CN103546727A - 一种地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法 - Google Patents

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本发明公开了一种地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法，它采用SVC三角平衡结构来实现地铁综合监控系统ISCS的闭路电视子系统CCTV接入，由综合监控服务器端来处理数据量较少的CCTV控制流，CCTV子系统单纯的担当视频数据采集、控制终端以及数据存储，大数据量的数据解码计算以及显示任务由综合监控客户端来完成。SVC即dataSource---View----Controller。dataSource即CCTV子系统，视频数据源以及控制命令执行终端。View即综合监控系统客户端，承担着视频数据的接收、解码计算、视频数据显示以及控制命令的输入接收任务。综合监控系统的服务器群组毋庸置疑的是整个系统的Controller，为了实现各子系统之间的数据共享和互动，重要的控制信息和命令下达必须由其来完成。

Description

一种地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法
技术领域
本发明涉及一种地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法。
背景技术
为了保证乘客和工作人员的生命安全，现代城市轨道交通运营管理部门设置了分门别类的机电设备帮助监控管理车辆，各种机电设备之间，虽然功能或作用不尽相同，但相互之间有着密切的联系和依赖关系。一个火灾模式的执行，往往会联动一系列的地铁机电设备以及其他非机电设备。因此，将多个自动化监控子系统集合成一个统一的监控系统平台，成为目前都市轨道交通建设的主流趋势。
综合监控系统能提供一个可实现信息互通和资源共享的平台，其设计采用通用性好、符合国际标准或行业标准的、高可靠性的计算机网络交换机、服务器和工控机等网络计算机产品来构建统一硬件集成平台；采用模块式、类似积木结构的多层软件开发平台定制应用软件，采用通用开放的硬件接口及软件通信协议，以集成和互联的方式与各接入子系统实现信息交换，最终实现对各相关机电设备的集中监控功能和各系统之间的信息互通、信息共享和协调互动功能。
综合监控系统在国内经过了几年的发展，已经成为各大城市地铁监控管理的首选方式，目前ISCS主要实现了电力监控系统PSCADA、环境与设备监控系统BAS、火灾自动报警系统FAS、屏蔽门PSD等系统的集成，实现了信号系统SIG、自动售票系统AFC、广播系统PA、乘客信息系统PIS以及时钟CLK等子系统的互联。
CCTV及闭路电视系统/视频监控系统也是城市轨道交通建设中一个非常重要的子系统，担负着地铁运营管理中的安防重任，同时为事故追查提供视频资料。CCTV系统通常在个车站站台、站厅、出入口、换乘通道、设备机房、隧道、列车车厢等地点设置摄像头，视频服务器对采集的视频数据进行存储，控制服务器响应操作员的命令，提供视频服务和云台控制等功能。
由于CCTV子系统在地铁运营中的重要地位，越来越多的地区尝试将CCTV也接入综合监控系统，随着摄像头技术的发展和视频分辨率的提高，高清视频的数据量越来越大，其接入综合监控系统一方面占用了大量网络带宽，严重影响了其他子系统的数据通讯，另一方面大量的视频压缩数据的解码计算也给综合监控系统服务器带来了非常大的负担。这就对综合监控接入CCTV子系统的设计提出了更高的技术要求。
随着浏览器性能的提高，前端脚本画面的丰富，越来越多的综合监控系统使用了BS架构，这就给本发明设计SVC框架提供了技术基础。海量的视频数据和计算量完全不通过综合监控系统服务器，所有对视频格式数据的处理包括编解码计算、视频终端对数据的显示等等大计算量的工作都由综合监控客户端来完成；同时，为了实现接入ISCS，实现与其他子系统的联动、数据共享，ISCS服务器接收来自CCTV的控制流数据，保存必要的控制信息，并计算下达控制命令，CCTV子系统接收控制命令同时将合适的视频数据送到ISCS客户端显示。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的技术方案为：一种地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法，它采用SVC三角平衡结构来实现地铁综合监控系统ISCS的闭路电视子系统CCTV接入，由综合监控服务器端来处理数据量较少的CCTV控制流，CCTV子系统单纯的担当视频数据采集、控制终端以及数据存储，大数据量的数据解码计算以及显示任务由综合监控客户端来完成。SVC即dataSource---View----Controller；
dataSource即CCTV子系统，是视频数据源以及控制命令执行终端；
View即综合监控系统客户端，它承担着视频数据的接收、解码计算、视频数据显示以及控制命令的输入接收任务；
Controller即综合监控系统的服务器群组，实现各子系统之间的数据共享和互动，重要的控制信息和命令下达由综合监控系统的服务器群组来完成。
上述的地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法，其进一步特征在于：
地铁综合监控系统ISCS对闭路电视子系统CCTV的接入包含两种操作方式：
用户通过ISCS客户端用户界面使用CCTV子系统，相应的视频请求或操控命令由ISCS客户端发送给ISCS服务器，ISCS记录请求或命令记录，同时将该请求或命令通过ISCS←→CCTV之间的自定义控制流规约发送给CCTV，由CCTV返回结果；
CCTV返回结果分为两类：
一类是视频信息请求：CCTV向ISCS Server返回相应的视频服务信息地址或视频组播地址，ISCS客户端再从ISCS Server端取得该多媒体地址，凭借此地址信息ISCS客户端直接向CCTV子系统请求多媒体服务，ISCS服务器端不仅记录用户请求和命令信息同时规避了海量的视频格式数据；
另一类是请求设备信息或下达监控命令，CCTV直接向ISCS Server返回所请求的设备信息或命令执行结果，再由ISCS Client从服务端取得结果显示给终端用户，此类信息数据量小直接保存在综合监控服务器端。
地铁综合监控系统联动：在地铁运营中，需要各个子系统之间有联动，地铁综合监控系统根据某子系统产生的模式号直接向CCTV发出联动控制命令，再由CCTV返回命令结果，最后由综合监控客户端接收相关视频画面。
地铁综合监控系统联动需要各子系统能够进行联动和数据共享，CCTV子系统至少有3个对象CCTVController、Camera、User记录系统信息并映射到综合监控系统ISCS中；
CCTVController对象用于对应CCTV子系统的接口/视频服务器，一方面用于记录ISCS与之接口的通讯信息和监视子系统的通讯状态；另一方面用于逻辑管理，作为Camera对象的父对象；
Camera对象对应每一个CCTV系统的摄像头终端，它是CCTV最基础最重要的对象，所有的视频画面、设备信息请求以及控制命令下达的最终都会寻址到具体Camera对象；
User对象用于记录当前通过ISCS登录CCTV子系统的用户信息，包括用户名，操作员权限，用户工作工作状态。
用户请求视频信息后，Controller根据所请求的摄像头地址向dataSource发出视频请求，CCTV系统接收该地址后查找到该地址所对应视频数据源提供的视频服务地址信息，将之返回给Controller，Controller接着反馈给View，View←→dataSource之间即建立多媒体服务。
处于数据源角色的CCTV子系统在平衡架构中提供双路服务，一路是对ISCS Server提供控制流数据的处理响应服务，其通讯数据流遵循基于XML格式的通讯规约；另一路是对ISCS Client提供视频数据的多媒体视频服务。
基于XML格式的通讯规约，ISCS服务器规避开多媒体数据流，仅处理控制流数据。
附图说明
图1为本发明实施例的系统框架示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
CCTV即闭路电视系统/视频监控系统，是城市轨道交通众多自动化子系统中一特殊的子系统，单纯从数据角度来分析其数据流可分为设备控制流及视频数据流两部分。随着视频信息采集硬件和高清编码技术的发展，视频分辨率越来越大，视频数据量也越来越大，而作为地铁监控的最高平台综合监控系统（ISCS），一方面是平台软件越来越迫切的高集成、数据共享的技术要求，另一方面是严重的视频数据负担。为了解决这个矛盾，为了能让CCTV子系统的接入不占用综合监控系统带宽、增加服务器CPU工作负担，又能很好的实现CCTV的视频数据显示和设备控制功能，本发明设计了SVC三角平衡结构来实现地铁综合监控系统的CCTV子系统接入，简单来说就是由综合监控服务器端来处理数据量较少的CCTV控制流，CCTV子系统单纯的担当起视频数据采集、控制终端以及数据存储的角色，而大数据量的数据解码计算以及显示任务就交给综合监控客户端来完成。
SVC即dataSource---View----Controller。图1是本发明的系统框架示意图。
dataSource即CCTV子系统，它被单纯的当做视频数据源以及控制命令执行终端。
View即综合监控系统客户端（随着SCADA监控平台的成熟，越来越多的综合监控系统采用Browers-Server模式，这更增加了本发明设计的应用空间，客户端浏览器+视频播放器插件无疑是最通用、最合适的视频显示客户端），它承担着视频数据的接收、解码计算、视频数据显示以及控制命令的输入接收等任务。
综合监控系统的服务器群组毋庸置疑的是整个系统的Controller，为了实现各子系统之间的数据共享和互动，重要的控制信息和命令下达必须由整个综合监控系统的心脏来完成。
ISCS对CCTV的接入主要包含两种操作方式：
Figure BDA0000410160260000041
用户通过ISCS客户端用户界面使用CCTV子系统，相应的视频请求或操控命令由ISCS客户端发送给ISCS服务器，ISCS记录请求或命令记录，同时将该请求或命令通过ISCS←→CCTV之间的自定义控制流规约发送给CCTV，由CCTV返回结果，这里结果分为两类：
一类是视频信息请求：CCTV向ISCS Server返回相应的视频服务信息地址或视频组播地址（该返回视频地址信息格式取决于CCTV内部提供视频服务的方式RTSP、RTP或动态局域网组播等等），ISCS客户端再从ISCS Server端取得该多媒体地址，凭借此地址信息ISCS客户端可直接向CCTV子系统请求多媒体服务，这样ISCS服务器端不仅记录了用户请求和命令信息同时规避了海量的视频格式数据。
另一类是请求设备信息或下达监控命令，CCTV直接向ISCS Server返回所请求的设备信息或命令执行结果，再由ISCS Client从服务端取得结果显示给终端用户，此类信息数据量小但对于系统运行管理来说及其重要，直接保存在综合监控服务器端。
Figure BDA0000410160260000051
综合监控系统联动：在地铁运营中，某些特殊情况下，需要各个子系统之间有联动，例如火灾模式下，综合监控系统根据FAS子系统产生的火灾模式号直接（无需通过客户端）向CCTV发出联动控制命令（根据本地存储的CCTV系统设备状态记录），再由CCTV返回命令结果，最后由综合监控客户端接收相关视频画面。
1.1Controller–ISCS Server
为了实现综合监控系统的高度集成化，各子系统能够进行联动和数据共享，CCTV子系统必须要有足够的信息映射到综合监控系统ISCS中，本发明在ISCS中为CCTV子系统设计了一系列特殊的对象来记录CCTV的系统信息。
主要对象有3个，CCTVController，Camera，User。
CCTVController对象用于对应CCTV子系统的接口/视频服务器。一方面用于记录ISCS与之接口的通讯信息和监视子系统的通讯状态；另一方面则用于逻辑管理，作为下文要提到的Camera对象的父对象（所有通过该接口被实现监控的Camera都视为该CCTVController的子对象出现在综合监控系统中）。其属性包括：
Figure BDA0000410160260000052
CCTV子系统通讯接口或视频服务器名称
设备描述：对该CCTVController的信息描述
Figure BDA0000410160260000054
通讯地址：通常是接口IP地址
Figure BDA0000410160260000055
通讯端口号
Figure BDA0000410160260000056
通讯状态：用于监视ISCS与该接口的通讯状态信息（主/备，连接/断开）
ChildrenList：所属的Camera对象列表。
Camera对象对应每一个CCTV系统的摄像头终端，它是CCTV最基础最重要的对象，所有的视频画面、设备信息请求以及控制命令下达的最终都会寻址到具体Camera对象。其重要属性包括：
Figure BDA0000410160260000058
摄像头名称或编号
Figure BDA0000410160260000059
设备信息描述
Figure BDA00004101602600000510
设备地址：CCTV系统中对该设备的唯一标识，用户各种对于该设备信息的各种请求和命令均通过此设备地址来定位。
Figure BDA00004101602600000511
移动速度：用于PTZ控制
Figure BDA00004101602600000512
调节速度：用于PTZ控制
Figure BDA00004101602600000513
摄像头类型
Figure BDA0000410160260000061
设备工作状态
Figure BDA0000410160260000062
设备通讯状态
Figure BDA0000410160260000063
移动：用于PTZ控制
Figure BDA0000410160260000064
缩放：用于PTZ控制
Figure BDA0000410160260000065
对焦：用于PTZ控制
Figure BDA0000410160260000066
光圈：用于PTZ控制
Figure BDA0000410160260000067
预置位编号：用于读取或设置预置位。
User对象用于记录当前通过ISCS登录CCTV子系统的用户信息，包括用户名，操作员权限，用户工作工作状态等等重要信息。
1.2View
综合监控系统ISCS客户终端，直接面向用户，其软件功能通常由客户端浏览器+浏览器视频播放插件实现，本设计使用Google Chrome+VLC MediaPlayer（基于GPL的多媒体播放器）为例。
用户请求视频信息后，Controller根据所请求的摄像头地址向dataSource发出视频请求，CCTV系统接收该地址后查找到该地址所对应视频数据源提供的视频服务地址信息，将之返回给Controller，Controller接着反馈给View，这样View←→dataSource之间就变成了单纯的多媒体服务。
Vlc Web Plugin提供MIME类型application/x-vlc-plugin，它支持多种视频服务，包括rtsp、rtp、rtcp等等主流的网络视频流协议，在取得所请求地址的视频服务信息后，将之填充作为web plugin的param工作参数，其余的工作完全由Chrome播放器插件来完成，包括MIME服务请求，视频数据的接收，解码，显示等，整个工作流程责权清晰，逻辑分明，既减轻了服务器端的通讯、计算甚至是存储负担，同时满足了用户需求。繁重的高清视频播放任务由工作量相对轻的ISCS Client来承担，也进一步提升了用户体验。
1.3dataSource
本设计中处于数据源角色的CCTV系统在平衡架构中提供双路服务，一路是对ISCS Server提供控制流数据的处理响应服务，其通讯数据流遵循本设计自定义的基于XML格式的通讯规约，规约格式在后文会详细阐述；另一路是对ISCS Client提供视频数据的多媒体视频服务。ISCS Client提供通用的多媒体客户端可支持目前常用的几乎所有多媒体数据流格式，rtp、rtsp、rtcp等等，甚至支持SDP，可解释描述媒体文件的编码信息(对SDP形式的支持目前已应用于南京地铁10号线)。
1.4Controller←→dataSource自定义通讯规约
本设计的目的就是使ISCS服务器规避开数据量巨大，数据复杂的多媒体数据流，仅需处理短小关键的控制流数据。控制流数据通讯遵循自定义的ISCS-CCTV control-interface1.0规约。该规约基于Http协议，为了便于软件解析，规约内容定义为XML格式文本，其数据交互的主要标签内容描述如下：
Figure BDA0000410160260000071
用户身份登录<Login>
ISCS发出用户登录请求，
Figure BDA0000410160260000072
CCTV回应登录结果
Figure BDA0000410160260000073
Figure BDA0000410160260000074
站点设备信息查询<Query>
初次使用CCTV系统，ISCS需要初始化各站点设备信息。ISCS向CCTV发送查询请求
Figure BDA0000410160260000075
CCTV返回png格式的站点设备布置图，并辅以各设备的具体信息。
Figure BDA0000410160260000081
Figure BDA0000410160260000082
具体视频终端设备状态或视频画面地址信息请求<Camera>
根据用户请求，ISCS向CCTV发送具体设备画面视频信息地址或设备工作状态信息请求
Figure BDA0000410160260000083
CCTV返回设备工作状态、当前用户占用情况以及MRL即多媒体服务地址信息。
Figure BDA0000410160260000084
云台控制命令<PTZ>
ISCS向CCTV下达云台控制命令
Figure BDA0000410160260000091
CCTV回应执行命令结果
Figure BDA0000410160260000093
根据CCTV提供视频服务类型，可能有需要释放占用的终端视屏设备，使用<Release>
ISCS发出释放请求：
Figure BDA0000410160260000094
CCTV回应释放结果：
Figure BDA0000410160260000096
地铁中心用户可选择大屏幕墙画面<Decode>
ISCS下达解码上墙的设备编号以及相应解码器
Figure BDA0000410160260000097
CCTV回应执行结果
Figure BDA0000410160260000101
以上实施例只是对于本发明的部分功能进行描述，但实施例和附图并不是用来限定本发明的。其中列举的部分源代码，供理解和说明使用。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (8)

1.一种地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法，其特征在于：采用SVC三角平衡结构来实现地铁综合监控系统ISCS的闭路电视子系统CCTV接入，由综合监控服务器端来处理数据量较少的CCTV控制流，CCTV子系统单纯的担当视频数据采集、控制终端以及数据存储，大数据量的数据解码计算以及显示任务由综合监控客户端来完成。
2.根据权利要求1所述的地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法，其特征在于：所述SVC即dataSource---View----Controller；
dataSource即CCTV子系统，是视频数据源以及控制命令执行终端；
View即综合监控系统客户端，它承担着视频数据的接收、解码计算、视频数据显示以及控制命令的输入接收任务；
Controller即综合监控系统的服务器群组，实现各子系统之间的数据共享和互动，重要的控制信息和命令下达由综合监控系统的服务器群组来完成。
3.根据权利要求1或2所述的地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法，其特征在于：
地铁综合监控系统ISCS对闭路电视子系统CCTV的接入包含两种操作方式：
用户通过ISCS客户端用户界面使用CCTV子系统，相应的视频请求或操控命令由ISCS客户端发送给ISCS服务器，ISCS记录请求或命令记录，同时将该请求或命令通过ISCS←→CCTV之间的自定义控制流规约发送给CCTV，由CCTV返回结果；
地铁综合监控系统联动：在地铁运营中，需要各个子系统之间有联动，地铁综合监控系统根据某子系统产生的模式号直接向CCTV发出联动控制命令，再由CCTV返回命令结果，最后由综合监控客户端接收相关视频画面。
4.根据权利要求3所述的地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法，其特征在于：CCTV返回结果分为两类：
一类是视频信息请求：CCTV向ISCS Server返回相应的视频服务信息地址或视频组播地址，ISCS客户端再从ISCS Server端取得该多媒体地址，凭借此地址信息ISCS客户端直接向CCTV子系统请求多媒体服务，ISCS服务器端不仅记录用户请求和命令信息同时规避了海量的视频格式数据；
另一类是请求设备信息或下达监控命令，CCTV直接向ISCSServer返回所请求的设备信息或命令执行结果，再由ISCS Client从服务端取得结果显示给终端用户，此类信息数据量小直接保存在综合监控服务器端。
5.根据权利要求3所述的地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法，其特征在于：
地铁综合监控系统联动需要各子系统能够进行联动和数据共享，CCTV子系统至少有3个对象CCTVController、Camera、User记录系统信息并映射到综合监控系统ISCS中；
CCTVController对象用于对应CCTV子系统的接口/视频服务器，一方面用于记录ISCS与之接口的通讯信息和监视子系统的通讯状态；另一方面用于逻辑管理，作为Camera对象的父对象；
Camera对象对应每一个CCTV系统的摄像头终端，它是CCTV最基础最重要的对象，所有的视频画面、设备信息请求以及控制命令下达的最终都会寻址到具体Camera对象；
User对象用于记录当前通过ISCS登录CCTV子系统的用户信息，包括用户名，操作员权限，用户工作工作状态。
6.根据权利要求2所述的地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法，其特征在于：用户请求视频信息后，Controller根据所请求的摄像头地址向dataSource发出视频请求，CCTV系统接收该地址后查找到该地址所对应视频数据源提供的视频服务地址信息，将之返回给Controller，Controller接着反馈给View，View←→dataSource之间即建立多媒体服务。
7.根据权利要求2所述的地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法，其特征在于：处于数据源角色的CCTV子系统在平衡架构中提供双路服务，一路是对ISCS Server提供控制流数据的处理响应服务，其通讯数据流遵循基于XML格式的通讯规约；另一路是对ISCS Client提供视频数据的多媒体视频服务。
8.根据权利要求7所述的地铁综合监控系统接入闭路电视子系统的方法，其特征在于：基于XML格式的通讯规约，ISCS服务器规避开多媒体数据流，仅处理控制流数据。
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