5）PC1201A型功率放大器

PC1201A型功率放大器具有测试和监听输出口.具备测试、监听功能。车站广播机柜使用9台功率放大器.用8备1.可以自动或手动切换到备机。

①功能

动态减流保护系统.在负载阻抗不断减小时.功率放大器的输出电流由增大到逐步减少.保护半短路/短路（过载）状态下的功率放大器；过压、过载、过温保护；与220V交流电源电力线搭线保护；其他常用的保护方式。

②技术指标

输出功率：120 W；

频率响应：40 Hz～16 kHz.≤±1 dB； 失真度：≤0.5％（1 kHz）；

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信噪比：≥88 dB； 输入灵敏度：0dB。

（6）SC812C型负载控制器

①SC812C型负载分区控制器可以接入10台功率放大器切换至10路广播负载区.在功放与负载分区之间提供1对1、1对多的连接.同时提供4路紧急广播的输出信号；

②具有负载回路测试的功能（开路或短路）；

③能对功率放大器的技术指标进行测试.测试项目为：功率、电压、调整率（负载变．化与输出电压的变化之比）等；

④控制接口：RJ45（RS－485）。 （7）噪声传感器

噪声传感器用于检测列车和乘客进出站台等特定位置的噪声水平。噪声传感器安装于乘客较集中的地方并避开空调等固定的噪声源。

①噪声传感器采用和扬声器一致的外壳.方便安装。

②环境噪声大于60dB时.扬声器在其播放范围内最远点的播放声压级.高于背景噪声15dB。

（8）BCS－2型主值班广播控制盒

车站主值班广播控制盒是车站主值班员使用的广播控制盒.包括液晶显示屏、键盘、指示灯、扬声器和话筒。该控制盒可用来选择广播的内容与广播区域；选择显示的内容；可以打开或关闭背景音乐以及选择播放哪一段背景音乐；可监听正在广播的内容.监听音量可以调节；系统出现故障时.可以进行分区域的应急广播；控制盒上有若干指示灯指示系统工作状态；控制盒上显示主值班员发出的命令。

车站主广播控制盒用的话筒及其开关装在控制台台面上.有音频与控制接口。 （9）BCP－2型副值班广播控制盒

车站副值班广播控制盒是的控制盒.控制盒与机柜之间用电缆连接。控制盒后面有三个插座.用电缆连接机柜。

与车站主值班广播控制盒不同.车站副值班广播控制盒的话筒与话筒开关安装在控制盒的面板上。车站副广播控制盒可以用话筒对指定站台广播区域进行广播。

（10）车站扬声器组

站台和站厅广播区域的扬声器采用小功率大密度的布置方式.间距建议不宜大于5 m。 站台层扬声器采用奇偶跨接法连接.奇数组一路负载.偶数组一路负载。站台层可选用5W吸顶式音箱以及80Hz～18kHz宽频响的变压器。站厅层扬声器采用梳状式或交叉间隔排列.分成两组。可采用3W音箱。

办公区有吊顶的场所采用3W吸顶式音箱.无吊顶的场合采用3W壁挂式音箱。 3．控制中心与车站之间的广播信号传输

ABES－ⅢA轨道交通广播系统中采用混合传送方式.宽带广播信号用TDM通道传送.而控制/网管数据则通过以太网总线传送。

三、车辆段/停车场广播子系统

车辆段/停车场广播子系统框备见图7－10。

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图7－10 车辆段广播子系统框图

车辆段信号楼值班员、运转值班员和检修值班员通过3只BCV－2广播控制盒对某一广播区或所有广播区进行广播.广播盒的优先级别可以设置。

采用250W功率放大器用6备1的方式.主备转换自动完成.也可以手动切换。

除了不配置噪声检测探头、语音合成器以外.车辆段的配置、功能与车站基本相同。

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