鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能運(yùn)維初步實(shí)踐與探討

孫啟良

摘 要：隨著高速鐵路、客運(yùn)專線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的大量建設(shè)和運(yùn)用，作為保障鐵路運(yùn)輸安全與提高工作效率的重要系統(tǒng)，如何有效的保障系統(tǒng)的運(yùn)用質(zhì)量，如何將長期積累的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而帶動(dòng)管理與效率的提升，本文對近年來從事鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維工作的初步實(shí)踐和摸索進(jìn)行總結(jié)，以供探討。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；客運(yùn)專線；綜合視頻監(jiān)控；智能運(yùn)維；視頻圖像質(zhì)量診斷；運(yùn)用質(zhì)量

中圖分類號：U298 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

隨著近年來國內(nèi)高速鐵路、客運(yùn)專線的大規(guī)模建設(shè)，鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨之進(jìn)行了大量的建設(shè)和使用。作為保障鐵路運(yùn)輸安全與提高工作效率的重要技術(shù)手段，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的良好應(yīng)用具有重要的意義。

典型的鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，大致上包括位于調(diào)度中心和沿線各車站的后端系統(tǒng)設(shè)備，和位于鐵路沿線各種設(shè)施的通信、信號等機(jī)房和咽喉、公跨鐵等重點(diǎn)部位的前端設(shè)備。尤其是高速鐵路和客運(yùn)專線，還不同于一般的鐵路系統(tǒng)，其列車運(yùn)行時(shí)速可達(dá)到200-350公里，且列車密度較高，車站旅客密度相對較大，運(yùn)輸組織工作的安全要求相對也較高；而鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)也有別于一般民用監(jiān)控系統(tǒng)，基本上隨鐵路線呈現(xiàn)線狀分布，除車站等大型設(shè)施中攝像機(jī)較為集中外，沿鐵路線重點(diǎn)監(jiān)控部位分布有大量監(jiān)控點(diǎn)，其跨越的區(qū)間往往達(dá)數(shù)百公里到上千公里；同時(shí)，這些監(jiān)控設(shè)備需要保證全天候、高質(zhì)量的運(yùn)行，以確保鐵路運(yùn)輸調(diào)度指揮人員和安全警務(wù)人員通過系統(tǒng)及時(shí)了解轄區(qū)和線路動(dòng)態(tài)狀況，尤其是車站、無人值守機(jī)房、橋梁、路基、維修通道等重點(diǎn)部位和設(shè)備的實(shí)時(shí)情況，并對迅速準(zhǔn)確處置突發(fā)事件提供技術(shù)保障。

圖1：典型的鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖示

尤為突出的特點(diǎn)是，鐵路沿線周邊環(huán)境復(fù)雜甚至惡劣，各種強(qiáng)電磁干擾，高頻震動(dòng)，靜電以及極端的自然天氣情況等對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的室外設(shè)備又會(huì)造成很大的不利影響，基于以上這些新的特點(diǎn)，對高速鐵路和客運(yùn)專線的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)提出了嚴(yán)格的要求與挑戰(zhàn)：

如何提高和保證本系統(tǒng)的可靠性？

如何第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)或設(shè)備故障？

如何更有效率的發(fā)現(xiàn)和處理故障？

如何總結(jié)和分析一條鐵路線乃至某一個(gè)路局的視頻監(jiān)控運(yùn)用狀況？

結(jié)合幾年來針對鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維工作的探索和總結(jié)，尤其是從傳統(tǒng)運(yùn)維向智能運(yùn)維發(fā)展的過程，從實(shí)踐角度提出以下經(jīng)驗(yàn)，以供探討。

1、 做好基礎(chǔ)工作是一切運(yùn)維工作的前提

視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備本身的安裝和運(yùn)行的安全性和可靠性，對系統(tǒng)地良好運(yùn)用具有根本的影響；本系統(tǒng)設(shè)備主要分為室內(nèi)設(shè)備和室外設(shè)備兩部分，與其他通信系統(tǒng)差異較大的是，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜度比較高，尤其是有大量位于室外的設(shè)備，導(dǎo)致進(jìn)出機(jī)房的線纜很多，因此，對設(shè)備防雷和接地的要求較高，如何有效檢查和保障眾多設(shè)備和線纜的安全與可靠，這是運(yùn)維工作中的一個(gè)重點(diǎn)基礎(chǔ)工作；

另外，在室外鐵路周邊安裝的用于重點(diǎn)部位監(jiān)控的室外設(shè)備，包括無人值守的機(jī)房、咽喉與公跨鐵和通信鐵塔等部位，如圖2所示，大部分處于室外人煙稀少的區(qū)域，雨雪、風(fēng)沙和灰塵以及長期震動(dòng)和電磁干擾的累積等都可能影響設(shè)備的安全與可靠，如何及時(shí)防范和保障這些設(shè)備的安全與可靠，是運(yùn)維工作中的另一個(gè)重點(diǎn)基礎(chǔ)工作；

圖2：幾種典型的室外攝像機(jī)設(shè)備安裝的圖示

一切運(yùn)維工作不能忽略基礎(chǔ)工作，為此，我們通過可靠掌握設(shè)備與線纜臺帳，通過分析設(shè)備安裝當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境、氣候特點(diǎn)，根據(jù)維護(hù)規(guī)程的指導(dǎo)，有針對性地實(shí)踐和總結(jié)具體方法，對這些重點(diǎn)設(shè)備與線纜進(jìn)行定期檢查、保養(yǎng)和加固，確保設(shè)備處于良好的工作狀況，從而為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高質(zhì)量運(yùn)用打好基礎(chǔ)，這是鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維工作的基本前提，也是容易產(chǎn)生疏忽的地方。

2、 通過預(yù)防性維護(hù)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)用質(zhì)量

任何運(yùn)維工作都重在預(yù)防，但預(yù)防性工作需要對經(jīng)驗(yàn)的積累和總結(jié)提煉；我們結(jié)合本系統(tǒng)維護(hù)規(guī)程的指導(dǎo)，經(jīng)過幾年來對本系統(tǒng)運(yùn)維工作的總結(jié)，尤其是對系統(tǒng)的運(yùn)用質(zhì)量能夠造成影響的典型問題的研究，提出和實(shí)踐了一些預(yù)防性的維護(hù)辦法，通過這些預(yù)防性的維護(hù)方法，盡量優(yōu)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，可以有效地提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體可用性和運(yùn)用質(zhì)量；

這些預(yù)防性的維護(hù)方法主要包括以下方面：

通過對各使用單位的需求溝通與研究，可以對特定專業(yè)需要的前端攝像機(jī)的角度和焦距進(jìn)行針對性優(yōu)化調(diào)整，以獲得更好的監(jiān)控視野，更好的滿足專業(yè)需求；對非設(shè)備缺陷產(chǎn)生的過亮過暗的場景，通過對攝像機(jī)位置、角度調(diào)整或者輔助照明的優(yōu)化，以獲得更好的成像效果；對現(xiàn)場場景遮擋的分析和排除，如野外環(huán)境的樹木等動(dòng)態(tài)變化情況的掌握和預(yù)先處理，也可以提高系統(tǒng)地運(yùn)用質(zhì)量；對不同季節(jié)、尤其是雨雪天氣前后的設(shè)備接地情況的檢查和優(yōu)化，可以有效防止地電位不平衡引起的干擾問題等。

3、 有效利用人工巡視與分析，盡快發(fā)現(xiàn)和處理故障

通過基礎(chǔ)工作和預(yù)防性的運(yùn)維手段，可以很大程度上推遲和降低視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的故障率，提高系統(tǒng)的可用性和運(yùn)用質(zhì)量；在視頻監(jiān)控系統(tǒng)大量應(yīng)用的最初幾年，我們通過大量的日常運(yùn)維工作，尤其是通過網(wǎng)管人工巡視結(jié)合現(xiàn)場的人工巡視和保養(yǎng)與維修，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與培訓(xùn)交流，使各級系統(tǒng)維護(hù)人員具備了維護(hù)系統(tǒng)的能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決了視頻監(jiān)控系統(tǒng)與設(shè)備的發(fā)生的故障，保障了系統(tǒng)的良好使用。

目前大部分兄弟運(yùn)維單位的情況類似，基本上也是依靠人工巡視與分析的基本手段，通過網(wǎng)管人員的密集巡視，進(jìn)行視頻運(yùn)用情況的的觀察，以便更早的發(fā)現(xiàn)問題；隨后再依靠現(xiàn)場人員和檢修設(shè)備，分析和判斷具體故障，并加以處理。

在人工巡視的傳統(tǒng)方式下，需要通過大量培養(yǎng)熟悉業(yè)務(wù)的網(wǎng)管人員，在中小規(guī)模的系統(tǒng)中，通過有效的組織和管理，基本可以完成每天的巡視工作和故障的分析判斷與處理，基本能夠滿足生產(chǎn)工作的需求。

4、 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和運(yùn)用，進(jìn)行智能運(yùn)維探索

隨著近年來鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，尤其是反恐防暴形勢的需要，系統(tǒng)規(guī)模逐步擴(kuò)大，攝像機(jī)的數(shù)量不斷增加，很多路局已經(jīng)建成并應(yīng)用了更大規(guī)模的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像機(jī)的數(shù)量基本達(dá)到了數(shù)千臺到一兩萬臺的規(guī)模；

同時(shí)，隨著應(yīng)用年限的增加，部分視頻監(jiān)控設(shè)備的性能不可避免的開始出現(xiàn)下降，故障率開始出現(xiàn)上升，其中除了典型的由于設(shè)備故障導(dǎo)致無法工作外，更多的是視頻質(zhì)量的下降，如圖像清晰度的下降、對比度的下降、偏色、圖像明暗異常的出現(xiàn)、圖像抖動(dòng)和干擾等的增加等。

由于人工巡視的手段沒有更多的創(chuàng)新空間，隨著系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量增加和部分設(shè)備質(zhì)量的下降，人工巡視方式對各級運(yùn)維人員的數(shù)量需求越來越大，同時(shí)對人員的技術(shù)要求也越來越高；另外，人工巡視方式對視頻運(yùn)用質(zhì)量的把握相對主觀，在各種運(yùn)用質(zhì)量問題的處理上開始出現(xiàn)捉襟見肘的情況，可以說，人工巡視的運(yùn)維模式已經(jīng)逐漸無法適應(yīng)日漸增長的業(yè)務(wù)需求，而且，主觀把握視頻運(yùn)用質(zhì)量的方式也逐漸無法滿足業(yè)務(wù)部門對視頻系統(tǒng)地應(yīng)用需求。

基于以上的原因，我們通過總結(jié)和摸索，智能化的視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)在實(shí)踐中得以提出、應(yīng)用和逐步完善。通過視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)，用設(shè)定的客觀評價(jià)指標(biāo)體系，用統(tǒng)一量化的標(biāo)準(zhǔn)，對大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的眾多圖像進(jìn)行自動(dòng)輪巡和質(zhì)量診斷，使得運(yùn)維人員可以從枯燥、費(fèi)時(shí)的人工巡視檢查工作中解放出來，從而專著精力分析系統(tǒng)處理的故障結(jié)果，并作進(jìn)一步的處理以恢復(fù)應(yīng)用，圖3為實(shí)踐和完善中的幾種典型智能系統(tǒng)診斷類型；

圖3：實(shí)踐和完善中的幾種典型智能系統(tǒng)診斷類型

同時(shí)，通過對視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)功能的逐步完善，可以帶來以下更多的優(yōu)勢：

視頻運(yùn)用質(zhì)量的提升

通過系統(tǒng)可以定制多種輪巡方式，也可以配置不同的檢測類型，從而自動(dòng)的進(jìn)行全面的圖像質(zhì)量診斷，或者根據(jù)需要進(jìn)行有針對性的圖像質(zhì)量診斷，能夠更及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題和安排處理工作，從而有效保障視頻監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行和運(yùn)用質(zhì)量。

運(yùn)維效率的提升

利用長期積累的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化和完善智能視頻質(zhì)量檢測和分析手段，把人員經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成可以大量復(fù)制的智能系統(tǒng)工作方式，可以大幅提高運(yùn)維作業(yè)效率與效果，有效降低人工和時(shí)間開銷。

管理水平的提升

通過視頻圖像智能診斷技術(shù)手段的介入，可以通過自動(dòng)化的報(bào)表方式，對一條線或者一個(gè)路局的視頻質(zhì)量診斷結(jié)果進(jìn)行清晰、明了的展示；經(jīng)過一定時(shí)間的積累，可由系統(tǒng)定制處理歷史數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)報(bào)表，管理人員能夠?qū)ο到y(tǒng)的整體運(yùn)行情況了然于胸，可以更加科學(xué)合理的安排、部署工作；同時(shí)，可以對各種視頻運(yùn)用質(zhì)量的下降和故障進(jìn)行管理、分析、共享，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)歷史維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的沉淀和提升。

結(jié)語

在鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維工作中，基礎(chǔ)工作的保障到位，預(yù)防性工作的開展，培養(yǎng)了很多有能力的工作人員，同時(shí)積累了豐富的工作經(jīng)驗(yàn)；隨著對技術(shù)創(chuàng)新的重視和開展，通過對經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和提煉，把經(jīng)驗(yàn)成果結(jié)合到智能化的診斷系統(tǒng)中去進(jìn)一步優(yōu)化和完善，不僅可以顯著提高運(yùn)維工作的效率，而且使得運(yùn)維管理的水平得以提升，最終體現(xiàn)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用質(zhì)量的逐步提高。

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