郑西高速铁路综合视频监控系统

2010-12-31尉剑刚

铁路技术创新 2010年2期

■ 尉剑刚

1 郑西监控系统结构

郑西高速铁路综合视频监控系统（以下简称郑西监控系统）由区域监控中心、视频接入节点和前端设备构成。视频图像管理、记录与处理采用监控中心和监控站2级分布式处理结构，采用全分布的视频流处理与存储结构，可方便地实现各级节点数量和容量扩展，为郑西监控系统的扩展提供了极大的空间。

郑西监控系统在郑州和西安设置两个区域视频监控中心，在沿线10个车站设置Ⅰ类视频接入点，在通信基站、信号中继站、电力配电所（亭）设置Ⅱ类视频接入点260处。全线配置视频编码器、解码器3 000多路（其中460路具有行为分析功能），实装摄像机1 700多台。郑西监控系统总体结构见图1。

1.1 区域监控节点

郑州和西安分别设置区域管理中心节点，完成郑西监控系统用户及设备管理。区域监控中心可完成郑西监控系统的告警事件及图像存储与管理，其主要职能定位为：管理、监视、控制和报警处理。

郑西监控系统预留电力SCADA、防灾系统及动力环境监控系统接入条件，预留与郑州及西安货场视频监控系统的互联条件，配置的设备包括管理服务器、录像服务器、存储设备和视频监控终端（通信、信号、牵引供电和电力）、大屏幕硬件解码数字矩阵（数字键盘）等。

1.2 Ⅰ类视频接入节点

Ⅰ类视频接入节点设在沿线各站，包括2个大型车站、8个中小型车站。大型车站设备配置较高，小型车站设备配置略低，但性能完全能够满足郑西监控系统目前规模和预留视频通道的接纳。

Ⅰ类视频接入节点负责本地监控点摄像头视频信息的就近接入、处理和存储，以及所属Ⅱ类视频接入点上传视频信息的存储，并接受视频监控中心的调度和控制。

Ⅰ类视频接入节点是一个区域性系统中心，对上负责将告警图像信息上传至郑西监控系统中心，接受其统一管理；对下负责所属区间站现场监控信息的集中存储、管理和媒体流转发。Ⅰ类视频接入节点还设置视频监控终端，负责就近公安派出所/值班室视频终端的接入。

1.3 Ⅱ类视频接入点

沿线GSM-R基站、信号中继站、牵引变电所、开闭所、分区所、AT所、电力配电所设置Ⅱ类视频接入点。Ⅱ类视频接入点负责现场监控点摄像头视频信息的就近汇聚接入、处理、内容分析，以及视频信息上传至车站监控站等工作，并接受郑西监控系统中心的调度和控制。

1.4 郑西系统存储

郑西监控系统采用了相对集中的存储结构：在Ⅰ类视频接入节点进行所属区域监视点图像的集中存储，原则为全部视频按D1精度存储，其中线路重点部位（咽喉、公路跨铁路桥梁等）按15天存储，其余部分按7天存储，站内客运服务重点部位按15天存储，其余部位按3天存储。

郑州和西安两个区域节点集中存储全线告警图像，存储时间不少于30天，图像分辨率为720×576（D1）。根据存储全线告警图像要求，全系统均配置IP SAN存储设备，最小节点配置15 TB，最大节点配置75 TB，全线配置的总存储能力超过400 TB。

2 郑西监控系统组网

根据提供的传输资源和郑西监控系统对传输资源的要求，采用Ⅱ类视频接入点数据，通过传输系统提供的M STP接口汇聚到车站节点，Ⅰ类视频接入节点数据由IP数据网承载与分控中心通过IP数据网和监控系统互联组网方式汇聚到郑西监控系统中心（见图2）。

2.1 区域中心网络节点

区域中心节点由1台三层交换机为核心构成的局域网络，可实现本地设备互联，并连接车站所在地的Ⅰ类视频接入节点，完成相应的路由策略，并实现视频监控系统与第三方系统的链接。

经流量分析，应用服务器、录像服务器、存储设备与网络的连接全部采用1 000 M接口，本地网络与骨干IP网的连接配置1个FE端口。

英语和政治类课程是硕士研究生阶段的必修课程，作为公共课程，内容和课时的设置对研究生的培养起着“打基础”的作用。想要了解国外研究动态，看懂英文文献，研究生应具备一定的英语水平。虽然目前本校研究生英语课时相对其他课程来说较多，但是许多学生为了应考四、六级以及各种英语考试而忽视了英语课上知识的学习和课后巩固。采访了解到，大部分学生认为英语课内容与本科阶段重复性较大，并且课程内容比较随意，没能使自己的英语水平得到实质性的提升。

为了避免网络风暴，将系统网络划分成若干个虚拟局域网（-v lan），禁止不同车站及其所属区域监控站节点间的直接互访。

2.2 Ⅰ类视频接入节点网络

Ⅰ类视频接入节点在整个系统网络中起承上启下作用，根据业务规模配置24端口的100 M/1 000 M混合或全1 000 M三层交换机。交换机支持VLAN业务，具有弹性扩展能力。录像服务器、存储设备与网络的连接采用1 000 M接口，其余连接采用100 M接口。为了避免网络风暴，将每10个Ⅱ类视频接入节点划分成一个网段。

根据业务流量，Ⅰ类视频接入节点对上配置1~2个FE接口，捆绑使用，对下（Ⅱ类视频接入节点）配置1~4个FE（M STP设备提供）接口。

2.3 Ⅱ类视频接入节点网络

Ⅱ类视频接入节点属于网络末端，配置8，16，24，48端口100 M交换机（根据前端视频编码器数量），实现现场接入。

2.4 网络带宽分配原则

网络带宽设计遵循以下原则：每路视频（D1）占用的网路净负荷按2 048 kb/s计算，为保证流媒体的顺畅连续和减少控制时延，总体网络带宽预留20％的余量。

工程开通初期，因传输系统分配的网络带宽不够，临时采用CIF图像，在保证每个Ⅰ类视频接入节点有1个FE接口情况下，图像也可流畅地浏览。

3 郑西监控系统接口

郑西监控系统平台本身支持多种规范的对外接口，包括OPC（Server ＆ Client）/OPC UA，YD/N 1363-D接口，SNM P及铁路视频系统互联规范规定的SA接口服务器。郑西监控系统对外还提供接口开发包，并可采用以下规范与相关系统进行互联。

（2）环境监控：YD/N 1363-D接口，OPC Server；（3）网管系统：YD/N 1363-D接口，SNMP；

（4）防灾监控：OPC/OPC UA；

（5）第三方视频：SA+SDK，OPC+SDK，客户端SDK。

4 郑西监控系统应用范围

根据授权不同，郑西监控系统监控客户端可实现管辖区内各类视频采集终端分专业、分区域的远程监控，实现实时图像浏览与录像调用。郑西监控系统应用范围如下。

（1）运营调度视频监控。实现全线公路跨铁路立交桥的全天候远程实时监控，可对桥梁落物、人员侵入等异常情况发出报警信息，防止安全事故发生；可对车站行车室实施视频监控；可对车站两端咽喉区实施视频监控，全天候监视列车进出站情况，对咽喉区的异物入侵等情况进行告警。

（2）通信/信号视频监控。对车站通信/信号机械室、信号中继站、GSM-R基站、维修工区的通信机械室等无人值守机房进行视频监控，通过与相关系统的配合，实现对视频触发及视频与照明设施的自动关联动作。

（3）牵引供电视频监控。对全线开闭所、牵引变电所、分区所、AT所等牵引供电系统无人职守场所进行视频远程监控。

（4）电力供电视频监控。对配电所无人值守设备工作状态及场所的远程视频监控。

（5）客运服务视频监控。沿线主要车站预留一定的视频编码接入条件，实现对车站重点场所、运营调度所需客运服务视频监控系统视频信息的接入。

5 郑西监控系统功能

（1）实时图像功能。带授权的PTZ控制；单屏/多屏浏览；点播、轮询、分组；基于多层矢量化地图的图形用户界面；多预置位+默认预置位；灯光、雨刷、风扇、加热器等自动与手动控制；声音、亮度、饱和度、对比度、色度的在线调整。

（2）录像功能。监视画面自动/手动抓图；自动/手动/定时/事件触发录像；客户端本地手动录像与回放；前端DVR录像与回放；录像参数在线配置；图片检索与回放；录像检索与回放；录像合并。

（3）管理功能。多级流媒体转发与分发；用户等级、权限、权限范围管理；用户登入、登出、锁定；操作日志管理；资源配置与管理。

（4）告警管理功能。行为分析轨迹标示、告警画面边框闪烁；移动侦测报警；GPIO触发/第三方系统触发报警；网络通信报警；设备故障报警；视频信号丢失报警；告警联动；告警分级与分类。

6 相关建议

6.1 前端摄像机的选型

摄像机是视频监控系统最前端的传感部件，其选择是否合理直接影响整体效果。因摄像机没有统一明确的标注和测试体系而造成混乱，技术参数标注相同，但供应商不同，产品性能差距极大。因此，招标中应针对特定类型监视点需要的摄像设备给出具体量化要求（如距离、视场、照度、背景条件等）。另外，难以量化的要求决定了设备选择的合理性和对视频监控系统集成商的工程经验依赖。因此，大型视频监控系统应尽量选择具有一定集成资质、视频监控工程经验的集成商。