铁路视频远程监控预警系统的功能扩展与标准化集成

王毅勇

（济南铁路局电务处，济南 250001）



铁路视频远程监控预警系统的功能扩展与标准化集成

王毅勇

（济南铁路局电务处，济南 250001）

摘要：根据济南铁路局铁路综合视频监控系统建设和运用现状，分析其存在的问题和应用需求，提出既有系统接入标准及接入方案，研究视频远程监控预警系统的扩展功能，阐述研究成果实施中出现的问题及解决措施，明确可进一步深化研究的相关内容。

关键词：标准化集成；跨平台网管；通用视频解码

Abstract:According to the current situation of construction and application of integrated video monitoring systems in Jinan Railway Administration, the paper analyzes the problems and application requirements, puts forward the standard and solutions of connecting the integrated video monitoring system with existing systems and studies the expanded function of the video monitoring and warning system. It also presents the problems in the process of the system implementation and corresponding solutions and introduces the relevant contents for further study on the system.

Keywords:standardized integration; network management between different platforms; general video decoding

DOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2016.01.010

1　现状与需求

铁路综合视频监控系统的发展和建设自2008年开始，距今已经有六、七年的时间，其规模基本覆盖铁路车、机、工、电、辆各专业系统。纵观铁路视频监控的发展历史，其发展初期为了满足局部需要，基本上采用了各专业根据需要逐步建设实践办法，导致铁路综合视频监控系统涉及的设备品牌、类型及系统接口众多。路局的不同业务部门还存在之前单独建设的小规模视频监控系统，有个别车站、客运站还在使用孤立的视频监控系统。这些小规模和孤立的视频监控系统由于建设的较早，当时还没有统一的技术标准和规范，集成化和智能化程度相对较低，导致其系统的互联和资源的共享无法实现，只能满足小范围的特定需求。

随着铁路运输不断发展，视频监控系统已经成为铁路行车部门所依赖的重要生产工具，在监控现场设备状态、处理客运旅客纠纷、岗位监督等方面发挥了重要作用。随着应用范围的不断扩大，各业务部门对视频监控系统也提出了更新的要求，如覆盖范围要求更加全面、调用资源要求更为及时、操作平台要求更为简洁。如何按照规范和标准，将这些孤立、分散的小系统尽快融入铁路综合视频监控系统，成为综合视频监控系统的业务管理部门关心的问题。

另外，随着各专业视频监控业务的不断发展，铁路综合视频监控系统摄像机数量和编码设备不断增加以及种类更新，大屏解码成为严峻的课题。如何有效的对不同种类编码设备进行统一解码，大幅度降低系统设备的复杂性，通用解码技术的研究和使用也成为重要课题。路局应急通信、调度指挥等作业使用的应急通信、会议电视系统与铁路综合视频系统相互分离，无法互通，无法满足相关部门的使用需求。而由于现有各品牌视频解码设备互不兼容，无法形成统一接口。急需一种通用解码技术，用以满足平台间的接口需要。

随着综合视频系统的应用，系统设备与资源的维护与有效检索成为维护工作中的难点。设备维护部门面对海量设备，在人员资金有限的情况下，迫切需要视频网管系统辅助工作。现阶段视频维护工具功能较少，维护单位仍主要依靠人工检测和处理，给系统维护工作带来很大的挑战。虽然目前也有一些手持式工具在生产中使用，但由于技术简单，无法及时有效的对视频系统内主要视频设备和性能进行检测和判断使用情况，急需一种视频监控系统的智能化跨平台网管系统作为其维护辅助工具。

2　研究内容

2.1接入接口标准化集成的研究及应用

济南铁路局各车站中存在大量标准不统一的视频监控系统，设备包括矩阵、硬盘录像机、NVR等，图像分辨率包括CIF、4CIF、720P、1080P等，设备品牌众多，时间跨度大，系统之间互不兼容。

为了实现全部既有系统的平滑无缝连接，根据不同车站的视频系统现状，研究出3种类型接口，将各类车站的既有视频系统接入到综合视频系统中来， 按照《铁路综合视频监控系统技术规范（V1.0）》（铁总运[2013]71号）（以下简称规范）标准的数据进行图像存储、控制、播放等操作。济南局综合视频系统结构如图1所示。

3类标准接入接口如下。

1）JDZ-A：用于已经具备视频软件平台的既有车站接入到综合视频系统；

2）JDZ-B：用于无软件平台但设备具备网络接口的既有车站接入到综合视频系统；

3）JDZ-C：用于模拟视频系统的既有车站接入到综合视频系统。

按照上述方案，济南局已经完成29个客运车站、12个货运车站的既有视频监控系统与济南局综合视频系统的接入，系统运行情况良好。

2.2综合视频系统的跨平台网管研究及应用

在既有孤立分散的视频系统中，告警信息只能通过各自厂家的专用软件进行查看。造成维护部门操作不便、响应滞后、容易给系统造成更大的安全隐患。

通过对综合视频系统的跨平台网管进行研究，采用网管服务器与系统内全部设备SNMP协议的对接，实现了跨平台的设备网管功能，对路局现有各个不同系统中20余种设备进行了统一管理，实时监测网内关键设备的工作状况和运行状态。包括设备在工作异常时产生设备告警信息，如连接失败、温度过高、磁盘故障、备用电源断开等。

网管服务器对网络中全部设备的告警信息进行收集、归类之后，通过网管终端将设备告警动画和消息提供给运维部门，实时展现了整个济南局综合视频监控系统全部设备的工作状态，极大地降低了的工作强度，提高了系统故障时的响应速度。综合视频系统跨平台网管拓扑如图2所示。

2.3通用解码技术研究和应用

济南局既有视频系统中存在大量不同种类的编码设备，某一品牌视频解码器只能对本品牌编码器的视频流进行解码。当多种类型设备产生的视频数据汇集到路局中心时，无法正常显示、统一使用和管理。

通过通用解码技术的研究，对各类视频数据进行关键信息的查找、分析和提取，通过一台通用解码设备对不同编码格式的视频流进行解码，同时解决了上屏显示的问题和局内全部种类编码设备解码的问题，提高了设备对用户的使用透明性，达到编码设备与解码设备无关性的要求。同时，采用通用解码器也提升了整个系统的可扩展性和持续升级能力。

通过通用解码设备实现了视频系统与应急通信系统、会议电视系统的互联。

3　系统功能

3.1基本功能

3.1.1视频实时监控功能

实现终端单画面和多画面模式的视频切换浏览,并支持终端1/4/9/16画面模式的视频切换浏览；实现画面以电子变焦方式进行局部放大和伸缩等操作；实现高清画面的局部放大操作,并支持缩放恢复原画面效果功能。

3.1.2画面字符叠加功能（OSD）

支持视频图像上动态叠加采集时间、命名等信息,中英文皆支持；支持是否叠加及叠加的位置均可根据需要动态可调。

3.1.3屏幕锁定功能

支持对用户浏览的某路视频进行屏幕的锁定。

3.1.4视频存储

支持根据用户计划对视频录像进行存储；支持根据设定的事件、时间等条件进行条件存储。

3.1.5存储计划配置

支持存储策略配置和存储时间的修改和保存。

3.1.6用户优先级管理

支持当同时对视频资源进行调看的用户数超过系统设定的用户数时，高优先级用户可抢占低优先级用户所占用的资源；支持授权用户根据优先级权限高低对视频信息进行浏览和控制。用户视频浏览和云镜控制权限优先级支持从高到低分，为0～15级，0级最高。

3.1.7视频屏蔽

支持特殊情况下对某些视频资源进行屏蔽。支持按照不同的视频，或者用户，进行视频资源屏蔽，在用户输入屏蔽计划的时间段内，实时视频和历史视频均不能调用。

3.1.8告警查询

支持对告警记录的检索和查找。

3.1.9视频录像下载

实现历史图像的远程下载，实现防止恶意下载功能。

3.1.10视频录像回放

支持用户根据时间起始日期和事件进行检索和回放。

3.1.11云镜控制功能（PTZ）

支持对不同PTZ协议的兼容接入。支持对镜头的变倍、调焦、调节光圈、云台转动控制功能。

3.1.12流媒体转发分发

支持对多个用户请求的同一路视频数据进行分发及转发。支持多级转发，转发级数不小于三级。

3.1.13配置管理

用户配置管理：支持对用户进行增加、删除、修改和查询功能。

资源配置管理：构建数据分组，支持对目录树下的基础资源数据进行增加、删除、修改操作，支持查询、排序功能。

设备管理：支持对设备信息数据进行增加、删除、修改操作，支持查询、排序功能。

3.1.14视频告警

支持对告警事件进行定义，并可对告警事件处理规则进行配置管理。

3.1.15图片抓拍

支持图像抓拍并以图片方式保存。

3.1.16视频轮巡

支持按用户的配置对一组视频图像进行同步调用，实现组合播放，形成我的巡视组的概念。用户可针对选定的调用分组、显示顺序和每组显示时间制定计划，进行轮巡。

3.2扩展功能

3.2.1为使用部门提供的告警功能

1）联动报警功能

支持对系统接收的告警信息，视频内容分析告警信息进行联动处理。处理包括：以文字、声音、视频等方式进行提示。

系统支持与电力SCADA系统、应急通信系统、TDCS、CTC、防灾系统、信号微机监测系统等系统联动，铁路综合视频监控系统预留和这些系统的接口。

2） 入侵检测智能分析告警功能

支持针对固定视频监控场景中进入防区的目标进行分析和定位，并根据用户设置的规则触发告警。

3）逗留检测智能分析告警功能

支持针对固定视频监控场景中检测是否有目标在防区内停留，当逗留时间超过用户预设时间触发告警。

4）遗留物检测智能分析告警功能

支持针对固定视频监控场景中设定防区内的超过设定时间的遗留目标进行检测并触发告警。

5）人员异常行为检测告警功能

针对固定视频监控场景中的人员群体性行为进行分析和定位，并对如突然聚集、突然分散等反常行为进行检测并触发告警。

3.2.2为维护部门提供的告警功能

1）设备故障分析告警功能

支持对视频设备上传的状态信息进行设备故障分析告警。

2）视频质量诊断功能

实现视频丢失、视频冻结、画面过亮、画面过暗、图像对比度异常、图像偏色的视频故障诊断预警。

3）网管功能

实现视频网络网管，并对各个设备性能参数提供查询功能。

4）统计分析报表功能

对视频设备、视频质量、网络设备等状态信息进行统计分析报表。

4　成果实施中出现的问题及解决措施

2014年2月将铁路视频远程监控预警系统的功能扩展和标准化集成系统安装在济南铁路局综合视频监控系统中心机房(调度楼5楼),并进入系统试运行阶段。由于现场环境有别于实验室环境，系统在试运行过程中，曾出现以下两方面的问题。

1）既有设备使用年限长，版本不统一，接口的适应性工作量很大

本平台整合了大量既有设备，但在试验阶段设备个体间工作状态差距很大。部分设备工作正常，有些则在连接稳定性上出现反复。

通过核对系统日志、设备配置数据以及固件版本，课题组发现即使同一型号的设备其软硬件版本也有较大差异，平台接口软件无法适应该型号设备全部批次的产品，需要对软件接口进行适应性修改。最终，通过多次调整软件参数，将全部既有设备稳定接入。

2）既有网络环境复杂，设备网管优化时间较长

在试运行阶段，设备网管和视频诊断服务误报率较高。通过对报表的不断分析和验证，课题组发现该现象是由于网络状况引起的。由于本项目中各站点网络情况差异较大，在网管系统进行设备检测时，部分站点会出现延时差距较大的情况，在使用高峰时段，甚至会出现检测结果的中断。对此，修改了软件校验逻辑，增加了多次判断智能分析的机制，优化了各站系统敏感度，使问题得到了解决。

经过一年多的使用，系统实现了预期的功能要求，提高了综合视频监控资源利用效率。系统将各种分散孤立的监控系统集成到一个平台，不但满足了使用用户调用更多视频监控资源的生产需求，更减轻了维护单位的工作量。

5　结束语

“铁路视频远程监控预警系统的功能扩展与标准化集成”项目已在济南铁路局综合视频监控系统中进行试运用，效果良好，并于2015年11月通过济南铁路局科技成果技术评审，评审证书号为“济铁局技评字[2015]7号”。该项目的研究和运用，探索和解决了济南局不同标准的既有视频监控系统接入到铁路综合视频监控系统的新途径，同时把研究成果进行了固化，形成3种标准接口，为今后其他同类工程提供了适用的解决方案；同时研制了通用视频解码设备，避免了编解码设备设置造成的设备繁多、操作维护困难的局面，方便了设备维护，节约了成本，通用解码器的应用为视频系统与铁路应急系统和视频会议系统互联提供了方便。远程监控告警和预警功能的扩展使得视频系统管理水平上了一个新台阶。在此成果基础上，还应对以下内容进行深化研究，使其在工程建设和应用中发挥更大作用。

1) 进一步研究和探讨接口方式、安全隔离技术与实现方式，满足视频资源共享的需要。

2) 研究人脸识别技术的功能扩展，对追逃人员信息与身份证查询系统结合，以便快速识别和发现可疑人员，将报警率提高到80%以上。

3) 进一步完善和优化视频系统的软件架构，以满足安装便捷、维护方便的要求。

4) 进一步探索与既有铁路综合视频监控系统的结合应用模式，便于更多的应用功能纳入综合视频监控系统平台。

5) 开展小型化专用硬件诊断工具的研究，以提高铁路维护业务的便捷性，有效地提升本系统的运用质量。

参考文献

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国外简讯

收稿日期：（2016-01-14）

基金项目：济南铁路局重点课题（2014 D01）