铁路线视频监控系统解决方案 - 安防知识网

视频监控是铁路系统信息化的重要组成部分，为行车调度、指挥、防灾等提供直观先进的辅助决策手段。08年的冰雪灾害暴露了铁路系统“信息孤岛”的弊端，铁路系统多级联网监控已成为未来铁路安防系统的发展方向。本文就铁路系统多级监控中心无线传输和架设异构网实现信息互传和共享与您一起分享，希望对您有所裨益。
文/刘建新

项目概述
随着铁路系统信息化改革的不断深入，网络技术已经广泛的应用在铁路系统日常生产和管理之中。铁路系统作为国家重要的运输部门，其日常的稳定运行决定了国民生产、生活的正常运转。2008年1月份，我国南方地区遭受了大面积的冰雪凝冻灾害，对电力供应和铁路运输系统造成了严重破坏。铁路系统由于部门众多、地点分散、现场环境复杂等因素，使得维护工作困难。

视频监控作为铁路系统信息化的组成部分,可以为行车调度、救援指挥、防灾安全、客运服务调度等提供直观先进的辅助决策手段，对于保障铁路线的安全运营，提升服务质量具有重要作用。工作人员和各部门领导可利用铁路系统现有的计算机网络，在调度中心或者当地机务段，实现对全部监控现场或者当地的道口、车站和铁路沿线环境的监控，大大减轻日常人员巡视的工作量，便于及时发现危险隐患，保障安全生产。

广元市位于四川省北部，历史上就是川、陕、甘重要的陆路交通要冲。广元铁路局处在成都铁路局与西安铁路局分界口，行车组织压力较大，加之该地区多山，铁路沿线环境比较复杂，通过建设现代化的视频监控系统，对确保分界口交通安全畅通，具有重要的意义。

本项目将实现广元铁路局对下属各个单位的视频监控，一个客运站、一个货运站、沿线三个分站（试点站）的视频信息通过铁路专线传输到监控中心。其中客运站已经建有一个视频监控系统，将对其进行改造，接入统一的视频监控中心管理平台，其他各站均为新建系统。

设计原则
1、标准化
本方案采用的产品均严格遵循国际通用编解码算法和网络传输标准协议，可实现在网络系统上的图像传输和共享。系统所使用的视音频编解码标准采用符合大规模拓扑网络的传输需要的、低比特率的、交互式的、先进通用的国际标准。按照广元铁路局的实际要求，实现视频监控数据高度共享。

2、稳定性
本方案采用的核心设备均采用嵌入式操作系统，具有任务单一、响应实时的特点，主要设备均采用了硬件看门狗设置，并具备远程重起功能，保证了系统的长期稳定运行。

3、安全性
系统应用软件具有高级用户权限管理模式，避免了超越权限范围的监看、控制、设置，有效避免了非法操作。

4、可扩展性
本方案采用积木式设计，可以提供更灵活的系统组合，用户可根据需求灵活配置硬件数量。当本系统需要变更监控点位、网络客户端数量时，只需增加相应独立的设备即可融入现有系统。

5、先进性
相关技术上具有前瞻性，系统采用的技术与产品处于先进水平，在技术方案上考虑保护用户投资。

6、兼容性
可与前期安装的设备（DVR等）全面兼容，保护了客户的投资。系统各层次的网络互连应优先使用现有的网络资源。

系统设计
广元铁路局的视频监控项目，主要是实现铁路局到各个站点的两级视频监控。从前端的视频采集到中心的视频处理全部使用数字化处理和网络化传输。前端摄像机通过网络视频服务器直接接入到网络中，易于系统扩展和管理。各个站点监控中心提供上连接口，可以很方便的接入到广元铁路局，更好的保证系统的完整性。同时，系统提供异构网（其他厂家的视频监控网络）接入，整合已有的监控资源，与新建监控点统一管理，保护用户的前期投资。

各个分站的视频监控点，采用无线方式接入到前端的监控中心，再通过分站的有线网传输到广元铁路局监控中心。分站监控点随着铁路沿线的改造，位置很可能会发生变化；加之地形复杂，重要道口或易受灾害影响的铁路线，架设有线传输网比较困难，因此采用无线传输是最合适的一种解决方案。

铁路局监控中心
铁路局监控中心，作为整个地区铁路线视频监控系统的中心枢纽，对各个下属单位的重要监控场所实施监管，可以随时调看任意一个点的视频图像，并通过控制摄像机云台实现场景的全方位查看，在突发事件中，监控中心能起到应急指挥中心的作用。项目总的系统框图如图1所示。

·本系统采用两级架构，在广元铁路局设置总控中心，在客运站、货运站、走马岭、昭化、白田坝设置分控中心；
·分控中心和总控中心之间的通信线路采用铁路局域网，以节约投资；
·系统采用分布式监控，分布式存储；各级分控中心实现对本级下面所有监控点的实时监控，实时存储，总控中心可以对下级所有监控点实施有选择的监控和存储，以及对下级录像的远程调用；
·在铁路网内，可安装多个副控，只要能与铁路局域网连通，均可通过授权方式浏览图像，方便上级领导监控所发生的情况；
·整个系统的传输采用有线与无线相结合，在不方便铺设线路的地方，采用无线传输方式，以便于系统的实施。铁路管理局监控中心的系统框图如图2 所示；
·通过铁路IP专网接收下级节点来的图像数据；
·设置一台流媒体服务器，安装总控中心管理软件，实现对下级分控中心的管理维护、实时存储、实时转发；
·设置两台高性能计算机，安装监控终端软件，实现对下级监控点的实时监控，录像调用。支持同时观看9路D1图像，采用轮询监控方式观看；
·设置视频服务器解码端，将数字化图像模拟化，显示在大屏幕显示设备上。如果只设置一台视频服务器解码端，可以通过轮询方式，显示所有监控图像。

客运站监控子系统
由于历史的原因，安防领域在视频监控方面没有统一的标准，各个厂家的视频监控产品互不兼容，监控项目规模小影响还不大，当规模扩大到一定程度的时候，问题就变得非常突出。如何整合众多标准不同的产品，是新建系统首先要考虑的问题。

网络视频监控系统采用分级的设计，除了实现广元铁路局总控中心向下接入各个站点分控中心的功能以外，还提供一个标准的接口，向上可以接入到以后的上级监控中心，并自动接受其管理。各个分控中心都设计有异网接口，可以接入第三方的视频监控系统，达到资源整合的目的。异构网接入如图3所示。

客运站视频监控系统是一个已建系统，前端摄像机点位有45个，采用数字硬盘录像机DVR的解决方案。在本项目中，采用三零凯天的视频监控管理平台，支持异构网的接入，通过二次开发将DVR系统接入到基于IP网络的视频监控管理平台上，在铁路管理局采用单一系统实现全网的监控资源整合。异构网接入模型如图4所示。

系统设计中，在客运站的监控中心设置一台流媒体服务器，各个DVR通过网络与服务器联网。在服务器中安装流媒体转发软件和异构网代理模块，通过异构网代理模块，将原有DVR系统的视频流按照我们的平台处理方式封装，作为一个虚拟设备接入，实现单一平台对异构网的整合。

货运站监控子系统
货运站作为新建系统，建立32个监控点，根据要求和实际环境，选择前端摄像机以及是否需要配置云台。设置三台服务器，安装分控中心管理软件，实现对该级监控点的实时存储，实时转发。设置两台高性能计算机，安装监控终端软件，实现对该级监控点的实时监控，录像调用。支持同时观看9路D1图像，采用轮询监控方式观看。通过视频服务器解码端，将数字化图像模拟化，显示在大屏幕显示设备上。通过铁路专线与上级连接，将本级数据上传，实现广元铁路局总控中心对分控中心监控点的实时监控，录像调用等功能。系统框图如图5所示。

分站监控子系统
本项目目前包含三个试点分站：走马岭、昭化、白田坝。客运站和货运站监控点位区域范围不大，属于集中监控；分站监控是对铁路沿线众多的分站实施监控，具有典型的分布式监控的特点。

铁路交通具有全线运输、各站调度的特点，保证铁路网每时每刻健康运行，有着十分重要的意义。分站是铁路系统中最多的下级单位，地处比较偏远的地方，对所管辖范围内的铁路线实施日常维护，并维持铁路交通次序。各种灾害对铁路系统的破坏，有80％发生在远离大中城市的分站地区，因此，如何对分站实施有效的监控与管理，是本项目重点解决的问题。

在分站视频监控系统设计上，我们采用有线和无线相结合的方式。考虑到铁路沿线的改造，以及布线成本，尽可能多的采用无线监控的方式；在每个分站都建立监控中心，将无线或有线视频汇聚，通过现有的铁路专线，将视频传输给上一级单位。分站视频监控框图如图6所示。

目前，试点的三个分站监控点位不多，对分站监控中心的平台处理能力要求不是很高，存储模块和管理模块可以放在一个服务器上，系统扩容后，可以将这两个业务分开，部署在两台服务器上。

无线传输单元采用Motorola公司的Canopy设备：点对多点中心站5700AP和点对多点用户站5700SM。

该点对多点设备能够提供10Mbps数据传输速率，能够有效传输用户数据。速率稳定，没有数据速率回退现象。抗干扰能力强，C/I比值很低，有效抗外界干扰，采用GPS同步技术或设备自身产生同步时钟，从而根本解决系统内部自干扰问题，提供比802.11更可靠的信号质量。传输距离远，远距离通信距离可达到16公里。Canopy系统支持业务传输优先级，当开启Canopy设备的高优先级信道（High Priority Channel）功能后，语音、视频图像等低延时的数据包将优先传输。

分站的视频监控场景主要是室外目标，视频服务器、摄像机、云台、护罩和无线传输设备都需采用室外设备，视频服务器、电源模块等模块安装在设备箱中，设备箱具备温度和湿度调节能力。摄像机采用彩转黑、低照度的型号，护罩具备防尘、雨刷、除霜等功能。在重要的地段，例如隧道口、事故易发地，通过视频服务器提供双向语音功能，可作为紧急事件的指挥和调度工具。

系统功能与特点

系统功能
本项目中，视频监控中心包括一级总监控中心（广元铁路局监控中心）、二级分监控中心（客运站、货运站和各个分站监控中心）。一级总监控中心以权限管理的方式管理各监控分中心，总监控中心的功能和各监控分中心的功能基本相同。

·实时图像监控：授权客户可实时监视各重要部位的所有图像,完成图像的实时显示、监控、存储等功能；
·轮巡：系统具备视频自动巡视功能，可设定间隔时间，对所有监控点进行图像轮巡，参与轮巡的监控点可以任意设定；
·远程控制：授权客户可以远程控制监控设备（包括云台、镜头等）；高优先级的用户根据等级优先的原则，可无条件获得低优先级用户的控制权，同级别用户根据时间优先的原则获得控制权；控制权的等级可设定；
·图像管理：授权客户可远程回放录像文件；回放方式有逐帧、慢放、常速、快速以及放大/缩小等多种方式。录像存储采用分布式存储，统一管理的方式；录像文件可以在授权客户端存储。支持手动录像、定时录像、报警触发录像、画面异动检测录像等；
·权限与日志管理：系统实行操作权限管理，按实际的管理架构对每个用户赋予不同权限等级；系统登录、操作都需要进行权限查验；系统所有重要操作,如登录、控制、退出、报警确认等，均有操作记录，系统可对操作记录进行查询和统计，所有操作记录不可非法删除和更改；
·网络浏览：系统支持图像WEB服务，WEB服务器设在监控中心，授权用户可通过IE浏览器查看实时图像和录像文件；
·系统容错能力：当图像编码器掉电后，管理中心也能自动探测它们的状态，并且让它们恢复到掉电前的状态。网络拥塞或中断不会导致系统崩溃，一旦网络重新恢复，系统马上可以使用；
·语音功能：系统与视频服务器支持实时的语音对讲及语音广播功能。

系统特点
铁路线视频监控系统，作为铁路信息化系统的一部分，对铁路安全运输起到了非常大的促进作用。由于地域范围广阔、环境变化很大等因素，此类项目不同于一般的视频监控项目，主要有以下几个特点：

·系统包括集中式监控、分布式监控两种体制，一般集中监控用在客运站或货运站，监控对象比较集中；分布式监控主要用在对铁路路段的监控，监控对象比较分散；
·铁路线视频监控项目中，一般都会包括对客运站和货运站的监控，往往是已经建好的系统，对铁路路段的监控是项目的新建部分。客运站和货运站监控属于集中式监控，大多采用了数字硬盘录像机的解决方案；铁路路段监控属于分布式监控，一般采用视频服务器的解决方案。作为管理方的铁路局，希望使用单一系统来整合已建和新建的视频资源，因此具备异构网接入与整合的视频监控系统才能完全满足用户的需求；
·铁路线视频监控项目中，信道将采用有线与无线相结合的方式，对铁路路段的监控中，将大量使用新的无线传输体制。

结语
灾害性天气对铁路系统的影响是大范围的，需要多个铁路局之间相互协调，共同处理应急事件，这样对铁路安防系统，尤其是视频监控系统的互联互通提出了很高的要求。网络视频监控的平台化特点，较好的处理了互联互通的问题，通过视频网关技术，能够将不同厂家的系统能够连接在一起，建立起一个规模庞大的视频监控网，同时，新建系统还能整合已建系统的视频资源，保护用户投资。

铁路线视频监控，对保障铁路安全运输与处理应急事件，起到了非常大的作用，尤其是2008年1月份我国南方地区的冰雪凝冻天气，对铁路的正常运输造成了极大的破坏，加强对铁路安全运输的监控，具有十分重要的意义。

我们相信，铁路安防监控系统，即将类似“平安城市”项目那样，进入大联网时代，由集中监控向分布式监控发展，由单级监控网向多级监控网发展，市场发展前景非常广阔。