淺析高鐵智能視頻監控系統技術及常見故障分析

王國馗 上海鐵路局上海通信段

中國高速鐵路的發展需要以高鐵運輸安全為前提和保障。2011年7月23日，溫州動車追尾事故導致數十人死亡及百余人受傷，這起事故不僅給人民的生命和財產安全造成了巨大的損害，也給中國高鐵事業的飛速發展帶來了前所未有的阻礙和負面影響。為此，高鐵的運輸安全成為全體鐵路人所有工作的重中之重。

為確保高鐵運輸的安全，現代智能視頻監控技術正被廣泛運用到高鐵運輸生產的每一個角落。現代視頻監控技術是一種現代化的監控手段，它能實時、真實、動態的反映被測對象的狀況，能實現遠距離大范圍或特殊條件下的觀測，較好的滿足了高鐵運輸生產的安全監控需要。

1 智能視頻監控的概念

智能視頻 （ IV，Intelligent Video）源自計算機視覺 （ CV，Computer Vision） 技術，計算機視覺技術是人工智能(AI，Artificial Intelligent)研究的分支之一，它能夠在圖像及圖像掃描之間建立映射關系，從而使計算機能夠通過數字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內容。而視頻監控中所提到的智能視頻監控技術主要指的是“自動的分析和抽取視頻源中的關鍵信息”。如果把攝像機看作人的眼睛，而智能視頻監控系統或設備則可以看作人的大腦。智能視頻監控技術借助計算機強大的數據處理功能，對視頻畫面中的海量數據進行高速分析，過濾掉高鐵運輸管理人員不關心的信息，為使用者提供有用的關鍵信息。

高鐵智能視頻監控系統以數字化視頻監控為基礎，它有別于一般的視頻監控，是一種更高端的視頻監控運用。高鐵智能監控系統能夠識別不同的物體，發現監控畫面的異常情況，并能夠以最快和最佳的方式發出警報和提供有用信息，從而能夠更加有效快捷的協助高鐵安全管理人員處理危機，并最大限度的降低誤報和漏報現象，成為處理突發事件的有力輔助工具。

2 高鐵智能視頻監控系統的優勢

高鐵智能視頻監控系統具有普通視頻監控所無法比擬的優勢所在：

一是全天候可靠監控：高鐵智能視頻監控系統徹底改變了普通視頻監控系統中完全靠安全管理人員對監控畫面進行監視和分析的模式，通過嵌入在前端設備（攝像機和行為分析服務器）中的智能視頻模塊對所監控的畫面進行不間斷分析。

二是提升了報警精確度：高鐵智能視頻監控系統前端設備（攝像機和行為分析服務器）集成強大的圖像處理能力，并運行高級智能算法，使安全管理人員可以精確的定義安全威脅的特征，有效降低誤報和漏報現象，減少無用數據量。

三是提高了響應速度：高鐵智能視頻監控系統可以識別可疑活動（例如有人在站場或公共場所遺留了可疑物體，或者有人進入敏感區域以及在敏感區域停留的時間過長等），在安全威脅發生之前就能夠提示安全人員關注相關監控畫面以提前做好準備，還可以使管理人員更加確切的定義在特定的安全威脅出現時應當采取的動作，并由監控系統本身來確定危機處理步驟能夠按照預定的計劃精確執行，有效防止在突發事件發生時由于人為因素而造成的延誤或處置不當。

四是數字化：高鐵視頻監控系統中信息流從模擬狀態轉為數字狀態，從根本上改變視頻監控系統在信息采集、數據處理、傳輸、系統控制等的方式和結構形式。

五是網絡化：高鐵視頻監控系統的網絡化意味著系統的結構將由集總式向集散式系統過渡。組成集散式監控系統的硬件和軟件采用標準化、模塊化和系列化的設計，系統設備的配置具有通用性強、開放性好、系統組態靈活、控制功能完善、數據處理方便、人機界面友好以及系統安裝、調試和維修簡單化，系統運行互為熱備份，容錯可靠等優點。

3 高鐵智能視頻監控系統的組成

高鐵智能視頻監控系統由四個子系統組成：控制中心監控子系統、車站監控子系統、前端設備子系統和傳輸子系統。

3.1 控制中心監控子系統

控制中心監控子系統主要由視頻監控主機、交換機、視頻解碼主機、監控終端、控制主機臺、大屏幕和光纖收發器等組成。其中，視頻監控主機完成對各車站（區間）高清晰視頻信號的切換、攝像機的控制、高清晰度視頻錄像、普通視頻編解碼等功能。控制中心對高鐵沿線各處攝像機有優先控制權，其他數字監控終端可根據需要和設定的權限，完成對各攝像機視頻信號的切換、控制和錄像等。

3.2 車站監控子系統

車站監控子系統由硬盤錄像機、交換機、車站監控終端、解碼器、光纖收發器存儲陣列等組成。

3.3 前端設備子系統

前端設備子系統主要由普通攝像機、激光攝像機、圖像分析服務器、圖像存儲服務器、圖像管理服務器、存儲陣列、視頻光端機等設備組成。

3.4 傳輸子系統

將信息、數據從前端設備傳遞到后端；主要通過視頻線纜、傳輸系統、數據網系統、無線鏈路傳遞。

4 高鐵智能視頻監控系統常見故障分析

故障分析總則：區分是個性問題，還是共性問題。個性問題的故障原因大多是前端設備問題，或與前端設備相關的網絡問題。共性問題的故障原因大多是監控中心服務器系統、應用服務軟件或中心網絡問題：例如是否對系統配置進行過修改，若有則查看修改記錄，有針對性的進行分析，一般都能定位查找出故障原因。

4.1 無法瀏覽實時視頻

檢查其它流媒體服務、同一流媒體服務下的其它DVR和同一個DVR下的其它通道視頻是否能正常瀏覽。從而判斷是整體系統問題、特定流媒體問題、特定DVR問題、特定通道問題。

（1）整體系統問題：在應用服務器上直接瀏覽視頻，如果可以瀏覽則表示問題出在客戶端或應用服務器與客戶端之間網絡問題。如果也不能瀏覽則表示應用服務器或網絡出現了問題。

（2）特定流媒體問題：檢查該流媒體程序運行情況。檢查流媒體分發采集狀態。檢查與此流媒體相關的DVR網絡狀況。

（3）特定DVR問題：檢查此DVR與流媒體的網絡情況。檢查流媒體分發采集狀態。DVR本地瀏覽情況。

（4）特定通道問題：如果顯示為“無視頻信號”則表示為前端攝像機或攝像機與DVR的視頻連接部分出問題。如果顯示為灰，無任何信息，則表示是該DVR的問題。

（5）特定通道問題：檢查攝像頭是否有正常供電，電源指示燈是否亮，如果電源指示燈亮，說明供電正常，如果指示燈不亮，檢查電源是否工作正常。

（6）特定通道問題：檢查攝像頭到控制部份視頻線路是否正常。

（7）特定通道問題：若電源、視頻線均正常時，檢查攝像頭是否正常，可以考慮更換攝像頭，若攝像頭更換后還是沒有圖像，則可能是控制部分出現問題，如DVR單通道出項故障

4.2 云臺無法控制

可能原因及檢查點 ：

（1）檢查是否能瀏覽實時視頻，如不能先處理實時視頻瀏覽問題。

（2）檢查應用服務器與DVR之間的網絡是否正常。

（3）通過客戶端看DVR的其它參數是否可設，如不可設則表示DVR故障。

（4）檢查確認云臺控制協議、波特率、地址碼設置是否正確（可能被無意修改）。

（5）檢查云臺供電是否正常。

（6）檢查接線是否正常，是否嚴格按照接線圖接線。

（7）檢查控制線是否有短路、斷路情況。

（8）檢查前端云臺故障

4.3 實時視頻卡滯

可能原因及檢查點：檢查相應流媒體服務的采集與分發狀態信息中相應通道的視頻幀率信息，如果采集幀率很低則表示流媒體與相應DVR之間的網絡質量不好、網絡帶寬不夠或編碼器幀率參數配置不對，如果采集幀率正常（25幀左右），而分發幀率不正常，則表示流媒體與客戶端之間的網絡不正常；如果采集和分發都正常，則表示客戶端播放部分有問題，可以調整客戶端的播放參數試驗，如果仍不行則可能是客戶端機器或系統出了問題（如感染病毒、顯卡驅動故障、系統壓力過大等）。

4.4 實時視頻時間顯示不對

可能原因及檢查點：

（1）時鐘同步源時間設置不對。

（2）時鐘自動同步沒有打開：執行手動同步操作，并打開自動同步設置。

4.5 錄像回放查詢不到錄像記錄

可能原因及檢查點：

（1）檢查數據庫連接情況、數據庫服務運行情況。

（2）想查詢的錄像已經過期被覆蓋。

（3）錄像策略沒有配置。

（4）系統時間與實際時間不一致（表現為查不到近期錄像）

4.6 系統不能錄像

可能原因及檢查點：

（1）檢查錄像服務中的定時錄像信息，如果沒有顯示相應定時錄像策略信息則表示沒有配置錄像規則，配置錄像規則即可。

（2）檢查錄像服務中的錄像采集信息，如果錄像采集信息中顯示的視頻幀率很小或為0則表示錄像服務沒有收到流媒體分發的視頻數據，則按“無法瀏覽實時視頻”方法處理。如視頻幀率在25幀左右，則表示錄像服務收到了流媒體分發的視頻數據，則檢查磁盤狀態信息、數據庫連接情況、數據庫服務運行情況。

（3）磁盤空間不夠或磁盤出錯導致系統統計磁盤空間不準，掃描磁盤后即可恢復。

（4）磁盤陣列故障。

4.7 不能回放錄像

可能原因及檢查點：

（1）檢查是否能檢索到錄像記錄信息（在錄像分布信息顯示框中會顯示出詳細的錄像分布信息），如不能詳細錄像分布信息則按“錄像回放查詢不到錄像記錄”和“系統不能錄像”方法分析處理。如可以顯示錄像詳細分布信息則按以下分析處理。

（2）打開錄像服務的“錄像回放信息”狀態框，在客戶端點擊“回放”按鈕，觀察在“錄像回放信息”狀態欄中是否會增加一條錄像回放信息，如果沒有則說明錄像回放指令不能發送到錄像服務器，檢查客戶端、應用服務器、錄像服務器之間的網絡情況和服務程序的運行情況；如果是能增加一條錄像回放信息，但馬上又消失了，則表示錄像視頻數據不存在或損壞，檢查錄像服務器的磁盤狀態。

4.8 配置告警規則，但不產生告警

配置完告警規則，首先要對相應的設備進行布防，然后需要重新啟動管理服務器。如果是行為分析告警，還需要重新啟動流媒體服務器。

4.9 實時圖像問題：視頻圖像色彩、亮度失真嚴重

可能原因及檢查點：

（1）DVR色彩、亮度等設置不正確。

（2）用BNC輸入或輸出時，N制和PAL制制式選擇不匹配。

（3）視頻傳輸距離過遠或視頻傳輸線劣化衰減太大。

（4）攝像機故障。

4.10 圖像閃爍厲害

可能原因及檢查點：

（1）視頻線存在虛接的情況，檢查BNC頭的連接情況。

（2）檢查供電電源是否正常，供電電源自身電源是否穩定，電流大小是否達到攝像機要求，電源線是否有虛接情況。

（3）攝像頭本身是否有問題，考慮更換攝像頭試試；

4.10.1監控圖像模糊不清等問題

可能原因及檢查點：

（1）鏡頭聚焦調整不到位。

（2）傳輸太遠、視頻線老化、傳輸線及接頭進水。

（3）攝像機罩或鏡頭受臟污、受遮擋。

（4）光照度不夠。

（5）攝像機、鏡頭分辨率低、清晰度低、靈敏度低等。

4.10.2服務器出現藍屏現象

可能原因及檢查點：

（1）內存工作不正常，可以更換內存進行測試。

（2）操作系統出現錯誤，如：病毒入侵等，請查殺病毒并恢復系統。

（3）服務器硬件或硬件驅動故障。

5 結束語

高鐵智能視頻監控系統的建設和使用有助于鐵路各級領導及安全管理人員準確及時的掌握現場情況，并可以全天候不間斷監控高鐵沿線各監控點的安全狀況，并對監控的視頻信號及時錄制在存儲陣列中，方便隨時調取。通過該系統，一方面可以減少事故發生的可能性，防患于未然；另一方面，在突發事件發生時，可以用最快的速度進行處理，從而最大限度的減少損失。由此，保持高鐵智能視頻監控系統的通信網絡暢通就顯得尤為必要了。