鐵路既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造技術方案

文璐

【摘要】 本文介紹了鐵路既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造技術方案，從系統(tǒng)網絡結構、接入節(jié)點設置、視頻采集前端設置及監(jiān)控終端設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)建設提出了一些參考。

【關鍵字】 鐵路 既有視頻監(jiān)控系統(tǒng) 改造

一、概述

近年來，隨著我國鐵路突飛猛進的發(fā)展，尤其在高速鐵路、客運專線的快速建設，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在行車運輸、安全生產、治安保衛(wèi)等方面的作用日益凸顯。但是，由于多年來鐵路系統(tǒng)內視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設多由客運、工務、車務等部門各自建設，出現了建設標準不統(tǒng)一、系統(tǒng)間無法互聯(lián)互通、資源無法共享等問題，建設統(tǒng)一的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺迫在眉睫。

本文在對既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)現狀分析的基礎上，針對既有系統(tǒng)中存在的特定問題，從系統(tǒng)網絡結構、接入節(jié)點設置、視頻采集前端設置及終端設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、總體現狀

目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經在鐵路系統(tǒng)內廣泛應用，但是仍存在許多問題，例如：監(jiān)控系統(tǒng)采集前端設置覆蓋不足，部分客站及線路區(qū)間重點部位存在較多盲區(qū)；由于建設年代較早，技術水平受限，既有監(jiān)控平臺設備多為模擬監(jiān)控平臺，主要設備由模擬視頻矩陣、硬盤錄像機等組成，而此類監(jiān)控平臺無法接入高清監(jiān)控攝像機，與新設視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺也難以對接，組網復雜，兼容性、擴展性差。

此外，許多監(jiān)控系統(tǒng)由客運、工務等部門自行建設，各系統(tǒng)間未互聯(lián)互通，視頻資源不能共享，無法滿足各部門實時監(jiān)控的需要。

三、改造目標

為滿足鐵路客運管理需求，在適當利用既有采集前端的前提下，對視頻采集前端和平臺設備補強，覆蓋監(jiān)控盲區(qū)，調整完善各部門監(jiān)控設備配置，完善安全冗余機制，以改善既有監(jiān)控系統(tǒng)運行不良、監(jiān)控區(qū)域覆蓋不足、擴容性差等問題，建立起覆蓋全面、運行可靠、技術先進、兼容性好、互通性強、易擴展的鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

四、改造技術方案

4.1 系統(tǒng)網絡結構

本方案中，系統(tǒng)網絡結構主要由區(qū)域中心、I類視頻接入節(jié)點、II視頻接入節(jié)點及視頻采集前端設備組成。

其中區(qū)域中心通過數據網接入視頻核心節(jié)點，各I類視頻接入節(jié)點通過數據網接入視頻區(qū)域中心，Ⅱ視頻節(jié)點通過數據網通道接人所屬I類視頻接入節(jié)點；視頻采集前端以光纜或網線方式接入所屬I各I、II類視頻節(jié)點，各接入節(jié)點對接入視頻數據信息進行分布式存儲。本方案僅對接入節(jié)點進行改造。

4.2 接入節(jié)點改造方案

本方案中，各I、Ⅱ類接入節(jié)點視頻監(jiān)控平臺設備采用數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種基于計算機技術、視頻采集技術和數字壓縮處理技術為一體的智能化數字監(jiān)控系統(tǒng)。接入節(jié)點所設數字視頻接入平臺可選擇接入模擬或數字采集前端；同時，各部門監(jiān)控終端從不同的接入平臺接入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過系統(tǒng)網絡管理終端的授權，不同部門的監(jiān)控終端可監(jiān)視、切換、控制系統(tǒng)內的權限許可的任一監(jiān)控點。

相比模擬監(jiān)控系統(tǒng)，數字監(jiān)控系統(tǒng)對于既有采集前端兼容性更強，組網靈活且簡單，擴展性好，技術更加先進；同時可實現各部門間監(jiān)控資源互聯(lián)互通，方便管理運營及后期的維護更新。

1、接入節(jié)點功能

I類視頻接入節(jié)點負責本站范圍內視頻采集前端的就近接人、處理、分發(fā)、存儲以及告警視頻信號的上傳同時接收視頻監(jiān)控中心或分控中心對圖像信號的調取、控制以及對設備的管理，以及接入并管理II類視頻接入節(jié)點的能力。

II類視頻接入節(jié)點用于實現線路區(qū)間視頻采集點的視頻接入、存儲、分發(fā)轉發(fā)和視頻分析功能。

2、接入節(jié)點平臺改造方案

本方案中，I類視頻接入節(jié)設置于各客站，綜合視頻監(jiān)控平臺服務器主要由管理服務器、分發(fā)服務器、分析服務器和存儲服務器等設備構成。其中視頻管理服務器包括硬件服務器及相應的管理軟件，設備配置應符合本節(jié)點管理信息的存儲和備份要求；

II類視頻接入節(jié)設置于線路區(qū)間部分中間站，各II類接入節(jié)點綜合視頻監(jiān)控服務器主要由分發(fā)，分析服務器和存儲服務器等設備構成，視頻管理服務器包括硬件服務器及相應的管理軟件，設備配置應符合本節(jié)點管理信息的存儲和備份要求。

4.3 視頻采集前端改造方案

本方案視頻采集前端使用1080P高清數字攝像機。

高清攝像機相比標清攝像機具有很大優(yōu)勢，主要表現在清晰度更高、監(jiān)控范圍更大和細節(jié)更清晰。但是，數字高清方案也會帶來一些問題，例如造價更高、帶寬及存儲需求更大等。

對于既有前端采集設備未覆蓋的監(jiān)控肓區(qū)，本方案新增高清數字攝像機予以補強；對于超期服役、無法正常運行，或圖像質量差、清晰度低的設備，以高清數字攝像機進行更換改造；對服役期內、運行良好的既有前端采集設備實行利舊，需集中設置編碼器，將模擬視頻信號轉換成為lP數據后，上傳至數字視頻監(jiān)控平臺。

4.4 監(jiān)控終端改造方案

視頻監(jiān)控終端具有對采集點視頻的調用、顯示、控制功能。通過系統(tǒng)網絡管理終端的授權，監(jiān)控終端可以通過IP網絡的任意接入點進行監(jiān)控、切換、控制系統(tǒng)內的任一采集點，并接收報警信息，從而實現監(jiān)控任務。

本方案視頻監(jiān)控終端主要針對客運、工務等部門監(jiān)控需求設置，根據管理權限不同采用視頻分控中心和PC監(jiān)控終端。

4.5 存儲設備設置方案

l、存儲方式及存儲格式：

本方案中接入各節(jié)點均使用布式存儲方式，采用IP-SAN存儲架構的磁盤陣列設備。這種存儲方式更安全，信息更完整，可回放周期長，同時繼承了IP網絡開放、高性能、高可靠性、易管理、易擴展、自適應性強的特點，完全滿足運營管理的使用要求。

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

2、存儲容量計算

為了保證視頻監(jiān)控平臺具有足夠的存儲容量，根據下式對各節(jié)點存儲容量需求進行估算：

視頻數據存儲空間（G）=監(jiān)控路數*單路視頻存儲時長（s）*單路視頻平均碼率*CBR/8/1024

本文中，CBR系數取1.1。各接人節(jié)點根據監(jiān)控接入路數區(qū)別配置存儲容量。

五、結束語

國家鐵路作為國民經濟的大動脈，在旅客出行、國家重要戰(zhàn)略物資運輸等方面均扮演著至關重要的作用，而視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路運輸指揮、公安保衛(wèi)、生產作業(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、開放性、實用性和先進性的綜合視頻監(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)充分利用既有設備資源，能切實提高既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)運用質量，補齊補強監(jiān)控盲點漏洞。