高速铁路网络化视频监控系统解决方案

　　一、前言

　　随着我国改革开放的深入，市场经济迅速发展，人口城市化进程加速，在交通运输上，发展高速铁路客运系统的已经成为了当前重要的建设项目，我国高速铁路建设正以前所未有的规模和速度发展。目前已经建成通车的是京津高速铁路，即将通车的是石太高速铁路，已经正在开工建设的京沪、武广等等。

　　从管理上讲，铁路系统作为国家重要的运输管理部门，其日常的稳定运行决定了国民生产、生活的正常运转，加之，铁路系统部门众多、地点分散，现场环境复杂，成为日常工作的主要障碍。作为辅助管理手段之一的视频监控系统，也能看出当前铁路系统在安全管理方面的一些问题。笔者认为尽管当前铁路系统中已经安装了数量不少的视频监控设备，但是还是存在一些问题的，主要表现在两个方面，一是原来的视频监控设备都是以车站为单位规划和设计的，因为每个车站都是相对独立的单位，每个车站只负责自己管辖范围内的事件，这就导致铁路系统不能形成一个集中监控、集中管理、统一调度的安全防范体系；二是铁路建设速度在逐年增长，新情况不断出现，原有的视频监控系统很难适应不断发展的形势，尤其是当前的高速铁路建设。

　　因此建设一个先进的、有效的视频监控系统提上了日程，一些专业的视频监控厂商陆续推出了针对铁路系统的远程化、网络化的数字视频监控解决方案。能够根据高速铁路的特殊需求，提供现代化网络化视频监控解决方案，实现先进的远程联网视频监控；可根据铁路部门的特点，实现从铁路沿线到车站监控室、再到铁路局监控指挥中心，最后到铁道部的全国指挥中心等多级别、大规模的、完整可靠的解决方案。铁路各级管理部门可随时掌握实时的安全运行情况，做出正确的管理决策。真正达到预防事故、侦察破案、安全管理、统一指挥的目的。

　　二、高速铁路的特殊需求及技术难点

　　根据高速铁路的特点，有下面一下特殊的技术难点：

　　1：从监督监控的主体上来看，有这样一些不同的单位：

　　首先，是本车站内管理单位，包括站长等高管和值班人员等基础人员，还有车站内部的不同级别科室，有严格的级别权限的要求。职责就是日常管理本车站正常运转

　　第二，是上级铁路局等管理单位，包括逐级的铁路局，最高到铁道部等单位，他们的职责是监督管理铁路线和下级车站的安全运作。

　　第三，当地的公安部门，包括派出所、公安分局等单位，负责车站及周边的治安。

　　技术难点体现在如何实现这些不同单位、不同部门的实时监控、共享监控的目标。

　　2：从传输线路上来看，视频监控的跨度非常大，如何实现远距离的视频监控，是难度很大的一个问题。

　　有这样几类监控点，一类是分布在站台、出入口，候车室、售票室、广场等地点，距离监控室一般在几百米到2千米以内。另一类分布在铁路沿线上的监控点，距离车站监控室可以达到几十公里。

　　根据这些实际情况，最实用、最经济的传输方式就是宽带网络，在车站内用局域网，在车站外使用铁通宽带专线网络，这种方式传输的带宽大，图像质量好，可以实现共享的远程视频监控的需求，同时费用也很低，施工布线也简便。

　　 3：监视目标的差别，当前的高速铁路与之前的铁路监控是有区别的，列车运行速度更快，要求摄像机在性能上要能拍摄到高速前进的列车；铁路沿线设施更加高档，更加复杂，高速铁路线有更多的高架桥梁，有更多的、更高科技的设备设施。

　　4：对于视频监控安全范围的基本需求，主要包括实时视频图像的监控、云镜控制、录像资料回放、现场语音监控、报警联动等功能。

　　面对高速铁路的特殊性，金三立公司的"网视星"远程网络视频监控系统能够为高铁行业提供现代化网络化视频监控解决方案，实现先进的远程联网视频监控；可根据高铁行业的特点，实现多级别、大规模的、完整可靠的解决方案。金三立开发的"网视星"远程网络视频监控系统能够有效的监视安全运行的同时，可将防范区域内突发事故的过程收入镜头，为预防事故、安全监管、统一指挥提供有效的图像证据。各级管理部门可随时掌握实时的安全情况，便于做出正确的判断。

　　三、实际案例应用分析

　　即将在2009年3月通车的石太高速铁路和已经在2008年8月1日通车的我国第一条高等级城际快速铁路--京津高速铁路。

　　这两个项目的视频监控系统，网络传输设备和管理软件就是使用的金三立公司的解决方案，摄像头有一部分使用的是松下公司的产品。

　　金三立视频科技（深圳）有限公司推出的‘网视星’全数字化远程网络视频监控解决方案，该解决方案有多个创新技术亮点，完全能够满足了建筑行业诸多的特殊需求。

　　（1）：方案原理：

　　安装在前端各地点的摄像机采集现场的图像视频信号，经网络视频服务器H.264技术视频压缩成数字网络视频信号，接入宽带网络，把视频信号传输到网络上，然后在各单位的电脑上，安装相应的监控软件作为监控工作站，就实现了远程视频监控，根据相应的权限分配，就可以实现各种功能控制操作。如下图所示：

　　远程网络视频监控系统将信息流（包括视频、音频、控制等）数字化网络化，从根本上改变视频监控系统信息采集、数据处理、传输与转储、系统控制等过程的方式和结构形式。它采用以网络为传输媒介，基于TCP/IP协议，以计算机技术为核心的数字视频图像监视系统。其特点是“全数字、网络化”的系统，现场将摄像机的模拟视频信号及控制信号转换为数字信号发送、接收、控制、存储与显示，在统一的管理平台上管理和控制，从而达到网络化、多级别的管理目的。

　　（2）：金三立方案特点介绍：

　　A：采用全数字化、网络化技术，很好的实现了视频监控系统的远程传输，同时网络化视频监控有着很好的共享性，可以支持同时有多个的监控工作站登陆监控系统，实现实时的现场监控。

　　B：在视频数字化压缩上采用国际上最先进的H.264的技术，可以实现低码流、高画面质量的效果。H.264压缩技术具有数据小、画质佳的优点，同时采用流媒体技术，增强了网络传输功能。

　　2、系统组成

　　从监控管理层面上分为三个层面的监控主体，一个层面是本车站监控，第二个层面是上级的铁路局监控或者当地的公安部门的监控、第三个层面就是普通远程客户端监控。

　　从系统架构上主要由五部分组成，车站监控室，上级监控室、通信线路网络，前端图像采集部分、远程监控管理终端。下面主要从系统架构上进行说明：

　　2.1车站监控室

　　车站监控室硬件设备主要由服务器、电脑、监视器（电视墙）等构成，软件采用"网视星"的配套视频软件，进行本地监控系统的指挥、监控、管理、安全及图像历史资料调看等作用。

　　2.2上级铁路局监控中心或公安部门的监控中心

　　硬件设备主要由服务器、电脑、监视器（电视墙）等构成，软件采用"网视星"管理平台软件，进行整个系统的指挥、调度、授权、集中录像、图像查询、检索以及分控用户授权分组、分区监控及图像历史资料调看等系统管理方面的高级功能。

　　2.3通信线路

　　A：有线传输

　　通信线路上，主要利用铁通公司已经建好的网络线路，或车站内自建的局域网线路，这样可以减少单独新建网络线路的成本投资，也可以避免重复投资建设。

　　B：无线传输

　　针对部分地段的铁路沿线的特殊情况，部分监控点是采用的无线微波传输方式，具体的实现是这样的：摄像机视频信号用同轴电缆到微波发射器，然后在最近的车站架设微波接收器，用来接收视频信号。一般情况下，一个车站规划不超过10个点的无线微波装置，基本能满足需要。车站接收到所有的无线视频信号后，再通过网络视频服务器转换成数字信号后，接入到监控室网络中。

　　2.4前端图像采集部分

　　这一部分承担图像采集、视频监控的作用，是系统中最重要的部分之一。监控点分布在：

　　A、对售票大厅、车站广场、候车大厅及旅客通道等人员稠密处监控，同时监控现场的安全情况；

　　B、对车站站台的监控；

　　C、对沿线重要的道口、路口的人流、车流情况的监控，特别是无人职守的路口监控，保证车辆安全通过和运行；

　　 D、沿线的无人值守基站和照明、通讯、控制等重要设备的监控，及时了解设备运行情况；

　　2.5 远程客户端

　　远程客户端访问，主要是指各级领导及各级管理人员可以随时通过办公电脑监控现场图像。局领导、站领导和相关各级科室都可利用现有的办公微机建立分控终端。利用IE浏览器或客户端软件就可实现监控。

　　3、系统结构见图

　　4、系统实现功能

　　4.1系统管理功能

　　A：设备管理功能，实现对系统内各种设备的管理，包括前端的网络摄像机、后端的服务器等。

　　B：用户管理功能，包括登陆密码更改；可加入、编辑和删除用户；可进行权限分配，系统管理员级，可所看到的监控点进行控制。操作员级，可对部分监控点进行控制。浏览用户级，仅可进行视频观看，不能对设备进行任何操作和设置。

　　4.2图像浏览与控制功能

　　A：软件运行，系统自动加载用户所拥有的所有监控点，显示所有监控点信息，对所显示的图像可以通过界面控制按钮进行控制；

　　B：用户可以选择1、4、9、16、25等显示方式；

　　C：可方便地实现远程PTZ控制

　　4.3 录像及资料回放功能

　　A：可以设置多种录像方式、如定时、报警录像、手动录像等；

　　B：可以在本地录像，也可以在上级监控中心录像；

　　C：录像硬盘空间检测；

　　D：可以从录像服务器中检索、播放、下载录像资料。

　　4.4流媒体分发功能

　　实现音视频数据流的分发作用，以满足多用户同时监视的需求。

　　4.5完善的报警功能

　　报警处理策略包括：报警后声音和灯光启动；报警录像和预录功能；报警自动切换图像；报警自动调出电子地图等功能

　　4.6电视墙显示

　　A：可以把数字图像解码成模拟图像选定的监视器上显示；

　　B：支持数字矩阵切换功能，在监视器上轮巡多个监控点图像，每一个监控点图像停留时间任选；

　　4.7电子地图设置

　　A：每个监控点和报警点都在地图上生成特定的图标；可以快速定位。

　　B：双击图标可显示相应的监控点图像

　　5、主要设备的选配

　　前端部分：根据现场情况可以选用：

　　半球摄像机――应用在室内固定监视的场所；

　　 枪机摄像机――应用在室内外固定监视的场所；

　　红外枪机――应用在需要全天候、晚上光线微弱的场所；

　　高速球摄像机－应用在需要大范围监控的场所；

　　每个摄像机配合使用一台网络视频服务器，转换成数字信号，传上网络；

　　管理软件选用‘网视星’管理平台；

　　服务器和电脑可以由用户自行选择。

　　四、解决方案主要特点

　　1、先进性

　　采用国际上最先进H.264压缩算法的设备，数字图像编码压缩是去除图像内容的相关性，同时尽量保持图像的视觉效果。由于采用H.264压缩技术的网络产品采集的文件占用空间小，带宽占用小，大大节省了网络费用，H.264的最高分辨率可达720×576，接近DVD画面效果，因此对运动物体可保证良好的清晰度。

　　2、灵活性

　　支持基于B/S、C/S方式的网络浏览功能，可灵活进行系统软件升级，避免对系统产生多大的影响。只须通过以太网即可直接实现远程监控，不但可多人同时监控多个点，无距离限制及时传输图像信息。可根据当前的应用环境，自行设定显示画面的大小、解析度等各项图像参数。

　　远程多级联网监控系统的部署，不受地理距离的限制，依托现在发达的网络系统可以部署到任何地方，便于跨区域、大范围组网。

　　3、保密性

　　独有的IP地址，可设置不同等级的使用权限。如需使用，使用者必须通过权限及口令的设定，方可有使用权，不同的使用者可获得的监控信息也不一样。

　　4、稳定性

　　网络产品均为嵌入式系统，在嵌入式实时操作系统基础上通过内置的高效压缩芯片对采集到的模拟视频信号进行数字化压缩，并打包成帧，其稳定性大大高于DVR及同类的CCTV设备。

　　5、完善性

　　可实现联动报警，包括周边防护、数据采集、灯光控制等，可根据需要设定，当警报触发前后时联动录像，便于事后检索查看。

　　6、扩展性

　　灵活的组网方式，方便监控点数量的增加。

　　授权用户通过任何一台联网计算机，就可实现随时随地的任意监控，真正实现了“远在天涯，近在咫尺”和“运筹帷幄之中，决胜千里之外”。

　　7、低成本

　　通过以太网便可直接将网络视频接入系统，实现了即插即用功能，无距离限制，免去了复杂的网络配置和布线工作，大大减少了工程及安装成本。

　　五、施工维护的注意事项

　　在具体是施工中，本文重点强调一个方面，就是防雷方面，因为很多的监控点都是安装在室外，特别是铁路沿线的野外环境，再加上南方本来雷雨发生的更加频繁，所以就更要做好监控点的防雷措施，除了要安装避雷针防止直击雷，还要安装能防电源雷、感应雷的的设备。

　　在使用过程中出现故障的维护过程中，尤其要重点检查网络线路是否正常，因为此项目全部是要依靠租用来的宽带网来传输所有数据的。视频监控设备方面出现故障的机率不多，而且视频设备出现故障也容易维护，并且维护的周期也短。所以通讯线路方面是要重点维护部分。

　　六、结束语

　　随着网络技术的不断深入，视频监控技术只有沿着网络化、远程化的方向发展，才能满足视频监控高稳定性，高可靠性和高简便性的要求。预计今后几年，远程网络视频监控系统，将会极大地促进铁路系统安全、优质的生产，和铁路部门SIS、MIS信息管理平台结合，成为铁路系统集中管理必不可少的一部分，对保证社会平安，促经济发展起到重要作用。

　　（本文由金三立视频科技（深圳）有限公司提供）