城市軌道交通視頻監控系統故障分析及處理

摘 要：城市軌道交通視頻監控系統是一個不可或缺的通信子系統?，F如今該系統已被廣泛運用于站點客流監測、列車車廂擁擠度監測、區間障礙監測、區間水災監測等運營場景。經過對某城市某地鐵線路近4年內視頻監控系統的故障進行統計分析，發現視頻監控系統的故障數量在通信系統總故障數量中占比較高，故障處理所花費的時間累計最多。因此科學客觀地分析視頻監控系統故障原因并總結相應的處理方法，能夠有效地幫助運維人員快速修復故障，從而縮短故障處理時間。

關鍵詞：城市軌道交通；視頻監控系統；故障原因；故障處理

中圖分類號：TP39；U231+.7 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2025）02-0154-05

Fault Analysis and Handling of Urban Rail Transit Video Surveillance System

ZHU Zhiping

（Nanning Rail Transit Operation Co.， Ltd.， Nanning 530029， China）

Abstract： The video surveillance system of urban rail transit is an indispensable communication subsystem. Nowadays， the system has been widely used in the station passenger flow monitoring， train carriage congestion monitoring， interval obstacle monitoring， interval flood monitoring， and other operational scenarios. After statistical analysis of the faults of the video surveillance system of a subway line in a city in the past 4 years， the number of faults of the video surveillance system accounts for a relatively high proportion of the total number of faults in the communication system， and the accumulated time spent on fault handling is the largest. Therefore， scientifically and objectively analyzing the causes of video surveillance system faults and summarizing the corresponding handling methods can effectively help operation and maintenance personnel quickly repair faults， thereby shortening the fault handling time.

Keywords： urban rail transit; video surveillance system; fault cause; fault handling

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2025.02.029

0 引 言

我國城市軌道交通視頻監控系統的應用場景十分廣泛，系統整體層次結構越來越復雜，設備數量種類繁多[1]。面對結構復雜的城市軌道交通視頻監控系統，地鐵運維人員在日常的故障處理過程中所需要排查的故障節點較多，大大拉長了故障處理時間。因此，在排查故障原因的過程中，會更加考驗地鐵運維人員對系統結構的熟悉度。針對地鐵運維人員處理視頻監控系統故障耗費時間過長的問題，現結合某地鐵視頻監控系統故障案例進行分析，總結故障處理辦法，以此來幫助運維人員快速定位故障原因，縮短故障修復時間，提高故障處置效率。

1 視頻監控系統概況

城市軌道交通視頻監控系統整體結構可細分為OCC監控子系統、車站監控子系統和車載監控子系統。OCC監控子系統可以監控全線車站、主變電站、場段、列車等區域，車站監控子系統可以監控站內客流實時畫面，車載監控子系統可以監控列車客室內乘客乘車畫面。該系統可提供24小時無間斷實時監控畫面和歷史錄像，以確保乘客乘車安全和地鐵運行安全[2]。下面以某城市軌道交通視頻監控系統結構設計圖為例，如圖1所示，為讀者詳細介紹系統設備組成和設備用途。

1.1 視頻監控系統設備組成

視頻監控系統主要由服務器設備（視頻管理服務器、網管服務器）、供電設備（智能PDU、開關電源模塊、電源適配器）、網絡存儲設備（存儲控制器）、網絡安全設備（匯聚交換機、接入交換機、防火墻）、接口轉換設備（光電轉換器、HDMI轉VGA、USB轉VGA）、顯示設備、攝像機（球機、半球、槍機）、解碼器等設備組成[3]。

1.2 視頻監控系統設備用途介紹

服務器設備包括視頻管理服務器、網管服務器。視頻管理服務器負責設備管理、用戶管理、軟件服務，網管服務器用于設備故障統計和上報。

供電設備包括智能PDU、開關電源模塊、電源適配器。智能PDU為機柜設備提供電源，開關電源模塊為攝像機提供直流12 V電源，電源適配器為攝像機提供直流24 V電源。

網絡存儲設備又叫存儲控制器，為攝像機提供錄像存儲資源。

交換機設備包含匯聚交換機、接入交換機。匯聚交換機供接入交換機接入，將站內系統數據上傳至中央，接入交換機為攝像機設備提供數據接入。

接口轉換設備包括光電轉換器、HDMI轉VGA等設備。光電轉換器用于超遠距離傳輸，將網線轉為光纖傳輸，HDMI轉VGA設備用于連接解碼器與顯示器。

顯示設備包括液晶顯示器和司機監視器。液晶顯示器為車站值班員提供監控畫面顯示，司機監視器為列車司機提供上下行站臺監控畫面顯示。

攝像機包括球機、半球、槍機，功能均為拍攝現場實時畫面。

解碼設備主要是解碼器，將視頻格式解碼輸出至液晶顯示器上[4]。

2 視頻監控系統故障統計

據不完全統計，某城市地鐵4號線自開通運營以來，視頻監控系統累計發生故障288起，其中OCC監控子系統發生故障40起，車站（含主變、場段）監控子系統發生故障248起，由于部門維修接口劃分關系，這里不統計車載監控子系統的故障情況。視頻監控系統故障次數及原因分布情況如表1所示。

通過對上述視頻監控系統故障統計情況分析，硬件類型故障和其他類型故障數量占比較高。其中硬件類型故障主要包括攝像機硬件故障、開關電源模塊故障、硬盤離線故障等[5]。其他故障主要包括設備空開跳閘故障、通信鏈路故障、人為操作故障、線纜故障等。

3 視頻監控系統故障分析及處理

3.1 某站單個攝像機離線故障

某站單個攝像機離線是日常運維中所遇到的最為典型的故障[6]。大多數情況下都是因通信鏈路中斷或攝像機非正常工作引起。運維人員首先可通過終端電腦常PING攝像機去驗證鏈路是否正常[7]。如果出現斷斷續續丟包情況，可考慮網線水晶頭松動情況，加以緊固即可修復故障。如果常PING丟包率達100%，可考慮使用網絡測試儀排查線路狀態，同時也要確認攝像機的通電狀態。運維人員可在配電箱和綜合箱處檢查攝像機供電情況和網絡情況，若均未排查出異常，可考慮是因為攝像機硬件故障導致離線，更換硬件即可修復。

3.2 某站部分攝像機集中離線故障

某站部分攝像機集中離線故障基本上可以判斷是接入交換機至機房匯聚交換機間通信鏈路中斷，抑或是設備集中掉電所致[8]。運維人員首先需要排查配電箱內設備空開、開關電源模塊工作狀態和綜合箱內交換機的工作狀態。若空開狀態不正常，則可以斷定是因為空開跳閘或故障引起攝像機集中掉電離線故障，運維人員需要使用萬用表或兆歐表排查供電線路有無異常。若開關電源模塊無供電電壓輸出，則可判定是開關電源模塊故障引起攝像機集中掉電離線故障，更換開關電源模塊即可修復故障。若接入交換機端口指示燈異常，則可判定是因接入交換機至匯聚交換機通信線路故障或端口故障引起設備集中離線，運維人員可考慮使用酒精擦拭尾纖頭并緊固接頭的方法修復故障。若未修復可考慮更換光模塊或通信端口的方法修復故障。

3.3 車控室液晶顯示器黑屏故障

該故障基本判定為液晶顯示器故障或解碼器工作異常所致[9]。運維人員首先要檢查液晶顯示器工作狀態是否正常，其次再排查解碼器通信網絡指示燈狀態，最后檢查解碼器與液晶顯示器間HDMI連接線纜緊固狀態。若液晶顯示器帶電指示燈不亮，可考慮液晶顯示器的電源插頭是否松動，電源插頭是否故障等情況，通過緊固或更換插頭可修復故障。若是解碼器通信網絡指示燈工作狀態不正常，可判斷為解碼器通信異常導致攝像機視頻流無法通過解密碼器解碼輸出至顯示器，可考慮排查解碼器與交換機間的通信鏈路狀態或更換解碼器備件即可修復故障。若排查發現是HDMI線纜松動引起，緊固線纜或更換接口即可修復故障。

3.4 站內所有攝像機離線故障

本故障是由于某站點匯聚交換機斷電重啟后所造成的故障。經過分析匯聚交換機的配置可知全線站點匯聚交換機均采用OSPF協議發送hello包來相互建立鄰居關系[10]，進行路由學習，收集鏈路狀態信息，生成網絡拓撲結構，再計算路由。由于各站點匯聚交換機未配置獨立唯一的Router ID，有兩個站的Router ID的配置相同。斷電重啟后導致該站匯聚交換機斷電重啟后Router ID漂移到另一個站點從而引發IP地址沖突，導致本站匯聚交換機與控制中心匯聚交換機間網絡不通，所以控制中心視頻監控平臺顯示該站所有攝像機離線，無法調閱該站攝像機實況。通過重新規劃各站點匯聚交換機的Router ID，防止出現兩個一樣的Router ID。

3.5 多站視頻監控系統軟件故障

本故障造成某地鐵線路多站點的視頻監控系統軟件后臺服務異常中止故障，平臺無法正常登錄，OCC監控平臺顯示故障站點下所有攝像機處于離線狀態，影響值班員調閱故障站點的站內實時監控畫面，故障情況如圖2所示。經查看傳輸系統設備和匯聚交換機的告警日志分析，是因為其中同集群下某個站點的傳輸端口（與視頻監控系統匯聚交換機互聯端口XGE0/0/25）光模塊故障，造成匯聚交換機端口XGE0/0/25反復UP、DOWN，如圖3所示，端口振蕩導致路由鄰居失效，網絡不通。經對故障站點的視頻監控系統視頻管理服務器的日志分析，故障期間除集群DC外，其余站點視頻管理服務器陸續出現軟件服務中止情況（VM Service Is Stopping），如圖4所示。

運維人員可考慮先完成匯聚交換XGE0/0/25端口故障光模塊的更換，先恢復故障站點視頻監控系統與傳輸系統通信功能，然后逐一重啟集群內各個站點的視頻管理服務器，開啟軟件服務。接下來就是考慮解決各站點匯聚交換機鄰居路由失效問題。經運維人員排查發現傳輸系統與視頻監控系統匯聚交換機互聯端口配置了鏈路聚合，采用靜態LACP模式。這兩種設備為不同廠家生產，采用靜態LACP模式會存在協議不匹配問題。后續運維人員對全線匯聚交換機修改了鏈路聚合模式，輸入交換機配置命令interface Bridge-Aggregation1和link-aggregation mode dynamic可完成交換機聚合模式的修改。通過傳輸網管平臺將聚合端口模式由“靜態”修改為“手工”完成聚合模式的修改，如圖5所示。

3.6 視頻監控系統無法調閱錄像故障

運維人員檢索某站攝像機錄像時發現錄像檢索失敗，系統彈出“訪問邏輯資源失敗”告警提示。經登錄存儲控制器軟件后發現存儲陣列RAID組1中某塊硬盤（1：0：1：4）離線，如圖6所示；且另一塊硬盤（1：0：2：3）出現missing告警提示圖標，如圖7所示。導致陣列一直無法完成重建，因此同屬于該陣列下的攝像機錄像資源將無法被檢索到。因為現場磁盤陣列配置 RAID 5模式，所以兩塊硬盤故障將會影響整個陣列工作。運維人員通過分析存儲控制器的診斷日志得出結論，硬盤（1：0：1：4）的SMART值范圍超出正常值，屬于故障盤，需立即更換。硬盤（1：0：2：3）在重建過程中反復離線出現missing告警，存在讀寫錯誤告警，判斷為該硬盤部分扇區異常。

運維人員需立即完成離線硬盤（1：0：1：4）的更換，陣列后續開始進入重建狀態，但是重建過程十分緩慢。經深度分析日志判斷應該是硬盤（1：0：2：3）存在讀寫錯誤告警導致的問題。通過SSH登錄存儲控制器的后臺，輸入命令打開硬盤不記讀寫錯誤開關后，再清除硬盤讀寫錯誤告警，待陣列完成重建后再關閉硬盤讀寫錯誤開關，最后再更換掉該塊硬盤。

4 結 論

城市軌道交通視頻監控系統由許多網絡設備組成，整體架構比較復雜。它包含了許多技術如：視頻壓縮解碼技術、視頻傳輸存儲技術。在每天的管理維護過程中，運維人員也許會遇到復雜程度不一的故障。其在處理故障時，尤其是在涉及復雜系統的故障排查與解決過程中，應該從系統組成及設備連接鏈路中尋找故障處置思路。這不僅有助于速定位故障節點，還能夠幫助運維人員進一步了解系統架構，從而提高對系統的認知度。

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作者簡介：朱志平（1996—），男，漢族，江西宜春人，工程師，本科，研究方向：地鐵通信系統設備運營維護、通信智能運維技術應用。

收稿日期：2024-05-16