综合网络视频监控系统在智能铁路中的应用

    【CPS中安网 cps.com.cn】近年来，“智慧城市”在全国各地愈演愈烈，随之而来智慧公共安全、智慧社会、智慧医疗等各大“智慧”项目全面展开;作为连接各大城市、地区间的主动脉，我国的铁路事业也顺势进入了智能化的新时代。

　　铁路的智能化发展趋势将表现为综合化、多部门驱动型的发展模式，需要即时、可靠与安全的轨道交通信息系统管理，以此达到乘客的安全与高速出行。在科技铸就的高铁时代里，铁路系统演变成为一个系统化、集成化的大型工程，铁路运输指挥、生产管理、设备监控等都离不开视频监控系统，这也就对铁路的视频监控系统提出了更高的要求。

　　铁路视频监控特点

　　铁路的视频监控系统，要求采用先进的视频监控技术，基于铁路系统的IP网络，构建数字化、智能化、分布式的网络视频监控系统，满足公安、案件、客运、调度、车务、机务、公务、电务、车辆、供电等业务部门及防灾监控、求援抢险和应急管理等多种需求，实现视频网络资源和信息资源共享。铁路的视频监控系统通常采用先进的视频编码及视频分析技术，实现低码流下高清晰视频图像采集、编码、传输、录像、转发及自动报警功能。指挥人员和警务人员通过自己工作区域内的大屏幕或电脑工作站可以清楚地了解辖区和全线车站、区间、桥梁、路基、机房等重点区段和设备的情况，并迅速、准确地处理突发事件。

　　铁路视频监控主要需求体现在：铁路视频监控应用的具体设备包括摄像机(多数是室外 PTZ 云台摄像机及室内外快球一体摄像机)、编码器、硬盘录像机(DVR)、网络录像机(NVR)、中央管理平台(CMS)、视频分析设备(VCR)、解码显示及存储设备。对铁路视频监控系统的总体要求是：安全、可靠、开放、可扩充等。做到技术先进、经济合理、实用可靠。

　　而就目前来说，切实地满足在整个铁路运输过程中，视频监控系统的即时、可靠、全面运行，存在着诸多的困难。首先，不同于一般的监控对象，铁路视频监控点位通常比较分散、跨度比较大，一般几百甚至上千公里。其次，作为连接各地的轨道交通行业，铁路视频监控摄像机需要户外工作，环境通常比较恶劣，监控点多为室外高杆或钢架上安装，施工难度比较哒;此外，由于其恶劣的户外环境因素影响，视频采集、编解码及部分存储设备分散分布在无人值守机房，安装调试成本高;食品分析环境复杂、风霜雨雪雾、摄像机抖动、灯光等干扰因素可能导致失误报警。同时不能忽视的是，作为运输旅客的工具，铁路用户数量众多，系统需要有良好的权限管理、视频流并发访问及转发能力支持，尤其面对时速300公里的高铁时代，海量的数据处理与分析也是视频监控系统操作的一大难点。

　　网络集成必然之趋

　　由以上铁路视频监控系统的特点不难看出，“数字网络视频监控系统”是铁路安防建设的最好选择。但是，在其路线漫长且穿越了各种复杂的地理环境因素下，单一的视频监控系统显然已经无法满足当前铁路安全运行的形势：今年4月中国南车打造的新一代高速动车组相继在沪杭线创造了416.6公里、在京沪线先导段创造了486.1公里的时速，在刷新了世界铁路运营最高时速的同时，也宣告了更高的铁路路网安全等级与精细维护的要求，此外，不能忽略的是，高速意味着更快的即时数据处理压力，这对铁路交通信息系统的管理与运作能力无疑是一次挑战;同时，“7•23”甬温线动车追尾事故仍历历在目，2008年我国铁路系统遭遇到的冰雪灾害袭击如在昨日……接踵的铁路事故，必定要进行即时的事故处理，而铁路交通/通信信息的孤岛化问题渐受关注……在我国铁路领域完成多级联网监控，真正实现全行业的互联互通将是大势所趋。

　　随着IVS智能视频分析技术的功能及应用要求明确写入《铁路综合视频监控系统技术规范》，在铁路行业建设全天候无盲区安防监控系统已被提上主管部门的议事日程，部分专业的系统集成商开始有针对性地推出了先进的铁路监控解决方案。那种集成了IVS智能视频分析技术的安防监控系统，能对危及列车运行安全的自然灾害、突发事件等进行实时监测分析，精确判定各类安全隐患、灾害及故障的类型、性质和级别，从而为营运指挥中心及时调整运行计划、下达行车管制、抢险救援等提供强有力的信息保障。未来，这种先进的综合安防监控方案无疑会占据铁路安防市场的主流地位。

　　总体而言，欲实现铁路事业的智能化，综合网络视频监控系统的选择是关键，其主要应用包括：运营调度视频监控、公安视频监控、通信/信号视频监控、牵引供电视频监控、电力供电视频监控等。并预留客运服务视频监控和防灾安全视频监控系统接入，具体业务和功能包括如下几个方面：

　　(1) 运营调度视频监控：实现对全线“公跨铁”立交桥的全天候远程实时监控，对落物发现、人员入侵、设备遗失等异常情况实施全天候监控，防止影响安全事故的发生;对各车站咽喉区实时视频监控，全天候监视列车进出站情况，对咽喉区的异物入侵、设备丢失等情况进行主动警示;对个车站行车情况实时视频监控。

　　(2) 通信/信号视频监控部分：对各车站通信/信号室、各信号中继站、GSM-R基站、维修工区的通信室等无人值守机房进行视频监控，通过与相关系统的配合，实现告警后触发相关视频的动作及联动。

　　(3) 变配电站视频监控：对全线开闭所、牵引变电所、AT所/分区所等无人值守场所进行视频远程监控;对10kV配电所无人值守设备工作状态及场所进行远程视频监控。

　　(4) 客运服务视频监控：对全线车站重点场所以及其他相关场所进行视频监控。

 　　典型解决方案

　　在国外，早在21世纪初智能解决方案就有很大发展;就我国而言，目前国内众多安防厂家将其纳入重点研发项目，并已经拥有一些成功的智能铁路项目案例。笔者所在公司，秉承高清监控综合解决方案先锋理念，采用视频监控集成技术，凭借其视频监控综合管理平台，近些年成功为全国一百多个平安城市、智慧城市提供了智能解决方案;下面择其在我国某铁路项目中的解决案例来详尽谈谈综合视频监控系统在智能铁路中的运用。

　　基于对项目需求的综合分析，结合公司在视频监控行业13年的丰富服务经验，笔者公司选用了全网络视频监控构架，系统利用先进的计算机网络技术、通信技术、多媒体技术、微电子技术，实现具有一定实用性、先进性、可靠性、开放性的“综合远程监控报警管理系统”。在整个项目中，其整体设计思路如下：

　　前端视频采集：推荐选用高清网络高速球型摄像机、高清网络彩色枪型摄像机、高清网络宽动态枪型摄像机、高清网络半球摄像机、高清网络云台摄像机、高清网络激光云台摄像机;

　　网络传输：车站区段视频监控系统应采用光纤收发器+交换机的传输模式;沿线路桥和供变电站视频监控系统应采用EPON传输模式;各站点与铁路局总控中心之间应采用SDH传输模式;

　　存储：推荐选用嵌入式IPSAN存储服务器+NVR;

　　解码显示：推荐选用嵌入式机架式高清硬件解码器、漫游拼接控制器、高清大屏;

　　管理控制：推荐选用嵌入式网络视频管理系统(E-NVS)+流媒体转发服务器+网络键盘的构架;

　　系统拓扑图图下图所示：

　　网络视频监控系统拓扑图

 　　系统构架说明

　　前端视频采集：在铁路路基、路口、桥梁、隧道、公跨铁、咽喉区、火车站广场出入口、广场公共区域、人工售票窗口、自助售票机区域、售票厅、进站口、安检出入口、上下扶梯口、上下楼梯口、候车厅、站台、旅客通道、变电站、铁路沿线事故多发路段部署高清网络高速球型摄像机、高清网络彩色枪型摄像机、高清网络宽动态枪型摄像机、高清网络半球摄像机、高清网络云台摄像机、高清网络激光云台摄像机，负责现场实时视频采集;

　　网络传输：车站区段视频监控系统应采用光纤收发器+交换机的传输模式;沿线路桥和供变电站视频监控系统应采用EPON传输模式;各站点与铁路局总控中心之间应采用SDH传输模式;

　　中心监控室：在中心监控室部署嵌入式网络视频综合管理平台、流媒体转发服务器、IPSAN扩展存储设备、网络控制键盘、视频管理工作站、高清解码器、液晶监视器等，负责全网视频监控设备的统一管理、用户权限管理、流媒体存储和转发服务。同时实现数字矩阵、电子地图、报警联动、智能分析、3D控球等实用功能;

　　系统构架：整个系统分3级构架。

　　第1级：路基路段和变电站视频监控，它负责本辖区音频、视频、报警信号的本地存储、本地管理、本地显示，同时将重点视频上传至车站分控中心，进行视频备份，主要以NVR+IPC为核心;

　　第2级：火车站视频监控，它负责本车站内部客流、车流、物流的实时监控和录像，同时监控中心负责集中IPSAN存储、流媒体转发、报警处理、视频解码上墙等，同时接收来自路基路段监控和变电站监控的备份视频;

　　第3级：铁路局总控中心，它负责对整个项目所有监控设备进行统一管理、统一调度，它拥有最高管理权限。

　　前端监控点具体说明：

　　针对重点监控区域、重点监控目标应采用720P高清网络摄像机(例如：收银区域、财物室)，以获取更多监控画面细节信息，如看清车牌号码，看清人脸面部特征，看清人民币面值等;

　　针对一般监控区域，应采用标清网络摄像机，通过监控画面和录像回放，可以了解监控区域现场人流、车流、物流活动过程;

　　应针对监控现场的安装环境、光照环境、监控视角、监控景深对摄像机进行综合选型;

　　监控点位的选择应最大限度地满足全天候、全覆盖、无监控死角的要求;

　　监控点位的选择应满足布线施工简易方便，摄像机与周边墙体环境相协调等要求;

 　　管理平台构架设计：

　　在整个综合视频监控系统中，其管理平台是核心，也是实现整体大联网与集成的指挥台，具有以下功能：

　　集中管理:E-NVS网络视频监控管理平台可以对整个系统实现集中管理，通过友好的界面管理所有的IPC摄像机、编解码器、DVR、NVR、IPSAN存储设备、网络键盘等，实现需求中的所有系统功能;

　　平台采用C/S和B/S结构:采用C/S结构时，视频客户端软件兼容Windows系列操作系统。采用B/S结构时，能支持Windows系列操作系统下的IE6.0浏览器，管理平台软件构架如下：

　　采用嵌入式高集成度结构：为了保证系统运作的稳定性，采用嵌入式方式开发。该系统集成了平台软件、服务器、存储设备的所有功能，后台管理无需采用服务器及磁盘阵列/NAS/IPSAN等存储设备，使用RAID做硬盘管理(16盘位)，最大可支持16个SATA硬盘。

　　在此项目中，为了充分满足高速中的数据处理与特殊事故环境下的系统修补，其选择的综合管理平台还具有相应的增强功能：

　　管理平台主备冗余功能：

　　灵活强大的扩容功能：

　　结束语

　　速度与安全，对于铁路交通来说是两个老生常谈的话题。国家“十二五”规划明确指出，铁路轨道交通要向着安全与速度并行的智能化方向发展。直面我国近1.3万公里铁路客运专线，在保证速度的同时，切实给旅客提供一个安全的出行环境，这是目前智能铁路发展的目标;而在达成这个目标的过程中，高清的图像反馈、即时的铁路通信数据处理、高效的铁路车辆调度、准确的报警联动等监控指挥系统的应用成为了关键，简言之，智能铁路全面实施的前提是智能网络监控系统的全面普及——这也是目前安防行业的一大期待。

　　【作者单位：金三立视频科技(深圳)有限公司】

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