一种地铁运营中心车辆远程视频监控通道的切换方法与流程

本发明属于嵌入式计算机领域，涉及一种地铁运营中心车辆远程视频监控通道的切换方法。

背景技术：

随着城市轨道交通快速发展，它的服务质量也越来越受到人们的关注。地铁运营中心对所有在线运营车辆进行远程视频监控逐步成为提高城市轨道交通服务质量的重要方式。

车辆远程视频监控的实现，必须建立在车地通信技术的基础之上。虽然近些年基于WIFI和LTE的车地通信技术得到了快速发展，但因为车地通信技术实施费用高，所以目前地铁线路实现的车地通信的带宽处于较低水平，在4Mbps到25Mbps之间。而这有限的带宽将用于PIS(Passenger Information System)系统实时多媒体数据的传输和视频监控数据的传输。所以带宽限制是地铁运营中心车辆远程视频监控存在的一个现实问题。

PIS系统是依托网络技术和多媒体技术为乘客提供信息服务的系统。如图1所示，PIS系统包括广播系统PA(Passenger Announcement)、乘客信息显示系统PIDS(Passenger Information Display System)和闭路电视系统CCTV(Close Circuit Television)三个子系统。PA主要包括列车广播与视频控制单元ACSU(Announcement Control System Unit)、司机室广播控制单元DACU(Driver Audio Control Unit)、客室广播与视频控制单元PACU(Passenger Announcement Control Unit)、乘客紧急报警单元PECU(Passenger Emergency Communication Unit)、功率放大器AMP(Amplifier)和广播噪声检测器ANM(Announcement Noise Monitor)。PIDS主要包括液晶显示屏LCD和发光二极管显示屏LED。CCTV主要包括摄像头、车载数字摄像存储器TDVR(Train-borne Digital Video Recorder)和CCTV监视器触摸屏TLCD(CCTV Touch LCD)。

本发明依托的地铁运营中心车辆远程视频监控系统包括运营中心视频监控设备和所有列车车内设备。列车车内设备主要包括车载三层交换机、车载服务器、视频分析设备、噪声分析设备、ACSU、DACU、PACU、AMP、ANM、PECU、LCD、LED、TDVR、TLCD和若干摄像头。列车和运营中心监控设备通过车地交换网络及专用网络进行通信，列车车内设备之间通过车内局域网或者多功能列车总线MVB(Multifunction Vehicle Bus)网络进行通信。

车载服务器收集列车上的数据，然后上传给运营中心监控设备。车载服务器的硬件结构如图2所示，主要包括集成了ARM和FPGA的控制芯片、存储系统引导程序的NOR Flash、提供以太网通信的以太网模块、提供运行内存的DDR、提供串口通信的RS232模块、提供电源的DC/DC模块和提供USB通信的USB模块。

车载服务器收集并上传的数据包括PIS报警数据、PIS故障数据和推荐预览数据。PIS报警数据由PECU报警数据、门紧急解锁报警数据、火灾报警数据和紧急制动报警数据组成。PIS故障数据由ACSU故障数据、TLCD故障数据、TDVR故障数据、DACU故障数据、PACU故障数据、PECU故障数据、ANM故障数据和AMP故障数据组成。推荐预览数据由分析视频监控画面得到的推荐预览数据和分析噪声得到的推荐预览数据组成。第一种推荐预览数据是通过深度学习方法对视频监控画面进行分析，识别出有异常行为的场景，然后生成的推荐预览数据。第二种推荐预览数据是通过深度学习方法对ANM采集的声音进行分析，识别出吵闹场景或者有尖叫的场景，然后生成推荐预览数据。视频监控画面分析在车载视频分析设备完成，噪声分析在车载噪声分析设备完成。

在车地通信带宽受限的情况下，当列车紧急报警时，无法做到同时对列车所有车厢进行视频监控。当列车正常运营时，虽然可以通过轮询实现对所有列车的视频监控，但是由于列车较多以及列车监控摄像头较多。如果采用逐个摄像头轮询的方式，必定会影响视频监控效果。那么，选择哪些摄像头进行视频监控，如何进行有效的视频监控就成为一个需要解决的问题。

针对上述现状，本发明提出了一种能提高远程监控有效性的视频监控通道的切换方法。它结合PIS报警数据、PIS故障数据以及分析列车车厢场景得到的推荐预览数据实现远程视频监控通道的切换。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种地铁运营中心车辆远程视频监控通道的切换方法，提高远程监控的有效性。

本发明的技术方案：

地铁运营中心车辆远程视频监控通道的切换方法，包括数据采集和上传模块、数据接收和处理模块、自动切换显示模块以及手动切换显示模块，整体流程如图3所示。数据采集和上传模块运行在列车车载服务器上，其他三个模块运行在运营中心视频监控设备上。

数据采集和上传模块负责采集PIS报警数据、PIS故障数据和推荐预览数据，分析上述数据并组合上传。首先，初始化通信协议，分别与视频分析设备、噪声分析设备、ACSU和运营中心视频监控设备建立通信通道；然后，从视频分析设备获取所有车载摄像头对应的推荐预览数据，从噪声分析设备获取所有车载摄像头对应的推荐预览数据，把每一个摄像头的两种推荐预览数据进行加权求和，找出求和结果最大的前四个摄像头，生成最终推荐预览数据。接着，从ACSU接收PIS报警数据和PIS故障数据，把上述最终推荐预览数据、PIS报警数据和PIS故障数据三类数据按照通信协议进行组合。接着判断PIS报警数据和PIS故障数据是否发生变化，如果PIS报警数据和PIS故障数据发生变化，则先保存PIS报警数据和PIS故障数据，然后立即上报组合数据，之后继续获取数据再进行组合上报。如果PIS报警数据和PIS故障数据没有变化，则以1s为周期进行上报，之后继续获取数据进行组合上传。

数据接收和处理模块负责接收所有列车车载服务器上传的数据并进行分类处理。首先，初始化通信协议，和车载服务器建立通信通道。接着，接收车载服务器上传的数据，判断数据是否有效，如果数据无效，则直接丢弃并继续接收车载服务器上传的数据进行处理。如果数据有效，则提取数据中的车号。然后把此数据和上次接收的此车号对应的数据进行比较，如果数据没有变化，则继续接收车载服务器上传的数据进行处理。如果数据有变化，则进一步解析数据。顺序提取PIS报警数据进行解析，判断报警是触发还是取消，如果报警触发，则所将报警添加到报警信息表。如果报警取消，则把报警从报警信息表中移除。接着，顺序提取PIS故障数据进行解析，判断故障是出现还是排除，如果出现，则把故障添加到故障信息表。如果故障排除，则把故障从故障信息表中移除。接着，把推荐预览信息更新到推荐预览表中，保存本次接收的数据，之后继续接收车载服务器上传的数据进行处理。

自动切换显示模块负责报警显示模式和正常显示模式之间切换，两种模式下监控画面的显示，报警信息和故障信息的显示。报警显示模式就是把显示窗口分割为1个大的报警窗口和多个小的轮询窗口。正常显示模式就是把显示窗口分割为多个等大小的窗口。

首先，检查报警信息表是否为空，如果不为空，则判断当前是否是报警显示模式。如果是报警显示模式，则判断报警是否是报警信息表表头的报警，如果是，则直接判断故障信息表是否为空，如果为空，则继续判断报警信息表的内容。如果故障信息表不为空，则将故障信息滚动显示到故障信息栏，之后继续判断报警信息表的内容。如果当前报警不是报警信息表表头的报警，则把报警联动摄像头显示到报警窗口，把报警列车其他摄像头轮询显示到轮询窗口，把报警信息滚动显示到报警信息栏。然后判断故障信息表是否为空，如果为空，则继续判断报警信息表的内容。如果故障信息表不为空，则将故障信息滚动显示到故障信息栏，之后继续判断报警信息表的内容。如果当前不是报警显示模式，则切换到报警显示模式，把报警联动摄像头显示到报警窗口，把报警列车其他摄像头轮询显示到轮询窗口，把报警信息滚动显示到报警信息栏。然后判断故障信息表是否为空，如果为空，则继续判断报警信息表的内容。如果故障信息表不为空，则将故障信息滚动显示到故障信息栏，之后继续判断报警信息表的内容。

如果报警信息表为空，则判断当前是否是报警显示模式，如果是，则切换到正常显示模式，把每个列车推荐预览摄像头中的前两个轮询显示到窗口中。然后判断故障信息表是否为空，如果为空，则继续判断报警信息表的内容。如果故障信息表不为空，则将故障信息滚动显示到故障信息栏，之后继续判断报警信息表的内容。如果当前不是报警显示模式，则直接判断故障信息表是否为空，如果为空，则继续判断报警信息表的内容。如果故障信息表不为空，则将故障信息滚动显示到故障信息栏，之后继续判断报警信息表的内容。

手动切换显示模块根据操作人员的选择进行不同报警之间的联动切换显示和不同摄像头之间的切换显示。首先，判断操作人员是否按下报警切换按钮，如果按下，则显示报警信息表。当操作人员选中某个报警，则判断此报警是否是当前显示的报警，如果是，则结束切换。如果此报警不是当前显示报警，则把此报警放到报警信息表表头的位置，然后设置当前报警信息，把报警联动摄像头显示到报警窗口，把报警列车的其他摄像头轮询显示到轮询窗口，然后结束切换。如果操作人员没有按下报警切换按钮，则判断是否按下手动点播按钮，如果是，则显示推荐预览信息表。当操作人员选中某个摄像头，则判断当前是否是报警显示模式，如果是，则停止轮询窗口预览，把选中的摄像头显示到轮询窗口中，然后结束切换。如果当前不是报警显示模式，则停止正常预览，把选中的摄像头显示到窗口中，然后结束切换。如果操作人员没有按下手动点播按钮，则判断是否按下自动预览按钮，如果是，则判断当前是否是报警显示模式，如果是，则开启报警预览轮询定时器进行轮询预览，然后结束切换。如果当前不是报警显示模式，则开启推荐预览轮询定时器进行轮询预览，然后结束切换。

本发明的有益效果在于当有列车触发报警的情况下，运营中心视频监控设备上能够第一时间显示报警信息，显示报警车厢的实时监控画面，以及轮询显示报警列车其他监控画面。当一辆列车有多个报警或者有多个列车触发报警时，操作人员可以在这些报警之间进行切换显示。在正常运营情况下，操作人员可以根据推荐预览的画面在第一时间监控到列车上容易出现异常行为的场景，可以对这些场景进行预估和处理。

附图说明

图1是本发明依托的地铁运营中心车辆远程视频监控系统的组成框图。

图2是本发明的车载服务器的硬件结构图。

图3是本发明的总体流程图。

图4是本发明的数据采集和上传模块流程图。

图5是本发明的数据接收和处理模块流程图。

图6是本发明的自动切换显示模块流程图。

图7是本发明的手动切换显示模块流程图。

具体实施方式

以下结合发明内容和说明书附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明包括四个模块，分别是数据采集和上传模块、数据接收和处理模块、自动切换显示模块以及手动切换显示模块。数据采集和上传模块把列车上的PIS报警数据、PIS故障数据和推荐预览数据按协议组合之后，上传给运营中心视频监控设备。数据接收和处理模块接收车载服务器上传的数据之后，按PIS报警数据、PIS故障数据和推荐预览数据三个类型分别进行数据提取，然后把这三类数据信息分别放入各自的信息表中。自动切换显示模块依次判断三类信息表中的数据，进行报警显示模式和正常显示模式之间的切换。手动切换显示模块根据操作人员的选择，进行不同监控内容的切换显示。

(1)数据采集和上传模块

此模块采集列车上的PIS报警数据、PIS故障数据和推荐预览数据，然后按协议进行组合，再上传给运营中心视频监控设备，如图4所示。首先，初始化通信协议，与视频分析设备建立UDP单播通信，与噪声分析设备建立UDP单播通信，与ACSU建立UDP单播通信，与运营中心视频监控设备建立UDP单播通信。接着，从视频分析设备获取所有车载摄像头对应的视频分析推荐预览数据，从噪声分析设备获取所有车载摄像头对应的噪声分析推荐预览数据。接着，判断所有摄像头的推荐预览数据加权求和是否完成，如果没有完成，则取出摄像头的视频分析推荐预览数据，记为x，取出摄像头的噪声分析推荐预览数据，记为y，根据公式s＝ax+by，其中a和b分别是实验得出的视频分析推荐预览数据和噪声分析推荐预览数据的权重，求出摄像头的推荐预览数据加权和s。如果所有摄像头的加权和计算完毕，则找出加权和最大的四个数值，把这四个数值对应的摄像头的编号作为最终的推荐预览数据。然后，接收ACSU发送的PIS报警数据和PIS故障数据，根据通信协议组合PIS报警数据、PIS故障数据和最终的推荐预览数据。接着，把这次接收的PIS报警数据和PIS故障数据与上次接收的PIS报警数据和PIS故障数据进行比较，如果PIS报警数据和PIS故障数据发生变化，则保存PIS报警数据和PIS故障数据，并立即向运营中心视频监控设备上传组合之后的数据，之后继续获取数据进行组合上传。如果PIS报警数据和PIS故障数据没有发生变化，则判断周期上传数据定时器是否开启。如果周期上传数据定时器已经开启，则继续获取数据进行组合上传。如果周期上传数据定时器没有开启，则开启周期上传数据定时器，以1s为周期向运营中心视频监控设备上传数据，之后继续获取数据进行组合上传。

(2)数据接收和处理模块

此模块接收每辆运营列车上报的数据，从中提取PIS报警数据、PIS故障数据和推荐预览数据，然后放入对应的信息队列待进一步处理，如图5所示。首先，初始化通信协议，与车载服务器建立UDP单播通信，接收每辆列车的上报数据。接收到一包数据之后，通过起始位、结束位和异或校验值来判断数据是否有效，若无效则直接丢弃，继续从车载服务器接收数据进行处理。若数据有效，则提取数据中的车号。接着，按照车号把这次接收的数据和上次接收的数据进行比较，如果数据相同则继续从车载服务器接收数据进行处理。如果数据不同，则顺序提取PIS报警数据进行解析。判断所有PIS报警数据是否提取解析完成，如果没有，则提取一个PIS报警数据进行解析，判断此报警是触发还是取消，如果此报警触发，把报警列车和报警类型组合成报警信息，把报警信息存入报警信息表。如果此报警取消，从报警信息表中找到此报警，将此报警信息从报警信息表中移除。如果所有PIS报警数据都提取解析完成，接着顺序提取PIS故障数据进行解析。判断所有PIS故障数据是否提取解析完成，如果没有，则提取一个PIS故障数据进行解析，判断此故障是出现还是排除。如果此故障出现，把出现故障的列车和故障类型组合为故障信息，将此故障信息存入故障信息表。如果此故障排除，从故障信息表中找到对应故障，将此故障信息从故障信息表中移除。如果所有PIS故障数据提取解析完成，接着处理推荐预览数据。提取推荐预览数据，按车号把推荐预览数据更新到推荐预览信息表中，保存本次接收的数据，之后继续从车载服务器接收数据进行处理。

(3)自动切换显示模块

此模块根据报警信息表、故障信息表以及推荐预览信息表中的信息，自动完成报警显示模式和正常显示模式之间切换，两种模式下监控画面的显示，报警信息和故障信息的显示。如图6所示。报警显示模式就是把显示窗口分割为1个大的报警窗口和多个小的轮询窗口。正常显示模式就是把显示窗口分割为多个等大小的窗口。

首先，检查报警信息表是否为空，如果不为空，则判断当前是否是报警显示模式。如果是报警显示模式，则判断报警是否是报警信息表表头的报警，如果是，则进入故障信息处理。如果当前报警不是报警信息表表头的报警，则把报警联动摄像头显示到报警窗口，把报警触发的列车设为当前报警列车。然后判断手动点播预览标志是否为真，如果不为真，则判断报警预览轮询定时器是否开启。如果报警预览轮询定时器没有开启，则开启，把报警列车其他摄像头轮询显示在轮询窗口中，然后判断报警信息滚动显示定时器是否开启，如果没有开启，则开启，把报警信息滚动显示到报警信息栏，之后进人故障信息处理。如果报警信息滚动显示定时器已经开启，则直接进入故障信息处理。如果报警预览轮询定时器已经开启，则判断报警信息滚动显示定时器是否开启，如果没有开启，则开启，把报警信息滚动显示到报警信息栏，之后进入故障信息处理。如果报警信息滚动显示定时器已经开启，则直接进入故障信息处理。如果手动点播预览标志为真，则判断报警信息滚动显示定时器是否开启，如果没有开启，则开启，把报警信息滚动显示到报警信息栏，之后进入故障信息处理。如果报警信息滚动显示定时器已经开启，则直接进入故障信息处理。

如果当前不是报警显示模式，则关闭推荐预览轮询定时器，切换到报警显示模式，把报警联动摄像头显示到报警窗口，把报警触发的列车设为当前报警列车。然后判断手动点播预览标志是否为真，如果不为真，则判断报警预览轮询定时器是否开启。如果报警预览轮询定时器没有开启，则开启，把报警列车其他摄像头轮询显示在轮询窗口中，然后判断报警信息滚动显示定时器是否开启，如果没有开启，则开启，把报警信息滚动显示到报警信息栏，之后进入故障信息处理。如果报警信息滚动显示定时器已经开启，则直接进入故障信息处理。如果报警预览轮询定时器已经开启，则判断报警信息滚动显示定时器是否开启，如果没有开启，则开启，把报警信息滚动显示到报警信息栏，之后进入故障信息处理。如果报警信息滚动显示定时器已经开启，则直接进入故障信息处理。如果手动点播预览标志为真，则判断报警信息滚动显示定时器是否开启，如果没有开启，则开启，把报警信息滚动显示到报警信息栏，之后进入故障信息处理。如果报警信息滚动显示定时器已经开启，则直接进入故障信息处理。

如果报警信息表为空，则判断当前是否是报警显示模式，如果是，则关闭报警预览轮询定时器，关闭报警信息滚动显示定时器，接着判断手动点播预览标志是否为真。如果手动点播预览标志为真，则把它置为假，接着切换到正常显示模式，开启推荐预览轮询定时器，把每个列车推荐预览摄像头中的前两个轮询显示到窗口中，之后进入故障信息处理。如果手动点播预览标志不为真，则直接切换到正常显示模式，开启推荐预览轮询定时器，把每个列车推荐预览摄像头中的前两个轮询显示到窗口中，之后进入故障信息处理。如果当前不是报警显示模式，则直接进人故障信息处理。

进人故障信息处理，判断故障信息表是否为空，如果为空，则判断故障信息滚动显示定时器是否开启，如果没有开启，则继续判断报警信息表的内容。如果故障信息滚动显示定时器已经开启，则关闭它，然后继续判断报警信息表的内容。如果故障信息表不为空，则判断故障信息滚动显示定时器是否开启，如果已经开启，则继续判断报警信息表的内容。如果故障信息滚动显示定时器没有开启，则开启它，则将故障信息滚动显示到故障信息栏，之后继续判断报警信息表的内容。

(4)手动切换显示模块

手动切换显示模块根据操作人员的选择进行不同报警之间的联动切换显示和不同摄像头之间的切换显示。首先，判断操作人员是否按下报警切换按钮，如果按下，则显示报警信息表。当操作人员选中某个报警进行显示，则判断此报警是否是当前显示的报警，如果是，则结束切换。如果此报警不是当前显示报警，则把此报警放到报警信息表表头的位置，把此报警设置为当前报警，把此报警联动摄像头显示到报警窗口，把此报警触发的列车设置为当前报警列车，把报警列车的其他摄像头轮询显示到轮询窗口，然后结束切换。如果操作人员没有按下报警切换按钮，则判断是否按下手动点播按钮，如果是，则显示推荐预览信息表。当操作人员选中推荐预览信息表中某个摄像头进行显示，则置手动点播预览标志为真，然后判断当前是否是报警显示模式，如果是，则关闭报警预览轮询定时器，把选中的摄像头显示到轮询窗口中，然后结束切换。如果当前不是报警显示模式，则关闭推荐预览轮询定时器，把选中的摄像头显示到窗口中，然后结束切换。如果操作人员没有按下手动点播按钮，则判断是否按下自动预览按钮，如果是，则判断手动点播预览标志是否为真。如果手动点播预览标志为真，则判断当前是否是报警显示模式，如果是，则开启报警预览轮询定时器进行轮询预览，把手动点播预览标志置为假，然后结束切换。如果当前不是报警显示模式，则开启推荐预览轮询定时器进行轮询预览，把手动点播预览标志置为假，然后结束切换。如果手动点播预览标志不为真，则直接结束切换。