郑西客运专线综合视频监控系统的方案研究

2010-05-09刘鑫

铁路通信信号工程技术 2010年4期

刘鑫

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043）

1 概述

随着计算机、网络、通信技术的发展，视频监控技术也取得了长足的发展，目前已经应用到社会生活的各个领域。尤其是随着高速铁路大规模的兴建，综合视频监控系统得到越来越多的关注，它的建立和完善必将对铁路运输业发挥保障作用。铁路综合视频监控系统主要实现对铁路沿线重点区域（含区间公路跨铁路、长大隧道、车站咽喉区、无人值守机房等）、通信信号机房、运转室、电牵电力机房、客运及安防区域等重要场所进行实时视频监视，满足调度、公安、安监、车务、工务、机务、电务、车辆、客运、货运、供电及防灾、救援等各铁路业务部门的多种需求，实现远程调看、控制以及存储等功能。

2 应用现状

视频监控技术经历了模拟视频技术、数字化视频监控技术、网络视频监控技术三代的发展。目前，网络视频监控可以利用计算机进行视频信息的压缩、储存、分析、显示以及报警等自动化处理，通过网络平台实现远距离监控。

我国视频监控起步较晚，最早主要应用于城市大型公共场所等。视频监控在铁路方面的应用处于初级阶段，前期建设没有统一的规划和标准，早期建成的系统大多是模拟系统，各自独立分散建设。近期已建成的青藏线、京津城际铁路等都采用了数字视频监控技术。这为客运专线综合视频监控提供了宝贵的经验。

3 郑西客运专线综合视频监控系统

郑西客运专线综合视频监控系统采用“模拟采集，数字传输”方式。该线（陕西省境内）包括新华山、新渭南、新临潼和西安北车站，传输系统采用M STP技术，按骨干层、接入层两层组网。骨干层为链型网络，利用4芯光纤构成STM-64 M SP 1+1传输系统。节点为新华山、新渭南、新临潼和西安北车站。

接入层在各车站、综合维修工区、区间信号中继站、GSM-R基站、电气化所亭等接入点处设MSTP 622 M bit/s设备，相邻两个车站间利用铁路两侧各6芯光纤组成3个二纤通道保护环（奇数基站环1、偶数基站环2、车站电牵环），实现各接入层站点业务的汇聚和保护。

IP数据网采用核心层、汇聚层、接入层的3级网络拓扑结构，利用本线M STP系统作为承载平台。核心层、汇聚层节点设在西安北通信信号楼，配置2台NE80E路由器（2台路由器间通过GE接口互联，负载均衡）；接入层在各车站、动车所设置节点，配置1台N E40E路由器及1台S3552P-EA三层交换机。接入层节点与汇聚层节点之间、接入层节点之间通过传输系统提供POS 155 M通道互联构成环形网。

本次综合视频监控系统设计由监控前端、监控分中心（车站节点）、监控中心（西安北通信信号楼）组成。

前端现场设备包括摄像头、光端机、DVR编码器等。根据相关专业提供资料分析，该综合视频监控按类型可分为以下几类，见表1。

另外，客运服务信息系统、公安系统也纳入综合视频监控系统。一般摄像头分辨率采用4C IF格式，车站重要场所（摄像头总数的40%考虑）暂按照7天视频信息存储，其他摄像头按照1天视频信息存储。因此，可以简单计算出车站节点的存储容量，比如新华山的存储容量为27T。

表1 摄像机设置原则

需要注意的是，综合视频监控系统需要结合行为分析功能，以及与SCADA系统、防灾安全监控系统、动力和环境开关量系统的联动，告警时可自动实现视频的切换、视频的保存以及抓拍等。比如，无人值守的沿线机房，可以在环境开关量发生变化的情况下再激活摄像头。这样可以节省大量资源。查询告警信息时，系统可以自动查找告警时间及相应时段保存的对应视频文件。

监控分中心设有相应管理服务器和存储系统等。以新华山为例，监控分中心接收本站及区间视频信号后，实现本地存储、分析和调看等功能，并向网络转发，实现数据的传输交换与资源共享。详见图1。

由于综合视频监控种类繁多，大流量的视频流实时占用带宽，数字图像的数据量很大，如果视频传输系统带宽提供不足就容易产生拥塞，因此增加传输容量或提高网络的使用效率至关重要。传统组网方式怎样提高传输效率，现以新渭南车站节点为例进行分析。与它相邻车站之间的部分区间视频业务及本站视频业务均需汇入新渭南视频分中心。如果每路图像暂按25 fp s，4C IF分辨率存储至视频分中心存储设备，那么每路的带宽约为2 M，区间视频点及站内（含客服）视频点，总共实时占用带宽约148×2 M。因此，传输系统采用了车站间3个链状网络拓扑，将图像数据汇至车站接入层。这样避免了数据流向的单一性，提高了通道利用率。详见图2。

4 郑西客运专线综合视频监控系统比选方案

采用“数字采集，数字传输”方式。利用光交换及传输综合视频监控系统，对传统视频监控的设备进行整合，集数字视频光纤传输网络与数字视频矩阵功能于一体，实现数字非压缩视频传输，满足高清晰、高实时图像及数字化存储的需求。简言之，铁路综合视频监控系统利用光纤单独组网，实现数字视频信息的传输和交换。

组网方式由远端接入模块（视频前端）、监控分中心汇聚/数字矩阵设备（车站节点）、监控中心核心汇聚/数字矩阵设备（西安北通信信号楼）构成。在基站、信号中继站、电气化所亭、车站咽喉、公跨铁以及车站重要场所等处设置远端接入模块，区间接入点各远端接入模块采用就近级联环引方式，车站视频监控点采用星型方式汇入车站分视频中心；在新华山、新渭南、新临潼、西安北等处设置视频中心设备，监控分中心还设有相应管理服务器、存储系统等。详见图3。

以下是两种综合视频监控解决方案的对比，见表2。