铁路客运专线综合视频监控系统

张从光

（武汉铁四院工程咨询有限公司，武汉 430063）

随着我国铁路客运专线建设的全面展开，对铁路的安全运输及管理提出更高的要求，综合视频监控系统作为铁路行车调度、救援指挥、防灾安全和客运服务调度的辅助决策手段，为铁路安全行车及现代化运营管理提供了可靠的技术保障。由于客运专线运行速度快、运营风险高、集中作业管理的特点，综合视频监控系统的建设显得尤为重要。

1 系统功能

综合视频监控系统为各类视频监控应用提供统一的多业务技术平台，包括车站客运服务、防灾安全监控、公安监控和综合维修等系统,对车站及区间重点部位、通信信号机房、牵引变电、电力供电等重要设施及设备进行实时监控，对异物侵入、设备严重损坏或丢失等主动发出报警信息，并实现网络系统图像传输和共享。

综合视频监控系统应符合安全性、可靠性、兼容性和可扩展性的要求，做到技术先进，经济合理，实用可靠。系统应支持手动和自动监视模式，对监视区域进行视频采集、行为分析，并及时处理和存储，通过控制设备实现视频信息的回放、分发/转发、显示及管理，并应具有与其他系统互联或联动的接口（如防灾安全监控系统、动力环境监控系统），实现告警、视频切换、视频记录等功能。

2 业务需求

综合视频监控系统应为客运服务系统提供所需的旅客车站的视频监控，为防灾安全监控系统提供区间重点部位的视频监控，为牵引供电及变配电系统各所提供重点部位的视频监控，以及对通信、信号机房内外部和区间无线通信铁塔的视频监控需求。

根据各部门对视频监控系统的业务需求，前端视频采集点可由车站视频采集点和区间视频采集点组成，视频业务需求结构示意如图1所示。

3 系统构成

综合视频监控系统一般由视频核心节点、视频区域节点、视频接入节点、视频采集点、视频网络和用户终端组成。

3.1 视频核心节点

视频核心节点设置在铁道部。

3.2 视频区域节点

铁路局或客专调度所可设置视频区域节点。

视频区域节点可设数据处理及储存服务设备，包括数据库服务器、管理服务器、录像服务器、硬盘阵列柜和用户监视终端等。视频区域节点主要实现视频的分发/转发、系统管理、用户管理和与其他系统的互联，并可对节点内的告警信息和重要视频信息进行存储。

视频区域节点完成对辖区内的设备和用户的统一管理，负责辖区内的所有用户和设备进行认证、鉴权，并对信息进行存储。同时把管理信息上传至视频核心节点、下发到辖区内的视频接入节点。视频区域节点可以对辖区内设备的配置进行修改、增加和删除，具备对设备告警处理的最高权限。

3.3 视频接入节点

视频接入节点包括Ⅰ类视频接入节点和Ⅱ类视频接入节点，其中Ⅰ类视频接入节点应按视频采集点的数量设置在大型客运站或段（所）所在地，Ⅱ类视频接入节点宜设置在视频采集点较集中的位置和其他车站。

3.3.1 Ⅰ类视频接入节点

Ⅰ类视频接入节点实现视频信息的接入、分发/转发、视频内容分析和与其他系统的互联等，并对其接入的所有视频和告警信息进行存储。Ⅰ类视频接入节点接收并存储视频区域节点下发的本节点管理信息，当区域节点故障或区域节点与接入节点连接故障时，接入节点的基本业务可正常进行。

Ⅰ类视频接入节点设置视频应用服务器、录像服务器、视频分析服务器、磁盘阵列柜、用户监视终端以及视频光端机和编码器。

3.3.2 Ⅱ类视频接入节点

沿线区间GSM-R基站、牵引变电所、开闭所、分区所、AT所、电力配电所和信号中继站等区间接入点机房设Ⅱ类视频接入节点。Ⅱ类视频接入节点负责所辖各相对分散的视频采集点信息的接入和汇聚，并上传至Ⅰ类视频接入节点。

Ⅱ类视频接入节点设置二层交换机、视频光端机和编码器等。

3.4 视频采集点

通信机械室、信号计算机和行车室、车站咽喉区、公跨铁立交、牵引变电所、开闭所、分区所、电力变配电所等重点部位，按需设置视频采集点设备。

4 网络建设方案

4.1 网络设计原则

综合视频监控系统承载网络应有安全防护和冗余保护能力，具有抗破坏和抗干扰功能，系统网络具有开放性和可扩展性、统一的视频监控系统平台，能实现全网的视频信息实时共享。

4.2 网络架构方式

根据我国目前已经开通并投入运营的合宁、合武和武广客运专线综合视频监控系统的网络架构方式，并结合目前客运专线视频网络建设的发展方向，综合视频监控系统可采用基于以网络视频服务器为核心， IP网络为骨干的数字视频监控构架。

各机房视频前端设备可采用视频电缆接入视频接入节点。车站咽喉区、公跨铁立交前端设备采用“光缆+视频光端机”方式就近接入视频接入节点。Ⅱ类视频接入节点可通过基于MSTP传输系统将视频信息汇聚上传至Ⅰ类视频接入节点。Ⅰ类视频接入节点、视频用户终端通过IP数据网和视频区域节点，其网络构成如图2所示。

5 设备选型及要求

为确保综合视频监控系统的总体功能，达到具有安全性、可靠性、开放性和可扩充性的要求，同时系统还应具有很强的兼容性和灵活性，因此，系统的前端采集设备、传输设备、处理/控制设备应具备以下要求。

5.1 前端摄像机

（1）功能要求

摄像机选型应充分满足监视目标的环境照度、安装条件、传输、控制和安全管理需求等因素的要求。要支持位移侦测功能，在指定时间和区域内能实现报警或录像。

（2）设备选型

室内可采用彩色半球形摄像机，室外可采用固定式摄像机或高速智能球形摄像机。

（3）架设方式

室内摄像机可采用吸顶式安装或支架安装的方式，室外摄像机可采用立杆架设的方式进行安装。

（4）供电及防雷

车站及站场监控摄像机供电电源，可采用车站就近设备单相交流电源供电方式。

区间室外摄像机供电可采用交流远供方式，利用区间监控局站的电源设备进行供电或使用铁路电力贯通线电源方式供电。

电源和设备应进行雷电保护（如采用防直击雷、屏蔽、等电位连接、共用地线并加装防雷保护器等综合防护措施），监控设备应接地（如采用合设接地方式，就近接入信号综合接地系统），所有引入钢管、光电缆金属外皮、防雷保护器等均与接地系统作等电位连接。

5.2 视频编解码设备

（1）视频编解码应支持MPEG-4、H.264、AVS编解码标准。

（2）音频编解码应支持G.711/G.723.1/G.729编解码标准。

（3）应支持PAL制式。

（4）应支持主流标准PTZ控制协议。

（5）可支持双码流，各码流参数灵活设置，分辨率在CIF～4CIF之间可调。

（6）支持CBR和VBR两种码率控制方式。

（7）需要进行前端分析的，视频编解码设备应支持视频内容分析功能。

5.3 视频存储设备

（1）视频存储无论是采用DVR还是NVR技术，存储设备应能实现远程数字图像的实时录像、备份、报警录像、事件录像、集中备份和录像检索、回放等功能。

（2）存储时间要求。

1）普通视频信息宜按不小于3天进行存储，图像分辨率不低于CIF，图像帧率可为1～25 f/s人工可调。

2）重点目标及重点治安防范区域的视频信息宜按15天进行存储，图像分辨率不低于4CIF，图像帧率可为1～25 f/s自动调整。

3）告警图像及告警信息宜按30天进行存储，图像分辨率不低于4CIF，图像帧率为25 f/s。

（3）存储设备应支持RAID5、RAID6、 RAID TP等存储保护机制。

（4）每台存储服务器可同时处理的存储视频路数应不小于30路（4CIF）。

（5）存储容量要求。

存储容量计算除符合存储的保护机制外，还应按有效存储时间和有效视频信息内容进行设计。存储容量计算公式：

B=N×(X/8)×Y×24×3600/(10242)其中：B为存储容量（TB）,N为视频路数，X为视频的速率（Mb/s）,Y为存储时间（天）。

5.4 视频控制设备

视频控制设备应能满足使用和冗余要求，支持多路视频输入/输出、视音频解压缩功能；具有手动或自动操作的切换，并具有和外部其他系统联动的接口，实现系统的联动控制功能。

6 结束语

近年来，随着科学技术的发展，视频监控系统综合性能不断提高，目前的综合视频监控系统，集图像、声音和防盗报警于一体，已经成为安全防范自动化技术的主要发展方向。随着铁路快速发展的需要，铁路系统信息化建设的不断深入，数字化、网络化、集成化和多功能化的视频监控系统将会被更广泛地推广与应用。

[1] 铁路图像通信设计规范（报批稿）[S].

[2] GB50395-2007,视频安防监控系统工程设计规范[S].

[3] 孟巍.铁路客运专线综合视频监控系统建设方案[J]．铁道通信信号，2007（10）：41-43.