鐵路客運專線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)

張從光

（武漢鐵四院工程咨詢有限公司，武漢 430063）

隨著我國鐵路客運專線建設(shè)的全面展開，對鐵路的安全運輸及管理提出更高的要求，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為鐵路行車調(diào)度、救援指揮、防災(zāi)安全和客運服務(wù)調(diào)度的輔助決策手段，為鐵路安全行車及現(xiàn)代化運營管理提供了可靠的技術(shù)保障。由于客運專線運行速度快、運營風(fēng)險高、集中作業(yè)管理的特點，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)顯得尤為重要。

1 系統(tǒng)功能

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)為各類視頻監(jiān)控應(yīng)用提供統(tǒng)一的多業(yè)務(wù)技術(shù)平臺，包括車站客運服務(wù)、防災(zāi)安全監(jiān)控、公安監(jiān)控和綜合維修等系統(tǒng),對車站及區(qū)間重點部位、通信信號機房、牽引變電、電力供電等重要設(shè)施及設(shè)備進行實時監(jiān)控，對異物侵入、設(shè)備嚴重損壞或丟失等主動發(fā)出報警信息，并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖像傳輸和共享。

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)符合安全性、可靠性、兼容性和可擴展性的要求，做到技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，實用可靠。系統(tǒng)應(yīng)支持手動和自動監(jiān)視模式，對監(jiān)視區(qū)域進行視頻采集、行為分析，并及時處理和存儲，通過控制設(shè)備實現(xiàn)視頻信息的回放、分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)、顯示及管理，并應(yīng)具有與其他系統(tǒng)互聯(lián)或聯(lián)動的接口（如防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)、動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)），實現(xiàn)告警、視頻切換、視頻記錄等功能。

2 業(yè)務(wù)需求

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)為客運服務(wù)系統(tǒng)提供所需的旅客車站的視頻監(jiān)控，為防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)提供區(qū)間重點部位的視頻監(jiān)控，為牽引供電及變配電系統(tǒng)各所提供重點部位的視頻監(jiān)控，以及對通信、信號機房內(nèi)外部和區(qū)間無線通信鐵塔的視頻監(jiān)控需求。

根據(jù)各部門對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，前端視頻采集點可由車站視頻采集點和區(qū)間視頻采集點組成，視頻業(yè)務(wù)需求結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

3 系統(tǒng)構(gòu)成

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由視頻核心節(jié)點、視頻區(qū)域節(jié)點、視頻接入節(jié)點、視頻采集點、視頻網(wǎng)絡(luò)和用戶終端組成。

3.1 視頻核心節(jié)點

視頻核心節(jié)點設(shè)置在鐵道部。

3.2 視頻區(qū)域節(jié)點

鐵路局或客專調(diào)度所可設(shè)置視頻區(qū)域節(jié)點。

視頻區(qū)域節(jié)點可設(shè)數(shù)據(jù)處理及儲存服務(wù)設(shè)備，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、管理服務(wù)器、錄像服務(wù)器、硬盤陣列柜和用戶監(jiān)視終端等。視頻區(qū)域節(jié)點主要實現(xiàn)視頻的分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)、系統(tǒng)管理、用戶管理和與其他系統(tǒng)的互聯(lián)，并可對節(jié)點內(nèi)的告警信息和重要視頻信息進行存儲。

視頻區(qū)域節(jié)點完成對轄區(qū)內(nèi)的設(shè)備和用戶的統(tǒng)一管理，負責(zé)轄區(qū)內(nèi)的所有用戶和設(shè)備進行認證、鑒權(quán)，并對信息進行存儲。同時把管理信息上傳至視頻核心節(jié)點、下發(fā)到轄區(qū)內(nèi)的視頻接入節(jié)點。視頻區(qū)域節(jié)點可以對轄區(qū)內(nèi)設(shè)備的配置進行修改、增加和刪除，具備對設(shè)備告警處理的最高權(quán)限。

3.3 視頻接入節(jié)點

視頻接入節(jié)點包括Ⅰ類視頻接入節(jié)點和Ⅱ類視頻接入節(jié)點，其中Ⅰ類視頻接入節(jié)點應(yīng)按視頻采集點的數(shù)量設(shè)置在大型客運站或段（所）所在地，Ⅱ類視頻接入節(jié)點宜設(shè)置在視頻采集點較集中的位置和其他車站。

3.3.1 Ⅰ類視頻接入節(jié)點

Ⅰ類視頻接入節(jié)點實現(xiàn)視頻信息的接入、分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)、視頻內(nèi)容分析和與其他系統(tǒng)的互聯(lián)等，并對其接入的所有視頻和告警信息進行存儲。Ⅰ類視頻接入節(jié)點接收并存儲視頻區(qū)域節(jié)點下發(fā)的本節(jié)點管理信息，當區(qū)域節(jié)點故障或區(qū)域節(jié)點與接入節(jié)點連接故障時，接入節(jié)點的基本業(yè)務(wù)可正常進行。

Ⅰ類視頻接入節(jié)點設(shè)置視頻應(yīng)用服務(wù)器、錄像服務(wù)器、視頻分析服務(wù)器、磁盤陣列柜、用戶監(jiān)視終端以及視頻光端機和編碼器。

3.3.2 Ⅱ類視頻接入節(jié)點

沿線區(qū)間GSM-R基站、牽引變電所、開閉所、分區(qū)所、AT所、電力配電所和信號中繼站等區(qū)間接入點機房設(shè)Ⅱ類視頻接入節(jié)點。Ⅱ類視頻接入節(jié)點負責(zé)所轄各相對分散的視頻采集點信息的接入和匯聚，并上傳至Ⅰ類視頻接入節(jié)點。

Ⅱ類視頻接入節(jié)點設(shè)置二層交換機、視頻光端機和編碼器等。

3.4 視頻采集點

通信機械室、信號計算機和行車室、車站咽喉區(qū)、公跨鐵立交、牽引變電所、開閉所、分區(qū)所、電力變配電所等重點部位，按需設(shè)置視頻采集點設(shè)備。

4 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

4.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)承載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有安全防護和冗余保護能力，具有抗破壞和抗干擾功能，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有開放性和可擴展性、統(tǒng)一的視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺，能實現(xiàn)全網(wǎng)的視頻信息實時共享。

4.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式

根據(jù)我國目前已經(jīng)開通并投入運營的合寧、合武和武廣客運專線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式，并結(jié)合目前客運專線視頻網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的發(fā)展方向，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)可采用基于以網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器為核心， IP網(wǎng)絡(luò)為骨干的數(shù)字視頻監(jiān)控構(gòu)架。

各機房視頻前端設(shè)備可采用視頻電纜接入視頻接入節(jié)點。車站咽喉區(qū)、公跨鐵立交前端設(shè)備采用“光纜+視頻光端機”方式就近接入視頻接入節(jié)點。Ⅱ類視頻接入節(jié)點可通過基于MSTP傳輸系統(tǒng)將視頻信息匯聚上傳至Ⅰ類視頻接入節(jié)點。Ⅰ類視頻接入節(jié)點、視頻用戶終端通過IP數(shù)據(jù)網(wǎng)和視頻區(qū)域節(jié)點，其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成如圖2所示。

5 設(shè)備選型及要求

為確保綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體功能，達到具有安全性、可靠性、開放性和可擴充性的要求，同時系統(tǒng)還應(yīng)具有很強的兼容性和靈活性，因此，系統(tǒng)的前端采集設(shè)備、傳輸設(shè)備、處理/控制設(shè)備應(yīng)具備以下要求。

5.1 前端攝像機

（1）功能要求

攝像機選型應(yīng)充分滿足監(jiān)視目標的環(huán)境照度、安裝條件、傳輸、控制和安全管理需求等因素的要求。要支持位移偵測功能，在指定時間和區(qū)域內(nèi)能實現(xiàn)報警或錄像。

（2）設(shè)備選型

室內(nèi)可采用彩色半球形攝像機，室外可采用固定式攝像機或高速智能球形攝像機。

（3）架設(shè)方式

室內(nèi)攝像機可采用吸頂式安裝或支架安裝的方式，室外攝像機可采用立桿架設(shè)的方式進行安裝。

（4）供電及防雷

車站及站場監(jiān)控攝像機供電電源，可采用車站就近設(shè)備單相交流電源供電方式。

區(qū)間室外攝像機供電可采用交流遠供方式，利用區(qū)間監(jiān)控局站的電源設(shè)備進行供電或使用鐵路電力貫通線電源方式供電。

電源和設(shè)備應(yīng)進行雷電保護（如采用防直擊雷、屏蔽、等電位連接、共用地線并加裝防雷保護器等綜合防護措施），監(jiān)控設(shè)備應(yīng)接地（如采用合設(shè)接地方式，就近接入信號綜合接地系統(tǒng)），所有引入鋼管、光電纜金屬外皮、防雷保護器等均與接地系統(tǒng)作等電位連接。

5.2 視頻編解碼設(shè)備

（1）視頻編解碼應(yīng)支持MPEG-4、H.264、AVS編解碼標準。

（2）音頻編解碼應(yīng)支持G.711/G.723.1/G.729編解碼標準。

（3）應(yīng)支持PAL制式。

（4）應(yīng)支持主流標準PTZ控制協(xié)議。

（5）可支持雙碼流，各碼流參數(shù)靈活設(shè)置，分辨率在CIF～4CIF之間可調(diào)。

（6）支持CBR和VBR兩種碼率控制方式。

（7）需要進行前端分析的，視頻編解碼設(shè)備應(yīng)支持視頻內(nèi)容分析功能。

5.3 視頻存儲設(shè)備

（1）視頻存儲無論是采用DVR還是NVR技術(shù)，存儲設(shè)備應(yīng)能實現(xiàn)遠程數(shù)字圖像的實時錄像、備份、報警錄像、事件錄像、集中備份和錄像檢索、回放等功能。

（2）存儲時間要求。

1）普通視頻信息宜按不小于3天進行存儲，圖像分辨率不低于CIF，圖像幀率可為1～25 f/s人工可調(diào)。

2）重點目標及重點治安防范區(qū)域的視頻信息宜按15天進行存儲，圖像分辨率不低于4CIF，圖像幀率可為1～25 f/s自動調(diào)整。

3）告警圖像及告警信息宜按30天進行存儲，圖像分辨率不低于4CIF，圖像幀率為25 f/s。

（3）存儲設(shè)備應(yīng)支持RAID5、RAID6、 RAID TP等存儲保護機制。

（4）每臺存儲服務(wù)器可同時處理的存儲視頻路數(shù)應(yīng)不小于30路（4CIF）。

（5）存儲容量要求。

存儲容量計算除符合存儲的保護機制外，還應(yīng)按有效存儲時間和有效視頻信息內(nèi)容進行設(shè)計。存儲容量計算公式：

B=N×(X/8)×Y×24×3600/(10242)其中：B為存儲容量（TB）,N為視頻路數(shù)，X為視頻的速率（Mb/s）,Y為存儲時間（天）。

5.4 視頻控制設(shè)備

視頻控制設(shè)備應(yīng)能滿足使用和冗余要求，支持多路視頻輸入/輸出、視音頻解壓縮功能；具有手動或自動操作的切換，并具有和外部其他系統(tǒng)聯(lián)動的接口，實現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)動控制功能。

6 結(jié)束語

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合性能不斷提高，目前的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，集圖像、聲音和防盜報警于一體，已經(jīng)成為安全防范自動化技術(shù)的主要發(fā)展方向。隨著鐵路快速發(fā)展的需要，鐵路系統(tǒng)信息化建設(shè)的不斷深入，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和多功能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)將會被更廣泛地推廣與應(yīng)用。

[1] 鐵路圖像通信設(shè)計規(guī)范（報批稿）[S].

[2] GB50395-2007,視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 孟巍.鐵路客運專線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案[J]．鐵道通信信號，2007（10）：41-43.