上海鐵路局既有鐵路視頻接入綜合視頻監控系統方案研究

王立春

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070）

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上海鐵路局既有鐵路視頻接入綜合視頻監控系統方案研究

王立春

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070）

針對既有鐵路各類視頻系統封閉、歸屬不同管理部門的不足，建議將其統一納入高速鐵路綜合視頻監控系統，構建高速、普速鐵路統一的綜合視頻監控平臺，提供視頻綜合利用，實現統一管理、分發和共享，保障運營安全和提高管理效率。

既有鐵路；綜合視頻監控系統；接入；方案研究

近年，鐵路行業的視頻監控一直是鐵路總公司及各路局相關部門重點關注的技術，高速鐵路在建設之初已通過搭建統一的業務平臺實現了共享視頻數據流，但普速鐵路的既有視頻監控系統分屬于不同部門，技術標準不統一、系統封閉。

1　既有鐵路視頻業務需求及運用情況

既有鐵路視頻監控包含由供電、車務、客運、貨運、機務、工務、公安、電務系統等多個部門自建的系統，資產多分屬于各自運用部門，維護、管理、系統各自獨立封閉、系統標準不統一、無法實現共享。設備類型分散、性能老化、型號陳舊，導致清晰度不高、監控圖像模糊、設備維修率高。

本文以上海鐵路局管轄范圍內徐連、鄭徐、京滬、滬昆等既有鐵路線的牽引變電所、分區所、開閉所等75處節點及上海站、上海南站、徐州站、阜陽站、合肥站、南京站、揚州站、杭州站、紹興站、等26處車站的既有視頻接入綜合視頻監控平臺改造為例，探討既有鐵路視頻接入綜合視頻監控系統方案。

2　綜合視頻監控系統的構成

綜合視頻監控系統由鐵路總公司的視頻核心節點、路局的視頻區域節點、重點站的I類視頻節點、II類視頻節點和視頻匯集點構成。

核心節點具有視頻信息的存儲、分發、調用、控制、系統管理及與其他系統互聯等功能。

區域節點具有對本區域視頻信息的存儲、分發及轉發、調用、控制、系統管理及與其他系統互聯等功能。為了便于對既有普速鐵路視頻監控的管理，本工程分別在上海局新調度樓及假日辦增設了對牽引供電視頻及客站視頻進行區域管理的小區域節點。接入上海局高速鐵路已建的綜合視頻監控平臺。

I類視頻節點具有信息的接入、存儲、分發及轉發、調用、控制、配置管理、告警處理，以及與其他業務系統互聯和聯動等功能。既有鐵路I類視頻節點的設置需綜合考慮既有網絡（數據網或傳輸網）帶寬的富余度、設備的擴容、機房布設、電源接入能力等情況，盡可能設置在大站。

II類視頻節點具有信息的接入、存儲、分發及轉發、調用、控制、告警處理，以及與其他業務系統互聯和聯動等功能。

2.1普速鐵路視頻納入綜合視頻監控系統的框架

普速鐵路視頻納入綜合視頻監控系統的框架如圖1所示。

2.2系統功能單元

系統功能可通過不同的功能單元來實現，視頻系統邏輯功能模塊單元組成如圖2所示。

既有上海局綜合視頻監控平臺功能可通過已有的管理單元（MU）、數據分發及轉發單元（DDU）、接入網關單元（AGU）、告警單元（AU）、存儲單元（SU）和電子地圖單元（MAP-U）等功能單元實現。

在上海鐵路局假日辦和上海局新建調度樓內通信機械室新設2處視頻區域節點，節點通過管理單元（MU+mU）、DDU、AGU、AU、SU和MAP-U等功能單元實現對新接入的普速鐵路的牽引供電及客站視頻的分區分類管理。

沿線新設I類視頻接入節點，節點功能可通過DDU、AGU、AU、SU、MAP-U、視頻分析單元（VCA）以及視頻代理單元（SA）等功能單元實現。

II類視頻接入節點功能可通過視頻匯集單元（VCU）、視頻處理單元（VPU）和VCA實現。對系統既有服務器進行上述邏輯功能模塊單元框架構建后，既有服務器設備可充分利用。

3　系統方案

3.1客站視頻監控系統的接入

在上海鐵路局假日辦通信機械室新設視頻區域節點，將已有的14個車站和新接入的12個車站節點，分別通過新設的上海、南京、合肥、徐州、杭州、金華I類視頻節點接入至視頻區域節點，為了充分利用既有前端設備，現場既有的視頻監控設備，在不影響其既有正常運行的前提下，對其視頻信號分路接入，即將接入的12個車站通過新設編碼器、8轉16路視頻分配器的方式，設定新老系統控制優先級，并網運行，同時將原視頻信號傳送至綜合視頻監控系統及車站既有的視頻監控系統。

由于新設視頻區域節點及編碼器，所以，假日辦既有數字矩陣對新設編碼器的編碼數字信號無法匹配，無法將各車站視頻流進行相匹配的熵編碼的解碼、反量化、離散余弦變換（反DCT）、反取樣及色相變換，無法將數字信號轉換成模擬視頻信號輸送至假日辦大屏幕上進行視頻顯示，所以新設相匹配的數字矩陣，將上述共計26個車站的視頻圖像傳送至既有的監控大屏幕上，如圖3所示。

3.2牽引供電系統視頻的接入

既有牽引供電視頻監控系統采用硬盤錄像機對前端視頻進行實時錄像、數模轉換、壓縮存儲，直接處理，整個網絡通過鐵路傳輸專線的10個2 Mbit/s環接入上海局主控端服務器。既有硬盤錄像機型號不一、使用不穩定，設備板件故障頻發，同時新設設備與既有設備的兼容性、互聯互通協議等方面存在難以融合問題，無法保證硬盤錄像機完全融合到路局綜合視頻監控系統，所以牽引供電系統視頻的硬盤錄像機全部進行更新改造，如圖4所示。

在新建調度樓內設置視頻區域節點同綜合視頻監控平臺進行互聯，視頻區域節點分別通過新設的新沂、連云港、徐州、徐州北、鎮江、宿州、蚌埠、滁州、南京、無錫、昆山、上海、嘉興、杭州、衢州等15處I類視頻節點，匯聚徐連線、鄭徐線、京滬線、滬昆線的牽引變電所、分區所、開閉所等75處II類視頻接入節點，實現相對分散的視頻采集點的視頻接入、匯聚上傳。II類視頻接入節點通過既有SDH傳輸系統連接至I類視頻接入節點。

3.3設備配置情況

區域節點及I類視頻節點設備配置如表1所示。

表1　視頻區域節點及I類視頻節點設備配置表

4　對傳輸系統的要求

普速牽引供電系統的每個牽引變電所、分區所、開閉所等接入需求帶寬不低于10 Mb/s。新設I類視頻節點一般能匯聚4至6個牽引變電所、分區所等II類視頻監控點，多占據傳輸設備約11.9%帶寬，對全線傳輸622 Mb/s帶寬占比較小，僅需對以太網板進行擴容，調整較少。

5　對數據網系統要求

對數據網影響較大是客站視頻監控系統帶寬需求，通過計算對數據網適當調整，客站視頻帶寬增加后，數據網帶寬利用率在12.9%～46.45%內。

6　存儲設備容量計算

采用視頻區域節點及I類視頻節點存儲結合方式。

車站、牽引供電系統室內、外、視頻監控存儲容量I類視頻監控節點的存儲容量計算公式為：

T=N×S/8×24×3 600×D/1 000 000（TB）

其中：T為存儲容量；N為攝像頭個數；S為速率（Mb/s）；D為存儲天數。

按每個I類視頻監控節點36個攝像頭、圖像4CIF（2 Mb/s）、攝像每路存儲時間7天考慮，所需存儲容量約為11.7 TB，考慮20%冗余備份后，每個I類視頻監控節點存儲容量平均按20 TB考慮。

7　視頻采集點

視頻采集點設備由前端攝像機、光端機等設備組成。視頻采集點的設置以滿足路局相關部門的業務需求為原則。

在牽引變電所、分區所、開閉所等處新設視頻攝像機。牽引變電所主要設置約6個/處，分區所、開閉所設置約4個/處。客站視頻攝像機利用既有攝像點位及設備。

7.1攝像機的選型

牽引變電所、分區所、開閉所均采用彩色快球及半球型攝像機，室外攝像機采用變焦攝像機。

7.2攝像機的架設方式

室內攝像機設備采用吸頂安裝或支架安裝的方式，室外攝像機設備利用既有架設方式或采用立桿架設的方式進行安裝。

7.3接地及防雷

視頻監控系統設備采用AC 220 V進行供電，盡量利用既有空氣開關，沿線車站、牽引變電所、分區所等處防雷設施利用既有，攝像機采用電源和信號浪涌保護器進行防雷。

8　結束語

既有鐵路視頻接入綜合視頻監控系統是一項涉及通信多個子系統，需統籌考慮的工程，尤其是對核心節點、區域節點擴容，對I類視頻節點位置選擇，傳輸網、數據網、既有機房面積、既有電源容量、攝像機新增點位、布線難度等多方面統籌考慮，需要前期深入調查、仔細核算。同時需要設計人員工程經驗豐富，才能減少對各方面造成影響，為既有鐵路視頻接入綜合視頻監控系統順利實施提供保障，使綜合視頻監控系統在鐵路各部門應用越來越廣泛。

［1］中國鐵路總公司.鐵路綜合視頻監控系統技術規范（V1.0）［S］.2013.

［2］中華人民共和國鐵道部.GB 50395-2007 視頻安防監控系統工程設計規范［S］.北京：中國鐵道出版社，2007.

［3］西剎子.安防天下—智能網絡視頻監控技術詳解與實踐［M］.北京：清華大學出版社，2010.

Various video systems for existing railways are not open and belong to different management departments， for the deficiencies of these video systems， the paper gives the suggestion to unify the various video systems into the integrated video monitoring system of high-speed railways and construct a integrated video monitoring platform for both high-speed and conventional railways， in order to provide the comprehensive utilization of video resources and realize unifi ed management， distribution and sharing of resources， for ensuring the operation safety of railways and improving the management effi ciency.

existing railway； integrated video monitoring system； access； solution

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.011

2014-08-26）