鐵路視頻監(jiān)控的發(fā)展歷程

摘要：中國鐵路發(fā)展至今，從普速列車到特快列車，再到和諧號動車，最后到復(fù)興號高鐵列車。隨著軌道交通事業(yè)的發(fā)展，鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)也有了大幅度的技術(shù)提升及設(shè)備的更新?lián)Q代。 本論文從圖像采集、視頻傳輸、圖像存儲、系統(tǒng)軟件等幾方面對視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展進行了分析，闡述了鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程。

關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控;數(shù)字網(wǎng)絡(luò);圖像碼流;存儲方式

縱觀中國鐵路的發(fā)展，從綠色車皮的普速列車到白色車皮的空調(diào)特快列車，再到和諧號動車組的動車，最后發(fā)展到目前的復(fù)興號高鐵列車，給我們的出行帶來了前所未有的便捷。隨著車速的提高、車次的增加，旅客客流量也有了明顯的增高，這就對我們的鐵路安全提出了更高的要求。為此，我們的鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)也隨之進行了大幅度的技術(shù)提升及設(shè)備的更新?lián)Q代，以保障鐵路的運輸安全與旅客人身財產(chǎn)安全。

鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)提升主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

一、圖像采集設(shè)備更新

圖像采集設(shè)備一般指的是攝像機。從過去的模擬攝像機到現(xiàn)在的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機，不管是從圖像的分辨率，還是從圖像的處理方式，都有了明顯的改變。模擬攝像機只能提供模擬信號的輸出，分辨率一般為CIF、4CIF、D1等，而且接線較為復(fù)雜，傳輸距離受限;數(shù)字攝像機可以通過網(wǎng)口或光口輸出視頻數(shù)字信號，而且部分攝像機可以支持POE供電方式，這樣只需要一根網(wǎng)線就可以完成供電、視頻數(shù)字碼流傳輸、控制信令傳輸?shù)裙δ埽直媛室话銥?20P、1080P、4K等，另外由于利用網(wǎng)線或光纜替代了原有的同軸電纜，在傳輸距離方面也有了明顯提升。

二、視頻流傳輸通道擴容

視頻流傳輸通道指的是視頻碼流在攝像機、服務(wù)器、監(jiān)控終端等設(shè)備間傳送的通道。隨著攝像機分辨率的提升，相應(yīng)的圖像碼流也隨之增大，由原來的0.5Mb/s、1Mb/s等升至4Mb/s、8Mb/s等，而且隨著客流量的增大，視頻監(jiān)控點位也逐漸增多，趨于密集，基本做到無死角盲區(qū)。這樣多數(shù)既有的傳輸通道并不能滿足實際需求，所以需要對既有傳輸通道進行有效的擴容。主要擴容涉及到交換機等設(shè)備的硬件更新與組網(wǎng)方式的更新，硬件方面由既有的百兆交換機升級為千兆交換機或千兆端口;組網(wǎng)方面由原有的傳輸系統(tǒng)通道升級為光纖直連單獨成網(wǎng)等方式。

三、圖像存儲設(shè)備更新

存儲設(shè)備一般指的是存儲磁盤陣列。隨著監(jiān)控點位增多，單路視頻碼流的增大，鐵路視頻監(jiān)控標準要求的存儲天數(shù)的增加，導(dǎo)致原有的磁盤陣列存儲空間無法滿足現(xiàn)場實際需求，這樣就需要對存儲設(shè)備及連接方式進行更新?lián)Q代。

在最初的鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，存儲設(shè)備使用的是硬盤錄像機DVR。主要是將模擬攝像機采集的模擬圖像直接存儲在前端硬盤錄像機的硬盤上，屬于分布式存儲。但硬盤錄像機硬盤數(shù)量有限，存儲路數(shù)相應(yīng)受限，且信息存儲是逐行存儲，一旦某一塊硬盤出現(xiàn)壞道，就會導(dǎo)致設(shè)備宕機無法進行正常工作，存在較大的安全隱患。故后續(xù)推出了更新?lián)Q代產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機NVR，其主要功能是通過網(wǎng)絡(luò)接收網(wǎng)絡(luò)攝像機或編碼器等設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)字視頻碼流，并進行存儲和管理。鐵路視頻監(jiān)控系存儲將NVR軟件服務(wù)配置在服務(wù)器中，然后通過掛載磁盤陣列的方式實現(xiàn)視頻流的管理和存儲功能，存儲空間得到極大提升，可實現(xiàn)多路視頻同時存儲。另外，掛載的磁盤陣列具備RAID保護機制，提高了存儲性能和提供數(shù)據(jù)備份技術(shù)，從而提高了存儲的安全性能。

隨著視頻監(jiān)控的逐步發(fā)展，鐵路視頻監(jiān)控攝像機點位增多，而且基于中國鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)架，大量存儲數(shù)據(jù)需要得到統(tǒng)一管理。既有的NVR無法滿足現(xiàn)有需求。所以，再次引用新的技術(shù)IP-SAN+服務(wù)器+軟件替代既有的NVR，IPSAN是以IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建存儲網(wǎng)絡(luò)，穩(wěn)定性高，擴展能力強，模塊化維護簡單。IPSAN部署簡單，維護簡單，共享網(wǎng)絡(luò)提高網(wǎng)絡(luò)利用率，具有開放性，容易實現(xiàn)異地存儲及遠程容災(zāi)，不受傳輸距離限制。目前鐵路視頻監(jiān)控多數(shù)采用的IPSAN方式進行存儲。

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)大時代的來臨，云計算飛速發(fā)展，接踵而來的就是云存儲的推廣、發(fā)展及應(yīng)用。云存儲是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的安全性，并節(jié)約存儲空間。與傳統(tǒng)磁盤陣列相比，云存儲系統(tǒng)可將幾十個存儲節(jié)點組織為統(tǒng)一存儲系統(tǒng)，其橫向擴展特性克服了系統(tǒng)性能、存儲容量、容災(zāi)能力等方面的限制，其線性擴展能力為業(yè)務(wù)的長期高性價比提供保障。雖然現(xiàn)今云存儲系統(tǒng)還沒廣泛應(yīng)用于鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但毫無疑問是今后的發(fā)展趨勢，會因地制宜的普及應(yīng)用。

四、軟件功能逐步完善健全

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在軟件功能方面也同樣在進行著各種開發(fā)、優(yōu)化等完善工作。目前能夠提供給用戶的功能不僅僅停留在以前的視頻圖像實時調(diào)用、錄像回放、云鏡控制等基本功能，還添加完善了行為分析、圖像質(zhì)量診斷及設(shè)備網(wǎng)管等功能。行為分析主要實現(xiàn)在監(jiān)控場景內(nèi)，是否有人非法闖入及對滯留物等進行智能判斷，并將結(jié)果第一時間反應(yīng)給有關(guān)部門進行處理;圖像質(zhì)量診斷功能，主要是在設(shè)備維護階段，如果圖像出現(xiàn)圖像黑屏、花屏、模糊等情況，也可以進行智能判斷，并將結(jié)果反饋給設(shè)備運維單位進行處理;設(shè)備網(wǎng)管功能主要是將視頻監(jiān)控系統(tǒng)中所有涉及到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行有效監(jiān)測，同時需要添加所有設(shè)備的IP地址及mib庫等參數(shù)，這樣維護單位就可以通過告警信息隨時了解到設(shè)備狀態(tài)，例如：交換機是否斷電、交換機端口數(shù)據(jù)是否異常、服務(wù)器及磁盤陣列設(shè)備是否有異常等。

綜合以上幾個方面，鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在順應(yīng)科技的發(fā)展不斷更新完善，以滿足新時代高鐵運營的基本需求，為廣大旅客的出行提供了堅實的安全保障。

參考文獻：

[1]胡江濤. 視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用[M]. 北京：法律出版社，2015.04

[2]胡世杰. 分布式對象存儲[M]. 北京：人民郵電出版社，2018.06

作者簡介：

戰(zhàn)嶠（1983—）性別：女，籍貫：北京，民族：漢族，職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：通信信息，單位：北京國鐵華晨通信科技有限公司。

作者單位：北京國鐵華晨通信科技有限公司