鐵路既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造技術(shù)方案

文璐

【摘要】 本文介紹了鐵路既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造技術(shù)方案，從系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、接入節(jié)點(diǎn)設(shè)置、視頻采集前端設(shè)置及監(jiān)控終端設(shè)置等方面描述了視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成、功能及具體改造方案，為鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)提出了一些參考。

【關(guān)鍵字】 鐵路 既有視頻監(jiān)控系統(tǒng) 改造

一、概述

近年來(lái)，隨著我國(guó)鐵路突飛猛進(jìn)的發(fā)展，尤其在高速鐵路、客運(yùn)專(zhuān)線的快速建設(shè)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在行車(chē)運(yùn)輸、安全生產(chǎn)、治安保衛(wèi)等方面的作用日益凸顯。但是，由于多年來(lái)鐵路系統(tǒng)內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)多由客運(yùn)、工務(wù)、車(chē)務(wù)等部門(mén)各自建設(shè)，出現(xiàn)了建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、系統(tǒng)間無(wú)法互聯(lián)互通、資源無(wú)法共享等問(wèn)題，建設(shè)統(tǒng)一的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)迫在眉睫。

本文在對(duì)既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)既有系統(tǒng)中存在的特定問(wèn)題，從系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、接入節(jié)點(diǎn)設(shè)置、視頻采集前端設(shè)置及終端設(shè)置等方面描述了鐵路既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的改造方案。

二、總體現(xiàn)狀

目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在鐵路系統(tǒng)內(nèi)廣泛應(yīng)用，但是仍存在許多問(wèn)題，例如：監(jiān)控系統(tǒng)采集前端設(shè)置覆蓋不足，部分客站及線路區(qū)間重點(diǎn)部位存在較多盲區(qū)；由于建設(shè)年代較早，技術(shù)水平受限，既有監(jiān)控平臺(tái)設(shè)備多為模擬監(jiān)控平臺(tái)，主要設(shè)備由模擬視頻矩陣、硬盤(pán)錄像機(jī)等組成，而此類(lèi)監(jiān)控平臺(tái)無(wú)法接入高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)，與新設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)也難以對(duì)接，組網(wǎng)復(fù)雜，兼容性、擴(kuò)展性差。

此外，許多監(jiān)控系統(tǒng)由客運(yùn)、工務(wù)等部門(mén)自行建設(shè)，各系統(tǒng)間未互聯(lián)互通，視頻資源不能共享，無(wú)法滿足各部門(mén)實(shí)時(shí)監(jiān)控的需要。

三、改造目標(biāo)

為滿足鐵路客運(yùn)管理需求，在適當(dāng)利用既有采集前端的前提下，對(duì)視頻采集前端和平臺(tái)設(shè)備補(bǔ)強(qiáng)，覆蓋監(jiān)控盲區(qū)，調(diào)整完善各部門(mén)監(jiān)控設(shè)備配置，完善安全冗余機(jī)制，以改善既有監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行不良、監(jiān)控區(qū)域覆蓋不足、擴(kuò)容性差等問(wèn)題，建立起覆蓋全面、運(yùn)行可靠、技術(shù)先進(jìn)、兼容性好、互通性強(qiáng)、易擴(kuò)展的鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

四、改造技術(shù)方案

4.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

本方案中，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由區(qū)域中心、I類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)、II視頻接入節(jié)點(diǎn)及視頻采集前端設(shè)備組成。

其中區(qū)域中心通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)接入視頻核心節(jié)點(diǎn)，各I類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)接入視頻區(qū)域中心，Ⅱ視頻節(jié)點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)通道接人所屬I(mǎi)類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)；視頻采集前端以光纜或網(wǎng)線方式接入所屬I(mǎi)各I、II類(lèi)視頻節(jié)點(diǎn)，各接入節(jié)點(diǎn)對(duì)接入視頻數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分布式存儲(chǔ)。本方案僅對(duì)接入節(jié)點(diǎn)進(jìn)行改造。

4.2 接入節(jié)點(diǎn)改造方案

本方案中，各I、Ⅱ類(lèi)接入節(jié)點(diǎn)視頻監(jiān)控平臺(tái)設(shè)備采用數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、視頻采集技術(shù)和數(shù)字壓縮處理技術(shù)為一體的智能化數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)。接入節(jié)點(diǎn)所設(shè)數(shù)字視頻接入平臺(tái)可選擇接入模擬或數(shù)字采集前端；同時(shí)，各部門(mén)監(jiān)控終端從不同的接入平臺(tái)接入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理終端的授權(quán)，不同部門(mén)的監(jiān)控終端可監(jiān)視、切換、控制系統(tǒng)內(nèi)的權(quán)限許可的任一監(jiān)控點(diǎn)。

相比模擬監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于既有采集前端兼容性更強(qiáng)，組網(wǎng)靈活且簡(jiǎn)單，擴(kuò)展性好，技術(shù)更加先進(jìn)；同時(shí)可實(shí)現(xiàn)各部門(mén)間監(jiān)控資源互聯(lián)互通，方便管理運(yùn)營(yíng)及后期的維護(hù)更新。

1、接入節(jié)點(diǎn)功能

I類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)本站范圍內(nèi)視頻采集前端的就近接人、處理、分發(fā)、存儲(chǔ)以及告警視頻信號(hào)的上傳同時(shí)接收視頻監(jiān)控中心或分控中心對(duì)圖像信號(hào)的調(diào)取、控制以及對(duì)設(shè)備的管理，以及接入并管理II類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)的能力。

II類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)用于實(shí)現(xiàn)線路區(qū)間視頻采集點(diǎn)的視頻接入、存儲(chǔ)、分發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)和視頻分析功能。

2、接入節(jié)點(diǎn)平臺(tái)改造方案

本方案中，I類(lèi)視頻接入節(jié)設(shè)置于各客站，綜合視頻監(jiān)控平臺(tái)服務(wù)器主要由管理服務(wù)器、分發(fā)服務(wù)器、分析服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器等設(shè)備構(gòu)成。其中視頻管理服務(wù)器包括硬件服務(wù)器及相應(yīng)的管理軟件，設(shè)備配置應(yīng)符合本節(jié)點(diǎn)管理信息的存儲(chǔ)和備份要求；

II類(lèi)視頻接入節(jié)設(shè)置于線路區(qū)間部分中間站，各II類(lèi)接入節(jié)點(diǎn)綜合視頻監(jiān)控服務(wù)器主要由分發(fā)，分析服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器等設(shè)備構(gòu)成，視頻管理服務(wù)器包括硬件服務(wù)器及相應(yīng)的管理軟件，設(shè)備配置應(yīng)符合本節(jié)點(diǎn)管理信息的存儲(chǔ)和備份要求。

4.3 視頻采集前端改造方案

本方案視頻采集前端使用1080P高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。

高清攝像機(jī)相比標(biāo)清攝像機(jī)具有很大優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在清晰度更高、監(jiān)控范圍更大和細(xì)節(jié)更清晰。但是，數(shù)字高清方案也會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題，例如造價(jià)更高、帶寬及存儲(chǔ)需求更大等。

對(duì)于既有前端采集設(shè)備未覆蓋的監(jiān)控肓區(qū)，本方案新增高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)予以補(bǔ)強(qiáng)；對(duì)于超期服役、無(wú)法正常運(yùn)行，或圖像質(zhì)量差、清晰度低的設(shè)備，以高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)進(jìn)行更換改造；對(duì)服役期內(nèi)、運(yùn)行良好的既有前端采集設(shè)備實(shí)行利舊，需集中設(shè)置編碼器，將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成為lP數(shù)據(jù)后，上傳至數(shù)字視頻監(jiān)控平臺(tái)。

4.4 監(jiān)控終端改造方案

視頻監(jiān)控終端具有對(duì)采集點(diǎn)視頻的調(diào)用、顯示、控制功能。通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理終端的授權(quán)，監(jiān)控終端可以通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)的任意接入點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控、切換、控制系統(tǒng)內(nèi)的任一采集點(diǎn)，并接收?qǐng)?bào)警信息，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控任務(wù)。

本方案視頻監(jiān)控終端主要針對(duì)客運(yùn)、工務(wù)等部門(mén)監(jiān)控需求設(shè)置，根據(jù)管理權(quán)限不同采用視頻分控中心和PC監(jiān)控終端。

4.5 存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)置方案

l、存儲(chǔ)方式及存儲(chǔ)格式：

本方案中接入各節(jié)點(diǎn)均使用布式存儲(chǔ)方式，采用IP-SAN存儲(chǔ)架構(gòu)的磁盤(pán)陣列設(shè)備。這種存儲(chǔ)方式更安全，信息更完整，可回放周期長(zhǎng)，同時(shí)繼承了IP網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放、高性能、高可靠性、易管理、易擴(kuò)展、自適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，完全滿足運(yùn)營(yíng)管理的使用要求。

各節(jié)點(diǎn)視頻存儲(chǔ)格式采用H.264視頻編碼格式。在同樣的圖像質(zhì)量前提下，H.264編碼碼流僅為MPEG-4格式50%，可以大量節(jié)省存儲(chǔ)空間及帶寬需求。

2、存儲(chǔ)容量計(jì)算

為了保證視頻監(jiān)控平臺(tái)具有足夠的存儲(chǔ)容量，根據(jù)下式對(duì)各節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)容量需求進(jìn)行估算：

視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間（G）=監(jiān)控路數(shù)*單路視頻存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)（s）*單路視頻平均碼率*CBR/8/1024

本文中，CBR系數(shù)取1.1。各接人節(jié)點(diǎn)根據(jù)監(jiān)控接入路數(shù)區(qū)別配置存儲(chǔ)容量。

五、結(jié)束語(yǔ)

國(guó)家鐵路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，在旅客出行、國(guó)家重要戰(zhàn)略物資運(yùn)輸?shù)确矫婢缪葜陵P(guān)重要的作用，而視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路運(yùn)輸指揮、公安保衛(wèi)、生產(chǎn)作業(yè)、安全監(jiān)控等方面的作用日益顯著。

因此，建立能充分滿足使用功能需求，兼顧兼容性、開(kāi)放性、實(shí)用性和先進(jìn)性的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是十分必要的。本方案所述鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)充分利用既有設(shè)備資源，能切實(shí)提高既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用質(zhì)量，補(bǔ)齊補(bǔ)強(qiáng)監(jiān)控盲點(diǎn)漏洞。