高速铁路高清视频监控系统解决方案

    【CPS中安网 cps.com.cn】根据我国中长期铁路网规划，截至2015年年底，我国将会建成42条高速铁路客运专线，基本上建成以“四纵四横”为骨架的全国快速客运网，总里程将超过19,000km。随着高速铁路的建设及铁路管理的精细化，原有的模拟视频监控系统已经不能满足视频监控需求，越来越多站点在建设时已开始规划高清视频监控系统。浙江大华技术股份有限公司(简称大华股份)推出针对铁路系统的高清化、网络化的数字视频监控解决方案，能够根据高速铁路的特殊需求，提供从铁路沿线到车站监控室、再到铁路局监控指挥中心，最后到中国铁路总公司的多级别、大规模的、完整可靠的高清视频监控解决方案，实现先进的远程联网高清视频监控。

　　高速铁路视频监控需求分析

　　高速铁路视频监控有以下特殊需求：

　　(1)旅客进入安检区域后，在安检仪上放置行李，通过安全门检查，进行人身检查，在安检仪上取走行李。视频监控对安检过程进行全程的本地实时视频监控。面部特写采集需求：在安检过程中采集旅客正面面部特征。行李特征采集需求：行李数量和特征图像。

　　用户数量众多，除了有本站点的管理人员和值班人员外，还有上级铁路局等管理单位及当地铁路公安部门。如何实现上述不同单位、不同部门的实时监控、共享监控的目标也是高速铁路视频监控重要需求。

　　(3)高速铁路客站视频监控需要有良好权限管理、视频流并发访问及转发能力支持，需要支持权限管理，权限分配、合法性认证、访问权限的管理。对于用户登录操作记录等功能，需要支持优先级管理，高优先级的用户在冲突时可以优先抢占资源。

　　(4)高速铁路客站视频监控层次多，除了车站本身的监控点位外，还需要接入线路的监控图像，需要接入到上级管理平台;需要监控系统具有开放性，可以兼容其余厂商设备，可以支持平台的互联。

　　(5)设备数量多的客运车站，需要一个管理设备进行统一管理，并在设备掉线或故障时进行报警;需要支持网管功能，即对于网络内的所有设备运行状态进行检测，故障监测及性能监测。

　　(6)客运车站人流量大，安全管理人员不足，需要增加智能分析功能。通过对视频图像分析，发现非正常行为，并能发出报警提示(声音、弹出图像等方式)。

　　(7)对于视频监控的基本需求，主要包括实时视频图像的监控、云台控制、录像资料回放、现场语音监听、报警联动等功能。

 　　高速铁路高清视频监控系统设计

　　2.1 系统整体架构

　　铁路综合视频监控系统是一个多级管理、多级转发、多级存储的大型网络化视频监控系统， 根据铁路视频监控的现状及需求分析，在《铁路综合视频监控系统技术规范》的框架下，大华股份为铁路行业量身定制了不同的解决方案。系统组网方式见图1。

　　图1 高速铁路高清视频监控系统组网方案

　　视频监控系统由视频采集点、视频接入节点(I类和II类)、视频区域节点和视频传输网络构成，其中视频接入节点、客运专线视频节点和视频传输网络各系统共用，视频采集点和监视终端可根据各系统的需要进行设置，在很多场合也能实现各系统共用。

　　客运专线监控中心是整个综合视频监控系统的调度和管理中枢，统一管理和调度全线视频监控设备及网络。监控中心图像调用模式支持自动轮询、人工调看方式。

　　监控分中心实现对管辖区内视频采集终端的分系统、分区域远程监控及实时图像调用。在调度所相关部门(如电力及牵引供电、综合维修、动车运用、列车运行控制、旅客服务、防灾安全监控)，以及安全监察室设置监控分中心，同时在沿线(综合维修部门、各公安部门)设置监控分中心。

　　现场监控点摄像机(视频采集点)就近接入各视频接入节点，并接受监控中心指令。在客运专线公司、车务段/站、工区、综合维修管理中心、牵引变电所、信号中继站、区间无线基站等地的通信机房内设视频接入节点

　　在大环境视频网络组建完成以后，大华股份还会根据客户的典型需求针对各项目来调整解决方案的细节。

　　2.2 Ⅰ类站点、Ⅱ类站点

　　分析铁路行业现状后，对于传输通道较小的Ⅰ类站点、Ⅱ类站点，推荐使用高清前端+NVR的方式进行组网(见图2)。

　　图2 小型站点高清组网方案

　　2.3 大型的Ⅰ类站点

　　对于大型的Ⅰ类站点在带宽条件允许的情况下，推荐使用高清全数字化的方式进行组网(见图3)，满足客户“不光看得见，还要看得清”的需求。在某些重要的点，根据带宽特点和存储需求，推荐使用200万像素的高清摄像机，最大限度地利用现有网络来达到高清效果。并且提供了各种不同的接口IP口、HD-SDI口、光口来满足不同的接入需要。

　　图3 大型站点高清组网方案

 　　高速铁路高清视频监控系统组成

　　车站视频监控系统负责完成前端的音视频信息、告警信息的采集、缓存、编码、存储及发送等功能，并可接受来自网络的控制指令。

　　高速铁路高清视频监控系统采用全数字化方式，主要包括如下设备：高清网络摄像机、NVR网络硬盘录像机、报警输入输出设备、语音对讲设备、网络管理服务器、视频管理平台等。

　　3.1 站点的点位设置

　　3.1.1 监控点位设置原则

　　(1)车站出入口的配置。车站出入口应配置宽动态高清摄像机，应能清楚的辨别出入人员的面部特征及出入机动车的机动车牌号。

　　(2)站前广场、候车厅、站台、售票厅的配置。站前广场、候车厅、站台、售票厅这类开阔场所宜采用高清摄像机和高清一体化球型摄像机轮巡监控相结合的方式。其中，高清摄像机用于对重点区域进行监控，高清一体化球型摄像机用于对轮询监控和应急情况下的定点监控。

　　(3)出入通道的配置。出入通道(含楼梯口、地道)的摄像机应配置高清摄像机，其监控范围应覆盖主要通道的道口，监控图像应能清晰显示进出道口人员的体貌特征。对于大型通道，应配备高清一体化球型摄像机，能够对整个通道进行覆盖。

　　在主要通道宜设置人群密集警示功能，当摄像机画面内出现人员密集状况，系统会自动显示该画面至预设的监视屏(支持多画面显示)，提示管理人员注意并处理，降低事故发生风险，此功能可通过视频监控平台完成。

　　(4)电梯的配置。自动扶梯口宜配置高清摄像机。应能清楚地辨别出入人员的面部和体态特征。电梯间应配置高清摄像机。

　　电梯轿厢摄像机选择的高清广角半球型摄像机，应结构小巧美观，应具有防暴结构，防止人为破坏。

　　(5)售票窗口的配置。售票窗口应配置宽动态高清摄像机。其监控图像应清楚显示对旅客的接待过程、回放图像应能清晰显示旅客的面部特征和售票交易过程;售票处应配置声音录制装置(如拾音器)，音视频信号应同步存储，回放应能清楚辨别旅客与服务人员对话内容。

　　(6)财务室。

　　财务室应配置高清摄像机。监控图像应能清晰显示财务室的关键区域，如保险箱，现金出纳桌面。但该区域图像应设置权限，限制人员查看。

　　(7)行李托运处及提取处的配置。行李托运处及提取处应配置高清摄像机。此类区域应能清楚显示乘客及工作人员行李搬运的动作。行李托运处应配置声音录制装置(如拾音器)，音视频信号应同步存储，回放应能清楚辨别旅客与服务人员对话内容。

　　(8)车站周界的配置。车站周界外墙应配置高清摄像机。监控图像应能清晰显示围墙的状态。

　　(9)通信、计算机等机房配置。机房应配置高清摄像机。监控图像能够清晰的显示人员在机房的状态。

 　　3.2 安检区监控

　　监控点位分布布局见图4

　　1号点位：旅客人员进入进站口，在安检仪传送带放置物品。在安检仪顶部或一侧安装设置高清网络像机，监控视角范围为从物品放置位置到进入安检仪暗箱。安检管理员可以实时浏览整个物品传送过程。

　　2号点位：旅客进入安全门进行检测，人员进入安全门时，在人员对面和安检门安装设置高清网路摄像机，监控视角范围为从安全门人员上身到安全门顶部。重点采集人员面部特征，提供高清图片资料、图像资料，实现重点人员视频资料检测存储，以便为后台管理提供有效数据。

　　3号点位：旅客通过安全门后，车站安检人员进行全身检查。在安检门顶部或者外侧安装设置高清网路摄像机，或者结合原有站内摄像机，整体监控安检人员对旅客检查过程。实现管理人员对安检人员的直观的督导管理。

　　4号点位：旅客结束检查后，安检仪完成物品扫描，通过传送带从暗箱把物品传出。在安检仪顶部或一侧安装设置高清网路摄像机，或者结合原有站内摄像机，监控视角范围为从旅客完成安全检测，到从传送带取走物品。实现安检管理员对旅客取走物品过程进行监控管理。

　　3.3 传输设备

　　传输设备由光纤收发器和网络交换机组成，光纤收发器主要为网络摄像机的光电信号转换使用。根据实际情况设置带千兆光纤上联接口的交换机，用于视频数据上传至监控中心。

　　3.4 存储设备

　　由于高清点数较多，存储时间相对较长(30d)，因此，所需存储容量亦较大。存储方案采用NVR动态检测录像存储或定时录像存储的方式进行，即通过在监控中心部署多台NVR设备对前端分区视频分别提供接入，客户端可通过访问平台的方式进行实时监控和录像回放，也可通过直接访问NVR的方式浏览前端视频和查询录像。

　　3.5 系统功能概述

　　视频管理平台实现重点现场监视、重点现场录像、录像检索回放、报警辅助处置、视频智能分析、视频服务接口提供、视频后台管理和视频数据库管理等功能。

　　视频监控：站点监控中心和上级管理平台根据需要可以随时查看站点任意一路或多路视频，并实现视频的录制、回放、抓拍等功能。

　　报警处理：对于车站、线路发出的报警信息，监控中心端立即通过声光报警、语音报警等方式提示，并自动记录报警，打开监控点位的监控信息。

　　智能分析：当有以下任意情况发生的时候，系统自动产生声光电报警，并且进行报警视频的弹出：绊线穿越检测、区域入侵检测、围栏跨越检测、徘徊检测、物品遗留和搬动检测、快速移动检测、视频异常检测

　　远程控制：站点监控中心和上级管理平台可远程控制站端视频处理单元，实现手动录像、定时录像、报警触发录像、画面异动检测。

　　系统资源管理及监控：管理系统内的设备、系统功能、系统数据等基本信息和配置参数。

　　系统运行监控：对视频设备、服务器、系统软件、应用软件、用户操作进行远程监视与控制。

　　智能运维：管理系统内的视频设备、平台服务、网络设备(路由、交换机)、数据库等中间件进行运行信息的收集统计;支持设备录像巡检、中心录像巡检、视频质量诊断并生成报表等功能。

 　　高速铁路高清视频监控系统优势

　　(1)综合化的应用管理：系统为车站、线路提供视频、报警、语音等数据的接入、存储、分发、业务处理等综合性安全生产应急指挥应用平台，提供一站式应用解决方案。

　　(2)优越的环境适应性：采用防爆、防腐、防尘、防水工业化前端设备，满足易爆、高温、腐蚀等恶劣应用环境;

　　(3)全面高清数字化应用：全面实现高清图像的应用，从前端采集、编码传输、录像存储、解码回放等各环节均实现高清化处理;采用全数字化架构方案，易部署、易管理、易维护;

　　(4)高系统安全性：系统提供用户接入认证、前端设备接入认证，完备的分级权限管理;视频录像引入数字签名处理，防止数据篡改;

　　(5)高数据安全性：监控中心配置的存储设备支持RAID 0、1、5等多种安全冗余格式，数据存储容量大，存储时间长，若硬盘坏掉后可直接启用热备盘，不会丢失录像数据，数据安全性高，真正实现7*24无间断工作。

　　结束语

　　基于网络技术、视频编码技术日益更新，高铁客运站视频监控系统已逐步向网络化、高清化发展，并融合视频监控系统以外的外围安防子系统，加上智能分析技术的应用，形成具有综合性、实战性的管理系统。

【作者单位：浙江大华技术股份有限公司】