鄭西高速鐵路綜合視頻監控系統

■ 尉劍剛

1 鄭西監控系統結構

鄭西高速鐵路綜合視頻監控系統（以下簡稱鄭西監控系統）由區域監控中心、視頻接入節點和前端設備構成。視頻圖像管理、記錄與處理采用監控中心和監控站2級分布式處理結構，采用全分布的視頻流處理與存儲結構，可方便地實現各級節點數量和容量擴展，為鄭西監控系統的擴展提供了極大的空間。

鄭西監控系統在鄭州和西安設置兩個區域視頻監控中心，在沿線10個車站設置Ⅰ類視頻接入點，在通信基站、信號中繼站、電力配電所（亭）設置Ⅱ類視頻接入點260處。全線配置視頻編碼器、解碼器3 000多路（其中460路具有行為分析功能），實裝攝像機1 700多臺。鄭西監控系統總體結構見圖1。

1.1 區域監控節點

鄭州和西安分別設置區域管理中心節點，完成鄭西監控系統用戶及設備管理。區域監控中心可完成鄭西監控系統的告警事件及圖像存儲與管理，其主要職能定位為：管理、監視、控制和報警處理。

鄭西監控系統預留電力SCADA、防災系統及動力環境監控系統接入條件，預留與鄭州及西安貨場視頻監控系統的互聯條件，配置的設備包括管理服務器、錄像服務器、存儲設備和視頻監控終端（通信、信號、牽引供電和電力）、大屏幕硬件解碼數字矩陣（數字鍵盤）等。

1.2 Ⅰ類視頻接入節點

Ⅰ類視頻接入節點設在沿線各站，包括2個大型車站、8個中小型車站。大型車站設備配置較高，小型車站設備配置略低，但性能完全能夠滿足鄭西監控系統目前規模和預留視頻通道的接納。

Ⅰ類視頻接入節點負責本地監控點攝像頭視頻信息的就近接入、處理和存儲，以及所屬Ⅱ類視頻接入點上傳視頻信息的存儲，并接受視頻監控中心的調度和控制。

Ⅰ類視頻接入節點是一個區域性系統中心，對上負責將告警圖像信息上傳至鄭西監控系統中心，接受其統一管理；對下負責所屬區間站現場監控信息的集中存儲、管理和媒體流轉發。Ⅰ類視頻接入節點還設置視頻監控終端，負責就近公安派出所/值班室視頻終端的接入。

1.3 Ⅱ類視頻接入點

沿線GSM-R基站、信號中繼站、牽引變電所、開閉所、分區所、AT所、電力配電所設置Ⅱ類視頻接入點。Ⅱ類視頻接入點負責現場監控點攝像頭視頻信息的就近匯聚接入、處理、內容分析，以及視頻信息上傳至車站監控站等工作，并接受鄭西監控系統中心的調度和控制。

1.4 鄭西系統存儲

鄭西監控系統采用了相對集中的存儲結構：在Ⅰ類視頻接入節點進行所屬區域監視點圖像的集中存儲，原則為全部視頻按D1精度存儲，其中線路重點部位（咽喉、公路跨鐵路橋梁等）按15天存儲，其余部分按7天存儲，站內客運服務重點部位按15天存儲，其余部位按3天存儲。

鄭州和西安兩個區域節點集中存儲全線告警圖像，存儲時間不少于30天，圖像分辨率為720×576（D1）。根據存儲全線告警圖像要求，全系統均配置IP SAN存儲設備，最小節點配置15 TB，最大節點配置75 TB，全線配置的總存儲能力超過400 TB。

2 鄭西監控系統組網

根據提供的傳輸資源和鄭西監控系統對傳輸資源的要求，采用Ⅱ類視頻接入點數據，通過傳輸系統提供的M STP接口匯聚到車站節點，Ⅰ類視頻接入節點數據由IP數據網承載與分控中心通過IP數據網和監控系統互聯組網方式匯聚到鄭西監控系統中心（見圖2）。

2.1 區域中心網絡節點

區域中心節點由1臺三層交換機為核心構成的局域網絡，可實現本地設備互聯，并連接車站所在地的Ⅰ類視頻接入節點，完成相應的路由策略，并實現視頻監控系統與第三方系統的鏈接。

經流量分析，應用服務器、錄像服務器、存儲設備與網絡的連接全部采用1 000 M接口，本地網絡與骨干IP網的連接配置1個FE端口。

英語和政治類課程是碩士研究生階段的必修課程，作為公共課程，內容和課時的設置對研究生的培養起著“打基礎”的作用。想要了解國外研究動態，看懂英文文獻，研究生應具備一定的英語水平。雖然目前本校研究生英語課時相對其他課程來說較多，但是許多學生為了應考四、六級以及各種英語考試而忽視了英語課上知識的學習和課后鞏固。采訪了解到，大部分學生認為英語課內容與本科階段重復性較大，并且課程內容比較隨意，沒能使自己的英語水平得到實質性的提升。

為了避免網絡風暴，將系統網絡劃分成若干個虛擬局域網（-v lan），禁止不同車站及其所屬區域監控站節點間的直接互訪。

2.2 Ⅰ類視頻接入節點網絡

Ⅰ類視頻接入節點在整個系統網絡中起承上啟下作用，根據業務規模配置24端口的100 M/1 000 M混合或全1 000 M三層交換機。交換機支持VLAN業務，具有彈性擴展能力。錄像服務器、存儲設備與網絡的連接采用1 000 M接口，其余連接采用100 M接口。為了避免網絡風暴，將每10個Ⅱ類視頻接入節點劃分成一個網段。

根據業務流量，Ⅰ類視頻接入節點對上配置1~2個FE接口，捆綁使用，對下（Ⅱ類視頻接入節點）配置1~4個FE（M STP設備提供）接口。

2.3 Ⅱ類視頻接入節點網絡

Ⅱ類視頻接入節點屬于網絡末端，配置8，16，24，48端口100 M交換機（根據前端視頻編碼器數量），實現現場接入。

2.4 網絡帶寬分配原則

網絡帶寬設計遵循以下原則：每路視頻（D1）占用的網路凈負荷按2 048 kb/s計算，為保證流媒體的順暢連續和減少控制時延，總體網絡帶寬預留20％的余量。

工程開通初期，因傳輸系統分配的網絡帶寬不夠，臨時采用CIF圖像，在保證每個Ⅰ類視頻接入節點有1個FE接口情況下，圖像也可流暢地瀏覽。

3 鄭西監控系統接口

鄭西監控系統平臺本身支持多種規范的對外接口，包括OPC（Server ＆ Client）/OPC UA，YD/N 1363-D接口，SNM P及鐵路視頻系統互聯規范規定的SA接口服務器。鄭西監控系統對外還提供接口開發包，并可采用以下規范與相關系統進行互聯。

（2）環境監控：YD/N 1363-D接口，OPC Server；（3）網管系統：YD/N 1363-D接口，SNMP；

（4）防災監控：OPC/OPC UA；

（5）第三方視頻：SA+SDK，OPC+SDK，客戶端SDK。

4 鄭西監控系統應用范圍

根據授權不同，鄭西監控系統監控客戶端可實現管轄區內各類視頻采集終端分專業、分區域的遠程監控，實現實時圖像瀏覽與錄像調用。鄭西監控系統應用范圍如下。

（1）運營調度視頻監控。實現全線公路跨鐵路立交橋的全天候遠程實時監控，可對橋梁落物、人員侵入等異常情況發出報警信息，防止安全事故發生；可對車站行車室實施視頻監控；可對車站兩端咽喉區實施視頻監控，全天候監視列車進出站情況，對咽喉區的異物入侵等情況進行告警。

（2）通信/信號視頻監控。對車站通信/信號機械室、信號中繼站、GSM-R基站、維修工區的通信機械室等無人值守機房進行視頻監控，通過與相關系統的配合，實現對視頻觸發及視頻與照明設施的自動關聯動作。

（3）牽引供電視頻監控。對全線開閉所、牽引變電所、分區所、AT所等牽引供電系統無人職守場所進行視頻遠程監控。

（4）電力供電視頻監控。對配電所無人值守設備工作狀態及場所的遠程視頻監控。

（5）客運服務視頻監控。沿線主要車站預留一定的視頻編碼接入條件，實現對車站重點場所、運營調度所需客運服務視頻監控系統視頻信息的接入。

5 鄭西監控系統功能

（1）實時圖像功能。帶授權的PTZ控制；單屏/多屏瀏覽；點播、輪詢、分組；基于多層矢量化地圖的圖形用戶界面；多預置位+默認預置位；燈光、雨刷、風扇、加熱器等自動與手動控制；聲音、亮度、飽和度、對比度、色度的在線調整。

（2）錄像功能。監視畫面自動/手動抓圖；自動/手動/定時/事件觸發錄像；客戶端本地手動錄像與回放；前端DVR錄像與回放；錄像參數在線配置；圖片檢索與回放；錄像檢索與回放；錄像合并。

（3）管理功能。多級流媒體轉發與分發；用戶等級、權限、權限范圍管理；用戶登入、登出、鎖定；操作日志管理；資源配置與管理。

（4）告警管理功能。行為分析軌跡標示、告警畫面邊框閃爍；移動偵測報警；GPIO觸發/第三方系統觸發報警；網絡通信報警；設備故障報警；視頻信號丟失報警；告警聯動；告警分級與分類。

6 相關建議

6.1 前端攝像機的選型

攝像機是視頻監控系統最前端的傳感部件，其選擇是否合理直接影響整體效果。因攝像機沒有統一明確的標注和測試體系而造成混亂，技術參數標注相同，但供應商不同，產品性能差距極大。因此，招標中應針對特定類型監視點需要的攝像設備給出具體量化要求（如距離、視場、照度、背景條件等）。另外，難以量化的要求決定了設備選擇的合理性和對視頻監控系統集成商的工程經驗依賴。因此，大型視頻監控系統應盡量選擇具有一定集成資質、視頻監控工程經驗的集成商。

6.2 工程同步性

工程中由于工期、供電等條件制約，視頻監控系統往往是四電系統中較后開通使用的系統，對前期工程實施、調試比較混亂和易出問題的階段不能進行有效監控，如果能夠協調臨時供電和臨時通信條件，視頻監控系統部分先期投入使用，可發揮更大的作用。

6.3 視頻監控系統關聯性

視頻監控系統本身屬性決定，只有將其與相關專業監控系統關聯互動、相輔相成才能發揮最大潛能，更好地服務于行車安全管理。因此，建議在工程準備工作中，明確要求視頻監控系統與各相關系統進行關聯互動，避免諸多“預留”，使其發揮最大使用效率。