滬寧城際鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究

胡純剛

（上海鐵路局電務(wù)處，上海 400000）

1 概述

鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過遠程采集、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控平臺，實現(xiàn)對鐵路線路實時監(jiān)控和管理，為鐵路各級管理人員和決策者提供方便、快捷、有效的服務(wù)，提高鐵路的運營效率，是提高鐵路運輸安全的重要技術(shù)手段。

鐵路視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要由視頻核心節(jié)點、視頻區(qū)域節(jié)點、視頻接入節(jié)點、視頻采集點、視頻網(wǎng)絡(luò)和用戶終端組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文主要以滬寧城際鐵路視頻監(jiān)視系統(tǒng)工程建設(shè)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，對鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用進行研究和探討。

2 滬寧城際視頻監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 工程范圍

上海站至南京站正線線路全長300.209 km，除花橋站到發(fā)線有效長度為450 m外，其余新建車站到發(fā)線有效長均為650 m。南京至上海段正線特大橋、大橋、中橋長度共計200.079 km，占正線長度的67%；正線路基97.047 km，隧道4座3.083 km。

全線設(shè)31個站點，新建南京、仙林（仙西）、寶華、鎮(zhèn)江、丹徒（三山西）、丹陽、常州、戚墅堰、惠山（洛社北）、無錫、無錫新區(qū)、蘇州新區(qū)、蘇州、蘇州工業(yè)園、陽澄湖、昆山南、花橋（陸家浜南）、安亭北、南翔北、上海西和上海（虹橋）21個車站。其中，洛社北、昆山南、陸家浜南、安亭北、南翔北5站高架。預(yù)留棲霞、下蜀南、高資南、陵口、呂城、奔牛東、新閘東、橫林、望亭東、唯亭西10個車站。

2.2 系統(tǒng)組網(wǎng)

滬寧城際視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于本線MSTP傳輸系統(tǒng)和IP數(shù)據(jù)承載網(wǎng)進行組網(wǎng)。將上海調(diào)度所擴容后設(shè)置為視頻監(jiān)控中心，21個車站作為監(jiān)控分中心，中心與分中心之間為IP數(shù)據(jù)承載網(wǎng)。沿線基站/信號中繼站/牽引變電所等地作為視頻接入節(jié)點，通過MSTP傳輸系統(tǒng)連接至監(jiān)控分中心。組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

AT所/分區(qū)所/開閉所/電牽節(jié)點室外攝像機至室內(nèi)光端機采用視頻電纜傳輸。公跨鐵/鐵跨鐵/至接入節(jié)點采用視頻光端機傳輸。

2.3 工程建設(shè)方案

2.3.1 視頻采集點方案

1）室內(nèi)監(jiān)控

在車站、動車所、保養(yǎng)點、GSM-R基站、信號中繼站、線路所、電力電牽節(jié)點通信和信號機房內(nèi)設(shè)置室內(nèi)視頻采集點，安裝室內(nèi)快速球機進行監(jiān)視。

2）室外監(jiān)控

在牽引變電所機房外、AT/分區(qū)/開閉所外、公跨鐵立交橋、隧道口和車站咽喉區(qū)等處設(shè)置室外視頻采集點，安裝槍型攝像機進行監(jiān)視。

2.3.2 視頻存儲方案

1）存儲方式和原則

對視頻信息的存儲采用集中和分散相結(jié)合的方式，即調(diào)度所和車站存儲相結(jié)合。所有視頻圖像以MPEG-4格式存儲，調(diào)度所存儲全線的報警信息以及用戶設(shè)定的其他重要信息；車站存儲本站和就近的區(qū)間節(jié)點視頻信息。報警圖像信息循環(huán)存儲不小于30天，30天后存儲錄像被自動覆蓋。車站分中心實時視頻存儲按7天24小時進行配置，7天后存儲錄像被自動覆蓋。

對于客服系統(tǒng)設(shè)置的治安防范攝像頭圖像按15天存儲，其他的攝像頭圖像按3天存儲。本方案暫按照7天24小時存儲容量進行配置。

對于機房室內(nèi)攝像機的存儲應(yīng)根據(jù)機房大小考慮，一般機房按CIF存儲，較大機房按4CIF存儲。對于帶視頻分析的圖像要求按4CIF存儲，告警信息上報到中心按CIF存儲。

2）存儲容量計算

各車站的視頻管理服務(wù)器、存儲服務(wù)器的容量計算原則：4CIF格式存儲采用每路2.5 M計算，CIF格式存儲采用每路1 M計算。

存儲凈容量（B）按照以下公式計算：

B=（X/8）×Y×Z×3600/（10242）

其中：

X——每路視頻在不同幀率下的流量。

Y——存儲時間。

Z——存儲時間。

例如：全線共21個監(jiān)控分中心，視頻（其中四電系統(tǒng)視頻路數(shù)為653路，為客服預(yù)留視頻路數(shù)為1 027路）共計1 680路，所有圖像按照4CIF格式存儲，平均每個分中心配置存儲裸容量為B′：

B′=1680×2.5/8×7×24×3600/1024/1024/0.7/21=20.5TByte，實際配置每個車站按照30 T考慮。

2.3.3 視頻內(nèi)容分析

本工程采用后端視頻內(nèi)容分析技術(shù)對車站重點部位（上下行咽喉區(qū)）、沿線公跨鐵、鐵跨鐵橋和隧道的采集點，以及客服專業(yè)設(shè)置的部分采集點圖像進行視頻內(nèi)容分析。21個車站監(jiān)控分中心分別設(shè)置1臺行為分析服務(wù)器，行為分析數(shù)量分布情況如表1所示。

表1 行為分析服務(wù)器分布表

2.3.4 視頻管理方案

在南京、鎮(zhèn)江、常州、無錫、蘇州、上海各設(shè)置1套大型車站分中心系統(tǒng)，在其余沿線15個車站各設(shè)置1套小型站分中心系統(tǒng)。監(jiān)控中心設(shè)于上海調(diào)度所，通過對上海調(diào)度所既有監(jiān)控中心設(shè)備的升級擴容，實現(xiàn)對滬寧城際鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的接入。

對上海調(diào)度所中既有編組站視頻系統(tǒng)和合武鐵路客運專線視頻系統(tǒng)的主要管理設(shè)備和磁盤陣列進行擴容，并新增視頻管理、視頻分發(fā)和告警存儲服務(wù)器，對全線的視頻資源和設(shè)備進行管理，同時實現(xiàn)和動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)聯(lián)動。

在大型車站分中心設(shè)置視頻管理服務(wù)器、視頻存儲服務(wù)器和磁盤陣列，對轄區(qū)內(nèi)的視頻進行存儲和分發(fā)。當(dāng)分中心與區(qū)域節(jié)點通道斷開時，通過本地管理服務(wù)器進行管理。

在小型車站分中心設(shè)置視頻存儲服務(wù)器和磁盤陣列，主要實現(xiàn)對接入視頻信息的存儲和分發(fā)，不具備管理功能。

2.3.5 視頻顯示及控制方案

在視頻監(jiān)控中心通過視頻解碼器將已經(jīng)進行編碼壓縮的數(shù)字視頻信號還原成模擬視頻信號，供大屏和其他模擬顯示設(shè)備選看圖像；在調(diào)度所各業(yè)務(wù)部門和派出所等處設(shè)置監(jiān)控終端設(shè)備，可以實現(xiàn)對其權(quán)限范圍內(nèi)視頻圖像的選擇、觀看和下載，以及攝像機變焦和云臺轉(zhuǎn)動的控制等功能。

2.3.6 視頻監(jiān)控終端配置

在調(diào)度所（5臺）、21個車站（車站值班員處）、3個綜合維修工區(qū)（鎮(zhèn)江、常州、蘇州）、3個停車場各設(shè)置1套視頻顯示終端，每個視頻監(jiān)視終端提供4路視頻圖像。從調(diào)度所中心平臺連接調(diào)看監(jiān)控圖像。根據(jù)各專業(yè)授權(quán)不同，視頻顯示終端可實現(xiàn)對管轄區(qū)內(nèi)各類視頻采集終端的分專業(yè)、分區(qū)域遠程監(jiān)控以及實時圖像調(diào)用。

本項目視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控終端共設(shè)置32套。

2.3.7 視頻傳輸接入方案

沿線基站/信號中繼站/牽引變電所等地作為視頻接入節(jié)點通過MSTP傳輸系統(tǒng)連接至監(jiān)控分中心，在每個車站的MSTP雙方向各預(yù)留了1個FE接口。

監(jiān)控分中心至上海調(diào)度所的視頻傳送利用數(shù)據(jù)網(wǎng)進行承載，一路視頻流按3 Mbit/s計列帶寬，每個分中心按同時上傳14路視頻統(tǒng)計，預(yù)留數(shù)據(jù)網(wǎng)帶寬為42 Mbit/s。

3 結(jié)束語

隨著近些年社會的發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)越發(fā)受到人們的關(guān)注。視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不僅是在鐵路個別既有線中建設(shè)，在新建客運專線和城際鐵路中也成為不可缺少的一個系統(tǒng)，隨著鐵路客運專線大規(guī)模的建設(shè)，視頻監(jiān)控的重要性和必要性日漸凸顯。鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)為鐵路各業(yè)務(wù)部門搭建了一個共享的視頻資源的平臺，對鐵路各業(yè)務(wù)部門作業(yè)起到了有效的輔助作用。

[1]張瑋．鄭西客運專線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)，2010，33（11) ：182-184.

[2]周震字．淺談鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的管理功能[J]．鐵路通信信號工程技術(shù)，2009（5)：04-07．

[3]尹福康，陳梅，于睿吉力．認真貫徹《鐵路圖像通信設(shè)計規(guī)范》，積極推進鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)[J]．鐵路通信信號工程技術(shù)，2010，7（1)：22-24.