綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在“錫烏線”的應(yīng)用

高 雪

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在“錫烏線”的應(yīng)用

高 雪

摘 要：視頻監(jiān)控是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，作為鐵路運(yùn)行過(guò)程中對(duì)安全生產(chǎn)監(jiān)控的“眼睛”，視頻監(jiān)控目前在國(guó)內(nèi)外已引起了越來(lái)越多的關(guān)注。針對(duì)錫烏 (錫林浩特－烏蘭浩特)線的實(shí)際需要，對(duì)該線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)容量;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);視頻

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。綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為鐵路通信信息系統(tǒng)中一個(gè)重要的系統(tǒng)，為鐵路的安全運(yùn)行做出了很大貢獻(xiàn)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要性逐步得到大家的共識(shí)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻節(jié)點(diǎn)設(shè)備 (包括核心節(jié)點(diǎn)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)和接入節(jié)點(diǎn))、視頻采集點(diǎn)前端設(shè)備、視頻網(wǎng)絡(luò)和用戶(hù)終端構(gòu)成。視頻核心節(jié)點(diǎn)設(shè)置在鐵道部，視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)一般設(shè)置在鐵路局或高速鐵路調(diào)度所。Ⅰ類(lèi)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(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)接入、Ⅱ類(lèi)接入節(jié)點(diǎn)的匯聚上傳及調(diào)用上傳等，具備存儲(chǔ)功能、視頻分發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)功能。Ⅱ類(lèi)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(chē)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(guò)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。

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用離不開(kāi)承載數(shù)據(jù)流的傳輸網(wǎng)絡(luò)，傳輸網(wǎng)絡(luò)是各種數(shù)據(jù)信息的傳輸通道，連接車(chē)站級(jí)和中央級(jí)系統(tǒng)，在綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)中起著極其重要的作用。傳輸網(wǎng)絡(luò)必須具備以下2個(gè)特點(diǎn)，一是具有足夠的帶寬容量，滿(mǎn)足各種監(jiān)控信息實(shí)時(shí)性傳輸和在突發(fā)事故時(shí)數(shù)據(jù)量突增的特點(diǎn);二是具有高可靠性，滿(mǎn)足綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)信息不間斷交換傳輸?shù)男枰?/p>

2 系統(tǒng)組網(wǎng)方式

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由基礎(chǔ)網(wǎng)和接入網(wǎng)2部分組成。基礎(chǔ)網(wǎng)為綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息遠(yuǎn)程傳輸提供可靠的通道。接入網(wǎng)指前端視頻采集設(shè)備接入視頻接入節(jié)點(diǎn)的通道。接入方式：各機(jī)房視頻前端設(shè)備采用視頻/控制電纜接入各視頻接入節(jié)點(diǎn);車(chē)站咽喉區(qū)、公跨鐵立交橋、編組站的視頻前端設(shè)備采用光纜+視頻光端機(jī)方式就近接入各視頻接入節(jié)點(diǎn);信號(hào)中繼站、電力變電所、開(kāi)閉所、分區(qū)所、AT所等，也以視頻光端機(jī)的方式就近接入視頻接入節(jié)點(diǎn)。針對(duì)部分地段鐵路沿線的特殊情況，部分監(jiān)控點(diǎn)還可以采用無(wú)線微波傳輸方式解決。

分層分級(jí)構(gòu)建、分期擴(kuò)容可以規(guī)避鐵路視頻監(jiān)控項(xiàng)目的建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，這就要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)支持靈活多級(jí)組網(wǎng)、平滑擴(kuò)容，支持并實(shí)現(xiàn)多種部署模式、分層組網(wǎng)，從視頻采集點(diǎn)、視頻接入點(diǎn)到區(qū)域控制點(diǎn)、核心控制點(diǎn)進(jìn)行建設(shè)。網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)了對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)所有設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、排除故障，保障監(jiān)控系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行和現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的連續(xù)。鐵路沿線解決方案如圖1所示。

3 錫烏線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案

錫烏線起始于錫桑線的錫林浩特站，終點(diǎn)于白阿線的烏蘭浩特站，全線總長(zhǎng)度將近600 km，共53個(gè)車(chē)站，跨越集通公司和沈陽(yáng)鐵路局2個(gè)管轄范圍。本線是蒙東地區(qū)重要的能源輸出通路，沿線煤田密集，由于鐵路運(yùn)輸行業(yè)的特殊性存在很多安全隱患，因此綜合視頻監(jiān)控在錫烏鐵路運(yùn)行中起到了重要的作用。

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

本工程綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)由公司區(qū)域節(jié)點(diǎn)、7處視頻Ⅰ類(lèi)接入節(jié)點(diǎn)、19處視頻Ⅱ類(lèi)接入節(jié)點(diǎn)及視頻采集點(diǎn)設(shè)備組成。在集通公司新設(shè)綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域節(jié)點(diǎn)設(shè)備，對(duì)全線視頻系統(tǒng)統(tǒng)一管理及視頻調(diào)用;7處視頻Ⅰ類(lèi)接入節(jié)點(diǎn)對(duì)管轄車(chē)站的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)及調(diào)用;19處視頻Ⅱ類(lèi)接入節(jié)點(diǎn)對(duì)本站視頻采集到的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)及調(diào)用;每座車(chē)站在兩側(cè)咽喉區(qū)各設(shè)置1處一體化槍機(jī) (帶云臺(tái))，對(duì)咽喉區(qū)進(jìn)行監(jiān)控;運(yùn)轉(zhuǎn)室設(shè)置2處室內(nèi)球機(jī)對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)室進(jìn)行監(jiān)控;在車(chē)站站臺(tái)接車(chē)區(qū)附近設(shè)置1處室外球機(jī)，對(duì)接車(chē)區(qū)進(jìn)行監(jiān)控。

集通公司區(qū)域節(jié)點(diǎn)設(shè)置主備視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)設(shè)備，含管理、分發(fā)、應(yīng)用的服務(wù)器功能設(shè)備及主備存儲(chǔ)服務(wù)器、主備磁盤(pán)陣列。Ⅰ類(lèi)視頻節(jié)點(diǎn)配置存儲(chǔ)服務(wù)器及磁盤(pán)陣列;區(qū)域節(jié)點(diǎn)配置主備UPS設(shè)備。視頻采集點(diǎn)設(shè)備主要由前端攝像機(jī)和相關(guān)的線纜組成，設(shè)置于上述各監(jiān)測(cè)點(diǎn)接入鄰近的視頻接入節(jié)點(diǎn)。車(chē)站Ⅱ類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)通過(guò)交換機(jī)及路由器匯聚至區(qū)域的Ⅰ類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)，7處視頻Ⅰ類(lèi)節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)匯聚至集通區(qū)域視頻中心。所有圖像壓縮編碼格式采用MPEG-4或H.264格式，分辨率為4CIF或CIF(352×288)。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

錫烏線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)呈樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，共分為C3、C2、C1和C0 4層，各層之間通過(guò)廣域網(wǎng)傳輸通道相連。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及流量見(jiàn)圖2。

3.2.1 C3層

C3層由錫烏公司和車(chē)務(wù)段構(gòu)成，本層用戶(hù)可以查看錫烏線所有的視頻監(jiān)控圖像，其視頻流是逐級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)到C3層的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器上。錫烏公司主要有數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、時(shí)鐘服務(wù)器、防病毒服務(wù)器、路由器、交換機(jī)、運(yùn)營(yíng)監(jiān)控終端、公安處監(jiān)控終端、安監(jiān)監(jiān)控終端、系統(tǒng)維護(hù)終端、網(wǎng)管終端、電源屏和UPS等。車(chē)務(wù)段有車(chē)務(wù)段視頻監(jiān)控終端、42吋大屏、交換機(jī)和UPS等。

圖1 鐵路沿途監(jiān)控解決方案

圖2 系統(tǒng)流量及結(jié)構(gòu)示意圖

3.2.2 C2層

C2層由集通公司和長(zhǎng)春電務(wù)段構(gòu)成，本層用戶(hù)可以查看所轄范圍內(nèi)的視頻監(jiān)控圖像，其視頻流是逐級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)到C2層的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器上，同時(shí)，本層還需要向上層轉(zhuǎn)發(fā)視頻流。集通公司和長(zhǎng)春電務(wù)段均有轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、視頻監(jiān)控終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

3.2.3 C1和C0層

C1和C0層由4個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，分別為A1、A2、A3和A4。A1節(jié)點(diǎn)屬集通公司管理，有4個(gè)主控站 (錫林浩特北、西烏旗、白音華南、寶日格)、14個(gè)無(wú)人值守車(chē)站 (海彥呼都格、包門(mén)陶勒蓋、塔布都格、白音烏拉、格勒森德、塔林高勒、推能木塔爾、賽溫都爾、烏拉圖嘎、阿拉坦、毛瑞霍、寶日溫都爾、包爾呼東、蘇吉達(dá)巴)、6個(gè)派出所(錫林浩特北、包門(mén)陶勒蓋、格勒森德、西烏旗、白音華南、寶日格)、1個(gè)領(lǐng)工區(qū)和5個(gè)工區(qū)。

主控站設(shè)存儲(chǔ)服務(wù)器，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)各視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。存儲(chǔ)7天1路CIF格式 (512kb/s)的圖像，需要容量512kb/s/8×3600×24×7=39GB;存儲(chǔ)7天1路D1(4CIF)格式的圖像，需要容量2048kb/s/8×3600×24×7=155GB。經(jīng)過(guò)對(duì)錫烏線的分析，需要最多容量的存儲(chǔ)服務(wù)器是西烏旗存儲(chǔ)服務(wù)器，存儲(chǔ)7天需要155×5×2+39×3=1667GB，在設(shè)計(jì)中，主控車(chē)均安裝4塊1TB的硬盤(pán)，通過(guò)做 RAID5，既保證了數(shù)據(jù)的安全性，又有3TB容量可供利用。

主控站設(shè)分發(fā)服務(wù)器，負(fù)責(zé)分發(fā)本站及下轄無(wú)人車(chē)站各攝像機(jī)的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)到上層轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器;咽喉區(qū)、室內(nèi)、外勤點(diǎn)攝像機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)視各站場(chǎng)的信號(hào)設(shè)備及其他設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況;領(lǐng)工區(qū)可通過(guò) C2轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，查看所轄范圍內(nèi)的視頻監(jiān)控圖像;工區(qū)和運(yùn)轉(zhuǎn)室可通過(guò)本層的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，查看所轄范圍內(nèi)的視頻監(jiān)控圖像;派出所原則上通過(guò)本地分發(fā)服務(wù)器查看所轄范圍內(nèi)的咽喉區(qū)和外勤點(diǎn)的視頻監(jiān)控圖像，如果確實(shí)無(wú)法查看到所轄范圍內(nèi)的所有車(chē)站的視頻監(jiān)控圖像，可通過(guò)C2轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器查看。

A1、A2、A3和A4節(jié)點(diǎn)只是在監(jiān)控點(diǎn)、車(chē)站數(shù)量、工區(qū)數(shù)量、運(yùn)轉(zhuǎn)室數(shù)量和派出所數(shù)量上有所不同，其訪問(wèn)方式、存儲(chǔ)方式、分發(fā)方式均相同。

4 結(jié)束語(yǔ)

視頻監(jiān)控作為鐵路信息化的重要組成部分提供直觀先進(jìn)的輔助決策手段，對(duì)于保障鐵路的安全運(yùn)營(yíng)，提升服務(wù)質(zhì)量具有重要作用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、編解碼技術(shù)及存儲(chǔ)技術(shù)的不斷發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)為平臺(tái)，以智能圖像分析為特色的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將逐漸成為主流，我們應(yīng)緊跟技術(shù)發(fā)展，多采用新技術(shù)，以保障鐵路的安全運(yùn)營(yíng)。

［1］吳暉.電力系統(tǒng)視頻綜合監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)研究［J］.電信科學(xué)，2009(1)：19～21

［2］汪光華.視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)政法大學(xué)出版社，2008，28 ～38

Abstract:Video monitoring is an important part of the security system and acts as the eyes of production safety monitoring on the process of railway operation．So，more and more attentions have been paid to video monitoring home and abroad．According to actual requirement of Xilinhaote—Wulanhaote railway，this paper describes a study of the solution to integrated video monitoring system of the line．.

Key words:System capacity;Network structure;Video

高 雪：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 工程師 300251天津

2012-12-10

(責(zé)任編輯：諸 紅)