鐵路視頻遠程監控預警系統的功能擴展與標準化集成

王毅勇

（濟南鐵路局電務處，濟南 250001）

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鐵路視頻遠程監控預警系統的功能擴展與標準化集成

王毅勇

（濟南鐵路局電務處，濟南 250001）

摘要：根據濟南鐵路局鐵路綜合視頻監控系統建設和運用現狀，分析其存在的問題和應用需求，提出既有系統接入標準及接入方案，研究視頻遠程監控預警系統的擴展功能，闡述研究成果實施中出現的問題及解決措施，明確可進一步深化研究的相關內容。

關鍵詞：標準化集成；跨平臺網管；通用視頻解碼

Abstract:According to the current situation of construction and application of integrated video monitoring systems in Jinan Railway Administration, the paper analyzes the problems and application requirements, puts forward the standard and solutions of connecting the integrated video monitoring system with existing systems and studies the expanded function of the video monitoring and warning system. It also presents the problems in the process of the system implementation and corresponding solutions and introduces the relevant contents for further study on the system.

Keywords:standardized integration; network management between different platforms; general video decoding

DOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2016.01.010

1　現狀與需求

鐵路綜合視頻監控系統的發展和建設自2008年開始，距今已經有六、七年的時間，其規模基本覆蓋鐵路車、機、工、電、輛各專業系統。縱觀鐵路視頻監控的發展歷史，其發展初期為了滿足局部需要，基本上采用了各專業根據需要逐步建設實踐辦法，導致鐵路綜合視頻監控系統涉及的設備品牌、類型及系統接口眾多。路局的不同業務部門還存在之前單獨建設的小規模視頻監控系統，有個別車站、客運站還在使用孤立的視頻監控系統。這些小規模和孤立的視頻監控系統由于建設的較早，當時還沒有統一的技術標準和規范，集成化和智能化程度相對較低，導致其系統的互聯和資源的共享無法實現，只能滿足小范圍的特定需求。

隨著鐵路運輸不斷發展，視頻監控系統已經成為鐵路行車部門所依賴的重要生產工具，在監控現場設備狀態、處理客運旅客糾紛、崗位監督等方面發揮了重要作用。隨著應用范圍的不斷擴大，各業務部門對視頻監控系統也提出了更新的要求，如覆蓋范圍要求更加全面、調用資源要求更為及時、操作平臺要求更為簡潔。如何按照規范和標準，將這些孤立、分散的小系統盡快融入鐵路綜合視頻監控系統，成為綜合視頻監控系統的業務管理部門關心的問題。

另外，隨著各專業視頻監控業務的不斷發展，鐵路綜合視頻監控系統攝像機數量和編碼設備不斷增加以及種類更新，大屏解碼成為嚴峻的課題。如何有效的對不同種類編碼設備進行統一解碼，大幅度降低系統設備的復雜性，通用解碼技術的研究和使用也成為重要課題。路局應急通信、調度指揮等作業使用的應急通信、會議電視系統與鐵路綜合視頻系統相互分離，無法互通，無法滿足相關部門的使用需求。而由于現有各品牌視頻解碼設備互不兼容，無法形成統一接口。急需一種通用解碼技術，用以滿足平臺間的接口需要。

隨著綜合視頻系統的應用，系統設備與資源的維護與有效檢索成為維護工作中的難點。設備維護部門面對海量設備，在人員資金有限的情況下，迫切需要視頻網管系統輔助工作。現階段視頻維護工具功能較少，維護單位仍主要依靠人工檢測和處理，給系統維護工作帶來很大的挑戰。雖然目前也有一些手持式工具在生產中使用，但由于技術簡單，無法及時有效的對視頻系統內主要視頻設備和性能進行檢測和判斷使用情況，急需一種視頻監控系統的智能化跨平臺網管系統作為其維護輔助工具。

2　研究內容

2.1接入接口標準化集成的研究及應用

濟南鐵路局各車站中存在大量標準不統一的視頻監控系統，設備包括矩陣、硬盤錄像機、NVR等，圖像分辨率包括CIF、4CIF、720P、1080P等，設備品牌眾多，時間跨度大，系統之間互不兼容。

為了實現全部既有系統的平滑無縫連接，根據不同車站的視頻系統現狀，研究出3種類型接口，將各類車站的既有視頻系統接入到綜合視頻系統中來， 按照《鐵路綜合視頻監控系統技術規范（V1.0）》（鐵總運[2013]71號）（以下簡稱規范）標準的數據進行圖像存儲、控制、播放等操作。濟南局綜合視頻系統結構如圖1所示。

3類標準接入接口如下。

1）JDZ-A：用于已經具備視頻軟件平臺的既有車站接入到綜合視頻系統；

2）JDZ-B：用于無軟件平臺但設備具備網絡接口的既有車站接入到綜合視頻系統；

3）JDZ-C：用于模擬視頻系統的既有車站接入到綜合視頻系統。

按照上述方案，濟南局已經完成29個客運車站、12個貨運車站的既有視頻監控系統與濟南局綜合視頻系統的接入，系統運行情況良好。

2.2綜合視頻系統的跨平臺網管研究及應用

在既有孤立分散的視頻系統中，告警信息只能通過各自廠家的專用軟件進行查看。造成維護部門操作不便、響應滯后、容易給系統造成更大的安全隱患。

通過對綜合視頻系統的跨平臺網管進行研究，采用網管服務器與系統內全部設備SNMP協議的對接，實現了跨平臺的設備網管功能，對路局現有各個不同系統中20余種設備進行了統一管理，實時監測網內關鍵設備的工作狀況和運行狀態。包括設備在工作異常時產生設備告警信息，如連接失敗、溫度過高、磁盤故障、備用電源斷開等。

網管服務器對網絡中全部設備的告警信息進行收集、歸類之后，通過網管終端將設備告警動畫和消息提供給運維部門，實時展現了整個濟南局綜合視頻監控系統全部設備的工作狀態，極大地降低了的工作強度，提高了系統故障時的響應速度。綜合視頻系統跨平臺網管拓撲如圖2所示。

2.3通用解碼技術研究和應用

濟南局既有視頻系統中存在大量不同種類的編碼設備，某一品牌視頻解碼器只能對本品牌編碼器的視頻流進行解碼。當多種類型設備產生的視頻數據匯集到路局中心時，無法正常顯示、統一使用和管理。

通過通用解碼技術的研究，對各類視頻數據進行關鍵信息的查找、分析和提取，通過一臺通用解碼設備對不同編碼格式的視頻流進行解碼，同時解決了上屏顯示的問題和局內全部種類編碼設備解碼的問題，提高了設備對用戶的使用透明性，達到編碼設備與解碼設備無關性的要求。同時，采用通用解碼器也提升了整個系統的可擴展性和持續升級能力。

通過通用解碼設備實現了視頻系統與應急通信系統、會議電視系統的互聯。

3　系統功能

3.1基本功能

3.1.1視頻實時監控功能

實現終端單畫面和多畫面模式的視頻切換瀏覽,并支持終端1/4/9/16畫面模式的視頻切換瀏覽；實現畫面以電子變焦方式進行局部放大和伸縮等操作；實現高清畫面的局部放大操作,并支持縮放恢復原畫面效果功能。

3.1.2畫面字符疊加功能（OSD）

支持視頻圖像上動態疊加采集時間、命名等信息,中英文皆支持；支持是否疊加及疊加的位置均可根據需要動態可調。

3.1.3屏幕鎖定功能

支持對用戶瀏覽的某路視頻進行屏幕的鎖定。

3.1.4視頻存儲

支持根據用戶計劃對視頻錄像進行存儲；支持根據設定的事件、時間等條件進行條件存儲。

3.1.5存儲計劃配置

支持存儲策略配置和存儲時間的修改和保存。

3.1.6用戶優先級管理

支持當同時對視頻資源進行調看的用戶數超過系統設定的用戶數時，高優先級用戶可搶占低優先級用戶所占用的資源；支持授權用戶根據優先級權限高低對視頻信息進行瀏覽和控制。用戶視頻瀏覽和云鏡控制權限優先級支持從高到低分，為0～15級，0級最高。

3.1.7視頻屏蔽

支持特殊情況下對某些視頻資源進行屏蔽。支持按照不同的視頻，或者用戶，進行視頻資源屏蔽，在用戶輸入屏蔽計劃的時間段內，實時視頻和歷史視頻均不能調用。

3.1.8告警查詢

支持對告警記錄的檢索和查找。

3.1.9視頻錄像下載

實現歷史圖像的遠程下載，實現防止惡意下載功能。

3.1.10視頻錄像回放

支持用戶根據時間起始日期和事件進行檢索和回放。

3.1.11云鏡控制功能（PTZ）

支持對不同PTZ協議的兼容接入。支持對鏡頭的變倍、調焦、調節光圈、云臺轉動控制功能。

3.1.12流媒體轉發分發

支持對多個用戶請求的同一路視頻數據進行分發及轉發。支持多級轉發，轉發級數不小于三級。

3.1.13配置管理

用戶配置管理：支持對用戶進行增加、刪除、修改和查詢功能。

資源配置管理：構建數據分組，支持對目錄樹下的基礎資源數據進行增加、刪除、修改操作，支持查詢、排序功能。

設備管理：支持對設備信息數據進行增加、刪除、修改操作，支持查詢、排序功能。

3.1.14視頻告警

支持對告警事件進行定義，并可對告警事件處理規則進行配置管理。

3.1.15圖片抓拍

支持圖像抓拍并以圖片方式保存。

3.1.16視頻輪巡

支持按用戶的配置對一組視頻圖像進行同步調用，實現組合播放，形成我的巡視組的概念。用戶可針對選定的調用分組、顯示順序和每組顯示時間制定計劃，進行輪巡。

3.2擴展功能

3.2.1為使用部門提供的告警功能

1）聯動報警功能

支持對系統接收的告警信息，視頻內容分析告警信息進行聯動處理。處理包括：以文字、聲音、視頻等方式進行提示。

系統支持與電力SCADA系統、應急通信系統、TDCS、CTC、防災系統、信號微機監測系統等系統聯動，鐵路綜合視頻監控系統預留和這些系統的接口。

2） 入侵檢測智能分析告警功能

支持針對固定視頻監控場景中進入防區的目標進行分析和定位，并根據用戶設置的規則觸發告警。

3）逗留檢測智能分析告警功能

支持針對固定視頻監控場景中檢測是否有目標在防區內停留，當逗留時間超過用戶預設時間觸發告警。

4）遺留物檢測智能分析告警功能

支持針對固定視頻監控場景中設定防區內的超過設定時間的遺留目標進行檢測并觸發告警。

5）人員異常行為檢測告警功能

針對固定視頻監控場景中的人員群體性行為進行分析和定位，并對如突然聚集、突然分散等反常行為進行檢測并觸發告警。

3.2.2為維護部門提供的告警功能

1）設備故障分析告警功能

支持對視頻設備上傳的狀態信息進行設備故障分析告警。

2）視頻質量診斷功能

實現視頻丟失、視頻凍結、畫面過亮、畫面過暗、圖像對比度異常、圖像偏色的視頻故障診斷預警。

3）網管功能

實現視頻網絡網管，并對各個設備性能參數提供查詢功能。

4）統計分析報表功能

對視頻設備、視頻質量、網絡設備等狀態信息進行統計分析報表。

4　成果實施中出現的問題及解決措施

2014年2月將鐵路視頻遠程監控預警系統的功能擴展和標準化集成系統安裝在濟南鐵路局綜合視頻監控系統中心機房(調度樓5樓),并進入系統試運行階段。由于現場環境有別于實驗室環境，系統在試運行過程中，曾出現以下兩方面的問題。

1）既有設備使用年限長，版本不統一，接口的適應性工作量很大

本平臺整合了大量既有設備，但在試驗階段設備個體間工作狀態差距很大。部分設備工作正常，有些則在連接穩定性上出現反復。

通過核對系統日志、設備配置數據以及固件版本，課題組發現即使同一型號的設備其軟硬件版本也有較大差異，平臺接口軟件無法適應該型號設備全部批次的產品，需要對軟件接口進行適應性修改。最終，通過多次調整軟件參數，將全部既有設備穩定接入。

2）既有網絡環境復雜，設備網管優化時間較長

在試運行階段，設備網管和視頻診斷服務誤報率較高。通過對報表的不斷分析和驗證，課題組發現該現象是由于網絡狀況引起的。由于本項目中各站點網絡情況差異較大，在網管系統進行設備檢測時，部分站點會出現延時差距較大的情況，在使用高峰時段，甚至會出現檢測結果的中斷。對此，修改了軟件校驗邏輯，增加了多次判斷智能分析的機制，優化了各站系統敏感度，使問題得到了解決。

經過一年多的使用，系統實現了預期的功能要求，提高了綜合視頻監控資源利用效率。系統將各種分散孤立的監控系統集成到一個平臺，不但滿足了使用用戶調用更多視頻監控資源的生產需求，更減輕了維護單位的工作量。

5　結束語

“鐵路視頻遠程監控預警系統的功能擴展與標準化集成”項目已在濟南鐵路局綜合視頻監控系統中進行試運用，效果良好，并于2015年11月通過濟南鐵路局科技成果技術評審，評審證書號為“濟鐵局技評字[2015]7號”。該項目的研究和運用，探索和解決了濟南局不同標準的既有視頻監控系統接入到鐵路綜合視頻監控系統的新途徑，同時把研究成果進行了固化，形成3種標準接口，為今后其他同類工程提供了適用的解決方案；同時研制了通用視頻解碼設備，避免了編解碼設備設置造成的設備繁多、操作維護困難的局面，方便了設備維護，節約了成本，通用解碼器的應用為視頻系統與鐵路應急系統和視頻會議系統互聯提供了方便。遠程監控告警和預警功能的擴展使得視頻系統管理水平上了一個新臺階。在此成果基礎上，還應對以下內容進行深化研究，使其在工程建設和應用中發揮更大作用。

1) 進一步研究和探討接口方式、安全隔離技術與實現方式，滿足視頻資源共享的需要。

2) 研究人臉識別技術的功能擴展，對追逃人員信息與身份證查詢系統結合，以便快速識別和發現可疑人員，將報警率提高到80%以上。

3) 進一步完善和優化視頻系統的軟件架構，以滿足安裝便捷、維護方便的要求。

4) 進一步探索與既有鐵路綜合視頻監控系統的結合應用模式，便于更多的應用功能納入綜合視頻監控系統平臺。

5) 開展小型化專用硬件診斷工具的研究，以提高鐵路維護業務的便捷性，有效地提升本系統的運用質量。

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國外簡訊

收稿日期：（2016-01-14）

基金項目：濟南鐵路局重點課題（2014 D01）