高铁、铁路、轨道远程视频监控系统

1高铁远程视频监控系统设计方案设计单位：深圳亿成安科技有限公司设计工程师：潘金鹏设计时间：2013201320132013年12121212月4444日2目录目录目录目录一.系统设计的背景............................................................................3二.系统设计的特点............................................................................6三.系统设计的难点............................................................................7四.系统设计的特殊需求....................................................................9系统设计原理...................................................................................112、系统组成...............................................................................122.2上级铁路局监控中心或公安部门的监控中心.............122.3通信线路..........................................................................133、系统结构拓扑图...................................................................144.4流媒体分发功能..............................................................15六.系统的主要特性..........................................................................161、先进性...................................................................................164、稳定性...................................................................................166、扩展性...................................................................................17七.结束语..........................................................................................173一....系统设计背景随着我国改革开放的深入，市场经济迅速发展，人口城市化进程加速，在交通运输上，发展高速铁路客运系统的已经成为了当前重要的建设项目，我国高速铁路建设正以前所未有的规模和速度发展。目前已经建成通车的是京津高速铁4路，即将通车的是石太高速铁路，已经正在开工建设的京沪、武广等等。目前，我国正在掀起大范围高速铁路建设热潮。由于高速铁路平均时速超过200公里，而且要求平稳，在这样一个快速运行的环境中，如何才能做好安全防范？高铁安防的特点是系统跨度大、地理分布广，视频分析的环境复杂，因此对网络化、数字化、集成化要求很高。高铁运行的视频监控系统，由哪些方面构成，能实现什么样的功效？从管理上讲，铁路系统作为国家重要的运输管理部门，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，成为日常工作的主要障碍。作为辅助管理手段之一的视频监控系统，也能看出当前铁路系统在安全管理方面的一些问题。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，尤其是当前的高速铁路建设。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。能够根据高速铁路的特殊需求，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。铁路各级管理部门可随时掌握实时的安全运行情况，做出正确的管理决策。真正达到预防事故、侦察破案、安全管理、统一指挥的目的。根据铁道部最新调整的中长期铁路网建设规划，预计到2020年，中国铁路营业里程将达到12万公里。其中，200公里及以上时速的高速铁路建设里程超过1.8万公里，将占世界高速铁路总里程的一半以上，而近三年我国将迎来高铁建设高峰期。蓬勃发展的高铁市场势必对安防行业产生积极影响。据相关资料显示，按2012年中国高铁项目总里程为1.3万公里计算，近三年高铁对视频监控系统的投5资就将达26亿元。如包括门禁、周界防范等安防子系统投资在内，安防系统的市场规模将达30亿元左右。显然，在高速铁路建设的热潮下，催生了大量监控、门禁、报警等产品，以及工程建设、系统集成、管理服务等项目，必将带来巨大的安防商机，高铁安防势必成为安防企业角逐的新战场。随着中国高铁事业的迅速发展，关注高铁领域的安防企业越来越多，竞争也将愈演愈烈。高铁安防市场监控前景固然美好，但也是门槛较高的领域之一。就视频监控来说，要求采用先进的视频监控技术，基于铁路系统的IP网络，构建数字化、智能化、分布式的网络视频监控系统，以满足公安、安监、客运、调度、车务、机务、工务、电务、车辆、供电等业务部门及防灾监控、救援抢险和应急管理等多种需求，实现视频网络资源和信息资源共享。高铁监控可以分为四个方面：即综合视频监控系统、CCTV监控系统、机房监控系统和防灾安全监控系统。综合视频监控系统作为通信系统内通信业务网的一个子系统，负责车站重点部位，包括区间公跨铁区段、通信、信号机房、牵引供电、电力供电机房内、外等的监控；CCTV监控系统作为信息系统内旅客服务系统的一个子系统，实现车站内候车室、站台、进站大厅、站前广场、进站咽喉等处图像监视。虽然两者分开建设，但紧密相关。CCTV监控系统仅配置前端设备，后端显示设备，视频服务器、视频存储设备、视频管理等设备由综合视频监控系统统一考虑。机房监控主要包括动力环境监控、安全监控，会用到感温、感热探测器及门禁系统。防灾安全监控则对危及铁路运输安全的自然灾害(风、雨、雪等)及异物侵入等突发危害进行监测，为运营调度中心运行计划调整、下达行车管制、抢险救援、维修提供依据。二....系统设计的特点高速铁路不同于一般的铁路系统，高铁本身即是一个系统化、集成化的大型工程，仅通信部门就涉及到10多个子系统，包括有线、数据、传输、调度、应急通信、视频监控等等。高铁与普通铁路或地铁区别很大，例如地铁通常时速在60公里左右，列车间隔约在3分钟，而高铁时速可能达到300公里，但时间间6隔可能与地铁差不多，这就对高铁的通信指挥系统提出了很高的要求，同时，作为一个重要的辅助设施，视频监控系统的要求也相应的非常高。首先，高铁视频监控系统特点高铁的视频监控系统，要求采用先进的视频监控技术，基于铁路系统的IP网络，构建数字化、智能化、分布式的网络视频监控系统，满足公安、安监、客运、调度、车务、机务、工务、电务、车辆、供电等业务部门及防灾监控、救援抢险和应急管理等多种需求，实现视频网络资源和信息资源共享。高铁视频监控系统一般基于网络架构，实现视频的采集、编码压缩存储、转发及虚拟矩阵的功能。摄像机采集到视频信号通过同轴电缆连接到DVR或编码器，实现视频的采集、编码压缩和传输，PTZ摄像机的控制信号通过RS485进行传输;编码器将视频流通过网络发送到NVR进行集中存储备份;存储服务器可以将DVR或NVR的视频资料进行重点备份;流媒体服务器可以在多个用户访问时进行集中视频转发而减少网络及前端设备的压力;解码器与电视墙连接，实现视频的集中大屏幕显示还原。其次，视频分析技术高铁的特点是系统跨度大、地理分布广，视频分析的环境复杂，风霜雨雪雾、摄像机抖动、火车灯光、城市灯光、昆虫、云影等现象均是视频分析可能会遇到的问题，良好的VCA系统应该能够很好地平衡漏报与误报之间的问题。铁路不同于实验室，对摄像机的任何角度、焦距等调整均需要一定的人力、物力，视频分析对场景(FOV)的要求很高，在日后的配置中需要不断调整确。因此，不难理解多数视频监控系统的视频分析摄像机采用的也是PTZ摄像机而不是固定摄像机了。分析模式固定后，摄像机FOV调整好，需要进入分析设置，通常，一路摄像机视频只能进行一个模式。在铁路应用中，主要有两种VCA模式，一种是在重要区段及咽喉区设置入侵探测，用来识别人或动物入侵到高铁路轨(高铁沿线多半封闭或栅栏保护等物理方式，但还是有可能有入侵进入);公跨铁区域设置高空落物分析，防止高空落物对列车运行产生影响。目前这两个视频分析应用模式在铁路视频监控中均有一定应用并表现良好。目前视频分析技术主要有两种架构方式，一种是基于后端服务器的方式，另外一种是采用前端DSP方式(DVS或IPC)。DSP方式，即分布式智能分析架构下，视频分析单元一般位于视频采集设备附近，这样可以有选择地设置系统，让系统只有在报警发生的时候才传输视频到控制中心或存储中心，相对于服务器方。7三....系统设计的难点高铁视频监控系统不同于一般的视频监控系统，所以它的设计存在一些比较困难的问题，总结起来有如下几点：·视频监控点位通常比较分散、跨度比较大，通常是几百公里甚至上千公里;·视频监控摄像机户外工作，环境通常比较恶劣;·监控点多为室外高杆或钢架上安装，施工难度比较大;·视频采集设备、编解码及部分存储设备分散地分布在无人职守机房，安装调试成本高;·系统中用户数量众多，系统需要有良好权限管理、视频流并发访问及转发能力支持;·视频分析环境复杂，风霜雨雪雾、摄像机抖动、灯光等众多干扰因素可能导致误报警。因此，在架构铁路视频监控系统时，需要根据其线路应用特征和环境的特殊性，结合各种常规监控应用系统以外的特殊因素进行分析，例如以下几个方面：风雨雷电等自然现象风雨雷电等自然现象风雨雷电等自然现象风雨雷电等自然现象风、雨、雷、电给室外摄像机带来很大的考验，雨雪、高温、低温、雷击、大风等，每个破坏环节都可能造成系统维护成本的剧增，而铁路项目的特点是跨度大，常常是山高路远，有时还要高空作业，并且系统一旦开通运行再申请作业会遇到很多限制，造成成本增加。因此，室外摄像机的选型、安装、接线及摄像机本身的高质量尤其重要。长距离摄像问题长距离摄像问题长距离摄像问题长距离摄像问题高铁监控，按照点位主要分为室内机房、室内候车厅、售票处及室外广场、站台等，这些位置的摄像机部署没有特别特殊的地方，但是另外一个点位较多的应用就是铁路沿线。绵延的铁路，是长距摄像机的绝对用武之地，长距摄像机可能需要监控几十米、几百米甚至几公里，那么，意味着长距摄像机可能需要有几公里的远望效果。远望摄像机并非简单的摄像机加长焦距镜头。通常，当焦距拉到一定长度时，手动键盘的操控很难去定位一个很远处的目标物，也就是说，摄像机的微步控制功能很重要。另外，高空远望摄像机，抗抖动、夜视照明问