远程数字网络视频监控解决方案在铁路系统的应用———远程数字网

　
  　铁路系统部门众多，地点分散、现场环境复杂，使得铁路安防系统数字化网络化提上日程。2008年初发生在我国南方的冰雪灾害，也充分暴露出了当前铁路系统在安全管理方面的问题。本文为一个远程数字网络视频监控解决方案，以飨读者。
  　　随着社会的发展，近年来，铁路系统的信息化建设不断深入发展，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，加之铁路系统部门众多、地点分散，现场环境复杂，成为日常维护工作的主要障碍。
  　　笔者认为尽管当前铁路系统中已经安装了数量不少的视频监控设备，但是还是存在一些问题的。主要表现在两个方面，一是原来的视频监控设备都是以车站为单位规划和设计的，因为每个车站都是相对独立的单位，每个车站只负责自己管辖范围内的事件，这就导致铁路系统不能形成一个集中监控、集中管理、统一调度的安全防范体系;二是铁路建设速度在逐年增长，新情况不断出现，原有的视频监控系统很难适应不断发展的形势。
  　　因此建设一个先进的、有效的视频监控系统提上了日程，一些专业的视频监控厂商陆续推出了针对铁路系统的远程化、网络化的数字视频监控解决方案。接下来笔者就以远程网络视频监控系统在广铁集团的实际项目的应用解决方案为基础，来分析此类视频监控解决方案的应用。
  　　根据铁路系统特殊的需求，该系统能够为铁路系统提供现代化网络化视频监控解决方案，实现先进的远程联网视频监控;可根据铁路部门的特点，实现从铁路沿线到车站监控室、再到铁路局监控指挥中心，最后到铁道部的全国指挥中心等多级别、大规模的、完整可靠的解决方案。有效的监视安全运行的同时，可将防范区域内突发事故的过程收入镜头，为预防事故、侦察破案、安全管理、统一指挥提供有效的图像证据。铁路各级管理部门可随时掌握实时的安全运行情况，做出正确的决策。
  　　需求分析
  　　根据铁路部门的实际情况，建立一个网络视频监控系统的总体功能需要和要求如下： ·设备能适应环境的变化，能高效、长期、可靠和稳定运行;达到“多级管理、统一指挥”的运行管理模式;
  　　·能实现高质量、高稳定性视频图像的采集;
  　　·可实现高质量视频图像远距离传输;
  　　·实现远程浏览视频信息;
  　　·可实现集中图像存储;
  　　·具有远程控制功能;
  　　·可实现报警联动;
  　　·支持系统的可扩展性;
  　　·系统的管理采用分级权限，不同的人员具有不同的使用权限。
  　　根据以上需求，笔者分析认为选用远程网络视频监控系统，将能很好的满足项目需求。远程网络视频监控系统将信息流(包括视频、音频、控制等)数字化网络化，从根本上改变视频监控系统信息采集、数据处理、传输与转储、系统控制等过程的方式和结构形式。它采用以网络为传输媒介，基于TCP/IP协议，以计算机技术为核心的数字视频图像监视系统。其特点是“全数字、网络化”的系统，现场将摄像机的模拟视频信号及控制信号转换为数字信号发送、接收、控制、存储与显示，在统一的管理平台上管理和控制，从而达到网络化、多级别的管理目的。
  　　实际案例应用分析
  　　项目介绍
  　　广铁集团所管辖的广州至长沙段铁路沿线，总长度将近1000公里，沿线有众多的大小车站，利用远程网络视频监控系统，建设一个有效的安全防范管理系统。
  　　系统组成
  　　从行政管理级别上分为两级管理，分别是车站和集团铁路局。
  　　从系统架构上主要由五部分组成，铁路局指挥监控中心、车站监控室，通信线路网络，前端图像采集部分、远程监控管理终端。下面主要从系统架构上进行说明：
  　　1、铁路局指挥监控中心
  　　铁路局指挥监控中心硬件设备主要由服务器、电脑、监视器(电视墙)等构成，采用管理平台软件，进行整个系统的指挥、调度、授权、集中录像、图像查询、检索以及分控用户授权分组、分区监控及图像历史资料调看等系统管理方面的高级功能。
  　　2、车站监控室
  　　车站监控室硬件设备主要由服务器、电脑、监视器(电视墙)等构成，采用配套视频软件，进行本地监控系统的指挥、监控、管理、安全及图像历史资料调看等作用。
  　　3、通信线路
  　　·有线传输：通信线路上，主要利用铁通公司已经建好的网络线路，或铁路部门自己已有的专线线路，这样可以减少单独新建网络线路的成本投资，也可以避免重复投资建设;
  　　·无线传输：针对部分地段铁路沿线的特殊情况，部分监控点是采用的无线微波传输方式，具体的实现是这样的：摄像机视频信号用同轴电缆到微波发射器，然后在最近的车站架设微波接收器，用来接收视频信号。一般情况下，一个车站规划不超过10个点的无线微波装置，基本能满足需要。车站接收到所有的无线视频信号后，再通过网络视频服务器转换成数字信号后，接入到铁通的宽带网络中。
  　　4、前端图像采集部分
  　　这一部分承担图像采集、视频监控的作用，是系统中最重要的部分之一。监控点分布在：
  　　·对售票大厅、车站广场、候车大厅及旅客通道等人员稠密处监控，同时监控现场的安全情况;
  　　·对车站站台的监控;
  　　·对货场的监控;
  　　·对沿线重要的道口、路口的人流、车流情况的监控，特别是无人职守的路口监控，保证车辆安全通过和运行;
  　　·沿线的无人值守基站和照明通讯等重要设备的监控，及时了解设备运行情况;
  　　前端主要采用各种模拟摄像机、模拟高速球摄像机和网络视频服务器等，采集现场的视频图像信息。
  　　5、远程客户端
  　　远程客户端访问，主要是指各级领导及各级管理人员可以随时通过办公电脑监控现场图像。局领导、站领导和相关各级科室都可利用现有的办公微机建立分控终端。这些监控终端不用铺设视频/控制电缆，利用IE浏览器或客户端软件就可监控辖区内的车站，大厅、道口等地点。
  　　系统实现功能
  　　·系统管理功能
  　　1、设备管理功能，实现对系统内各种设备的管理，包括前端的网络摄像机、后端的服务器等;2、用户管理功能，包括登陆密码更改;可加入、编辑和删除用户;可进行权限分配，系统管理员级，可所看到的监控点进行控制。操作员级，可对部分监控点进行控制。浏览用户级，仅可进行视频观看，不能对设备进行任何操作和设置。
  　　·图像浏览与控制功能
  　　软件运行，系统自动加载用户所拥有的所有监控点，显示所有监控点信息，对所显示的图像可以通过界面控制按钮进行控制;用户可以选择1、4、9、16、25等显示方式;3、可方便地实现远程PTZ控制。
  　　·录像及资料回放功能
  　　可以设置多种录像方式、如定时、报警录像、手动录像等;可以在本地录像，也可以在上级监控中心录像;录像硬盘空间检测;可以从录像服务器中检索、播放、下载录像资料。
  　　·流媒体分发功能
  　　实现音视频数据流的分发作用，以满足多用户同时监视的需求。
  　　·完善的报警功能
  　　报警处理策略包括：报警后声音和灯光启动;报警录像和预录功能;报警自动切换图像;报警自动调出电子地图等功能。
  　　·电视墙显示
  　　可以把数字图像解码成模拟图像选定的监视器上显示;支持数字矩阵切换功能，在监视器上轮巡多个监控点图像，每一个监控点图像停留时间任选。
  　　·电子地图设置
  　　每个监控点和报警点都在地图上生成特定的图标;可以快速定位;双击图标可显示相应的监控点图像。
  　　主要设备的选配
  　　前端部分：根据现场情况可以选用：
  　　半球摄像机--应用在室内固定监视的场所;
  　　枪机摄像机--应用在室内外固定监视的场所;
  　　红外枪机--应用在需要全天候、晚上光线微弱的场所;
  　　高速球摄像机--应用在需要大范围监控的场所;
  　　每个摄像机配合使用一台网络视频服务器，转换成数字信号，传上网络;
  　　管理软件选用‘网视星’管理平台;
  　　服务器和电脑可以由用户自行选择。
  　　原有监控系统的改造和兼容
  　　在此项目建设之前，很多沿线车站点已经存在了很多小型的、模拟的监控系统，这样还必须要考虑把原有模拟监控系统改造和兼容，这样才能形成一个统一的大规模监控系统，在考虑改造和兼容方面，是这样设计的：
  　　1、因为原有的各个模拟的监控系统中，最主要的中心控制设备是矩阵，这样在不改变原有监控系统的前提下，增加网络视频服务器，即矩阵的视频输出端接入网络视频服务器，网络视频服务器的RS422控制线连接矩阵的相应接口。网络视频服务器的数量视情况，配置1-3台即可，这样每个小系统可以同时有1-3监控点图像，传到整个数字化视频监控系统中。
  　　2、技术难度主要体现在，网络视频服务器和模拟矩阵的控制数据的兼容方面，因为原来使用的矩阵品牌并不统一，所以要求网络视频服务器厂家必须要针对每个品牌的矩阵做二次开发，达到能控制矩阵的目的。据了解目前市场上具备此技术实力的厂家不多。
  　　解决方案主要特点
  　　1、先进性
  　　采用国际上最先进H.264压缩算法的设备，数字图像编码压缩是去除图像内容的相关性，同时尽量保持图像的视觉效果。由于采用H.264压缩技术的网络产品采集的文件占用空间小，带宽占用小，大大节省了网络费用，H.264的最高分辨率可达720×576，接近DVD画面效果，因此对运动物体可保证良好的清晰度。
  　　2、灵活性
  　　支持基于B/S、C/S方式的网络浏览功能，可灵活进行系统软件升级，避免对系统产生多大的影响。只须通过以太网即可直接实现远程监控，不但可多人同时监控多个点，无距离限制及时传输图像信息。可根据当前的应用环境，自行设定显示画面的大小、解析度等各项图像参数;
  　　远程多级联网监控系统的部署，不受地理距离的限制，依托现在发达的网络系统可以部署到任何地方，便于跨区域、大范围组网，如设立全国-省-市-县多级网络架构。
  　　3、保密性
  　　独有的IP地址，可设置不同等级的使用权限。如需使用，使用者必须通过权限及口令的设定，方可有使用权，不同的使用者可获得的监控信息也不一样。
  　　4、稳定性
  　　网络摄像机均为嵌入式系统，在嵌入式实时操作系统基础上通过内置的高效压缩芯片对采集到的模拟视频信号进行数字化压缩，并打包成帧，其稳定性大大高于DVR及同类的CCTV设备。
  　　5、完善性
  　　可实现联动报警，包括周边防护、数据采集、灯光控制等，可根据需要设定，当警报触发前后时联动录像，便于事后检索查看。
  　　6、扩展性
  　　灵活的组网方式，方便监控点数量的增加。
  　　授权用户通过任何一台联网计算机，就可实现随时随地的任意监控，真正实现了“远在天涯，近在咫尺”和“运筹帷幄之中，决胜千里之外”。
  　　7、低成本
  　　通过以太网便可直接将网络摄像机接入系统，实现了即插即用功能，无距离限制，免去了复杂的网络配置和布线工作，大大减少了工程及安装成本。
  　　施工维护的注意事项
  　　在具体施工中，本文重点强调一个方面，就是防雷方面，因为很多的监控点都是安装在室外，特别是铁路沿线的野外环境，再加上南方本来雷雨发生的更加频繁，所以就更要做好监控点的防雷措施，除了要安装避雷针防止直击雷，还要安装能防电源雷、感应雷的设备。
  　　在使用过程中出现故障的维护过程中，尤其要重点检查网络线路是否正常，因为此项目全部是要依靠租用来的宽带网来传输所有数据的。视频监控设备方面出现故障的机率不多，而且视频设备出现故障也容易维护，维护的周期也短。所以通讯线路方面是要重点维护部分。
  　　结语
  　　随着网络技术的不断深入，视频监控技术只有沿着网络化、远程化的方向发展，才能满足视频监控高稳定性、高可靠性和高简便性的要求。预计今后几年，远程网络视频监控系统，将会极大地促进铁路系统安全、优质的发展，和铁路部门SIS、MIS信息管理平台结合，成为铁路系统集中管理必不可少的一部分，对保证社会平安、促经济发展起到重要作用。