高速鐵路客運(yùn)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

謝甲旭，呂曉軍，昝 蕊，史天運(yùn)

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

高速鐵路建設(shè)中，安全問題非常重要。視頻監(jiān)控作為鐵路防火、防盜、防災(zāi)、事故救援、調(diào)度指揮的重要輔助手段，可為鐵路的安全運(yùn)營(yíng)提供可靠的技術(shù)保障。由于高速鐵路運(yùn)行速度快，運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)高，對(duì)安全技術(shù)保障措施的反應(yīng)速度、運(yùn)行效率也提出了更高的要求[1]。

我國(guó)已經(jīng)建成的高速鐵路已經(jīng)部分應(yīng)用了鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車站重點(diǎn)區(qū)域、公跨鐵立交橋、通信機(jī)房、信號(hào)機(jī)房、牽引供電機(jī)房?jī)?nèi)外、電力供電機(jī)房?jī)?nèi)外的實(shí)時(shí)監(jiān)控；在控制中心和分控中心，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其管轄范圍內(nèi)視頻分專業(yè)、分區(qū)域遠(yuǎn)程監(jiān)控。綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)為高速鐵路各類視頻監(jiān)控應(yīng)用提供了統(tǒng)一的信息共享和接入平臺(tái)，有利于各類視頻的資源共享和專業(yè)應(yīng)用。

已經(jīng)建成的高速鐵路客運(yùn)站的規(guī)模較大，客運(yùn)站的客運(yùn)組織以及安全生產(chǎn)與行車管理、防火、防盜、防災(zāi)、調(diào)度指揮、事故防范的協(xié)調(diào)預(yù)防對(duì)客運(yùn)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求。

1 總體思路

1.1 應(yīng)用需求

高速鐵路客運(yùn)站在運(yùn)營(yíng)和管理上具有以下幾方面的特點(diǎn)：

（1）空間大，各功能空間劃分相對(duì)獨(dú)立，一般劃分有售票區(qū)域、候車區(qū)域、股道區(qū)域、進(jìn)站檢票區(qū)、出站檢票區(qū)、辦公區(qū)域、設(shè)備間以及各區(qū)域之間的連接通道。

（2）綜合性強(qiáng)，需要考慮到與城市軌道交通、航空運(yùn)輸、公共汽車運(yùn)輸?shù)倪B接。

（3）運(yùn)營(yíng)管理效率要求高，需要采用各種自動(dòng)化設(shè)備提高運(yùn)營(yíng)管理水平，減少人員崗位。

（4）服務(wù)集成性高，一般都設(shè)計(jì)了旅客服務(wù)集成管理平臺(tái)，對(duì)視頻監(jiān)控、客運(yùn)廣播、導(dǎo)向揭示、旅客查詢、寄存和求助等旅客服務(wù)功能進(jìn)行集成管理。

現(xiàn)有鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合了路內(nèi)各專業(yè)的視頻監(jiān)控，主要滿足的是各專業(yè)部門（調(diào)度、客運(yùn)、車輛、機(jī)務(wù)、工務(wù)、安監(jiān)、電務(wù)）對(duì)視頻畫面的預(yù)覽需求。在高速鐵路客運(yùn)站綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的是分立運(yùn)行的模式，單獨(dú)的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)不能有效利用車站業(yè)務(wù)信息，與車站其他旅客服務(wù)設(shè)備功能聯(lián)動(dòng)、智能化程度低。大多新建高速鐵路客運(yùn)站攝像頭安裝數(shù)量較多布局也較分散，現(xiàn)有視頻監(jiān)控基本采用人為盯防的方式，當(dāng)要查看針對(duì)某趟列車相關(guān)區(qū)域的業(yè)務(wù)畫面時(shí)不得不手動(dòng)操作，工作人員所關(guān)心的針對(duì)列車到發(fā)相關(guān)的業(yè)務(wù)監(jiān)控不能自動(dòng)地組織展示，在不同時(shí)間車站工作人員對(duì)視頻畫面位置及內(nèi)容的關(guān)注程度是不一樣的。在旅客服務(wù)平臺(tái)鐵路局集中管控的模式下，鐵路局工作人員手動(dòng)調(diào)用所有管控車站業(yè)務(wù)監(jiān)控畫面也是一件相當(dāng)繁瑣且效率低下的工作。

利用現(xiàn)有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)并將其集成到旅客服務(wù)集成管理平臺(tái)上，共享車站業(yè)務(wù)信息，以列車到發(fā)信息為驅(qū)動(dòng)，生成售票區(qū)域、候車區(qū)域、股道區(qū)域、進(jìn)站檢票區(qū)、出站檢票區(qū)、辦公區(qū)域、設(shè)備間以及各區(qū)域之間的連接通道等區(qū)域的業(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃，并自動(dòng)執(zhí)行，可以自動(dòng)組織展示業(yè)務(wù)視頻監(jiān)控，減少人員崗位，很好地提高大型客運(yùn)車站的管理效率和水平。

1.2 實(shí)現(xiàn)思路

1.2.1 綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成到旅客服務(wù)集成管理平臺(tái)中

旅客服務(wù)集成管理平臺(tái)自動(dòng)獲取列車調(diào)度管理系統(tǒng)（TDMS）和客票發(fā)售與預(yù)訂系統(tǒng)（TRS）數(shù)據(jù)，生成列車到發(fā)信息，實(shí)現(xiàn)車站的視頻監(jiān)控、客運(yùn)廣播、引導(dǎo)揭示、旅客查詢、寄存求助、時(shí)鐘等子系統(tǒng)的操作集成。利用綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)視頻圖像、錄像存儲(chǔ)、接口功能，與旅客服務(wù)集成管理平臺(tái)有效集成，形成客運(yùn)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在旅客服務(wù)信息系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用列車到發(fā)信息提取列車的到站、發(fā)站時(shí)間，開檢、停檢時(shí)間為時(shí)間基準(zhǔn)，按照車站的車流和旅客流向配置時(shí)間參數(shù)，生成車次所對(duì)應(yīng)的候車室、進(jìn)站檢票口、股道、出站檢票口等的業(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃，業(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃智能調(diào)取并重新組織綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)視頻源進(jìn)行業(yè)務(wù)監(jiān)控。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)告警；當(dāng)車站旅客有求助或報(bào)警請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)出求助點(diǎn)或報(bào)警點(diǎn)的相關(guān)視頻進(jìn)行顯示。

1.2.2 鐵路局集中-車站應(yīng)急模式

在鐵路局設(shè)置區(qū)域中心旅客服務(wù)集成管理平臺(tái)，在各站設(shè)置旅客服務(wù)信息系統(tǒng)應(yīng)急管理平臺(tái)。正常工作模式下由區(qū)域中心實(shí)現(xiàn)對(duì)管轄車站旅客服務(wù)信息系統(tǒng)的集中管控，實(shí)現(xiàn)與TDMS、TRS、綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)等的統(tǒng)一接口，在鐵路局中心執(zhí)行各管控車站的業(yè)務(wù)監(jiān)控，同時(shí)各管控車站共享鐵路局集成管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)執(zhí)行本站的業(yè)務(wù)監(jiān)控。當(dāng)區(qū)域中心旅客服務(wù)信息系統(tǒng)集成管理平臺(tái)與車站之間的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)失效時(shí)，啟用車站級(jí)應(yīng)急管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車站級(jí)旅客服務(wù)信息系統(tǒng)的獨(dú)立管控，只在本站執(zhí)行業(yè)務(wù)監(jiān)控。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)實(shí)際情況，本系統(tǒng)采用鐵路局集中管控、車站應(yīng)急處理的方案，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

以一個(gè)管控車站為例。管控車站的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過視頻專網(wǎng)與鐵路局綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的傳輸，管控車站的旅客服務(wù)系統(tǒng)通過通信數(shù)據(jù)網(wǎng)與鐵路局旅客服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行旅客服務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸。在鐵路局中心，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的綜合視頻交換機(jī)通過防火墻與旅客服務(wù)核心交換機(jī)相連；在管控車站，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的綜合視頻交換機(jī)通過防火墻與旅客服務(wù)核心交換機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)鐵路局及車站旅客服務(wù)系統(tǒng)與綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件接口。綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合視頻監(jiān)控平臺(tái)服務(wù)器提供有軟件接口功能，在鐵路局及車站旅客服務(wù)系統(tǒng)中針對(duì)接口功能進(jìn)行軟件開發(fā)，調(diào)用接口功能，實(shí)現(xiàn)旅客服務(wù)系統(tǒng)與綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟件接口。

鐵路局旅客服務(wù)中心以數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器為核心，采用C/S架構(gòu)，通過應(yīng)用服務(wù)器群和接口服務(wù)器群完成核心業(yè)務(wù)的處理。車站旅客服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)急服務(wù)器實(shí)時(shí)同步鐵路局旅客服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以備通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)啟動(dòng)車站應(yīng)急管理平臺(tái)所用。通過業(yè)務(wù)客戶端上的集成管理平臺(tái)界面完成對(duì)視頻監(jiān)控人工監(jiān)控、視頻回放、輪巡顯示、輪巡組配置、攝像機(jī)管理、業(yè)務(wù)監(jiān)控模板配置等業(yè)務(wù)的操作。正常工作模式下由鐵路局中心實(shí)現(xiàn)對(duì)管轄車站視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的操作，鐵路局中心自動(dòng)執(zhí)行各管控車站的業(yè)務(wù)監(jiān)控，同時(shí)各管控車站共享鐵路局集成管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)執(zhí)行本站的業(yè)務(wù)監(jiān)控。當(dāng)鐵路局中心旅客服務(wù)信息系統(tǒng)集成管理平臺(tái)與車站之間的通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)失效時(shí)，啟用車站級(jí)應(yīng)急管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)本站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的獨(dú)立管控，在本站執(zhí)行業(yè)務(wù)監(jiān)控。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)功能

客運(yùn)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)，支持人工選擇監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行預(yù)覽、分屏切換、抓圖、輪巡組輪流顯示、錄像回放、云臺(tái)控制，另外一個(gè)重要特點(diǎn)是以旅客服務(wù)信息系統(tǒng)的列車到發(fā)信息為基礎(chǔ)，提取列車的到站、發(fā)站時(shí)間，開檢、停檢時(shí)間，并將其作為時(shí)間基準(zhǔn)，配合以時(shí)間參數(shù)，生成該車次所對(duì)應(yīng)的候車室、進(jìn)站檢票口、股道、出站檢票口的業(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃，自動(dòng)執(zhí)行監(jiān)控并呈現(xiàn)到電視拼接墻上。還具有與車站的求助報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行功能聯(lián)動(dòng)以及視頻監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視功能。系統(tǒng)能夠智能觸發(fā)車站車次所對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)監(jiān)控，與旅客服務(wù)信息系統(tǒng)的其他系統(tǒng)共享列車到發(fā)信息，具有深度集成、智能控制、信息共享等特點(diǎn)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻監(jiān)控客戶端、監(jiān)控后臺(tái)服務(wù)兩個(gè)模塊組成，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。視頻監(jiān)控客戶端一般部署到旅客服務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)客戶端上，主要包括業(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃表顯示、人工監(jiān)控、視頻回放、輪巡配置、監(jiān)控配置、模板配置等功能。監(jiān)控后臺(tái)服務(wù)一般部署到鐵路局應(yīng)用服務(wù)器和車站應(yīng)急服務(wù)器上，主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控計(jì)劃的生成、列車計(jì)劃變更處理、業(yè)務(wù)監(jiān)控響應(yīng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、求助報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能。

圖2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.1 視頻監(jiān)控客戶端

視頻監(jiān)控客戶端主要有6個(gè)模塊。

（1）業(yè)務(wù)監(jiān)控?？欤簶I(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃是以候車室、進(jìn)站檢票口、股道、出站檢票口等為監(jiān)控位置，外加其對(duì)應(yīng)的開始、停止監(jiān)控時(shí)間形成的一條監(jiān)控信息。該模塊實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃表的顯示，主要顯示內(nèi)容為業(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃的執(zhí)行狀態(tài)如未執(zhí)行、正在執(zhí)行、執(zhí)行成功、執(zhí)行失敗。同時(shí)可以按照車次、攝像機(jī)名稱、作業(yè)模式對(duì)監(jiān)控計(jì)劃進(jìn)行查詢。

（2）人工監(jiān)控模塊：車站工作人員可以任意手動(dòng)選擇需要查看的攝像機(jī)并在指定屏上進(jìn)行畫面預(yù)覽及停止，還可以進(jìn)行云臺(tái)控制，分屏切換，本地錄像，多點(diǎn)單畫面輪巡顯示、多點(diǎn)多畫面輪巡顯示。

（3）視頻回放模塊：可以以攝像機(jī)名稱、錄像時(shí)間、報(bào)警類型為檢索條件進(jìn)行錄像檢索并回放，同時(shí)對(duì)回放中的視頻可以進(jìn)行播放、慢放、快放、暫停、停止等回放控制。

（4）輪詢配置模塊：該模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)輪巡組的管理，增加、刪除輪巡組及組內(nèi)攝像機(jī)。

（5）監(jiān)控配置模塊：該模塊實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)信息的維護(hù)。

（6）監(jiān)控模板模塊：模板維護(hù)主要是針對(duì)不同的列車類型，對(duì)監(jiān)控的作業(yè)內(nèi)容、監(jiān)控開始時(shí)間（基準(zhǔn)時(shí)間+相對(duì)時(shí)間）、監(jiān)控停止時(shí)間（基準(zhǔn)時(shí)間+相對(duì)時(shí)間）、監(jiān)控區(qū)域、優(yōu)先級(jí)、觸發(fā)信號(hào)和作業(yè)模式進(jìn)行配置。

3.2 監(jiān)控后臺(tái)服務(wù)

監(jiān)控后臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃的生成、對(duì)列車計(jì)劃變更命令的處理、業(yè)務(wù)監(jiān)控響應(yīng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、求助報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能。

（1）監(jiān)控計(jì)劃生成：根據(jù)列車到發(fā)計(jì)劃、模板信息、攝像機(jī)信息，生成監(jiān)控計(jì)劃，見圖3。

圖3 監(jiān)控計(jì)劃生成

（2）列車計(jì)劃命令處理：當(dāng)業(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃已經(jīng)生成后，如果有列車計(jì)劃的變更，比如列車到達(dá)早晚點(diǎn)變更、?？抗傻雷兏?，監(jiān)控后臺(tái)接收到變更命令后會(huì)重新調(diào)整已經(jīng)生成的監(jiān)控計(jì)劃，并自動(dòng)下發(fā)。

（3）業(yè)務(wù)監(jiān)控響應(yīng)：該功能負(fù)責(zé)具體執(zhí)行每條業(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃，根據(jù)業(yè)務(wù)監(jiān)控計(jì)劃的開始時(shí)間自動(dòng)觸發(fā)，將對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)畫面投射到電視拼接墻（DID）上，業(yè)務(wù)監(jiān)控停止時(shí)間到時(shí)自動(dòng)下屏。

（4）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視：監(jiān)控后臺(tái)能夠監(jiān)測(cè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中所有視頻前端設(shè)備和編碼器的狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)自動(dòng)將故障信息提供給設(shè)備管理，以便設(shè)備管理員及時(shí)處理故障。

（5）求助報(bào)警聯(lián)動(dòng)：當(dāng)車站有旅客進(jìn)行求助或報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)把求助點(diǎn)或報(bào)警點(diǎn)的相關(guān)視頻投上屏，以便車站工作人員第一時(shí)間了解到現(xiàn)場(chǎng)情況。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

系統(tǒng)是在Windows平臺(tái)下開發(fā)的，以工業(yè)實(shí)時(shí)中間件技術(shù)為基礎(chǔ)，采用信息技術(shù)、分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、冗余技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、接口技術(shù)和面向?qū)ο蟮姆椒?，把綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成到旅客服務(wù)信息系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的自動(dòng)有效組織、信息共享和功能聯(lián)動(dòng)。

該系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)完成并在鄭州鐵路局、武漢鐵路局以及鄭州—武漢（鄭武）高速鐵路沿線各站實(shí)際應(yīng)用。2012年9月28日鄭武高速鐵路開通，到目前為止，視頻監(jiān)控系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，能有效組織業(yè)務(wù)監(jiān)控，業(yè)務(wù)監(jiān)控響應(yīng)時(shí)間誤差在1 s之內(nèi)。方便了工作人員了解車站整體運(yùn)營(yíng)情況，為客運(yùn)站的日常管理提供了技術(shù)支持，為客運(yùn)站處理突發(fā)事件提供了有力的保障。

5 結(jié)束語

高速鐵路客運(yùn)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)以鐵路局集中、車站應(yīng)急模式的旅客服務(wù)信息系統(tǒng)為背景，有效集成現(xiàn)有通信專業(yè)的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具有信息共享，智能控制的特點(diǎn)，是自主創(chuàng)新，自主開發(fā)研制的。高速鐵路客運(yùn)站業(yè)務(wù)監(jiān)控是客運(yùn)管理、應(yīng)急響應(yīng)的需要，是提高客運(yùn)站管理水平的技術(shù)手段。目前，本文所述的高速鐵路客運(yùn)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)已在鄭武高速鐵路工程中應(yīng)用，運(yùn)行良好，可為其他高速鐵路客運(yùn)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案的確定和實(shí)施提供有益的參考。

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