鐵路既有視頻監控系統改造技術方案

文璐

【摘要】 本文介紹了鐵路既有視頻監控系統改造技術方案，從系統網絡結構、接入節點設置、視頻采集前端設置及監控終端設置等方面描述了視頻監控系統組成、功能及具體改造方案，為鐵路視頻監控系統建設提出了一些參考。

【關鍵字】 鐵路 既有視頻監控系統 改造

一、概述

近年來，隨著我國鐵路突飛猛進的發展，尤其在高速鐵路、客運專線的快速建設，視頻監控系統在行車運輸、安全生產、治安保衛等方面的作用日益凸顯。但是，由于多年來鐵路系統內視頻監控系統建設多由客運、工務、車務等部門各自建設，出現了建設標準不統一、系統間無法互聯互通、資源無法共享等問題，建設統一的綜合視頻監控系統平臺迫在眉睫。

本文在對既有視頻監控系統現狀分析的基礎上，針對既有系統中存在的特定問題，從系統網絡結構、接入節點設置、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控系統的改造方案。

二、總體現狀

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

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

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，覆蓋監控盲區，調整完善各部門監控設備配置，完善安全冗余機制，以改善既有監控系統運行不良、監控區域覆蓋不足、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控系統。

四、改造技術方案

4.1 系統網絡結構

本方案中，系統網絡結構主要由區域中心、I類視頻接入節點、II視頻接入節點及視頻采集前端設備組成。

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

4.2 接入節點改造方案

本方案中，各I、Ⅱ類接入節點視頻監控平臺設備采用數字視頻監控系統。

數字視頻監控系統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控系統。接入節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，各部門監控終端從不同的接入平臺接入綜合視頻監控系統，通過系統網絡管理終端的授權，不同部門的監控終端可監視、切換、控制系統內的權限許可的任一監控點。

相比模擬監控系統，數字監控系統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控資源互聯互通，方便管理運營及后期的維護更新。

1、接入節點功能

I類視頻接入節點負責本站范圍內視頻采集前端的就近接人、處理、分發、存儲以及告警視頻信號的上傳同時接收視頻監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類視頻接入節點的能力。

II類視頻接入節點用于實現線路區間視頻采集點的視頻接入、存儲、分發轉發和視頻分析功能。

2、接入節點平臺改造方案

本方案中，I類視頻接入節設置于各客站，綜合視頻監控平臺服務器主要由管理服務器、分發服務器、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點管理信息的存儲和備份要求；

II類視頻接入節設置于線路區間部分中間站，各II類接入節點綜合視頻監控服務器主要由分發，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勢，主要表現在清晰度更高、監控范圍更大和細節更清晰。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控肓區，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，上傳至數字視頻監控平臺。

4.4 監控終端改造方案

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

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

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%，可以大量節省存儲空間及帶寬需求。

2、存儲容量計算

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

視頻數據存儲空間（G）=監控路數*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。各接人節點根據監控接入路數區別配置存儲容量。

五、結束語

國家鐵路作為國民經濟的大動脈，在旅客出行、國家重要戰略物資運輸等方面均扮演著至關重要的作用，而視頻監控系統在鐵路運輸指揮、公安保衛、生產作業、安全監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控系統，是十分必要的。本方案所述鐵路綜合視頻監控系統充分利用既有設備資源，能切實提高既有視頻監控系統運用質量，補齊補強監控盲點漏洞。