《鐵路綜合視頻監控系統技術規范（試行）》解析

■ 許輝

許輝：北京全路通信信號研究設計院，工程師，北京，100073

視頻監控作為一種傳統視頻技術與現代通信技術相結合的應用，是防范能力較強的綜合系統，是安全防范系統的重要組成部分，視頻監控目前在國內外已引起了越來越多的關注。

1 編制目的

我國鐵路視頻監控系統建設起步較早，但大部分為模擬系統，近年來模擬與數字混合的系統也在逐漸應用。通過對16個鐵路局已建視頻系統的調查和了解，發現這些系統大多是以大型客運車站的客運、貨運、車務以及公安等部門為滿足本業務部門的需求建設的，各部門視頻系統相互獨立，五花八門。由于安防系統的應用是從民用開始，長期以來國際國內無統一檢測評定標準，視頻的效果往往是由人的感觀給予評價，造成產品繁雜，視頻系統的質量無法保證。隨著視頻技術的不斷發展和視頻系統在生產、生活中所起的作用不斷加強，鐵路對視頻系統的認識和需求也不斷提高，近年來建設的視頻系統正在逐漸克服以上問題和不足。

視頻監控在鐵路發展中發揮積極作用的同時，還存在以下幾個問題：（1）標準規范滯后于鐵路綜合視頻監控系統的建設。（2）用戶需求不明確。（3）分散建設，各自為政。

制定《鐵路綜合視頻監控系統技術規范（試行）》（以下簡稱技術規范）的目的是在鐵路視頻監控系統的建設中按照“統一領導、統一規劃、統一標準、統一資源、統一管理”的原則，構建統一的技術平臺，共享一個視頻傳輸網絡，形成鐵路綜合視頻監控系統，滿足調度、車務、貨運、客運、機務、工務、電務、車輛、公安、防災監控、牽引供電和電力、救援搶險、應急管理等部門的多種需求，做到合理布局、互聯互通、資源共享。

2 編制內容

技術規范主要分為12個章節：總則、規范性引用文件、術語和縮略語、系統結構、功能要求、性能要求、主要設備要求、IP地址分配及用戶和設備編碼、信息傳輸要求、時間同步、安全性要求和運行環境要求。以下對其主要內容進行闡述。

2.1 視頻系統結構

鐵路綜合視頻監控系統由視頻節點（視頻核心節點、視頻區域節點和視頻接入節點）設備、視頻采集點前端設備、視頻網絡和用戶終端構成。系統應用結構見圖1。

視頻核心節點設置在鐵道部，視頻區域節點設置在鐵路局或高速鐵路調度所，主要實現視頻的分發、系統管理、用戶管理和與其他系統的互聯等功能，并可根據用戶需要對重要視頻圖像或告警視頻進行手動存儲。

I類視頻接入節點一般設置在大型客運站、編組站或段（所）所在地，節點中接入的采集點數量多，接入方式可以是直接接入、通過傳輸網絡接入、Ⅱ類接入節點的匯聚上傳接入及調用上傳接入等，具備存儲功能、視頻分發和轉發功能、設備的狀態監視功能等。

Ⅱ類視頻接入節點一般設置在視頻采集點較集中的位置和其他車站，節點接入的采集點數量相對較少，接入方式可以是直接接入、通過傳輸網絡接入等，根據機房及傳輸條件等可確定該節點是否進行視頻信息存儲或匯聚上傳（見圖2）。

各視頻節點的管理和控制情況如下：

視頻核心節點的網管，對節點內用戶和設備進行統一管理，并對管理信息進行存儲，根據需要對核心節點和區域節點的管理信息進行備份。視頻核心節點的網管不具備對前端設備的配置修改、增加、刪除和對設備告警處理的權限。

視頻區域節點的網管，對轄區內的用戶和設備進行統一管理，負責轄區內的所有用戶和設備認證、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。視頻區域節點的網管，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。

Ⅰ類視頻接入節點通過管理終端可對設備狀態、參數和告警信息進行瀏覽，可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間連接故障時，接入節點內的基本業務可正常進行。Ⅱ類視頻接入節點不具備管理功能。

視頻接入節點內的用戶可對轄區內視頻信息資源進行調用和管理，可對轄區內前端設備進行云鏡控制。視頻核心節點和視頻區域節點內的用戶終端在正常情況下只能調用權限內的實時監視和存儲圖像；特殊情況下，經授權可對前端攝像機進行云鏡控制。

2.2 系統主要功能

通過對用戶的需求進行調查，結合鐵路綜合視頻監控系統的應用結構，系統應能滿足調度、客運、貨運、機務、車輛、工務、電務、公安、防災監測、牽引供電和電力、救援搶險、應急管理等部門的多種需求，實現資源共享和信息交互。系統應具有視頻圖像采集、視頻處理、實時監視、存儲、回放、云鏡控制、視頻分發/轉發功能、視頻內容分析、告警、聯動、系統互聯、系統管理、用戶管理等主要功能，并通過不同的功能單元來實現。以下對部分系統功能加以描述：

（1）由于一些視頻編碼設備處理后的視頻畫面上標識的字符為英文字符，不便于用戶觀看、辨認，因此，在技術規范5.2中，規定了視頻編碼應實現在視頻畫面上疊加中文字符的功能。

（2）為減少視頻流在傳輸中對網絡的壓力，以及對存儲空間的占用，在視頻處理功能中要求“能夠根據圖像內容變化，采用不同的幀率（1～25 f/s）進行傳送”。

（3）在實際應用中，出于公安部門的保密需要，系統能夠實現對指定視頻圖像在其他業務部門終端上的屏蔽功能。

（4）存儲方式要求選擇適合于視頻流存儲的DAS或SAN方式。由于NAS存儲方式更適合于文件存儲，并且對于視頻檢索較為復雜，因此在技術規范中沒有推薦NAS存儲方式。

（5）鐵路綜合視頻監控系統是一個統一的視頻平臺，能夠實現視頻資源的共享，滿足鐵路多業務部門的需求，存在多用戶同時調用同一路視頻圖像的情況。為減輕網絡壓力，系統必須具備視頻的分發/轉發功能，實現在同一節點內的分發和不同節點間的轉發功能。當視頻分發/轉發請求超過系統能力時，系統應對權限較低的用戶暫停服務。

2.3 系統性能指標

2.3.1 網絡指標

技術規范中，對視頻承載網絡的指標要求為：網絡視頻監控業務的QoS實現要求IP承載網絡在承載端到端的網絡視頻監控的視音頻IP包碼流時，做到延遲小、抖動低、丟包率低。上述指標的要求是對視頻流能夠流暢傳送的保障（見表1）。

2.3.2 系統時延

系統時延是指信息經由數據網絡傳輸時，端到端的信息延遲時間（雙向），主要包括發送端信息采集、編碼、網絡傳輸、信息接收端解碼、顯示等過程所經歷的時間。

當信息經由數據網絡傳輸時，端到端的信息延遲時間（雙向）應不大于3 s，并滿足下列要求：

（1）設備編解碼時延應不大于500 ms；

（2）每一級轉發時延應不大于50 ms；

（3）云鏡控制響應時延應不大于500 ms。

系統端到端時延是按下列公式計算考慮：

系統端到端時延 = 設備編解碼時延 + 三級轉發時延 + 云鏡控制響應時延 +網絡時延（雙向）+ 其他。

2.4 主要設備要求

2.4.1 采集設備

視頻采集設備中規定了在不同場合中應用的攝像機技術指標，主要有：（1）彩色槍型攝像機一般應用于對環境照度要求不高的視頻采集點，用于夜間監視時需配置輔助光源；（2）晝夜轉換型攝像機一般應用于室外采集點，在低照度的時候自動轉為黑白圖像提高圖像分辨率；（3）低照度攝像機一般應用于室外采集點，它所需要的照度或光線比較低，在低照度時仍然為彩色圖像；（4）紅外熱像儀白天和夜晚都能工作，是目前較為先進的夜視觀測器材，但價格比較昂貴，適合在夜晚沒有輔助光源的地點設置，監視圖像為黑白圖像；（5）一體化球型攝像機一般應用于室內采集點或室外監視區域較小的采集點，如機房、站臺、院落等。技術規范中規定室內攝像機MTBF（平均無故障時間）不小于10 000 h，室外攝像機MTBF不小于20 000 h，特殊應用場合攝像機MTBF不小于50 000 h。MTBF為設備的平均無故障時間，不能等同于設備的使用壽命，因此，特殊場合應用的攝像機MTBF指標不是普通攝像機輕易能夠達到的。

表1 網絡性能指標要求

2.4.2 存儲設備

存儲設備中主要對視頻工程中應用較多的硬盤錄像機和磁盤陣列的設備指標進行了規定。其中，硬盤錄像機較多的是應用在前端存儲工程中，這類工程的采集點一般設置較為分散，存儲視頻的數據量較小。磁盤陣列較多的是應用在接入節點或區域節點進行集中存儲的工程中，這類工程的存儲點處理的視頻數據量較大，系統對存儲設備的管理較為集中。

2.5 信息傳輸要求

技術規范對視頻流和信令流的傳輸協議和傳輸流程做出了初步的規定，并對鐵路綜合視頻監控系統與其他系統的互聯和聯動做出要求。

與其他系統的互聯和聯動要求主要分為兩部分：一是與其他視頻系統的互聯，規定了與既有模擬和數字視頻系統的互聯方式；二是與鐵路其他應用系統的互聯和聯動，主要包括電源及環境檢測系統、SCADA系統、旅客信息服務系統等。

為實現互聯互通要求，鐵道部又組織制定了《鐵路綜合視頻監控系統互聯互通技術要求》作為技術規范的補充，目前正處于測試驗證階段。

3 結束語

《鐵路綜合視頻監視系統技術規范（試行）》目前是以鐵道部局文的形式下發至各鐵路局，處于試行階段，部分指標仍屬于暫定階段。下一階段是對技術規范的實驗驗證工作和更多的視頻監控系統工程，將進一步驗證其在鐵路應用中的合理性和適用性。通過驗證結論和工程經驗的積累，將對技術規范的內容進行確認和修訂，形成適合于鐵路工程應用的《鐵路綜合視頻監視系統技術規范》終稿。

[1]鐵道部. 鐵運[2008]33號 關于加強鐵路視頻監控系統建設和運用管理的通知[S]，2008

[2]鐵道部. 運基通信[2008]630號 鐵路綜合視頻監控系統技術規范（試行）[S]，2008

[3]北京全路通信信號研究設計院. 鐵路綜合視頻監控系統技術規范的研究報告[R]，2009