《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（試行）》解析

■ 許輝

許輝：北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院，工程師，北京，100073

視頻監(jiān)控作為一種傳統(tǒng)視頻技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用，是防范能力較強(qiáng)的綜合系統(tǒng)，是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，視頻監(jiān)控目前在國內(nèi)外已引起了越來越多的關(guān)注。

1 編制目的

我國鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)起步較早，但大部分為模擬系統(tǒng)，近年來模擬與數(shù)字混合的系統(tǒng)也在逐漸應(yīng)用。通過對(duì)16個(gè)鐵路局已建視頻系統(tǒng)的調(diào)查和了解，發(fā)現(xiàn)這些系統(tǒng)大多是以大型客運(yùn)車站的客運(yùn)、貨運(yùn)、車務(wù)以及公安等部門為滿足本業(yè)務(wù)部門的需求建設(shè)的，各部門視頻系統(tǒng)相互獨(dú)立，五花八門。由于安防系統(tǒng)的應(yīng)用是從民用開始，長(zhǎng)期以來國際國內(nèi)無統(tǒng)一檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，視頻的效果往往是由人的感觀給予評(píng)價(jià)，造成產(chǎn)品繁雜，視頻系統(tǒng)的質(zhì)量無法保證。隨著視頻技術(shù)的不斷發(fā)展和視頻系統(tǒng)在生產(chǎn)、生活中所起的作用不斷加強(qiáng)，鐵路對(duì)視頻系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和需求也不斷提高，近年來建設(shè)的視頻系統(tǒng)正在逐漸克服以上問題和不足。

視頻監(jiān)控在鐵路發(fā)展中發(fā)揮積極作用的同時(shí)，還存在以下幾個(gè)問題：（1）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范滯后于鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)。（2）用戶需求不明確。（3）分散建設(shè)，各自為政。

制定《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（試行）》（以下簡(jiǎn)稱技術(shù)規(guī)范）的目的是在鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)中按照“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一資源、統(tǒng)一管理”的原則，構(gòu)建統(tǒng)一的技術(shù)平臺(tái)，共享一個(gè)視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)，形成鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，滿足調(diào)度、車務(wù)、貨運(yùn)、客運(yùn)、機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車輛、公安、防災(zāi)監(jiān)控、牽引供電和電力、救援搶險(xiǎn)、應(yīng)急管理等部門的多種需求，做到合理布局、互聯(lián)互通、資源共享。

2 編制內(nèi)容

技術(shù)規(guī)范主要分為12個(gè)章節(jié)：總則、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和縮略語、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能要求、性能要求、主要設(shè)備要求、IP地址分配及用戶和設(shè)備編碼、信息傳輸要求、時(shí)間同步、安全性要求和運(yùn)行環(huán)境要求。以下對(duì)其主要內(nèi)容進(jìn)行闡述。

2.1 視頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻節(jié)點(diǎn)（視頻核心節(jié)點(diǎn)、視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)和視頻接入節(jié)點(diǎn)）設(shè)備、視頻采集點(diǎn)前端設(shè)備、視頻網(wǎng)絡(luò)和用戶終端構(gòu)成。系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)見圖1。

視頻核心節(jié)點(diǎn)設(shè)置在鐵道部，視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)設(shè)置在鐵路局或高速鐵路調(diào)度所，主要實(shí)現(xiàn)視頻的分發(fā)、系統(tǒng)管理、用戶管理和與其他系統(tǒng)的互聯(lián)等功能，并可根據(jù)用戶需要對(duì)重要視頻圖像或告警視頻進(jìn)行手動(dòng)存儲(chǔ)。

I類視頻接入節(jié)點(diǎn)一般設(shè)置在大型客運(yùn)站、編組站或段（所）所在地，節(jié)點(diǎn)中接入的采集點(diǎn)數(shù)量多，接入方式可以是直接接入、通過傳輸網(wǎng)絡(luò)接入、Ⅱ類接入節(jié)點(diǎn)的匯聚上傳接入及調(diào)用上傳接入等，具備存儲(chǔ)功能、視頻分發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)功能、設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視功能等。

Ⅱ類視頻接入節(jié)點(diǎn)一般設(shè)置在視頻采集點(diǎn)較集中的位置和其他車站，節(jié)點(diǎn)接入的采集點(diǎn)數(shù)量相對(duì)較少，接入方式可以是直接接入、通過傳輸網(wǎng)絡(luò)接入等，根據(jù)機(jī)房及傳輸條件等可確定該節(jié)點(diǎn)是否進(jìn)行視頻信息存儲(chǔ)或匯聚上傳（見圖2）。

各視頻節(jié)點(diǎn)的管理和控制情況如下：

視頻核心節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)管，對(duì)節(jié)點(diǎn)內(nèi)用戶和設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，并對(duì)管理信息進(jìn)行存儲(chǔ)，根據(jù)需要對(duì)核心節(jié)點(diǎn)和區(qū)域節(jié)點(diǎn)的管理信息進(jìn)行備份。視頻核心節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)管不具備對(duì)前端設(shè)備的配置修改、增加、刪除和對(duì)設(shè)備告警處理的權(quán)限。

視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)管，對(duì)轄區(qū)內(nèi)的用戶和設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)的所有用戶和設(shè)備認(rèn)證、鑒權(quán)，并對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)。同時(shí)把管理信息上傳至視頻核心節(jié)點(diǎn)、下發(fā)到轄區(qū)內(nèi)的視頻接入節(jié)點(diǎn)。視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)管，可以對(duì)轄區(qū)內(nèi)設(shè)備的配置進(jìn)行修改、增加和刪除，具備對(duì)設(shè)備告警處理的最高權(quán)限。

Ⅰ類視頻接入節(jié)點(diǎn)通過管理終端可對(duì)設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)和告警信息進(jìn)行瀏覽，可接收并存儲(chǔ)視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)下發(fā)的本節(jié)點(diǎn)管理信息，當(dāng)區(qū)域節(jié)點(diǎn)故障或區(qū)域節(jié)點(diǎn)與接入節(jié)點(diǎn)間連接故障時(shí)，接入節(jié)點(diǎn)內(nèi)的基本業(yè)務(wù)可正常進(jìn)行。Ⅱ類視頻接入節(jié)點(diǎn)不具備管理功能。

視頻接入節(jié)點(diǎn)內(nèi)的用戶可對(duì)轄區(qū)內(nèi)視頻信息資源進(jìn)行調(diào)用和管理，可對(duì)轄區(qū)內(nèi)前端設(shè)備進(jìn)行云鏡控制。視頻核心節(jié)點(diǎn)和視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)內(nèi)的用戶終端在正常情況下只能調(diào)用權(quán)限內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)視和存儲(chǔ)圖像；特殊情況下，經(jīng)授權(quán)可對(duì)前端攝像機(jī)進(jìn)行云鏡控制。

2.2 系統(tǒng)主要功能

通過對(duì)用戶的需求進(jìn)行調(diào)查，結(jié)合鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)應(yīng)能滿足調(diào)度、客運(yùn)、貨運(yùn)、機(jī)務(wù)、車輛、工務(wù)、電務(wù)、公安、防災(zāi)監(jiān)測(cè)、牽引供電和電力、救援搶險(xiǎn)、應(yīng)急管理等部門的多種需求，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息交互。系統(tǒng)應(yīng)具有視頻圖像采集、視頻處理、實(shí)時(shí)監(jiān)視、存儲(chǔ)、回放、云鏡控制、視頻分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)功能、視頻內(nèi)容分析、告警、聯(lián)動(dòng)、系統(tǒng)互聯(lián)、系統(tǒng)管理、用戶管理等主要功能，并通過不同的功能單元來實(shí)現(xiàn)。以下對(duì)部分系統(tǒng)功能加以描述：

（1）由于一些視頻編碼設(shè)備處理后的視頻畫面上標(biāo)識(shí)的字符為英文字符，不便于用戶觀看、辨認(rèn)，因此，在技術(shù)規(guī)范5.2中，規(guī)定了視頻編碼應(yīng)實(shí)現(xiàn)在視頻畫面上疊加中文字符的功能。

（2）為減少視頻流在傳輸中對(duì)網(wǎng)絡(luò)的壓力，以及對(duì)存儲(chǔ)空間的占用，在視頻處理功能中要求“能夠根據(jù)圖像內(nèi)容變化，采用不同的幀率（1～25 f/s）進(jìn)行傳送”。

（3）在實(shí)際應(yīng)用中，出于公安部門的保密需要，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)指定視頻圖像在其他業(yè)務(wù)部門終端上的屏蔽功能。

（4）存儲(chǔ)方式要求選擇適合于視頻流存儲(chǔ)的DAS或SAN方式。由于NAS存儲(chǔ)方式更適合于文件存儲(chǔ)，并且對(duì)于視頻檢索較為復(fù)雜，因此在技術(shù)規(guī)范中沒有推薦NAS存儲(chǔ)方式。

（5）鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一的視頻平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻資源的共享，滿足鐵路多業(yè)務(wù)部門的需求，存在多用戶同時(shí)調(diào)用同一路視頻圖像的情況。為減輕網(wǎng)絡(luò)壓力，系統(tǒng)必須具備視頻的分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)在同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)的分發(fā)和不同節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)發(fā)功能。當(dāng)視頻分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求超過系統(tǒng)能力時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)對(duì)權(quán)限較低的用戶暫停服務(wù)。

2.3 系統(tǒng)性能指標(biāo)

2.3.1 網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)

技術(shù)規(guī)范中，對(duì)視頻承載網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)要求為：網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的QoS實(shí)現(xiàn)要求IP承載網(wǎng)絡(luò)在承載端到端的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的視音頻IP包碼流時(shí)，做到延遲小、抖動(dòng)低、丟包率低。上述指標(biāo)的要求是對(duì)視頻流能夠流暢傳送的保障（見表1）。

2.3.2 系統(tǒng)時(shí)延

系統(tǒng)時(shí)延是指信息經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，端到端的信息延遲時(shí)間（雙向），主要包括發(fā)送端信息采集、編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸、信息接收端解碼、顯示等過程所經(jīng)歷的時(shí)間。

當(dāng)信息經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，端到端的信息延遲時(shí)間（雙向）應(yīng)不大于3 s，并滿足下列要求：

（1）設(shè)備編解碼時(shí)延應(yīng)不大于500 ms；

（2）每一級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延應(yīng)不大于50 ms；

（3）云鏡控制響應(yīng)時(shí)延應(yīng)不大于500 ms。

系統(tǒng)端到端時(shí)延是按下列公式計(jì)算考慮：

系統(tǒng)端到端時(shí)延 = 設(shè)備編解碼時(shí)延 + 三級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延 + 云鏡控制響應(yīng)時(shí)延 +網(wǎng)絡(luò)時(shí)延（雙向）+ 其他。

2.4 主要設(shè)備要求

2.4.1 采集設(shè)備

視頻采集設(shè)備中規(guī)定了在不同場(chǎng)合中應(yīng)用的攝像機(jī)技術(shù)指標(biāo)，主要有：（1）彩色槍型攝像機(jī)一般應(yīng)用于對(duì)環(huán)境照度要求不高的視頻采集點(diǎn)，用于夜間監(jiān)視時(shí)需配置輔助光源；（2）晝夜轉(zhuǎn)換型攝像機(jī)一般應(yīng)用于室外采集點(diǎn)，在低照度的時(shí)候自動(dòng)轉(zhuǎn)為黑白圖像提高圖像分辨率；（3）低照度攝像機(jī)一般應(yīng)用于室外采集點(diǎn)，它所需要的照度或光線比較低，在低照度時(shí)仍然為彩色圖像；（4）紅外熱像儀白天和夜晚都能工作，是目前較為先進(jìn)的夜視觀測(cè)器材，但價(jià)格比較昂貴，適合在夜晚沒有輔助光源的地點(diǎn)設(shè)置，監(jiān)視圖像為黑白圖像；（5）一體化球型攝像機(jī)一般應(yīng)用于室內(nèi)采集點(diǎn)或室外監(jiān)視區(qū)域較小的采集點(diǎn)，如機(jī)房、站臺(tái)、院落等。技術(shù)規(guī)范中規(guī)定室內(nèi)攝像機(jī)MTBF（平均無故障時(shí)間）不小于10 000 h，室外攝像機(jī)MTBF不小于20 000 h，特殊應(yīng)用場(chǎng)合攝像機(jī)MTBF不小于50 000 h。MTBF為設(shè)備的平均無故障時(shí)間，不能等同于設(shè)備的使用壽命，因此，特殊場(chǎng)合應(yīng)用的攝像機(jī)MTBF指標(biāo)不是普通攝像機(jī)輕易能夠達(dá)到的。

表1 網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)要求

2.4.2 存儲(chǔ)設(shè)備

存儲(chǔ)設(shè)備中主要對(duì)視頻工程中應(yīng)用較多的硬盤錄像機(jī)和磁盤陣列的設(shè)備指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定。其中，硬盤錄像機(jī)較多的是應(yīng)用在前端存儲(chǔ)工程中，這類工程的采集點(diǎn)一般設(shè)置較為分散，存儲(chǔ)視頻的數(shù)據(jù)量較小。磁盤陣列較多的是應(yīng)用在接入節(jié)點(diǎn)或區(qū)域節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集中存儲(chǔ)的工程中，這類工程的存儲(chǔ)點(diǎn)處理的視頻數(shù)據(jù)量較大，系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的管理較為集中。

2.5 信息傳輸要求

技術(shù)規(guī)范對(duì)視頻流和信令流的傳輸協(xié)議和傳輸流程做出了初步的規(guī)定，并對(duì)鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的互聯(lián)和聯(lián)動(dòng)做出要求。

與其他系統(tǒng)的互聯(lián)和聯(lián)動(dòng)要求主要分為兩部分：一是與其他視頻系統(tǒng)的互聯(lián)，規(guī)定了與既有模擬和數(shù)字視頻系統(tǒng)的互聯(lián)方式；二是與鐵路其他應(yīng)用系統(tǒng)的互聯(lián)和聯(lián)動(dòng)，主要包括電源及環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、旅客信息服務(wù)系統(tǒng)等。

為實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通要求，鐵道部又組織制定了《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)互通技術(shù)要求》作為技術(shù)規(guī)范的補(bǔ)充，目前正處于測(cè)試驗(yàn)證階段。

3 結(jié)束語

《鐵路綜合視頻監(jiān)視系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（試行）》目前是以鐵道部局文的形式下發(fā)至各鐵路局，處于試行階段，部分指標(biāo)仍屬于暫定階段。下一階段是對(duì)技術(shù)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作和更多的視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程，將進(jìn)一步驗(yàn)證其在鐵路應(yīng)用中的合理性和適用性。通過驗(yàn)證結(jié)論和工程經(jīng)驗(yàn)的積累，將對(duì)技術(shù)規(guī)范的內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)和修訂，形成適合于鐵路工程應(yīng)用的《鐵路綜合視頻監(jiān)視系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》終稿。

[1]鐵道部. 鐵運(yùn)[2008]33號(hào) 關(guān)于加強(qiáng)鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)用管理的通知[S]，2008

[2]鐵道部. 運(yùn)基通信[2008]630號(hào) 鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（試行）[S]，2008

[3]北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院. 鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的研究報(bào)告[R]，2009