伊益華

摘 要：鐵路的智能化發(fā)展趨勢(shì)將表現(xiàn)為綜合化、多部門驅(qū)動(dòng)型的發(fā)展模式，需要即時(shí)、可靠與安全的軌道交通信息系統(tǒng)管理，以此達(dá)到乘客的安全與高速出行。在科技鑄就的高鐵時(shí)代里，鐵路系統(tǒng)演變成為一個(gè)系統(tǒng)化、集成化的大型工程，鐵路運(yùn)輸指揮、生產(chǎn)管理、設(shè)備監(jiān)控等都離不開(kāi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這也就對(duì)鐵路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：鐵路；鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)；特點(diǎn)；應(yīng)用技術(shù)

前言

近年來(lái)，我國(guó)鐵路事業(yè)取得了非常快速的發(fā)展，特別是高鐵及各客運(yùn)專線的開(kāi)通，使人們對(duì)運(yùn)輸?shù)陌踩愿鼮殛P(guān)注。為了更好的保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?，鐵路專線維護(hù)單位和公安部門都加大了排查的力度，避免鐵路沿線突發(fā)事件所導(dǎo)致的事故隱患的發(fā)生，在實(shí)際工作中也取得了一定的成效，但由于鐵路沿線較長(zhǎng)，線路較多，所以給維護(hù)和排查工作帶來(lái)了較大的難度。而且這種方式也越來(lái)越無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前鐵路快速發(fā)展過(guò)程中對(duì)安全運(yùn)輸?shù)男枨?。而綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路上的應(yīng)用，有效的解決了這一問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了鐵路系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控的管理，有效的規(guī)避了傳統(tǒng)人工維護(hù)管理模式的諸多弊端，為鐵路系統(tǒng)管理提供了更為先進(jìn)和直觀的管理手段。由于該系統(tǒng)是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)和信息化技術(shù)的高科技系統(tǒng)，所以通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，為鐵路運(yùn)營(yíng)提供準(zhǔn)確的初步信息，而且網(wǎng)絡(luò)信息和視頻信息還實(shí)現(xiàn)了資源共享，對(duì)提高鐵路行業(yè)管理水平起到了積極的作用。

1 鐵路視頻監(jiān)控特點(diǎn)

鐵路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，要求采用先進(jìn)的視頻監(jiān)控技術(shù)，基于鐵路系統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建數(shù)字化、智能化、分布式的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，滿足公安、案件、客運(yùn)、調(diào)度、車務(wù)、機(jī)務(wù)、公務(wù)、電務(wù)、車輛、供電等業(yè)務(wù)部門及防災(zāi)監(jiān)控、求援搶險(xiǎn)和應(yīng)急管理等多種需求，實(shí)現(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)資源和信息資源共享。鐵路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常采用先進(jìn)的視頻編碼及視頻分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低碼流下高清晰視頻圖像采集、編碼、傳輸、錄像、轉(zhuǎn)發(fā)及自動(dòng)報(bào)警功能。指揮人員和警務(wù)人員通過(guò)自己工作區(qū)域內(nèi)的大屏幕或電腦工作站可以清楚地了解轄區(qū)和全線車站、區(qū)間、橋梁、路基、機(jī)房等重點(diǎn)區(qū)段和設(shè)備的情況，并迅速、準(zhǔn)確地處理突發(fā)事件。

2 鐵路視頻監(jiān)控主要需求

鐵路視頻監(jiān)控應(yīng)用的具體設(shè)備包括攝像機(jī)（多數(shù)是室外PTZ云臺(tái)攝像機(jī)及室內(nèi)外快球一體攝像機(jī)）、編碼器、硬盤(pán)錄像機(jī)（DVR）、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)（NVR）、中央管理平臺(tái)（CMS）、視頻分析設(shè)備（VCR）、解碼顯示及存儲(chǔ)設(shè)備。對(duì)鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體要求是：安全、可靠、開(kāi)放、可擴(kuò)充等。做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、實(shí)用可靠。

而就目前來(lái)說(shuō)，切實(shí)地滿足在整個(gè)鐵路運(yùn)輸過(guò)程中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的即時(shí)、可靠、全面運(yùn)行，存在著諸多的困難。首先，不同于一般的監(jiān)控對(duì)象，鐵路視頻監(jiān)控點(diǎn)位通常比較分散、跨度比較大，一般幾百甚至上千公里。其次，作為連接各地的軌道交通行業(yè)，鐵路視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)需要戶外工作，環(huán)境通常比較惡劣，監(jiān)控點(diǎn)多為室外高桿或鋼架上安裝，施工難度比較大；

此外，由于其惡劣的戶外環(huán)境因素影響，視頻采集、編解碼及部分存儲(chǔ)設(shè)備分散分布在無(wú)人值守機(jī)房，安裝調(diào)試成本高；食品分析環(huán)境復(fù)雜、風(fēng)霜雨雪霧、攝像機(jī)抖動(dòng)、燈光等干擾因素可能導(dǎo)致失誤報(bào)警。同時(shí)不能忽視的是，作為運(yùn)輸旅客的工具，鐵路用戶數(shù)量眾多，系統(tǒng)需要有良好的權(quán)限管理、視頻流并發(fā)訪問(wèn)及轉(zhuǎn)發(fā)能力支持，尤其面對(duì)時(shí)速300公里的高鐵時(shí)代，海量的數(shù)據(jù)處理與分析也是視頻監(jiān)控系統(tǒng)操作的一大難點(diǎn)。

3 視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 IP 組播傳輸技術(shù)

在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸中，大都采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸方式，這種方式比較可靠。但對(duì)于一點(diǎn)向多點(diǎn)傳輸相同數(shù)據(jù)的情況下，這種方式就不能充分利用帶寬，使傳輸?shù)穆窋?shù)有限。隨著IP 技術(shù)的日漸發(fā)展成熟，通過(guò)IP 網(wǎng)絡(luò)直接傳輸視頻圖像，輕松地實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的遠(yuǎn)程傳輸，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)雙向應(yīng)用。IP 組播就是為了解決這個(gè)棘手問(wèn)題而開(kāi)發(fā)出來(lái)的。IP 組播采用了組地址的概念，把需要視頻流數(shù)據(jù)的用戶編入用戶組，并利用一些高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)確保最經(jīng)濟(jì)地利用帶寬，把數(shù)據(jù)通過(guò)用戶組傳遞給真正需要的用戶。它的基本方法是：當(dāng)某一個(gè)人向一組人發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它不必將數(shù)據(jù)向每一個(gè)人都發(fā)送數(shù)據(jù)，只需將數(shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)特定的預(yù)約的組地址，所有加入該組的人均可以收到這份數(shù)據(jù)。IP組播還能減輕服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，提高視頻服務(wù)器應(yīng)用程序的效率，從而革命性地改變網(wǎng)絡(luò)的性能，節(jié)省大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

3.2 MPEG-4編碼技術(shù)

MPEG-4是新一代基于內(nèi)容的多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它與傳統(tǒng)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的最大不同在于第一次提出了基于對(duì)象的視頻編碼新概念?；趦?nèi)容的交互性是MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的核心思想，這對(duì)于視頻編碼技術(shù)的發(fā)展方向及廣泛應(yīng)用都具有特別重要的意義。

MPEG-4不僅可提供高壓縮率，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)更好的多媒體內(nèi)容互動(dòng)性及全方位的存取性，它采用開(kāi)放的編碼系統(tǒng)，可隨時(shí)加入新的編碼算法模塊，同時(shí)也可根據(jù)不同應(yīng)用需求現(xiàn)場(chǎng)配置解碼器，以支持多種多媒體應(yīng)用。

MPEG-4提供了基于內(nèi)容（對(duì)象）的隨機(jī)存取方式，在有限的時(shí)間內(nèi)能以較高的分辨率，按幀或任意形狀對(duì)象，對(duì)一個(gè)音視頻序列進(jìn)行隨機(jī)存取。例如，可以一個(gè)序列中的某個(gè)音視頻對(duì)象為目標(biāo)進(jìn)行快進(jìn)搜索。

MPEG-4的編碼系統(tǒng)是開(kāi)放的，為各種多媒體應(yīng)用提供一個(gè)靈活的框架和一套開(kāi)放的編碼工具，不同的應(yīng)用可選取不同的算法。解碼器是可編程的，各種解碼工具可與信息內(nèi)容本身一起下載。

3.3 集群存儲(chǔ)技術(shù)

所謂集群存儲(chǔ)是一種開(kāi)放式的存儲(chǔ)架構(gòu)，采用分布式的操作系統(tǒng)，將多臺(tái)物理存儲(chǔ)設(shè)備中的存儲(chǔ)空間聚合成一個(gè)能夠給應(yīng)用服務(wù)器提供統(tǒng)一訪問(wèn)接口和管理界面的存儲(chǔ)池（也叫統(tǒng)一命名空間），應(yīng)用可以通過(guò)該訪問(wèn)接口易于管理存儲(chǔ)池后端物理存儲(chǔ)設(shè)備上所有的磁盤(pán)，充分發(fā)揮存儲(chǔ)設(shè)備的性能和磁盤(pán)利用率。數(shù)據(jù)將會(huì)按照一定的負(fù)載均衡策略，從多臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)和讀取，以獲得更高的存儲(chǔ)性能。

4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路通信的應(yīng)用

4.1 運(yùn)營(yíng)調(diào)度視頻監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)對(duì)全線“公跨鐵”立交橋的全天候遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)落物發(fā)現(xiàn)、人員入侵、設(shè)備遺失等異常情況實(shí)施全天候監(jiān)控，防止影響安全事故的發(fā)生；對(duì)各車站咽喉區(qū)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，全天候監(jiān)視列車進(jìn)出站情況，對(duì)咽喉區(qū)的異物入侵、設(shè)備丟失等情況進(jìn)行主動(dòng)警示；對(duì)車站行車情況實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。

4.2 通信/信號(hào)視頻監(jiān)控部分

對(duì)各車站通信/信號(hào)室、各信號(hào)中繼站、GSM-R基站、維修工區(qū)的通信室等無(wú)人值守機(jī)房進(jìn)行視頻監(jiān)控，通過(guò)與相關(guān)系統(tǒng)的配合，實(shí)現(xiàn)告警后觸發(fā)相關(guān)視頻的動(dòng)作及聯(lián)動(dòng)。

4.3 變配電站視頻監(jiān)控：對(duì)全線開(kāi)閉所、牽引變電所、AT所/分區(qū)所等無(wú)人值守場(chǎng)所進(jìn)行視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控；對(duì)10kV配電所無(wú)人值守設(shè)備工作狀態(tài)及場(chǎng)所進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

4.4 客運(yùn)服務(wù)視頻監(jiān)控

對(duì)全線車站重點(diǎn)場(chǎng)所以及其他相關(guān)場(chǎng)所進(jìn)行視頻監(jiān)控。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著IVS智能視頻分析技術(shù)的功能及應(yīng)用要求明確寫(xiě)入《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，在鐵路行業(yè)建設(shè)全天候無(wú)盲區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)已被提上主管部門的議事日程，部分專業(yè)的系統(tǒng)集成商開(kāi)始有針對(duì)性地推出了先進(jìn)的鐵路監(jiān)控解決方案。那種集成了IVS智能視頻分析技術(shù)的安防監(jiān)控系統(tǒng)，能對(duì)危及列車運(yùn)行安全的自然災(zāi)害、突發(fā)事件等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，精確判定各類安全隱患、災(zāi)害及故障的類型、性質(zhì)和級(jí)別，從而為營(yíng)運(yùn)指揮中心及時(shí)調(diào)整運(yùn)行計(jì)劃、下達(dá)行車管制、搶險(xiǎn)救援等提供強(qiáng)有力的信息保障。未來(lái)，這種先進(jìn)的綜合安防監(jiān)控方案無(wú)疑會(huì)占據(jù)鐵路安防市場(chǎng)的主流地位。endprint