郑西高铁综合视频监控系统应用案例

　　一、视频监控系统的发展及应用

　　视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。在二十世纪九十年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。在二十世纪九十年代中期，基于PC机的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。在二十世纪九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。其技术开始广泛用于铁路运输指挥、公安保卫、生产作业、安全监控等领域，并随着铁路既有线提速和客运专线建设的开展，其应用范围进一步扩大。视频监控技术的投入使用，使铁路各级用户可根据需要实时调用或回放采集点视频图像，满足了铁路行车安全、货运安全、客运组织、治安防范、应急救援指挥等各专业管理需要和铁路业务部门对视频信息共享的需求。

　　二、视频监控系统在郑西高铁中的应用

　　郑西客专是我国具有世界一流水平的长距离干线高速铁路。作为高铁安全运行的重要保障，铁路综合视频监控系统已成为高铁必不可少的配套系统。它基于铁路系统的IP网络，是一个多级管理结构、网络化的视频监控系统，是最先进的第三代视频监控技术。其每级管理中心均具备音视频码流管理、音视频存储、视频分析及告警采集、处理功能，并利用当今最前沿的智能视频分析技术，实现异常行为智能识别，对异物侵入、设备严重破坏或丢失等主动发出报警信息，减轻监控人员的工作负担，提高监测准确度，对加强铁路安全防范和管理至关重要，使高铁管理工作更加有效。

　　郑西高铁综合视频监控系统于2009年6月开始施工，2010年1月正式竣工投入运营。系统从郑州站始至西安站，沿线共计13个车站，各车站下属监控点覆盖全线142个基站、24个信号中继站以及全部牵引变电所、AT所、分区所。全线共安装235个室内半球摄像机、189个室内快球摄像机、221个公跨铁摄像机、28个咽喉摄像机、143个电力电牵摄像机，共计816个摄像机。同时在巩义、洛阳、渑池、三门峡、灵宝、华山、渭南7个客运站，接入客服系统，共计277个摄像机。系统能对郑西高铁车站的重点部位（咽喉区）、区间公跨铁区段、通信、信号、牵引供电、电力供电等机房内外，进行实时监控和视频存储，可满足调度、车务、客运、机务、工务、电务、车辆、供电、公安、安监等业务部门及防灾监控、救援抢险和应急管理等多种需求，实现了视频网络资源和信息资源共享。

　　三、郑西高铁综合视频监控系统组网

　　郑西高铁综合视频监控系统主要由监控管理中心、监控分中心、区间监控站、前端设备、监控终端及视频传输网络组成。系统采用本线传输系统、IP数据网互连的组网方式，区间站数据通过传输系统提供的MSTP接口汇聚到车站监控分中心并进行存储，监控分中心到系统监控管理中心的汇聚由IP数据网承载。监控管理中心和各监控分中心采用星形逻辑连接方式，各视频采集点通过有线方式将视频信息上传至监控分中心。系统组网方式如图1所示。 

　　图1 综合视频监控系统应用网络组成示意图

　　郑西高铁综合视频监控系统有2个监控管理中心，分别设在郑州（郑州局调度所）和西安（西安局调度所），分别负责本区域的视频接入管理。郑州监控中心负责郑州、巩义、洛阳龙门、渑池、三门峡、灵宝西6个分控中心的视频接入管理。西安监控中心负责新华山、新渭南、新临潼、西安北4个分控中心的视频接入管理。监控管理中心以一台三层交换机为核心，构成一个局域网络，连接着各监控分中心，并可与第三方系统连接，实现与本地设备的互联。监控管理中心通过系统管理软件完成对全线视频监控设备及网络的统一管理，完成对视频图像的管理、调用和控制，并对各监控分中心进行授权。其主要职能为管理、监视、控制和报警处理。同时，监控管理中心还具有与电力SACADA、动力环境监控、防灾系统等其他第三方系统的接入、联动功能。

　　郑西高铁综合视频监控系统有10个监控分中心，分别设置在郑州、新巩义、洛阳龙门、渑池、三门峡、灵宝西、新华山、新渭南、新临潼、西安北车站内。车站监控分中心在整个系统网络中起承上启下的作用，其配置的三层交换机支持VLAN业务，具有弹性扩展能力。监控分中心在接收本站/区间编码器处理过的摄像机视频信号后，进行存储和后期分析处理，生成相应信息向监控管理中心发送。监控分中心还可接入各客专公司、公安派出所、综合维修工区的客户端设备。监控分中心客户端根据授权不同，可实现对管辖区内视频采集终端分专业、分区域的远程监控、实时图像浏览及录像调用存储。监控分中心管理工作站支持本机录像与图片截取。

　　区间监控站在沿线GSM-R基站、信号中继站、牵引变电所、开闭所、分区所、AT所、电力配电所设立，属于网络末端，其配置的交换机实现现场业务的接入。区间监控站主要负责各现场监控点摄像头视频信息的就近接入、处理、短时（24—48小时）缓存和视频信息上传，并接受监控管理中心的调用和控制。前端设备可对范围内的环境进行实时图像采集。它采用视频电缆接入监控站或监控分中心。在车站咽喉区、公跨铁立交桥的前端设备采用“光缆+视频光端机”方式，就近接入监控站或监控分中心。监控终端就近与监控分中心平台连接，可调看监控图像。

　　四、郑西高铁综合视频监控系统构成

　　郑西高铁综合视频监控系统的监控管理中心配置中央服务器系统1套、交换机1台和监控终端等，实现全线视频设备的管理、视频告警图像、告警处理结果和告警信息的存储，并根据告警类型、告警级别和告警点位置，做出处理决策。中央服务器系统包括管理服务器1台、流媒体服务器1台、录像服务器1台、接口服务器1台、磁盘阵列1套。

　　监控分中心除了有集中处理设备，还有室内外前端设备，包括管理服务器、流媒体服务器、录像服务器、存储设备、交换机、DVR、监控工作站、摄像机及其附件等。监控分中心接收本车站和相邻区间视频编码器处理过的摄像机视频信号，进行存储和后期分析处理，并生成相应信息向铁路局监控中心发送。区间监控站主要配置交换机、DVS、行为分析设备、光端机、各种摄像机等。

　　前端设备主要由编码器、前端摄像机、视频光端机和相关线缆组成。前端设备分室外设备和室内设备。室外设备有球形室外自动变焦摄像机、咽喉区PTZ一体化摄像机、公跨铁桥梁处固定式枪机摄像机、摄像机安装立柱及支架、防雷、接地装置等。室内设备有设备机柜、视频编码及前端分析设备、室内固定摄像机、室内自动变焦摄像机、视频光端机、电源模块及安装支架等。前端设备可对监控范围内的环境进行实时图像采集。
监控终端就近与监控（分）中心平台连接，可调看监控图像。各业务部门可根据需要设监控终端。系统构成如图2所示。 

　　图2 郑西综合视频监控系统构成图

　　五、郑西高铁综合视频监控系统功能及特点

　　1.先进性：系统采用了先进的H.264视频压缩技术，将现场采集图像经编码压缩通过网络传输到监控中心，监控中心经过视频解码后还原成的模拟图像画面延迟小，清晰度高。系统运用的视频行为分析技术可对图像进行突然入侵检测、移动物体检测、运动路径检测、遗留物体检测、指向接近检测等，可分析、过滤场景的自然变化行为，以降低误报率，提高告警精确度。

　　2.实用性：系统可实现视频采集、视频监视（人工和自动轮巡）、视频录像/存储及回放、视频远程控制（云镜和辅助功能）、预置位操作、告警信息显示和历史告警查询。支持分级管理和多用户同时观看，系统管理员可远程管理服务器等。

　　3.可靠性：系统运行稳定可靠，维护检修方便，可满足用户30×24小时监控要求。具有声、光可闻可视告警，并在报警时，实时监控和记录事件过程，减轻监控人员工作负荷，提高了工作效率和准确度。

　　4.安全性：系统具有严格的权限管理、安全机制，能够对接入网络的用户进行身份和权限识别，保证信息安全。

　　5.扩展性：基于IP网络技术的监控系统可灵活扩展和升级，以便在尽量长的时间内满足铁路发展的需要，有效降低了成本。

　　六、结束语

　　郑西高铁综合视频监控系统具有安全可靠、技术先进、经济适用、具有可扩展性和可持续发展能力、合理布局、互联互通、资源共享等特点，适应了铁路发展的需求，在铁路运输生产、调度指挥和行车安全中发挥着越来越重要的作用。