鐵路視頻監控的發展歷程

摘要：中國鐵路發展至今，從普速列車到特快列車，再到和諧號動車，最后到復興號高鐵列車。隨著軌道交通事業的發展，鐵路視頻監控系統也有了大幅度的技術提升及設備的更新換代。 本論文從圖像采集、視頻傳輸、圖像存儲、系統軟件等幾方面對視頻監控系統技術發展進行了分析，闡述了鐵路視頻監控系統的發展歷程。

關鍵詞：視頻監控;數字網絡;圖像碼流;存儲方式

縱觀中國鐵路的發展，從綠色車皮的普速列車到白色車皮的空調特快列車，再到和諧號動車組的動車，最后發展到目前的復興號高鐵列車，給我們的出行帶來了前所未有的便捷。隨著車速的提高、車次的增加，旅客客流量也有了明顯的增高，這就對我們的鐵路安全提出了更高的要求。為此，我們的鐵路視頻監控系統也隨之進行了大幅度的技術提升及設備的更新換代，以保障鐵路的運輸安全與旅客人身財產安全。

鐵路視頻監控系統技術提升主要體現在以下幾個方面：

一、圖像采集設備更新

圖像采集設備一般指的是攝像機。從過去的模擬攝像機到現在的數字網絡攝像機，不管是從圖像的分辨率，還是從圖像的處理方式，都有了明顯的改變。模擬攝像機只能提供模擬信號的輸出，分辨率一般為CIF、4CIF、D1等，而且接線較為復雜，傳輸距離受限;數字攝像機可以通過網口或光口輸出視頻數字信號，而且部分攝像機可以支持POE供電方式，這樣只需要一根網線就可以完成供電、視頻數字碼流傳輸、控制信令傳輸等功能，分辨率一般為720P、1080P、4K等，另外由于利用網線或光纜替代了原有的同軸電纜，在傳輸距離方面也有了明顯提升。

二、視頻流傳輸通道擴容

視頻流傳輸通道指的是視頻碼流在攝像機、服務器、監控終端等設備間傳送的通道。隨著攝像機分辨率的提升，相應的圖像碼流也隨之增大，由原來的0.5Mb/s、1Mb/s等升至4Mb/s、8Mb/s等，而且隨著客流量的增大，視頻監控點位也逐漸增多，趨于密集，基本做到無死角盲區。這樣多數既有的傳輸通道并不能滿足實際需求，所以需要對既有傳輸通道進行有效的擴容。主要擴容涉及到交換機等設備的硬件更新與組網方式的更新，硬件方面由既有的百兆交換機升級為千兆交換機或千兆端口;組網方面由原有的傳輸系統通道升級為光纖直連單獨成網等方式。

三、圖像存儲設備更新

存儲設備一般指的是存儲磁盤陣列。隨著監控點位增多，單路視頻碼流的增大，鐵路視頻監控標準要求的存儲天數的增加，導致原有的磁盤陣列存儲空間無法滿足現場實際需求，這樣就需要對存儲設備及連接方式進行更新換代。

在最初的鐵路視頻監控系統中，存儲設備使用的是硬盤錄像機DVR。主要是將模擬攝像機采集的模擬圖像直接存儲在前端硬盤錄像機的硬盤上，屬于分布式存儲。但硬盤錄像機硬盤數量有限，存儲路數相應受限，且信息存儲是逐行存儲，一旦某一塊硬盤出現壞道，就會導致設備宕機無法進行正常工作，存在較大的安全隱患。故后續推出了更新換代產品網絡硬盤錄像機NVR，其主要功能是通過網絡接收網絡攝像機或編碼器等設備傳輸的數字視頻碼流，并進行存儲和管理。鐵路視頻監控系存儲將NVR軟件服務配置在服務器中，然后通過掛載磁盤陣列的方式實現視頻流的管理和存儲功能，存儲空間得到極大提升，可實現多路視頻同時存儲。另外，掛載的磁盤陣列具備RAID保護機制，提高了存儲性能和提供數據備份技術，從而提高了存儲的安全性能。

隨著視頻監控的逐步發展，鐵路視頻監控攝像機點位增多，而且基于中國鐵路視頻監控系統的構架，大量存儲數據需要得到統一管理。既有的NVR無法滿足現有需求。所以，再次引用新的技術IP-SAN+服務器+軟件替代既有的NVR，IPSAN是以IP網絡構建存儲網絡，穩定性高，擴展能力強，模塊化維護簡單。IPSAN部署簡單，維護簡單，共享網絡提高網絡利用率，具有開放性，容易實現異地存儲及遠程容災，不受傳輸距離限制。目前鐵路視頻監控多數采用的IPSAN方式進行存儲。

近年來，隨著網絡大時代的來臨，云計算飛速發展，接踵而來的就是云存儲的推廣、發展及應用。云存儲是指通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能，網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統，保證數據的安全性，并節約存儲空間。與傳統磁盤陣列相比，云存儲系統可將幾十個存儲節點組織為統一存儲系統，其橫向擴展特性克服了系統性能、存儲容量、容災能力等方面的限制，其線性擴展能力為業務的長期高性價比提供保障。雖然現今云存儲系統還沒廣泛應用于鐵路視頻監控系統，但毫無疑問是今后的發展趨勢，會因地制宜的普及應用。

四、軟件功能逐步完善健全

鐵路綜合視頻監控系統在軟件功能方面也同樣在進行著各種開發、優化等完善工作。目前能夠提供給用戶的功能不僅僅停留在以前的視頻圖像實時調用、錄像回放、云鏡控制等基本功能，還添加完善了行為分析、圖像質量診斷及設備網管等功能。行為分析主要實現在監控場景內，是否有人非法闖入及對滯留物等進行智能判斷，并將結果第一時間反應給有關部門進行處理;圖像質量診斷功能，主要是在設備維護階段，如果圖像出現圖像黑屏、花屏、模糊等情況，也可以進行智能判斷，并將結果反饋給設備運維單位進行處理;設備網管功能主要是將視頻監控系統中所有涉及到的網絡設備進行有效監測，同時需要添加所有設備的IP地址及mib庫等參數，這樣維護單位就可以通過告警信息隨時了解到設備狀態，例如：交換機是否斷電、交換機端口數據是否異常、服務器及磁盤陣列設備是否有異常等。

綜合以上幾個方面，鐵路視頻監控系統正在順應科技的發展不斷更新完善，以滿足新時代高鐵運營的基本需求，為廣大旅客的出行提供了堅實的安全保障。

參考文獻：

[1]胡江濤. 視頻監控系統應用[M]. 北京：法律出版社，2015.04

[2]胡世杰. 分布式對象存儲[M]. 北京：人民郵電出版社，2018.06

作者簡介：

戰嶠（1983—）性別：女，籍貫：北京，民族：漢族，職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：通信信息，單位：北京國鐵華晨通信科技有限公司。

作者單位：北京國鐵華晨通信科技有限公司