城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障分析及處理

摘 要：城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個不可或缺的通信子系統(tǒng)。現(xiàn)如今該系統(tǒng)已被廣泛運(yùn)用于站點(diǎn)客流監(jiān)測、列車車廂擁擠度監(jiān)測、區(qū)間障礙監(jiān)測、區(qū)間水災(zāi)監(jiān)測等運(yùn)營場景。經(jīng)過對某城市某地鐵線路近4年內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的故障數(shù)量在通信系統(tǒng)總故障數(shù)量中占比較高，故障處理所花費(fèi)的時間累計(jì)最多。因此科學(xué)客觀地分析視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障原因并總結(jié)相應(yīng)的處理方法，能夠有效地幫助運(yùn)維人員快速修復(fù)故障，從而縮短故障處理時間。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；故障原因；故障處理

中圖分類號：TP39；U231+.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2025）02-0154-05

Fault Analysis and Handling of Urban Rail Transit Video Surveillance System

ZHU Zhiping

（Nanning Rail Transit Operation Co.， Ltd.， Nanning 530029， China）

Abstract： The video surveillance system of urban rail transit is an indispensable communication subsystem. Nowadays， the system has been widely used in the station passenger flow monitoring， train carriage congestion monitoring， interval obstacle monitoring， interval flood monitoring， and other operational scenarios. After statistical analysis of the faults of the video surveillance system of a subway line in a city in the past 4 years， the number of faults of the video surveillance system accounts for a relatively high proportion of the total number of faults in the communication system， and the accumulated time spent on fault handling is the largest. Therefore， scientifically and objectively analyzing the causes of video surveillance system faults and summarizing the corresponding handling methods can effectively help operation and maintenance personnel quickly repair faults， thereby shortening the fault handling time.

Keywords： urban rail transit; video surveillance system; fault cause; fault handling

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2025.02.029

0 引 言

我國城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用場景十分廣泛，系統(tǒng)整體層次結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量種類繁多[1]。面對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地鐵運(yùn)維人員在日常的故障處理過程中所需要排查的故障節(jié)點(diǎn)較多，大大拉長了故障處理時間。因此，在排查故障原因的過程中，會更加考驗(yàn)地鐵運(yùn)維人員對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的熟悉度。針對地鐵運(yùn)維人員處理視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障耗費(fèi)時間過長的問題，現(xiàn)結(jié)合某地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障案例進(jìn)行分析，總結(jié)故障處理辦法，以此來幫助運(yùn)維人員快速定位故障原因，縮短故障修復(fù)時間，提高故障處置效率。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)概況

城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)可細(xì)分為OCC監(jiān)控子系統(tǒng)、車站監(jiān)控子系統(tǒng)和車載監(jiān)控子系統(tǒng)。OCC監(jiān)控子系統(tǒng)可以監(jiān)控全線車站、主變電站、場段、列車等區(qū)域，車站監(jiān)控子系統(tǒng)可以監(jiān)控站內(nèi)客流實(shí)時畫面，車載監(jiān)控子系統(tǒng)可以監(jiān)控列車客室內(nèi)乘客乘車畫面。該系統(tǒng)可提供24小時無間斷實(shí)時監(jiān)控畫面和歷史錄像，以確保乘客乘車安全和地鐵運(yùn)行安全[2]。下面以某城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖為例，如圖1所示，為讀者詳細(xì)介紹系統(tǒng)設(shè)備組成和設(shè)備用途。

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備組成

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由服務(wù)器設(shè)備（視頻管理服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器）、供電設(shè)備（智能PDU、開關(guān)電源模塊、電源適配器）、網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備（存儲控制器）、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備（匯聚交換機(jī)、接入交換機(jī)、防火墻）、接口轉(zhuǎn)換設(shè)備（光電轉(zhuǎn)換器、HDMI轉(zhuǎn)VGA、USB轉(zhuǎn)VGA）、顯示設(shè)備、攝像機(jī)（球機(jī)、半球、槍機(jī)）、解碼器等設(shè)備組成[3]。

1.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備用途介紹

服務(wù)器設(shè)備包括視頻管理服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器。視頻管理服務(wù)器負(fù)責(zé)設(shè)備管理、用戶管理、軟件服務(wù)，網(wǎng)管服務(wù)器用于設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)和上報。

供電設(shè)備包括智能PDU、開關(guān)電源模塊、電源適配器。智能PDU為機(jī)柜設(shè)備提供電源，開關(guān)電源模塊為攝像機(jī)提供直流12 V電源，電源適配器為攝像機(jī)提供直流24 V電源。

網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備又叫存儲控制器，為攝像機(jī)提供錄像存儲資源。

交換機(jī)設(shè)備包含匯聚交換機(jī)、接入交換機(jī)。匯聚交換機(jī)供接入交換機(jī)接入，將站內(nèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳至中央，接入交換機(jī)為攝像機(jī)設(shè)備提供數(shù)據(jù)接入。

接口轉(zhuǎn)換設(shè)備包括光電轉(zhuǎn)換器、HDMI轉(zhuǎn)VGA等設(shè)備。光電轉(zhuǎn)換器用于超遠(yuǎn)距離傳輸，將網(wǎng)線轉(zhuǎn)為光纖傳輸，HDMI轉(zhuǎn)VGA設(shè)備用于連接解碼器與顯示器。

顯示設(shè)備包括液晶顯示器和司機(jī)監(jiān)視器。液晶顯示器為車站值班員提供監(jiān)控畫面顯示，司機(jī)監(jiān)視器為列車司機(jī)提供上下行站臺監(jiān)控畫面顯示。

攝像機(jī)包括球機(jī)、半球、槍機(jī)，功能均為拍攝現(xiàn)場實(shí)時畫面。

解碼設(shè)備主要是解碼器，將視頻格式解碼輸出至液晶顯示器上[4]。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，某城市地鐵4號線自開通運(yùn)營以來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)累計(jì)發(fā)生故障288起，其中OCC監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)生故障40起，車站（含主變、場段）監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)生故障248起，由于部門維修接口劃分關(guān)系，這里不統(tǒng)計(jì)車載監(jiān)控子系統(tǒng)的故障情況。視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障次數(shù)及原因分布情況如表1所示。

通過對上述視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)情況分析，硬件類型故障和其他類型故障數(shù)量占比較高。其中硬件類型故障主要包括攝像機(jī)硬件故障、開關(guān)電源模塊故障、硬盤離線故障等[5]。其他故障主要包括設(shè)備空開跳閘故障、通信鏈路故障、人為操作故障、線纜故障等。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障分析及處理

3.1 某站單個攝像機(jī)離線故障

某站單個攝像機(jī)離線是日常運(yùn)維中所遇到的最為典型的故障[6]。大多數(shù)情況下都是因通信鏈路中斷或攝像機(jī)非正常工作引起。運(yùn)維人員首先可通過終端電腦常PING攝像機(jī)去驗(yàn)證鏈路是否正常[7]。如果出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)丟包情況，可考慮網(wǎng)線水晶頭松動情況，加以緊固即可修復(fù)故障。如果常PING丟包率達(dá)100%，可考慮使用網(wǎng)絡(luò)測試儀排查線路狀態(tài)，同時也要確認(rèn)攝像機(jī)的通電狀態(tài)。運(yùn)維人員可在配電箱和綜合箱處檢查攝像機(jī)供電情況和網(wǎng)絡(luò)情況，若均未排查出異常，可考慮是因?yàn)閿z像機(jī)硬件故障導(dǎo)致離線，更換硬件即可修復(fù)。

3.2 某站部分?jǐn)z像機(jī)集中離線故障

某站部分?jǐn)z像機(jī)集中離線故障基本上可以判斷是接入交換機(jī)至機(jī)房匯聚交換機(jī)間通信鏈路中斷，抑或是設(shè)備集中掉電所致[8]。運(yùn)維人員首先需要排查配電箱內(nèi)設(shè)備空開、開關(guān)電源模塊工作狀態(tài)和綜合箱內(nèi)交換機(jī)的工作狀態(tài)。若空開狀態(tài)不正常，則可以斷定是因?yàn)榭臻_跳閘或故障引起攝像機(jī)集中掉電離線故障，運(yùn)維人員需要使用萬用表或兆歐表排查供電線路有無異常。若開關(guān)電源模塊無供電電壓輸出，則可判定是開關(guān)電源模塊故障引起攝像機(jī)集中掉電離線故障，更換開關(guān)電源模塊即可修復(fù)故障。若接入交換機(jī)端口指示燈異常，則可判定是因接入交換機(jī)至匯聚交換機(jī)通信線路故障或端口故障引起設(shè)備集中離線，運(yùn)維人員可考慮使用酒精擦拭尾纖頭并緊固接頭的方法修復(fù)故障。若未修復(fù)可考慮更換光模塊或通信端口的方法修復(fù)故障。

3.3 車控室液晶顯示器黑屏故障

該故障基本判定為液晶顯示器故障或解碼器工作異常所致[9]。運(yùn)維人員首先要檢查液晶顯示器工作狀態(tài)是否正常，其次再排查解碼器通信網(wǎng)絡(luò)指示燈狀態(tài)，最后檢查解碼器與液晶顯示器間HDMI連接線纜緊固狀態(tài)。若液晶顯示器帶電指示燈不亮，可考慮液晶顯示器的電源插頭是否松動，電源插頭是否故障等情況，通過緊固或更換插頭可修復(fù)故障。若是解碼器通信網(wǎng)絡(luò)指示燈工作狀態(tài)不正常，可判斷為解碼器通信異常導(dǎo)致攝像機(jī)視頻流無法通過解密碼器解碼輸出至顯示器，可考慮排查解碼器與交換機(jī)間的通信鏈路狀態(tài)或更換解碼器備件即可修復(fù)故障。若排查發(fā)現(xiàn)是HDMI線纜松動引起，緊固線纜或更換接口即可修復(fù)故障。

3.4 站內(nèi)所有攝像機(jī)離線故障

本故障是由于某站點(diǎn)匯聚交換機(jī)斷電重啟后所造成的故障。經(jīng)過分析匯聚交換機(jī)的配置可知全線站點(diǎn)匯聚交換機(jī)均采用OSPF協(xié)議發(fā)送hello包來相互建立鄰居關(guān)系[10]，進(jìn)行路由學(xué)習(xí)，收集鏈路狀態(tài)信息，生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，再計(jì)算路由。由于各站點(diǎn)匯聚交換機(jī)未配置獨(dú)立唯一的Router ID，有兩個站的Router ID的配置相同。斷電重啟后導(dǎo)致該站匯聚交換機(jī)斷電重啟后Router ID漂移到另一個站點(diǎn)從而引發(fā)IP地址沖突，導(dǎo)致本站匯聚交換機(jī)與控制中心匯聚交換機(jī)間網(wǎng)絡(luò)不通，所以控制中心視頻監(jiān)控平臺顯示該站所有攝像機(jī)離線，無法調(diào)閱該站攝像機(jī)實(shí)況。通過重新規(guī)劃各站點(diǎn)匯聚交換機(jī)的Router ID，防止出現(xiàn)兩個一樣的Router ID。

3.5 多站視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件故障

本故障造成某地鐵線路多站點(diǎn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件后臺服務(wù)異常中止故障，平臺無法正常登錄，OCC監(jiān)控平臺顯示故障站點(diǎn)下所有攝像機(jī)處于離線狀態(tài)，影響值班員調(diào)閱故障站點(diǎn)的站內(nèi)實(shí)時監(jiān)控畫面，故障情況如圖2所示。經(jīng)查看傳輸系統(tǒng)設(shè)備和匯聚交換機(jī)的告警日志分析，是因?yàn)槠渲型合履硞€站點(diǎn)的傳輸端口（與視頻監(jiān)控系統(tǒng)匯聚交換機(jī)互聯(lián)端口XGE0/0/25）光模塊故障，造成匯聚交換機(jī)端口XGE0/0/25反復(fù)UP、DOWN，如圖3所示，端口振蕩導(dǎo)致路由鄰居失效，網(wǎng)絡(luò)不通。經(jīng)對故障站點(diǎn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻管理服務(wù)器的日志分析，故障期間除集群DC外，其余站點(diǎn)視頻管理服務(wù)器陸續(xù)出現(xiàn)軟件服務(wù)中止情況（VM Service Is Stopping），如圖4所示。

運(yùn)維人員可考慮先完成匯聚交換XGE0/0/25端口故障光模塊的更換，先恢復(fù)故障站點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與傳輸系統(tǒng)通信功能，然后逐一重啟集群內(nèi)各個站點(diǎn)的視頻管理服務(wù)器，開啟軟件服務(wù)。接下來就是考慮解決各站點(diǎn)匯聚交換機(jī)鄰居路由失效問題。經(jīng)運(yùn)維人員排查發(fā)現(xiàn)傳輸系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)匯聚交換機(jī)互聯(lián)端口配置了鏈路聚合，采用靜態(tài)LACP模式。這兩種設(shè)備為不同廠家生產(chǎn)，采用靜態(tài)LACP模式會存在協(xié)議不匹配問題。后續(xù)運(yùn)維人員對全線匯聚交換機(jī)修改了鏈路聚合模式，輸入交換機(jī)配置命令interface Bridge-Aggregation1和link-aggregation mode dynamic可完成交換機(jī)聚合模式的修改。通過傳輸網(wǎng)管平臺將聚合端口模式由“靜態(tài)”修改為“手工”完成聚合模式的修改，如圖5所示。

3.6 視頻監(jiān)控系統(tǒng)無法調(diào)閱錄像故障

運(yùn)維人員檢索某站攝像機(jī)錄像時發(fā)現(xiàn)錄像檢索失敗，系統(tǒng)彈出“訪問邏輯資源失敗”告警提示。經(jīng)登錄存儲控制器軟件后發(fā)現(xiàn)存儲陣列RAID組1中某塊硬盤（1：0：1：4）離線，如圖6所示；且另一塊硬盤（1：0：2：3）出現(xiàn)missing告警提示圖標(biāo)，如圖7所示。導(dǎo)致陣列一直無法完成重建，因此同屬于該陣列下的攝像機(jī)錄像資源將無法被檢索到。因?yàn)楝F(xiàn)場磁盤陣列配置 RAID 5模式，所以兩塊硬盤故障將會影響整個陣列工作。運(yùn)維人員通過分析存儲控制器的診斷日志得出結(jié)論，硬盤（1：0：1：4）的SMART值范圍超出正常值，屬于故障盤，需立即更換。硬盤（1：0：2：3）在重建過程中反復(fù)離線出現(xiàn)missing告警，存在讀寫錯誤告警，判斷為該硬盤部分扇區(qū)異常。

運(yùn)維人員需立即完成離線硬盤（1：0：1：4）的更換，陣列后續(xù)開始進(jìn)入重建狀態(tài)，但是重建過程十分緩慢。經(jīng)深度分析日志判斷應(yīng)該是硬盤（1：0：2：3）存在讀寫錯誤告警導(dǎo)致的問題。通過SSH登錄存儲控制器的后臺，輸入命令打開硬盤不記讀寫錯誤開關(guān)后，再清除硬盤讀寫錯誤告警，待陣列完成重建后再關(guān)閉硬盤讀寫錯誤開關(guān)，最后再更換掉該塊硬盤。

4 結(jié) 論

城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)由許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，整體架構(gòu)比較復(fù)雜。它包含了許多技術(shù)如：視頻壓縮解碼技術(shù)、視頻傳輸存儲技術(shù)。在每天的管理維護(hù)過程中，運(yùn)維人員也許會遇到復(fù)雜程度不一的故障。其在處理故障時，尤其是在涉及復(fù)雜系統(tǒng)的故障排查與解決過程中，應(yīng)該從系統(tǒng)組成及設(shè)備連接鏈路中尋找故障處置思路。這不僅有助于速定位故障節(jié)點(diǎn)，還能夠幫助運(yùn)維人員進(jìn)一步了解系統(tǒng)架構(gòu)，從而提高對系統(tǒng)的認(rèn)知度。

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作者簡介：朱志平（1996—），男，漢族，江西宜春人，工程師，本科，研究方向：地鐵通信系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)營維護(hù)、通信智能運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用。

收稿日期：2024-05-16