鄭西高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)

■ 尉劍剛

1 鄭西監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鄭西高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱鄭西監(jiān)控系統(tǒng)）由區(qū)域監(jiān)控中心、視頻接入節(jié)點和前端設(shè)備構(gòu)成。視頻圖像管理、記錄與處理采用監(jiān)控中心和監(jiān)控站2級分布式處理結(jié)構(gòu)，采用全分布的視頻流處理與存儲結(jié)構(gòu)，可方便地實現(xiàn)各級節(jié)點數(shù)量和容量擴展，為鄭西監(jiān)控系統(tǒng)的擴展提供了極大的空間。

鄭西監(jiān)控系統(tǒng)在鄭州和西安設(shè)置兩個區(qū)域視頻監(jiān)控中心，在沿線10個車站設(shè)置Ⅰ類視頻接入點，在通信基站、信號中繼站、電力配電所（亭）設(shè)置Ⅱ類視頻接入點260處。全線配置視頻編碼器、解碼器3 000多路（其中460路具有行為分析功能），實裝攝像機1 700多臺。鄭西監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)見圖1。

1.1 區(qū)域監(jiān)控節(jié)點

鄭州和西安分別設(shè)置區(qū)域管理中心節(jié)點，完成鄭西監(jiān)控系統(tǒng)用戶及設(shè)備管理。區(qū)域監(jiān)控中心可完成鄭西監(jiān)控系統(tǒng)的告警事件及圖像存儲與管理，其主要職能定位為：管理、監(jiān)視、控制和報警處理。

鄭西監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)留電力SCADA、防災(zāi)系統(tǒng)及動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)接入條件，預(yù)留與鄭州及西安貨場視頻監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)條件，配置的設(shè)備包括管理服務(wù)器、錄像服務(wù)器、存儲設(shè)備和視頻監(jiān)控終端（通信、信號、牽引供電和電力）、大屏幕硬件解碼數(shù)字矩陣（數(shù)字鍵盤）等。

1.2 Ⅰ類視頻接入節(jié)點

Ⅰ類視頻接入節(jié)點設(shè)在沿線各站，包括2個大型車站、8個中小型車站。大型車站設(shè)備配置較高，小型車站設(shè)備配置略低，但性能完全能夠滿足鄭西監(jiān)控系統(tǒng)目前規(guī)模和預(yù)留視頻通道的接納。

Ⅰ類視頻接入節(jié)點負責本地監(jiān)控點攝像頭視頻信息的就近接入、處理和存儲，以及所屬Ⅱ類視頻接入點上傳視頻信息的存儲，并接受視頻監(jiān)控中心的調(diào)度和控制。

Ⅰ類視頻接入節(jié)點是一個區(qū)域性系統(tǒng)中心，對上負責將告警圖像信息上傳至鄭西監(jiān)控系統(tǒng)中心，接受其統(tǒng)一管理；對下負責所屬區(qū)間站現(xiàn)場監(jiān)控信息的集中存儲、管理和媒體流轉(zhuǎn)發(fā)。Ⅰ類視頻接入節(jié)點還設(shè)置視頻監(jiān)控終端，負責就近公安派出所/值班室視頻終端的接入。

1.3 Ⅱ類視頻接入點

沿線GSM-R基站、信號中繼站、牽引變電所、開閉所、分區(qū)所、AT所、電力配電所設(shè)置Ⅱ類視頻接入點。Ⅱ類視頻接入點負責現(xiàn)場監(jiān)控點攝像頭視頻信息的就近匯聚接入、處理、內(nèi)容分析，以及視頻信息上傳至車站監(jiān)控站等工作，并接受鄭西監(jiān)控系統(tǒng)中心的調(diào)度和控制。

1.4 鄭西系統(tǒng)存儲

鄭西監(jiān)控系統(tǒng)采用了相對集中的存儲結(jié)構(gòu)：在Ⅰ類視頻接入節(jié)點進行所屬區(qū)域監(jiān)視點圖像的集中存儲，原則為全部視頻按D1精度存儲，其中線路重點部位（咽喉、公路跨鐵路橋梁等）按15天存儲，其余部分按7天存儲，站內(nèi)客運服務(wù)重點部位按15天存儲，其余部位按3天存儲。

鄭州和西安兩個區(qū)域節(jié)點集中存儲全線告警圖像，存儲時間不少于30天，圖像分辨率為720×576（D1）。根據(jù)存儲全線告警圖像要求，全系統(tǒng)均配置IP SAN存儲設(shè)備，最小節(jié)點配置15 TB，最大節(jié)點配置75 TB，全線配置的總存儲能力超過400 TB。

2 鄭西監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)

根據(jù)提供的傳輸資源和鄭西監(jiān)控系統(tǒng)對傳輸資源的要求，采用Ⅱ類視頻接入點數(shù)據(jù)，通過傳輸系統(tǒng)提供的M STP接口匯聚到車站節(jié)點，Ⅰ類視頻接入節(jié)點數(shù)據(jù)由IP數(shù)據(jù)網(wǎng)承載與分控中心通過IP數(shù)據(jù)網(wǎng)和監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)組網(wǎng)方式匯聚到鄭西監(jiān)控系統(tǒng)中心（見圖2）。

2.1 區(qū)域中心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點

區(qū)域中心節(jié)點由1臺三層交換機為核心構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)本地設(shè)備互聯(lián)，并連接車站所在地的Ⅰ類視頻接入節(jié)點，完成相應(yīng)的路由策略，并實現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與第三方系統(tǒng)的鏈接。

經(jīng)流量分析，應(yīng)用服務(wù)器、錄像服務(wù)器、存儲設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的連接全部采用1 000 M接口，本地網(wǎng)絡(luò)與骨干IP網(wǎng)的連接配置1個FE端口。

英語和政治類課程是碩士研究生階段的必修課程，作為公共課程，內(nèi)容和課時的設(shè)置對研究生的培養(yǎng)起著“打基礎(chǔ)”的作用。想要了解國外研究動態(tài)，看懂英文文獻，研究生應(yīng)具備一定的英語水平。雖然目前本校研究生英語課時相對其他課程來說較多，但是許多學(xué)生為了應(yīng)考四、六級以及各種英語考試而忽視了英語課上知識的學(xué)習(xí)和課后鞏固。采訪了解到，大部分學(xué)生認為英語課內(nèi)容與本科階段重復(fù)性較大，并且課程內(nèi)容比較隨意，沒能使自己的英語水平得到實質(zhì)性的提升。

為了避免網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，將系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個虛擬局域網(wǎng)（-v lan），禁止不同車站及其所屬區(qū)域監(jiān)控站節(jié)點間的直接互訪。

2.2 Ⅰ類視頻接入節(jié)點網(wǎng)絡(luò)

Ⅰ類視頻接入節(jié)點在整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中起承上啟下作用，根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)模配置24端口的100 M/1 000 M混合或全1 000 M三層交換機。交換機支持VLAN業(yè)務(wù)，具有彈性擴展能力。錄像服務(wù)器、存儲設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的連接采用1 000 M接口，其余連接采用100 M接口。為了避免網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，將每10個Ⅱ類視頻接入節(jié)點劃分成一個網(wǎng)段。

根據(jù)業(yè)務(wù)流量，Ⅰ類視頻接入節(jié)點對上配置1~2個FE接口，捆綁使用，對下（Ⅱ類視頻接入節(jié)點）配置1~4個FE（M STP設(shè)備提供）接口。

2.3 Ⅱ類視頻接入節(jié)點網(wǎng)絡(luò)

Ⅱ類視頻接入節(jié)點屬于網(wǎng)絡(luò)末端，配置8，16，24，48端口100 M交換機（根據(jù)前端視頻編碼器數(shù)量），實現(xiàn)現(xiàn)場接入。

2.4 網(wǎng)絡(luò)帶寬分配原則

網(wǎng)絡(luò)帶寬設(shè)計遵循以下原則：每路視頻（D1）占用的網(wǎng)路凈負荷按2 048 kb/s計算，為保證流媒體的順暢連續(xù)和減少控制時延，總體網(wǎng)絡(luò)帶寬預(yù)留20％的余量。

工程開通初期，因傳輸系統(tǒng)分配的網(wǎng)絡(luò)帶寬不夠，臨時采用CIF圖像，在保證每個Ⅰ類視頻接入節(jié)點有1個FE接口情況下，圖像也可流暢地瀏覽。

3 鄭西監(jiān)控系統(tǒng)接口

鄭西監(jiān)控系統(tǒng)平臺本身支持多種規(guī)范的對外接口，包括OPC（Server ＆ Client）/OPC UA，YD/N 1363-D接口，SNM P及鐵路視頻系統(tǒng)互聯(lián)規(guī)范規(guī)定的SA接口服務(wù)器。鄭西監(jiān)控系統(tǒng)對外還提供接口開發(fā)包，并可采用以下規(guī)范與相關(guān)系統(tǒng)進行互聯(lián)。

（2）環(huán)境監(jiān)控：YD/N 1363-D接口，OPC Server；（3）網(wǎng)管系統(tǒng)：YD/N 1363-D接口，SNMP；

（4）防災(zāi)監(jiān)控：OPC/OPC UA；

（5）第三方視頻：SA+SDK，OPC+SDK，客戶端SDK。

4 鄭西監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用范圍

根據(jù)授權(quán)不同，鄭西監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控客戶端可實現(xiàn)管轄區(qū)內(nèi)各類視頻采集終端分專業(yè)、分區(qū)域的遠程監(jiān)控，實現(xiàn)實時圖像瀏覽與錄像調(diào)用。鄭西監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用范圍如下。

（1）運營調(diào)度視頻監(jiān)控。實現(xiàn)全線公路跨鐵路立交橋的全天候遠程實時監(jiān)控，可對橋梁落物、人員侵入等異常情況發(fā)出報警信息，防止安全事故發(fā)生；可對車站行車室實施視頻監(jiān)控；可對車站兩端咽喉區(qū)實施視頻監(jiān)控，全天候監(jiān)視列車進出站情況，對咽喉區(qū)的異物入侵等情況進行告警。

（2）通信/信號視頻監(jiān)控。對車站通信/信號機械室、信號中繼站、GSM-R基站、維修工區(qū)的通信機械室等無人值守機房進行視頻監(jiān)控，通過與相關(guān)系統(tǒng)的配合，實現(xiàn)對視頻觸發(fā)及視頻與照明設(shè)施的自動關(guān)聯(lián)動作。

（3）牽引供電視頻監(jiān)控。對全線開閉所、牽引變電所、分區(qū)所、AT所等牽引供電系統(tǒng)無人職守場所進行視頻遠程監(jiān)控。

（4）電力供電視頻監(jiān)控。對配電所無人值守設(shè)備工作狀態(tài)及場所的遠程視頻監(jiān)控。

（5）客運服務(wù)視頻監(jiān)控。沿線主要車站預(yù)留一定的視頻編碼接入條件，實現(xiàn)對車站重點場所、運營調(diào)度所需客運服務(wù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻信息的接入。

5 鄭西監(jiān)控系統(tǒng)功能

（1）實時圖像功能。帶授權(quán)的PTZ控制；單屏/多屏瀏覽；點播、輪詢、分組；基于多層矢量化地圖的圖形用戶界面；多預(yù)置位+默認預(yù)置位；燈光、雨刷、風(fēng)扇、加熱器等自動與手動控制；聲音、亮度、飽和度、對比度、色度的在線調(diào)整。

（2）錄像功能。監(jiān)視畫面自動/手動抓圖；自動/手動/定時/事件觸發(fā)錄像；客戶端本地手動錄像與回放；前端DVR錄像與回放；錄像參數(shù)在線配置；圖片檢索與回放；錄像檢索與回放；錄像合并。

（3）管理功能。多級流媒體轉(zhuǎn)發(fā)與分發(fā)；用戶等級、權(quán)限、權(quán)限范圍管理；用戶登入、登出、鎖定；操作日志管理；資源配置與管理。

（4）告警管理功能。行為分析軌跡標示、告警畫面邊框閃爍；移動偵測報警；GPIO觸發(fā)/第三方系統(tǒng)觸發(fā)報警；網(wǎng)絡(luò)通信報警；設(shè)備故障報警；視頻信號丟失報警；告警聯(lián)動；告警分級與分類。

6 相關(guān)建議

6.1 前端攝像機的選型

攝像機是視頻監(jiān)控系統(tǒng)最前端的傳感部件，其選擇是否合理直接影響整體效果。因攝像機沒有統(tǒng)一明確的標注和測試體系而造成混亂，技術(shù)參數(shù)標注相同，但供應(yīng)商不同，產(chǎn)品性能差距極大。因此，招標中應(yīng)針對特定類型監(jiān)視點需要的攝像設(shè)備給出具體量化要求（如距離、視場、照度、背景條件等）。另外，難以量化的要求決定了設(shè)備選擇的合理性和對視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成商的工程經(jīng)驗依賴。因此，大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)盡量選擇具有一定集成資質(zhì)、視頻監(jiān)控工程經(jīng)驗的集成商。

6.2 工程同步性

工程中由于工期、供電等條件制約，視頻監(jiān)控系統(tǒng)往往是四電系統(tǒng)中較后開通使用的系統(tǒng)，對前期工程實施、調(diào)試比較混亂和易出問題的階段不能進行有效監(jiān)控，如果能夠協(xié)調(diào)臨時供電和臨時通信條件，視頻監(jiān)控系統(tǒng)部分先期投入使用，可發(fā)揮更大的作用。

6.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性

視頻監(jiān)控系統(tǒng)本身屬性決定，只有將其與相關(guān)專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)聯(lián)互動、相輔相成才能發(fā)揮最大潛能，更好地服務(wù)于行車安全管理。因此，建議在工程準備工作中，明確要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)與各相關(guān)系統(tǒng)進行關(guān)聯(lián)互動，避免諸多“預(yù)留”，使其發(fā)揮最大使用效率。