浅析高铁智能视频监控系统技术及常见故障分析

王国馗 上海铁路局上海通信段

中国高速铁路的发展需要以高铁运输安全为前提和保障。2011年7月23日，温州动车追尾事故导致数十人死亡及百余人受伤，这起事故不仅给人民的生命和财产安全造成了巨大的损害，也给中国高铁事业的飞速发展带来了前所未有的阻碍和负面影响。为此，高铁的运输安全成为全体铁路人所有工作的重中之重。

为确保高铁运输的安全，现代智能视频监控技术正被广泛运用到高铁运输生产的每一个角落。现代视频监控技术是一种现代化的监控手段，它能实时、真实、动态的反映被测对象的状况，能实现远距离大范围或特殊条件下的观测，较好的满足了高铁运输生产的安全监控需要。

1 智能视频监控的概念

智能视频 （ IV，Intelligent Video）源自计算机视觉 （ CV，Computer Vision） 技术，计算机视觉技术是人工智能(AI，Artificial Intelligent)研究的分支之一，它能够在图像及图像扫描之间建立映射关系，从而使计算机能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容。而视频监控中所提到的智能视频监控技术主要指的是“自动的分析和抽取视频源中的关键信息”。如果把摄像机看作人的眼睛，而智能视频监控系统或设备则可以看作人的大脑。智能视频监控技术借助计算机强大的数据处理功能，对视频画面中的海量数据进行高速分析，过滤掉高铁运输管理人员不关心的信息，为使用者提供有用的关键信息。

高铁智能视频监控系统以数字化视频监控为基础，它有别于一般的视频监控，是一种更高端的视频监控运用。高铁智能监控系统能够识别不同的物体，发现监控画面的异常情况，并能够以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，从而能够更加有效快捷的协助高铁安全管理人员处理危机，并最大限度的降低误报和漏报现象，成为处理突发事件的有力辅助工具。

2 高铁智能视频监控系统的优势

高铁智能视频监控系统具有普通视频监控所无法比拟的优势所在：

一是全天候可靠监控：高铁智能视频监控系统彻底改变了普通视频监控系统中完全靠安全管理人员对监控画面进行监视和分析的模式，通过嵌入在前端设备（摄像机和行为分析服务器）中的智能视频模块对所监控的画面进行不间断分析。

二是提升了报警精确度：高铁智能视频监控系统前端设备（摄像机和行为分析服务器）集成强大的图像处理能力，并运行高级智能算法，使安全管理人员可以精确的定义安全威胁的特征，有效降低误报和漏报现象，减少无用数据量。

三是提高了响应速度：高铁智能视频监控系统可以识别可疑活动（例如有人在站场或公共场所遗留了可疑物体，或者有人进入敏感区域以及在敏感区域停留的时间过长等），在安全威胁发生之前就能够提示安全人员关注相关监控画面以提前做好准备，还可以使管理人员更加确切的定义在特定的安全威胁出现时应当采取的动作，并由监控系统本身来确定危机处理步骤能够按照预定的计划精确执行，有效防止在突发事件发生时由于人为因素而造成的延误或处置不当。

四是数字化：高铁视频监控系统中信息流从模拟状态转为数字状态，从根本上改变视频监控系统在信息采集、数据处理、传输、系统控制等的方式和结构形式。

五是网络化：高铁视频监控系统的网络化意味着系统的结构将由集总式向集散式系统过渡。组成集散式监控系统的硬件和软件采用标准化、模块化和系列化的设计，系统设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修简单化，系统运行互为热备份，容错可靠等优点。

3 高铁智能视频监控系统的组成

高铁智能视频监控系统由四个子系统组成：控制中心监控子系统、车站监控子系统、前端设备子系统和传输子系统。

3.1 控制中心监控子系统

控制中心监控子系统主要由视频监控主机、交换机、视频解码主机、监控终端、控制主机台、大屏幕和光纤收发器等组成。其中，视频监控主机完成对各车站（区间）高清晰视频信号的切换、摄像机的控制、高清晰度视频录像、普通视频编解码等功能。控制中心对高铁沿线各处摄像机有优先控制权，其他数字监控终端可根据需要和设定的权限，完成对各摄像机视频信号的切换、控制和录像等。

3.2 车站监控子系统

车站监控子系统由硬盘录像机、交换机、车站监控终端、解码器、光纤收发器存储阵列等组成。

3.3 前端设备子系统

前端设备子系统主要由普通摄像机、激光摄像机、图像分析服务器、图像存储服务器、图像管理服务器、存储阵列、视频光端机等设备组成。

3.4 传输子系统

将信息、数据从前端设备传递到后端；主要通过视频线缆、传输系统、数据网系统、无线链路传递。

4 高铁智能视频监控系统常见故障分析

故障分析总则：区分是个性问题，还是共性问题。个性问题的故障原因大多是前端设备问题，或与前端设备相关的网络问题。共性问题的故障原因大多是监控中心服务器系统、应用服务软件或中心网络问题：例如是否对系统配置进行过修改，若有则查看修改记录，有针对性的进行分析，一般都能定位查找出故障原因。

4.1 无法浏览实时视频

检查其它流媒体服务、同一流媒体服务下的其它DVR和同一个DVR下的其它通道视频是否能正常浏览。从而判断是整体系统问题、特定流媒体问题、特定DVR问题、特定通道问题。

（1）整体系统问题：在应用服务器上直接浏览视频，如果可以浏览则表示问题出在客户端或应用服务器与客户端之间网络问题。如果也不能浏览则表示应用服务器或网络出现了问题。

（2）特定流媒体问题：检查该流媒体程序运行情况。检查流媒体分发采集状态。检查与此流媒体相关的DVR网络状况。

（3）特定DVR问题：检查此DVR与流媒体的网络情况。检查流媒体分发采集状态。DVR本地浏览情况。

（4）特定通道问题：如果显示为“无视频信号”则表示为前端摄像机或摄像机与DVR的视频连接部分出问题。如果显示为灰，无任何信息，则表示是该DVR的问题。

（5）特定通道问题：检查摄像头是否有正常供电，电源指示灯是否亮，如果电源指示灯亮，说明供电正常，如果指示灯不亮，检查电源是否工作正常。

（6）特定通道问题：检查摄像头到控制部份视频线路是否正常。

（7）特定通道问题：若电源、视频线均正常时，检查摄像头是否正常，可以考虑更换摄像头，若摄像头更换后还是没有图像，则可能是控制部分出现问题，如DVR单通道出项故障

4.2 云台无法控制

可能原因及检查点 ：

（1）检查是否能浏览实时视频，如不能先处理实时视频浏览问题。

（2）检查应用服务器与DVR之间的网络是否正常。

（3）通过客户端看DVR的其它参数是否可设，如不可设则表示DVR故障。

（4）检查确认云台控制协议、波特率、地址码设置是否正确（可能被无意修改）。

（5）检查云台供电是否正常。

（6）检查接线是否正常，是否严格按照接线图接线。

（7）检查控制线是否有短路、断路情况。

（8）检查前端云台故障

4.3 实时视频卡滞

可能原因及检查点：检查相应流媒体服务的采集与分发状态信息中相应通道的视频帧率信息，如果采集帧率很低则表示流媒体与相应DVR之间的网络质量不好、网络带宽不够或编码器帧率参数配置不对，如果采集帧率正常（25帧左右），而分发帧率不正常，则表示流媒体与客户端之间的网络不正常；如果采集和分发都正常，则表示客户端播放部分有问题，可以调整客户端的播放参数试验，如果仍不行则可能是客户端机器或系统出了问题（如感染病毒、显卡驱动故障、系统压力过大等）。

4.4 实时视频时间显示不对

可能原因及检查点：

（1）时钟同步源时间设置不对。

（2）时钟自动同步没有打开：执行手动同步操作，并打开自动同步设置。

4.5 录像回放查询不到录像记录

可能原因及检查点：

（1）检查数据库连接情况、数据库服务运行情况。

（2）想查询的录像已经过期被覆盖。

（3）录像策略没有配置。

（4）系统时间与实际时间不一致（表现为查不到近期录像）

4.6 系统不能录像

可能原因及检查点：

（1）检查录像服务中的定时录像信息，如果没有显示相应定时录像策略信息则表示没有配置录像规则，配置录像规则即可。

（2）检查录像服务中的录像采集信息，如果录像采集信息中显示的视频帧率很小或为0则表示录像服务没有收到流媒体分发的视频数据，则按“无法浏览实时视频”方法处理。如视频帧率在25帧左右，则表示录像服务收到了流媒体分发的视频数据，则检查磁盘状态信息、数据库连接情况、数据库服务运行情况。

（3）磁盘空间不够或磁盘出错导致系统统计磁盘空间不准，扫描磁盘后即可恢复。

（4）磁盘阵列故障。

4.7 不能回放录像

可能原因及检查点：

（1）检查是否能检索到录像记录信息（在录像分布信息显示框中会显示出详细的录像分布信息），如不能详细录像分布信息则按“录像回放查询不到录像记录”和“系统不能录像”方法分析处理。如可以显示录像详细分布信息则按以下分析处理。

（2）打开录像服务的“录像回放信息”状态框，在客户端点击“回放”按钮，观察在“录像回放信息”状态栏中是否会增加一条录像回放信息，如果没有则说明录像回放指令不能发送到录像服务器，检查客户端、应用服务器、录像服务器之间的网络情况和服务程序的运行情况；如果是能增加一条录像回放信息，但马上又消失了，则表示录像视频数据不存在或损坏，检查录像服务器的磁盘状态。

4.8 配置告警规则，但不产生告警

配置完告警规则，首先要对相应的设备进行布防，然后需要重新启动管理服务器。如果是行为分析告警，还需要重新启动流媒体服务器。

4.9 实时图像问题：视频图像色彩、亮度失真严重

可能原因及检查点：

（1）DVR色彩、亮度等设置不正确。

（2）用BNC输入或输出时，N制和PAL制制式选择不匹配。

（3）视频传输距离过远或视频传输线劣化衰减太大。

（4）摄像机故障。

4.10 图像闪烁厉害

可能原因及检查点：

（1）视频线存在虚接的情况，检查BNC头的连接情况。

（2）检查供电电源是否正常，供电电源自身电源是否稳定，电流大小是否达到摄像机要求，电源线是否有虚接情况。

（3）摄像头本身是否有问题，考虑更换摄像头试试；

4.10.1监控图像模糊不清等问题

可能原因及检查点：

（1）镜头聚焦调整不到位。

（2）传输太远、视频线老化、传输线及接头进水。

（3）摄像机罩或镜头受脏污、受遮挡。

（4）光照度不够。

（5）摄像机、镜头分辨率低、清晰度低、灵敏度低等。

4.10.2服务器出现蓝屏现象

可能原因及检查点：

（1）内存工作不正常，可以更换内存进行测试。

（2）操作系统出现错误，如：病毒入侵等，请查杀病毒并恢复系统。

（3）服务器硬件或硬件驱动故障。

5 结束语

高铁智能视频监控系统的建设和使用有助于铁路各级领导及安全管理人员准确及时的掌握现场情况，并可以全天候不间断监控高铁沿线各监控点的安全状况，并对监控的视频信号及时录制在存储阵列中，方便随时调取。通过该系统，一方面可以减少事故发生的可能性，防患于未然；另一方面，在突发事件发生时，可以用最快的速度进行处理，从而最大限度的减少损失。由此，保持高铁智能视频监控系统的通信网络畅通就显得尤为必要了。