新標準下連鎮(zhèn)鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計探討

◆王愉涵

新標準下連鎮(zhèn)鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計探討

◆王愉涵

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司 北京 102600）

隨著鐵路總公司《關于設計時速200km及以上鐵路區(qū)間線路視頻監(jiān)控設置有關補充標準的通知》（鐵總建設[2016]18號）的發(fā)布，本文以連云港至鎮(zhèn)江鐵路（董淮段）為例，分析采用新標準后高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計方案的變化，主要包括特殊地段視頻采集點的設置方案、攝像機的類型選擇、視頻接入節(jié)點的設備設置方案、視頻區(qū)域節(jié)點的設備設置方案、視頻承載網絡選擇、視頻系統(tǒng)供電方案等基本原則和解決方案，供鐵路設計人員參考借鑒。

高速鐵路；綜合視頻監(jiān)控；設計

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有數(shù)字化及智能化的特點，可以有效提高監(jiān)控的質量和效果，滿足鐵路部門對監(jiān)控系統(tǒng)的多功能需求。鐵總建設[2016]18號文的發(fā)布，提出對時速200km/h及以上的鐵路區(qū)間線路的監(jiān)控需求。本文以連云港至鎮(zhèn)江鐵路（董淮段）綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計為例，就高速鐵路特殊地段視頻采集點的設置方案、攝像機的類型選擇、視頻接入節(jié)點的設備設置方案、視頻區(qū)域節(jié)點的設備設置方案、視頻承載網絡選擇、視頻系統(tǒng)供電方案等相關技術問題進行分析探討，供鐵路設計人員參考借鑒。

1 特殊地段視頻采集點設置

橋梁應急救援疏散通道、長度6公里以上橋梁、區(qū)間路基、區(qū)間路基和橋梁結合部等區(qū)段設置視頻采集點。

1.1 橋梁應急救援疏散通道

橋梁應急救援疏散通道設置定焦槍機，安裝于救援通道上方，立桿安裝，桿高2.3m，定焦槍機安裝高度為2m。

1.2 長度6公里以上橋梁、區(qū)間路基、區(qū)間路基和橋梁結合部等區(qū)段

長度6公里以上橋梁區(qū)段：兩個GSM-R系統(tǒng)基站鐵塔相距4.8公里及以上時，除在GSM-R系統(tǒng)基站鐵塔上設置750mm/350mm焦距紅外激光攝像機外，還需要在兩個GSM-R系統(tǒng)基站鐵塔之間補設視頻鐵塔安裝750mm/350mm焦距激光攝像機，原則上視頻鐵塔設置位置盡量靠近GSM-R系統(tǒng)鐵塔或區(qū)間房屋，減少激光攝像機設置數(shù)量及用地面積；兩個GSM-R系統(tǒng)基站鐵塔相距4.8公里及以內時，可不增加視頻鐵塔，利用兩個GSM-R系統(tǒng)基站鐵塔上設置的攝像機覆蓋即可。

區(qū)間路基、區(qū)間路基和橋梁結合部區(qū)段：可盡量利用長度6公里以上橋梁區(qū)段所設置攝像機進行覆蓋，在有遮擋的區(qū)段進行補強。

2 攝像機選擇

攝像機均采用1080p高清攝像機。

機房內攝像機采用電口攝像機，機房外攝像機采用光口攝像機。

3 視頻接入節(jié)點設置方案

3.1 視頻管理服務器

按照主備方式設置2臺。根據(jù)近年的服務器能力計算，每臺至少可管理2萬路視頻采集點。

3.2 視頻分發(fā)轉發(fā)服務器

攝像機平均碼率為2Mbit/s時，單臺視頻分發(fā)及轉發(fā)服務器支持不小于256路的同時并發(fā)輸出；攝像機平均碼率為4Mbit/s時，單臺視頻分發(fā)及轉發(fā)服務器應支持不小于128路的同時并發(fā)輸出。

工程設計時，根據(jù)各視頻接入節(jié)點所接入視頻采集點數(shù)量及視頻采集點的圖像分辨率大小，配置視頻分發(fā)轉發(fā)服務器，并留有余量。

3.3 視頻存儲服務器

每路攝像機平均碼率2Mbit/s時，單臺視頻存儲服務器支持不小于200路的同時存儲，每路攝像機平均碼率4Mbit/s時，單臺視頻存儲服務器支持不小于100路的同時存儲。

工程設計時，根據(jù)各視頻接入節(jié)點所接入視頻采集點的數(shù)量及視頻采集點的圖像分辨率大小，配置視頻存儲服務器，并留有余量。

3.4 視頻圖像診斷服務器

工程設計時，一般考慮在視頻I類接入節(jié)點處設置1臺視頻圖像質量診斷服務器（含軟件），在視頻三層交換機上部署，解碼視頻前端設備傳回的碼流，評估傳回圖像的質量，并對質量問題進行智能分析、判斷并發(fā)出報警，同時檢查存儲時間判斷是否符合存儲時長的要求。

3.5 安全防護

根據(jù)網絡邊界安全防護的相關要求，工程設計時，考慮在沿線視頻I類接入節(jié)點布置入侵檢測設備及防火墻各1套，在視頻II類接入節(jié)點布置防火墻1套。其中：

防火墻在視頻三層交換機和通信數(shù)據(jù)網絡由器之間部署，實現(xiàn)安全策略部署，網絡邊界的惡意代碼防范及安全威脅告警，并與視頻安全防護平臺進行互聯(lián)互通，實現(xiàn)平臺統(tǒng)一管控和報表生成，顯示告警信息及下發(fā)策略等。

入侵檢測設備在視頻三層交換機上部署，通過交換機端口鏡像（鏡像的端口為光口）將被監(jiān)控網段的雙向流量鏡像至入侵檢測設備進行檢測，并與鐵路局視頻安全防護平臺進行互聯(lián)互通，實現(xiàn)平臺統(tǒng)一管控和報表生成，當識別到安全風險時，可通過鐵路局視頻安全防護平臺顯示告警信息，并下發(fā)策略。

3.6 視頻存儲

視頻監(jiān)控存儲容量計算公式為：

T=N×S/8×24×3600×D/1000000（TB）

表中：T為視頻采集點總存儲容量，N為視頻采集點個數(shù)，S為視頻采集點視頻在不同幀率下的流量（Mb/s），D為視頻采集點存儲時間。此計算式計算結果為視頻存儲所需凈容量，考慮存儲效率等因素，存儲容量按照存儲凈容量/0.75考慮。

4 視頻區(qū)域節(jié)點設置方案

工程設計中，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入視頻區(qū)域節(jié)點，需對既有視頻區(qū)域節(jié)點的互聯(lián)互通平臺進行擴容，并考慮本線視頻前端設備滿足國鐵集團核心節(jié)點通過區(qū)域節(jié)點調用視頻圖像的能力。視頻區(qū)域節(jié)點擴容設計主要包括增加接口服務器、分發(fā)轉發(fā)服務器、磁盤陣列及以及必要的軟件等。

接口服務器：每條線設置1臺。

分發(fā)轉發(fā)服務器：根據(jù)區(qū)域節(jié)點內新增的終端數(shù)量根據(jù)分發(fā)轉發(fā)服務器能力計算。

磁盤陣列：主要存儲告警信息，存儲容量計算方法參考第九節(jié)視頻存儲方案。

視頻區(qū)域節(jié)點已布設安全防護系統(tǒng)，主要包括安全防護服務器、終端管控服務器、防病毒服務器、漏洞掃描設備、配置核查設備和日志審計系統(tǒng)等。工程接入時，需對視頻區(qū)域節(jié)點安全防護系統(tǒng)進行擴容，滿足線路視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入需求，并在全線視頻服務器和視頻監(jiān)控終端安裝病毒庫、漏洞掃描、配置核查軟件，并擴容相應擴容軟件license。

5 承載網絡

目前，隨著視頻攝像機配置逐步高清化，視頻圖像實時傳輸質量要求逐步提高、實時通道帶寬質量需求也愈加嚴格，導致通信接入層傳輸系統(tǒng)通道資源緊張，不滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)通道預留要求，故采用如下三種方案解決：

方案一：沿線路一側敷設一條32芯/48芯視頻貫通光纜，區(qū)間視頻匯集點視頻二層交換機通過視頻貫通光纜中的2芯光纖與車站視頻接入節(jié)點視頻三層交換機組建視頻網絡，站內視頻匯集點視頻二層交換機通過站場光纜中的2芯光纖與車站視頻接入節(jié)點視頻三層交換機組建視頻網絡，直接接入數(shù)據(jù)網，滿足沿線視頻采集點實時傳送要求。區(qū)間零散視頻節(jié)點（橋梁應急救援疏散通道、區(qū)間視頻鐵塔等處）采用視頻貫通光纜分歧12芯光纜解決。

方案二：在區(qū)間視頻匯集點處分別設置1臺視頻二層交換機，相鄰視頻二層交換機利用干線光纜中2芯光纖互聯(lián)，接入車站視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻三層交換機，按基站環(huán)、電牽環(huán)分別組建鏈型網。

方案三：在區(qū)間視頻匯集點處分別設置1臺視頻二層交換機，相鄰視頻二層交換機利用干線光纜中4芯光纖互聯(lián)，接入車站視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻三層交換機，按基站環(huán)、電牽環(huán)分別組建鏈型網。

方案二、方案三均占用干線光纜資源，建議工程中優(yōu)先采用方案一。

6 系統(tǒng)供電

視頻采集點盡量利用就近通信機房的UPS設備進行供電。室內視頻采集點采用WDZB-RYY3×1.5電源線通過機房UPS供電；室外視頻采集點至供電UPS設備距離在0.5km之內的，采用ZR-VV223×4mm2電力電纜進行供電，室外視頻采集點至供電UPS設備距離在0.5km～2.8km之間的，采用ZR-VV223×10mm2電力電纜進行供電，室外視頻采集點至供電UPS設備距離在2.8km及2.8km之上的，采用ZR-VV223×16mm2電力電纜進行供電。

7 結束語

高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計時，需考慮GSM-R系統(tǒng)基站鐵塔布設間距、沿線路基、橋梁、隧道等分布情況，以及攝像機覆蓋距離，合理布設視頻采集點；需結合通信系統(tǒng)承載網設置方案以及攝像機帶寬需求，合理選擇視頻監(jiān)控系統(tǒng)網絡承載方案；需結合區(qū)間四電房屋設置位置，合理選擇視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻采集點供電方案?？傊?，在高速鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計時，在滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)性能需求的基礎上，需合理設置視頻采集點，有效降低工程投資及維護工作量。

[1]彭良勇.高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計探討[J].鐵路通信信號，2016，52（11）.

[2]蹇峽.新標準下的高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計研究[J].鐵道標準設計，2016，61（9）.