近年來，“智慧城市”在全國(guó)各地愈演愈烈，隨之而來智慧公共安全、智慧社會(huì)、智慧醫(yī)療等各大“智慧”項(xiàng)目全面展開;作為連接各大城市、地區(qū)間的主動(dòng)脈，我國(guó)的鐵路事業(yè)也順勢(shì)進(jìn)入了智能化的新時(shí)代。
鐵路的智能化發(fā)展趨勢(shì)將表現(xiàn)為綜合化、多部門驅(qū)動(dòng)型的發(fā)展模式，需要即時(shí)、可靠與安全的軌道交通信息系統(tǒng)管理，以此達(dá)到乘客的安全與高速出行。在科技鑄就的高鐵時(shí)代里，鐵路系統(tǒng)演變成為一個(gè)系統(tǒng)化、集成化的大型工程，鐵路運(yùn)輸指揮、生產(chǎn)管理、設(shè)備監(jiān)控等都離不開視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這也就對(duì)鐵路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求。
鐵路視頻監(jiān)控特點(diǎn)
鐵路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，要求采用先進(jìn)的視頻監(jiān)控技術(shù)，基于鐵路系統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建數(shù)字化、智能化、分布式的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，滿足公安、案件、客運(yùn)、調(diào)度、車務(wù)、機(jī)務(wù)、公務(wù)、電務(wù)、車輛、供電等業(yè)務(wù)部門及防災(zāi)監(jiān)控、求援搶險(xiǎn)和應(yīng)急管理等多種需求，實(shí)現(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)資源和信息資源共享。鐵路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常采用先進(jìn)的視頻編碼及視頻分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低碼流下高清晰視頻圖像采集、編碼、傳輸、錄像、轉(zhuǎn)發(fā)及自動(dòng)報(bào)警功能。指揮人員和警務(wù)人員通過自己工作區(qū)域內(nèi)的大屏幕或電腦工作站可以清楚地了解轄區(qū)和全線車站、區(qū)間、橋梁、路基、機(jī)房等重點(diǎn)區(qū)段和設(shè)備的情況，并迅速、準(zhǔn)確地處理突發(fā)事件。
鐵路視頻監(jiān)控主要需求體現(xiàn)在：鐵路視頻監(jiān)控應(yīng)用的具體設(shè)備包括攝像機(jī)(多數(shù)是室外 PTZ 云臺(tái)攝像機(jī)及室內(nèi)外快球一體攝像機(jī))、編碼器、硬盤錄像機(jī)(DVR)、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)(NVR)、中央管理平臺(tái)(CMS)、視頻分析設(shè)備(VCR)、解碼顯示及存儲(chǔ)設(shè)備。對(duì)鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體要求是：安全、可靠、開放、可擴(kuò)充等。做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、實(shí)用可靠。
而就目前來說，切實(shí)地滿足在整個(gè)鐵路運(yùn)輸過程中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的即時(shí)、可靠、全面運(yùn)行，存在著諸多的困難。首先，不同于一般的監(jiān)控對(duì)象，鐵路視頻監(jiān)控點(diǎn)位通常比較分散、跨度比較大，一般幾百甚至上千公里。其次，作為連接各地的軌道交通行業(yè)，鐵路視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)需要戶外工作，環(huán)境通常比較惡劣，監(jiān)控點(diǎn)多為室外高桿或鋼架上安裝，施工難度比較噠;此外，由于其惡劣的戶外環(huán)境因素影響，視頻采集、編解碼及部分存儲(chǔ)設(shè)備分散分布在無(wú)人值守機(jī)房，安裝調(diào)試成本高;食品分析環(huán)境復(fù)雜、風(fēng)霜雨雪霧、攝像機(jī)抖動(dòng)、燈光等干擾因素可能導(dǎo)致失誤報(bào)警。同時(shí)不能忽視的是，作為運(yùn)輸旅客的工具，鐵路用戶數(shù)量眾多，系統(tǒng)需要有良好的權(quán)限管理、視頻流并發(fā)訪問及轉(zhuǎn)發(fā)能力支持，尤其面對(duì)時(shí)速300公里的高鐵時(shí)代，海量的數(shù)據(jù)處理與分析也是視頻監(jiān)控系統(tǒng)操作的一大難點(diǎn)。
網(wǎng)絡(luò)集成必然之趨
由以上鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)不難看出，“數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)”是鐵路安防建設(shè)的最好選擇。但是，在其路線漫長(zhǎng)且穿越了各種復(fù)雜的地理環(huán)境因素下，單一的視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯然已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前鐵路安全運(yùn)行的形勢(shì)：今年4月中國(guó)南車打造的新一代高速動(dòng)車組相繼在滬杭線創(chuàng)造了416.6公里、在京滬線先導(dǎo)段創(chuàng)造了486.1公里的時(shí)速，在刷新了世界鐵路運(yùn)營(yíng)最高時(shí)速的同時(shí)，也宣告了更高的鐵路路網(wǎng)安全等級(jí)與精細(xì)維護(hù)的要求，此外，不能忽略的是，高速意味著更快的即時(shí)數(shù)據(jù)處理壓力，這對(duì)鐵路交通信息系統(tǒng)的管理與運(yùn)作能力無(wú)疑是一次挑戰(zhàn);同時(shí)，“7•23”甬溫線動(dòng)車追尾事故仍歷歷在目，2008年我國(guó)鐵路系統(tǒng)遭遇到的冰雪災(zāi)害襲擊如在昨日……接踵的鐵路事故，必定要進(jìn)行即時(shí)的事故處理，而鐵路交通/通信信息的孤島化問題漸受關(guān)注……在我國(guó)鐵路領(lǐng)域完成多級(jí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，真正實(shí)現(xiàn)全行業(yè)的互聯(lián)互通將是大勢(shì)所趨。
隨著IVS智能視頻分析技術(shù)的功能及應(yīng)用要求明確寫入《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，在鐵路行業(yè)建設(shè)全天候無(wú)盲區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)已被提上主管部門的議事日程，部分專業(yè)的系統(tǒng)集成商開始有針對(duì)性地推出了先進(jìn)的鐵路監(jiān)控解決方案。那種集成了IVS智能視頻分析技術(shù)的安防監(jiān)控系統(tǒng)，能對(duì)危及列車運(yùn)行安全的自然災(zāi)害、突發(fā)事件等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，精確判定各類安全隱患、災(zāi)害及故障的類型、性質(zhì)和級(jí)別，從而為營(yíng)運(yùn)指揮中心及時(shí)調(diào)整運(yùn)行計(jì)劃、下達(dá)行車管制、搶險(xiǎn)救援等提供強(qiáng)有力的信息保障。未來，這種先進(jìn)的綜合安防監(jiān)控方案無(wú)疑會(huì)占據(jù)鐵路安防市場(chǎng)的主流地位。
總體而言，欲實(shí)現(xiàn)鐵路事業(yè)的智能化，綜合網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的選擇是關(guān)鍵，其主要應(yīng)用包括：運(yùn)營(yíng)調(diào)度視頻監(jiān)控、公安視頻監(jiān)控、通信/信號(hào)視頻監(jiān)控、牽引供電視頻監(jiān)控、電力供電視頻監(jiān)控等。并預(yù)留客運(yùn)服務(wù)視頻監(jiān)控和防災(zāi)安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入，具體業(yè)務(wù)和功能包括如下幾個(gè)方面：
(1) 運(yùn)營(yíng)調(diào)度視頻監(jiān)控：實(shí)現(xiàn)對(duì)全線“公跨鐵”立交橋的全天候遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)落物發(fā)現(xiàn)、人員入侵、設(shè)備遺失等異常情況實(shí)施全天候監(jiān)控，防止影響安全事故的發(fā)生;對(duì)各車站咽喉區(qū)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，全天候監(jiān)視列車進(jìn)出站情況，對(duì)咽喉區(qū)的異物入侵、設(shè)備丟失等情況進(jìn)行主動(dòng)警示;對(duì)個(gè)車站行車情況實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。
(2) 通信/信號(hào)視頻監(jiān)控部分：對(duì)各車站通信/信號(hào)室、各信號(hào)中繼站、GSM-R基站、維修工區(qū)的通信室等無(wú)人值守機(jī)房進(jìn)行視頻監(jiān)控，通過與相關(guān)系統(tǒng)的配合，實(shí)現(xiàn)告警后觸發(fā)相關(guān)視頻的動(dòng)作及聯(lián)動(dòng)。
(3) 變配電站視頻監(jiān)控：對(duì)全線開閉所、牽引變電所、AT所/分區(qū)所等無(wú)人值守場(chǎng)所進(jìn)行視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控;對(duì)10kV配電所無(wú)人值守設(shè)備工作狀態(tài)及場(chǎng)所進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。
(4) 客運(yùn)服務(wù)視頻監(jiān)控：對(duì)全線車站重點(diǎn)場(chǎng)所以及其他相關(guān)場(chǎng)所進(jìn)行視頻監(jiān)控。
典型解決方案
在國(guó)外，早在21世紀(jì)初智能解決方案就有很大發(fā)展;就我國(guó)而言，目前國(guó)內(nèi)眾多安防廠家將其納入重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，并已經(jīng)擁有一些成功的智能鐵路項(xiàng)目案例。筆者所在公司，秉承高清監(jiān)控綜合解決方案先鋒理念，采用視頻監(jiān)控集成技術(shù)，憑借其視頻監(jiān)控綜合管理平臺(tái)，近些年成功為全國(guó)一百多個(gè)平安城市、智慧城市提供了智能解決方案;下面擇其在我國(guó)某鐵路項(xiàng)目中的解決案例來詳盡談?wù)劸C合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在智能鐵路中的運(yùn)用。
基于對(duì)項(xiàng)目需求的綜合分析，結(jié)合公司在視頻監(jiān)控行業(yè)13年的豐富服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，筆者公司選用了全網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控構(gòu)架，系統(tǒng)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、微電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)具有一定實(shí)用性、先進(jìn)性、可靠性、開放性的“綜合遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警管理系統(tǒng)”。在整個(gè)項(xiàng)目中，其整體設(shè)計(jì)思路如下：
前端視頻采集：推薦選用高清網(wǎng)絡(luò)高速球型攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)彩色槍型攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)寬動(dòng)態(tài)槍型攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)半球攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)云臺(tái)攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)激光云臺(tái)攝像機(jī);
網(wǎng)絡(luò)傳輸：車站區(qū)段視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)采用光纖收發(fā)器+交換機(jī)的傳輸模式;沿線路橋和供變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)采用EPON傳輸模式;各站點(diǎn)與鐵路局總控中心之間應(yīng)采用SDH傳輸模式;
存儲(chǔ)：推薦選用嵌入式IPSAN存儲(chǔ)服務(wù)器+NVR;
解碼顯示：推薦選用嵌入式機(jī)架式高清硬件解碼器、漫游拼接控制器、高清大屏;
管理控制：推薦選用嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)(E-NVS)+流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器+網(wǎng)絡(luò)鍵盤的構(gòu)架;
系統(tǒng)拓?fù)鋱D圖下圖所示：
網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D
系統(tǒng)構(gòu)架說明
前端視頻采集：在鐵路路基、路口、橋梁、隧道、公跨鐵、咽喉區(qū)、火車站廣場(chǎng)出入口、廣場(chǎng)公共區(qū)域、人工售票窗口、自助售票機(jī)區(qū)域、售票廳、進(jìn)站口、安檢出入口、上下扶梯口、上下樓梯口、候車廳、站臺(tái)、旅客通道、變電站、鐵路沿線事故多發(fā)路段部署高清網(wǎng)絡(luò)高速球型攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)彩色槍型攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)寬動(dòng)態(tài)槍型攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)半球攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)云臺(tái)攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)激光云臺(tái)攝像機(jī)，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻采集;
網(wǎng)絡(luò)傳輸：車站區(qū)段視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)采用光纖收發(fā)器+交換機(jī)的傳輸模式;沿線路橋和供變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)采用EPON傳輸模式;各站點(diǎn)與鐵路局總控中心之間應(yīng)采用SDH傳輸模式;
中心監(jiān)控室：在中心監(jiān)控室部署嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻綜合管理平臺(tái)、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、IPSAN擴(kuò)展存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)控制鍵盤、視頻管理工作站、高清解碼器、液晶監(jiān)視器等，負(fù)責(zé)全網(wǎng)視頻監(jiān)控設(shè)備的統(tǒng)一管理、用戶權(quán)限管理、流媒體存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字矩陣、電子地圖、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、智能分析、3D控球等實(shí)用功能;
系統(tǒng)構(gòu)架：整個(gè)系統(tǒng)分3級(jí)構(gòu)架。
第1級(jí)：路基路段和變電站視頻監(jiān)控，它負(fù)責(zé)本轄區(qū)音頻、視頻、報(bào)警信號(hào)的本地存儲(chǔ)、本地管理、本地顯示，同時(shí)將重點(diǎn)視頻上傳至車站分控中心，進(jìn)行視頻備份，主要以NVR+IPC為核心;
第2級(jí)：火車站視頻監(jiān)控，它負(fù)責(zé)本車站內(nèi)部客流、車流、物流的實(shí)時(shí)監(jiān)控和錄像，同時(shí)監(jiān)控中心負(fù)責(zé)集中IPSAN存儲(chǔ)、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)、報(bào)警處理、視頻解碼上墻等，同時(shí)接收來自路基路段監(jiān)控和變電站監(jiān)控的備份視頻;
第3級(jí)：鐵路局總控中心，它負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目所有監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，它擁有最高管理權(quán)限。
前端監(jiān)控點(diǎn)具體說明：
針對(duì)重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域、重點(diǎn)監(jiān)控目標(biāo)應(yīng)采用720P高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(例如：收銀區(qū)域、財(cái)物室)，以獲取更多監(jiān)控畫面細(xì)節(jié)信息，如看清車牌號(hào)碼，看清人臉面部特征，看清人民幣面值等;
針對(duì)一般監(jiān)控區(qū)域，應(yīng)采用標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，通過監(jiān)控畫面和錄像回放，可以了解監(jiān)控區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)人流、車流、物流活動(dòng)過程;
應(yīng)針對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的安裝環(huán)境、光照環(huán)境、監(jiān)控視角、監(jiān)控景深對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行綜合選型;
監(jiān)控點(diǎn)位的選擇應(yīng)最大限度地滿足全天候、全覆蓋、無(wú)監(jiān)控死角的要求;
監(jiān)控點(diǎn)位的選擇應(yīng)滿足布線施工簡(jiǎn)易方便，攝像機(jī)與周邊墻體環(huán)境相協(xié)調(diào)等要求;
管理平臺(tái)構(gòu)架設(shè)計(jì)：
在整個(gè)綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，其管理平臺(tái)是核心，也是實(shí)現(xiàn)整體大聯(lián)網(wǎng)與集成的指揮臺(tái)，具有以下功能：
集中管理:E-NVS網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控管理平臺(tái)可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中管理，通過友好的界面管理所有的IPC攝像機(jī)、編解碼器、DVR、NVR、IPSAN存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)鍵盤等，實(shí)現(xiàn)需求中的所有系統(tǒng)功能;
平臺(tái)采用C/S和B/S結(jié)構(gòu):采用C/S結(jié)構(gòu)時(shí)，視頻客戶端軟件兼容Windows系列操作系統(tǒng)。采用B/S結(jié)構(gòu)時(shí)，能支持Windows系列操作系統(tǒng)下的IE6.0瀏覽器，管理平臺(tái)軟件構(gòu)架如下：
采用嵌入式高集成度結(jié)構(gòu)：為了保證系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定性，采用嵌入式方式開發(fā)。該系統(tǒng)集成了平臺(tái)軟件、服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備的所有功能，后臺(tái)管理無(wú)需采用服務(wù)器及磁盤陣列/NAS/IPSAN等存儲(chǔ)設(shè)備，使用RAID做硬盤管理(16盤位)，最大可支持16個(gè)SATA硬盤。
在此項(xiàng)目中，為了充分滿足高速中的數(shù)據(jù)處理與特殊事故環(huán)境下的系統(tǒng)修補(bǔ)，其選擇的綜合管理平臺(tái)還具有相應(yīng)的增強(qiáng)功能：
管理平臺(tái)主備冗余功能：
靈活強(qiáng)大的擴(kuò)容功能：
結(jié)束語(yǔ)
速度與安全，對(duì)于鐵路交通來說是兩個(gè)老生常談的話題。國(guó)家“十二五”規(guī)劃明確指出，鐵路軌道交通要向著安全與速度并行的智能化方向發(fā)展。直面我國(guó)近1.3萬(wàn)公里鐵路客運(yùn)專線，在保證速度的同時(shí)，切實(shí)給旅客提供一個(gè)安全的出行環(huán)境，這是目前智能鐵路發(fā)展的目標(biāo);而在達(dá)成這個(gè)目標(biāo)的過程中，高清的圖像反饋、即時(shí)的鐵路通信數(shù)據(jù)處理、高效的鐵路車輛調(diào)度、準(zhǔn)確的報(bào)警聯(lián)動(dòng)等監(jiān)控指揮系統(tǒng)的應(yīng)用成為了關(guān)鍵，簡(jiǎn)言之，智能鐵路全面實(shí)施的前提是智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的全面普及——這也是目前安防行業(yè)的一大期待。
