鐵路客運專線綜合視頻監控系統

張從光

（武漢鐵四院工程咨詢有限公司，武漢 430063）

隨著我國鐵路客運專線建設的全面展開，對鐵路的安全運輸及管理提出更高的要求，綜合視頻監控系統作為鐵路行車調度、救援指揮、防災安全和客運服務調度的輔助決策手段，為鐵路安全行車及現代化運營管理提供了可靠的技術保障。由于客運專線運行速度快、運營風險高、集中作業管理的特點，綜合視頻監控系統的建設顯得尤為重要。

1 系統功能

綜合視頻監控系統為各類視頻監控應用提供統一的多業務技術平臺，包括車站客運服務、防災安全監控、公安監控和綜合維修等系統,對車站及區間重點部位、通信信號機房、牽引變電、電力供電等重要設施及設備進行實時監控，對異物侵入、設備嚴重損壞或丟失等主動發出報警信息，并實現網絡系統圖像傳輸和共享。

綜合視頻監控系統應符合安全性、可靠性、兼容性和可擴展性的要求，做到技術先進，經濟合理，實用可靠。系統應支持手動和自動監視模式，對監視區域進行視頻采集、行為分析，并及時處理和存儲，通過控制設備實現視頻信息的回放、分發/轉發、顯示及管理，并應具有與其他系統互聯或聯動的接口（如防災安全監控系統、動力環境監控系統），實現告警、視頻切換、視頻記錄等功能。

2 業務需求

綜合視頻監控系統應為客運服務系統提供所需的旅客車站的視頻監控，為防災安全監控系統提供區間重點部位的視頻監控，為牽引供電及變配電系統各所提供重點部位的視頻監控，以及對通信、信號機房內外部和區間無線通信鐵塔的視頻監控需求。

根據各部門對視頻監控系統的業務需求，前端視頻采集點可由車站視頻采集點和區間視頻采集點組成，視頻業務需求結構示意如圖1所示。

3 系統構成

綜合視頻監控系統一般由視頻核心節點、視頻區域節點、視頻接入節點、視頻采集點、視頻網絡和用戶終端組成。

3.1 視頻核心節點

視頻核心節點設置在鐵道部。

3.2 視頻區域節點

鐵路局或客專調度所可設置視頻區域節點。

視頻區域節點可設數據處理及儲存服務設備，包括數據庫服務器、管理服務器、錄像服務器、硬盤陣列柜和用戶監視終端等。視頻區域節點主要實現視頻的分發/轉發、系統管理、用戶管理和與其他系統的互聯，并可對節點內的告警信息和重要視頻信息進行存儲。

視頻區域節點完成對轄區內的設備和用戶的統一管理，負責轄區內的所有用戶和設備進行認證、鑒權，并對信息進行存儲。同時把管理信息上傳至視頻核心節點、下發到轄區內的視頻接入節點。視頻區域節點可以對轄區內設備的配置進行修改、增加和刪除，具備對設備告警處理的最高權限。

3.3 視頻接入節點

視頻接入節點包括Ⅰ類視頻接入節點和Ⅱ類視頻接入節點，其中Ⅰ類視頻接入節點應按視頻采集點的數量設置在大型客運站或段（所）所在地，Ⅱ類視頻接入節點宜設置在視頻采集點較集中的位置和其他車站。

3.3.1 Ⅰ類視頻接入節點

Ⅰ類視頻接入節點實現視頻信息的接入、分發/轉發、視頻內容分析和與其他系統的互聯等，并對其接入的所有視頻和告警信息進行存儲。Ⅰ類視頻接入節點接收并存儲視頻區域節點下發的本節點管理信息，當區域節點故障或區域節點與接入節點連接故障時，接入節點的基本業務可正常進行。

Ⅰ類視頻接入節點設置視頻應用服務器、錄像服務器、視頻分析服務器、磁盤陣列柜、用戶監視終端以及視頻光端機和編碼器。

3.3.2 Ⅱ類視頻接入節點

沿線區間GSM-R基站、牽引變電所、開閉所、分區所、AT所、電力配電所和信號中繼站等區間接入點機房設Ⅱ類視頻接入節點。Ⅱ類視頻接入節點負責所轄各相對分散的視頻采集點信息的接入和匯聚，并上傳至Ⅰ類視頻接入節點。

Ⅱ類視頻接入節點設置二層交換機、視頻光端機和編碼器等。

3.4 視頻采集點

通信機械室、信號計算機和行車室、車站咽喉區、公跨鐵立交、牽引變電所、開閉所、分區所、電力變配電所等重點部位，按需設置視頻采集點設備。

4 網絡建設方案

4.1 網絡設計原則

綜合視頻監控系統承載網絡應有安全防護和冗余保護能力，具有抗破壞和抗干擾功能，系統網絡具有開放性和可擴展性、統一的視頻監控系統平臺，能實現全網的視頻信息實時共享。

4.2 網絡架構方式

根據我國目前已經開通并投入運營的合寧、合武和武廣客運專線綜合視頻監控系統的網絡架構方式，并結合目前客運專線視頻網絡建設的發展方向，綜合視頻監控系統可采用基于以網絡視頻服務器為核心， IP網絡為骨干的數字視頻監控構架。

各機房視頻前端設備可采用視頻電纜接入視頻接入節點。車站咽喉區、公跨鐵立交前端設備采用“光纜+視頻光端機”方式就近接入視頻接入節點。Ⅱ類視頻接入節點可通過基于MSTP傳輸系統將視頻信息匯聚上傳至Ⅰ類視頻接入節點。Ⅰ類視頻接入節點、視頻用戶終端通過IP數據網和視頻區域節點，其網絡構成如圖2所示。

5 設備選型及要求

為確保綜合視頻監控系統的總體功能，達到具有安全性、可靠性、開放性和可擴充性的要求，同時系統還應具有很強的兼容性和靈活性，因此，系統的前端采集設備、傳輸設備、處理/控制設備應具備以下要求。

5.1 前端攝像機

（1）功能要求

攝像機選型應充分滿足監視目標的環境照度、安裝條件、傳輸、控制和安全管理需求等因素的要求。要支持位移偵測功能，在指定時間和區域內能實現報警或錄像。

（2）設備選型

室內可采用彩色半球形攝像機，室外可采用固定式攝像機或高速智能球形攝像機。

（3）架設方式

室內攝像機可采用吸頂式安裝或支架安裝的方式，室外攝像機可采用立桿架設的方式進行安裝。

（4）供電及防雷

車站及站場監控攝像機供電電源，可采用車站就近設備單相交流電源供電方式。

區間室外攝像機供電可采用交流遠供方式，利用區間監控局站的電源設備進行供電或使用鐵路電力貫通線電源方式供電。

電源和設備應進行雷電保護（如采用防直擊雷、屏蔽、等電位連接、共用地線并加裝防雷保護器等綜合防護措施），監控設備應接地（如采用合設接地方式，就近接入信號綜合接地系統），所有引入鋼管、光電纜金屬外皮、防雷保護器等均與接地系統作等電位連接。

5.2 視頻編解碼設備

（1）視頻編解碼應支持MPEG-4、H.264、AVS編解碼標準。

（2）音頻編解碼應支持G.711/G.723.1/G.729編解碼標準。

（3）應支持PAL制式。

（4）應支持主流標準PTZ控制協議。

（5）可支持雙碼流，各碼流參數靈活設置，分辨率在CIF～4CIF之間可調。

（6）支持CBR和VBR兩種碼率控制方式。

（7）需要進行前端分析的，視頻編解碼設備應支持視頻內容分析功能。

5.3 視頻存儲設備

（1）視頻存儲無論是采用DVR還是NVR技術，存儲設備應能實現遠程數字圖像的實時錄像、備份、報警錄像、事件錄像、集中備份和錄像檢索、回放等功能。

（2）存儲時間要求。

1）普通視頻信息宜按不小于3天進行存儲，圖像分辨率不低于CIF，圖像幀率可為1～25 f/s人工可調。

2）重點目標及重點治安防范區域的視頻信息宜按15天進行存儲，圖像分辨率不低于4CIF，圖像幀率可為1～25 f/s自動調整。

3）告警圖像及告警信息宜按30天進行存儲，圖像分辨率不低于4CIF，圖像幀率為25 f/s。

（3）存儲設備應支持RAID5、RAID6、 RAID TP等存儲保護機制。

（4）每臺存儲服務器可同時處理的存儲視頻路數應不小于30路（4CIF）。

（5）存儲容量要求。

存儲容量計算除符合存儲的保護機制外，還應按有效存儲時間和有效視頻信息內容進行設計。存儲容量計算公式：

B=N×(X/8)×Y×24×3600/(10242)其中：B為存儲容量（TB）,N為視頻路數，X為視頻的速率（Mb/s）,Y為存儲時間（天）。

5.4 視頻控制設備

視頻控制設備應能滿足使用和冗余要求，支持多路視頻輸入/輸出、視音頻解壓縮功能；具有手動或自動操作的切換，并具有和外部其他系統聯動的接口，實現系統的聯動控制功能。

6 結束語

近年來，隨著科學技術的發展，視頻監控系統綜合性能不斷提高，目前的綜合視頻監控系統，集圖像、聲音和防盜報警于一體，已經成為安全防范自動化技術的主要發展方向。隨著鐵路快速發展的需要，鐵路系統信息化建設的不斷深入，數字化、網絡化、集成化和多功能化的視頻監控系統將會被更廣泛地推廣與應用。

[1] 鐵路圖像通信設計規范（報批稿）[S].

[2] GB50395-2007,視頻安防監控系統工程設計規范[S].

[3] 孟巍.鐵路客運專線綜合視頻監控系統建設方案[J]．鐵道通信信號，2007（10）：41-43.