鄭西客運專線綜合視頻監控系統的方案研究

劉 鑫

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安 710043）

1 概述

隨著計算機、網絡、通信技術的發展，視頻監控技術也取得了長足的發展，目前已經應用到社會生活的各個領域。尤其是隨著高速鐵路大規模的興建，綜合視頻監控系統得到越來越多的關注，它的建立和完善必將對鐵路運輸業發揮保障作用。鐵路綜合視頻監控系統主要實現對鐵路沿線重點區域（含區間公路跨鐵路、長大隧道、車站咽喉區、無人值守機房等）、通信信號機房、運轉室、電牽電力機房、客運及安防區域等重要場所進行實時視頻監視，滿足調度、公安、安監、車務、工務、機務、電務、車輛、客運、貨運、供電及防災、救援等各鐵路業務部門的多種需求，實現遠程調看、控制以及存儲等功能。

2 應用現狀

視頻監控技術經歷了模擬視頻技術、數字化視頻監控技術、網絡視頻監控技術三代的發展。目前，網絡視頻監控可以利用計算機進行視頻信息的壓縮、儲存、分析、顯示以及報警等自動化處理，通過網絡平臺實現遠距離監控。

我國視頻監控起步較晚，最早主要應用于城市大型公共場所等。視頻監控在鐵路方面的應用處于初級階段，前期建設沒有統一的規劃和標準，早期建成的系統大多是模擬系統，各自獨立分散建設。近期已建成的青藏線、京津城際鐵路等都采用了數字視頻監控技術。這為客運專線綜合視頻監控提供了寶貴的經驗。

3 鄭西客運專線綜合視頻監控系統

鄭西客運專線綜合視頻監控系統采用“模擬采集，數字傳輸”方式。該線（陜西省境內）包括新華山、新渭南、新臨潼和西安北車站，傳輸系統采用M STP技術，按骨干層、接入層兩層組網。骨干層為鏈型網絡，利用4芯光纖構成STM-64 M SP 1+1傳輸系統。節點為新華山、新渭南、新臨潼和西安北車站。

接入層在各車站、綜合維修工區、區間信號中繼站、GSM-R基站、電氣化所亭等接入點處設MSTP 622 M bit/s設備，相鄰兩個車站間利用鐵路兩側各6芯光纖組成3個二纖通道保護環（奇數基站環1、偶數基站環2、車站電牽環），實現各接入層站點業務的匯聚和保護。

IP數據網采用核心層、匯聚層、接入層的3級網絡拓撲結構，利用本線M STP系統作為承載平臺。核心層、匯聚層節點設在西安北通信信號樓，配置2臺NE80E路由器（2臺路由器間通過GE接口互聯，負載均衡）；接入層在各車站、動車所設置節點，配置1臺N E40E路由器及1臺S3552P-EA三層交換機。接入層節點與匯聚層節點之間、接入層節點之間通過傳輸系統提供POS 155 M通道互聯構成環形網。

本次綜合視頻監控系統設計由監控前端、監控分中心（車站節點）、監控中心（西安北通信信號樓）組成。

前端現場設備包括攝像頭、光端機、DVR編碼器等。根據相關專業提供資料分析，該綜合視頻監控按類型可分為以下幾類，見表1。

另外，客運服務信息系統、公安系統也納入綜合視頻監控系統。一般攝像頭分辨率采用4C IF格式，車站重要場所（攝像頭總數的40%考慮）暫按照7天視頻信息存儲，其他攝像頭按照1天視頻信息存儲。因此，可以簡單計算出車站節點的存儲容量，比如新華山的存儲容量為27T。

表1 攝像機設置原則

需要注意的是，綜合視頻監控系統需要結合行為分析功能，以及與SCADA系統、防災安全監控系統、動力和環境開關量系統的聯動，告警時可自動實現視頻的切換、視頻的保存以及抓拍等。比如，無人值守的沿線機房，可以在環境開關量發生變化的情況下再激活攝像頭。這樣可以節省大量資源。查詢告警信息時，系統可以自動查找告警時間及相應時段保存的對應視頻文件。

監控分中心設有相應管理服務器和存儲系統等。以新華山為例，監控分中心接收本站及區間視頻信號后，實現本地存儲、分析和調看等功能，并向網絡轉發，實現數據的傳輸交換與資源共享。詳見圖1。

由于綜合視頻監控種類繁多，大流量的視頻流實時占用帶寬，數字圖像的數據量很大，如果視頻傳輸系統帶寬提供不足就容易產生擁塞，因此增加傳輸容量或提高網絡的使用效率至關重要。傳統組網方式怎樣提高傳輸效率，現以新渭南車站節點為例進行分析。與它相鄰車站之間的部分區間視頻業務及本站視頻業務均需匯入新渭南視頻分中心。如果每路圖像暫按25 fp s，4C IF分辨率存儲至視頻分中心存儲設備，那么每路的帶寬約為2 M，區間視頻點及站內（含客服）視頻點，總共實時占用帶寬約148×2 M。因此，傳輸系統采用了車站間3個鏈狀網絡拓撲，將圖像數據匯至車站接入層。這樣避免了數據流向的單一性，提高了通道利用率。詳見圖2。

4 鄭西客運專線綜合視頻監控系統比選方案

采用“數字采集，數字傳輸”方式。利用光交換及傳輸綜合視頻監控系統，對傳統視頻監控的設備進行整合，集數字視頻光纖傳輸網絡與數字視頻矩陣功能于一體，實現數字非壓縮視頻傳輸，滿足高清晰、高實時圖像及數字化存儲的需求。簡言之，鐵路綜合視頻監控系統利用光纖單獨組網，實現數字視頻信息的傳輸和交換。

組網方式由遠端接入模塊（視頻前端）、監控分中心匯聚/數字矩陣設備（車站節點）、監控中心核心匯聚/數字矩陣設備（西安北通信信號樓）構成。在基站、信號中繼站、電氣化所亭、車站咽喉、公跨鐵以及車站重要場所等處設置遠端接入模塊，區間接入點各遠端接入模塊采用就近級聯環引方式，車站視頻監控點采用星型方式匯入車站分視頻中心；在新華山、新渭南、新臨潼、西安北等處設置視頻中心設備，監控分中心還設有相應管理服務器、存儲系統等。詳見圖3。

以下是兩種綜合視頻監控解決方案的對比，見表2。

5 結束語

鄭西客運專線綜合視頻監控系統采用了第一種方案，但是第二種方案也值得探討。我們相信隨著通信、圖像處理等技術的發展，鐵路綜合視頻監控系統解決方案將會不斷優化，最終統一建成適合我國鐵路發展的綜合視頻監控系統。

表2 兩種綜合視頻監控解決方案對比表

[1]蔣笑冰，盧燕飛，吳昊，等.現代鐵路通信新技術[M].北京:中國鐵道出版社，2006.

[2]穆維新.現代通信工程設計[M].北京:人民郵電出版社，2007.