鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的幾點(diǎn)建議

高大綱

0 引言

目前鐵路正處于跨越式大發(fā)展的進(jìn)程中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控行車安全的有效手段，符合鐵路行業(yè)大綜合、大集中、多專業(yè)特點(diǎn)的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)該提上重要議事日程。

1 鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)是能同時(shí)滿足鐵路各專業(yè)、各部門不同應(yīng)用需求，具有統(tǒng)一操作平臺的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，概括起來有以下特點(diǎn)。

1.1 綜合性

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)整合了路內(nèi)各專業(yè)的需求，從系統(tǒng)功能及應(yīng)用范圍層面出發(fā)，提出了綜合性的概念。該綜合性并不是簡單意義的綜合，它涵蓋了管理方式、運(yùn)營維護(hù)、資源共享等多方面的內(nèi)容。例如管理方式系統(tǒng)地結(jié)合了鐵路運(yùn)營特有管理機(jī)制，以保障鐵路運(yùn)輸為根本出發(fā)點(diǎn)，采用多個(gè)部門、多層管理、分權(quán)控制的管理方式。

1.2 集中性

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)提出集中性的概念，其內(nèi)容包括集中管理、集中控制、集中存儲、集中分析處理等多個(gè)方面。

集中管理、集中控制主要表現(xiàn)為綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用鐵道部—路局（客專公司）—大型站（段）—現(xiàn)場的集中管理模式，系統(tǒng)最高決策權(quán)及最高控制權(quán)以逐級遞減的方式下放，該模式可充分保障鐵道部、路局（客專公司）對管轄區(qū)域內(nèi)視頻監(jiān)控資源的統(tǒng)一利用、統(tǒng)一調(diào)配。

集中存儲主要是指圖像信息及報(bào)警信息集中存儲于鐵道部、路局/客運(yùn)專線公司及大型站（段）、編組站等地。

集中分析處理一般是和集中存儲相匹配的，其核心為智能行為分析功能，該功能是通過一種新興的分析處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。該技術(shù)具有對非法侵入、遺留或丟失物品、滯留或者逆行等行為分析處理的功能；對進(jìn)入監(jiān)視畫面設(shè)定區(qū)域的可疑物體進(jìn)行監(jiān)測、識別及跟蹤，并提醒工作人員的功能；對不同場景預(yù)設(shè)報(bào)警規(guī)則的功能；場景重組功能等。

1.3 兼容性

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為全新的監(jiān)控系統(tǒng)，除具有一定的前瞻性外，還必須具有向下的兼容性，即對既有模擬、數(shù)字視頻系統(tǒng)的兼容，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)在充分利用既有資源的基礎(chǔ)上，最大化地提高其工作能力。

2 鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻節(jié)點(diǎn)（視頻核心節(jié)點(diǎn)、視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)、視頻接入節(jié)點(diǎn)）、視頻采集點(diǎn)、視頻網(wǎng)絡(luò)和用戶終端構(gòu)成，該系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)見圖1。

2.1 視頻節(jié)點(diǎn)

視頻節(jié)點(diǎn)包括視頻核心節(jié)點(diǎn)、視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)、視頻接入節(jié)點(diǎn)。視頻核心節(jié)點(diǎn)設(shè)在鐵道部；視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)設(shè)在鐵路局或客專調(diào)度所；I類視頻接入節(jié)點(diǎn)根據(jù)采集點(diǎn)的數(shù)量選擇大型客運(yùn)站、編組站或段所在地，II類視頻接入節(jié)點(diǎn)在采集點(diǎn)較集中且具有傳輸條件的點(diǎn)和沿線部分車站設(shè)置。

圖1 鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖

2.2 視頻采集點(diǎn)

根據(jù)安全、管理、防災(zāi)等要求，視頻采集點(diǎn)一般分布在客運(yùn)站、貨運(yùn)站、編組站轄區(qū)內(nèi)及區(qū)間線路的重要地點(diǎn)和區(qū)域。視頻采集點(diǎn)一般設(shè)置攝像機(jī)、編碼器等前端設(shè)備。

2.3 視頻網(wǎng)絡(luò)

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻業(yè)務(wù)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)承載，視頻采集點(diǎn)的視頻信息可通過SDH網(wǎng)、MSTP、有線（光纜、電纜）或無線等方式接入。

2.4 用戶終端

用戶終端包括鐵道部、鐵路局/客專調(diào)度所和站段級用戶的監(jiān)視/顯示終端，各級用戶按業(yè)務(wù)部門可分為調(diào)度、公安、安監(jiān)、車務(wù)、機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車輛、客運(yùn)、貨運(yùn)、供電等。各類用戶終端可以根據(jù)業(yè)務(wù)范圍和使用權(quán)限對系統(tǒng)內(nèi)的視頻資源進(jìn)行訪問和控制操作。

3 鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的幾點(diǎn)建議

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)首先應(yīng)考慮管理及應(yīng)用需求的劃分，做到全程全網(wǎng)一盤棋；其次要考慮系統(tǒng)的兼容性及資源共享，避免資源浪費(fèi)，降低系統(tǒng)建設(shè)成本；同時(shí)還要考慮系統(tǒng)的圖像編碼格式及技術(shù)的發(fā)展。具體有以下幾點(diǎn)建議供參考。

（1）鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)按照管理及應(yīng)用需求劃分，建議采用四層管理模式，鐵道部管理層，路局/客運(yùn)專線公司管理層，大型站（段）、編組站管理層，現(xiàn)場管理層。各管理層的優(yōu)先控制級別按從鐵道部至現(xiàn)場順序依次降低。另外，從運(yùn)營維護(hù)方面來說，建議系統(tǒng)兼顧部分鐵路設(shè)施的維護(hù)檢查工作，如工務(wù)部門負(fù)責(zé)的鐵路軌道、重點(diǎn)橋梁、隧道、地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)點(diǎn)日常巡檢工作；電務(wù)部門負(fù)責(zé)的無線基站及GSM-R鐵塔、直放站天線的檢查維護(hù)工作等。從資源共享方面來說，建議系統(tǒng)采用數(shù)字視頻模式，用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳送視頻碼流至各部門和專業(yè)的監(jiān)控終端及顯示設(shè)備上，消除地域的限制，將分散、獨(dú)立的圖像采集點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域、全網(wǎng)范圍內(nèi)的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一管理，解決各職能部門間的應(yīng)用限制，這樣既可實(shí)現(xiàn)對所轄管理范圍進(jìn)行獨(dú)立監(jiān)控，又可共享其他部門所管理的監(jiān)控資源。

（2）目前國內(nèi)鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部存在著2種組網(wǎng)模式，一種是模擬方式，一種是數(shù)字方式。為更好利用既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，必須考慮對既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的兼容。

系統(tǒng)兼容模擬方式的方法有2種：方法1，當(dāng)綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)兼容模擬矩陣控制協(xié)議時(shí)，是在模擬視頻切換矩陣輸出端加設(shè)編碼器，可以通過綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)直接控制模擬矩陣，完成視頻信號輸出以及前端攝像機(jī)設(shè)備的控制。方法2，當(dāng)綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)不兼容模擬矩陣控制協(xié)議時(shí)，是在前端攝像機(jī)后加一視頻分配器，圖像經(jīng)分配后一路送至綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在車站或相應(yīng)處所新設(shè)的編解碼器中，接入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，另一路則仍送至既有監(jiān)控系統(tǒng)中，維持既有運(yùn)用模式。方法1實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)模擬數(shù)字混合方式，對既有系統(tǒng)改動不大，且能實(shí)現(xiàn)分析和控制功能，但要求模擬視頻切換矩陣必須為主流設(shè)備。方法2的原理構(gòu)成簡單，但無法實(shí)現(xiàn)2個(gè)系統(tǒng)共控?；谝陨显颍ㄗh采用方法1對既有模擬監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造。

系統(tǒng)兼容數(shù)字方式較為簡單，當(dāng)既有數(shù)字視頻系統(tǒng)采用H.264或MPEG-4編碼格式時(shí)，可直接接入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)既有數(shù)字視頻系統(tǒng)與綜合視頻系統(tǒng)的控制協(xié)議、編碼標(biāo)準(zhǔn)不一致時(shí)，一是在視頻節(jié)點(diǎn)處設(shè)置接入網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間控制協(xié)議、圖像編解碼的轉(zhuǎn)換，然后接入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)；二是可以參考兼容模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)方法 2進(jìn)行互聯(lián)。

（3）目前國內(nèi)鐵路既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部使用的編碼格式種類較多，主要有ISO/IEC JTC1制定的 MPEG 系列標(biāo)準(zhǔn)：MPEG-2、MPEG-4；ITU制定的H.26x系列：H.261、H.264等。各種編碼格式在特定時(shí)期、特定環(huán)境下確實(shí)存在各自優(yōu)點(diǎn)，但對全網(wǎng)、全系統(tǒng)概念的鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的融合及建設(shè)造成了不小的障礙，所以統(tǒng)一圖像編碼格式是完善鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能及利用既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)資源必須經(jīng)歷的過程。根據(jù)鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及系統(tǒng)工作需要，建議采用H.264和MPEG-4編碼方式，并逐步過渡為國家制定的具有自主知識產(chǎn)權(quán)AVS編碼方式。

（4）鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)積極采用視頻分析技術(shù)，重點(diǎn)應(yīng)用在客運(yùn)專線及普通鐵路沿線車站、線路的重點(diǎn)部位監(jiān)控，完成對異物入侵檢測、人員非法逗留（滯留）檢測、逆行檢測及分析處理。這可大大降低工作人員的勞動強(qiáng)度，提高告警信息的處理效率，增強(qiáng)告警的準(zhǔn)確率。

4 結(jié)束語

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為一種全新的監(jiān)控概念，已被提到了一個(gè)相當(dāng)高的地位，不過作為一個(gè)全新的系統(tǒng)，發(fā)展前期總會存在這樣或那樣的問題，但筆者相信未來該系統(tǒng)必將在鐵路運(yùn)輸中起到至關(guān)重要的作用。

[1]北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院等.鐵路圖象通信設(shè)計(jì)規(guī)范.北京：中國鐵道出版社，2009.