鐵路高清視頻監控系統解決方案
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大華技術股份有限公司
根據我國中長期鐵路網規劃，截至2015年年底，我國將會建成42條高速鐵路客運專線，基本上建成以“四縱四橫”為骨架的全國快速客運網，總里程將超過19,000km。隨著高速鐵路的建設及鐵路管理的精細化，原有的模擬視頻監控系統已經不能滿足視頻監控需求，越來越多站點在建設時已開始規劃高清視頻監控系統。浙江大華技術股份有限公司（簡稱大華股份）推出針對鐵路系統的高清化、網絡化的數字視頻監控解決方案，能夠根據鐵路的特殊需求，提供從鐵路沿線到車站監控室、再到鐵路局監控指揮中心，最后到中國鐵路總公司的多級別、大規模的、完整可靠的高清視頻監控解決方案，實現先進的遠程聯網高清視頻監控。
鐵路視頻監控需求分析
鐵路視頻監控有以下特殊需求：
（1）旅客進入安檢區域后，在安檢儀上放置行李，通過安全門檢查，進行人身檢查，在安檢儀上取走行李。視頻監控對安檢過程進行全程的本地實時視頻監控。面部特寫采集需求：在安檢過程中采集旅客正面面部特征。行李特征采集需求：行李數量和特征圖像。
（2）用戶數量眾多，除了有本站點的管理人員和值班人員外，還有上級鐵路局等管理單位及當地鐵路公安部門。如何實現上述不同單位、不同部門的實時監控、共享監控的目標也是鐵路視頻監控重要需求。
（3）鐵路客站視頻監控需要有良好權限管理、視頻流并發訪問及轉發能力支持，需要支持權限管理，權限分配、合法性認證、訪問權限的管理。對于用戶登錄操作記錄等功能，需要支持優先級管理，高優先級的用戶在沖突時可以優先搶占資源。
（4）鐵路客站視頻監控層次多，除了車站本身的監控點位外，還需要接入線路的監控圖像，需要接入到上級管理平臺；需要監控系統具有開放性，可以兼容其余廠商設備，可以支持平臺的互聯。
（5）設備數量多的客運車站，需要一個管理設備進行統一管理，并在設備掉線或故障時進行報警；需要支持網管功能，即對于網絡內的所有設備運行狀態進行檢測，故障監測及性能監測。
（6）客運車站人流量大，安全管理人員不足，需要增加智能分析功能。通過對視頻圖像分析，發現非正常行為，并能發出報警提示（聲音、彈出圖像等方式）。
（7）對于視頻監控的基本需求，主要包括實時視頻圖像的監控、云臺控制、錄像資料回放、現場語音監聽、報警聯動等功能。
鐵路高清視頻監控系統設計
2.1 系統整體架構
鐵路綜合視頻監控系統是一個多級管理、多級轉發、多級存儲的大型網絡化視頻監控系統，根據鐵路視頻監控的現狀及需求分析，在《鐵路綜合視頻監控系統技術規范》的框架下，大華股份為鐵路行業量身定制了不同的解決方案。系統組網方式見圖1。
圖1 鐵路高清視頻監控系統組網方案
視頻監控系統由視頻采集點、視頻接入節點（I類和II類）、視頻區域節點和視頻傳輸網絡構成，其中視頻接入節點、客運專線視頻節點和視頻傳輸網絡各系統共用，視頻采集點和監視終端可根據各系統的需要進行設置，在很多場合也能實現各系統共用。
客運專線監控中心是整個綜合視頻監控系統的調度和管理中樞，統一管理和調度全線視頻監控設備及網絡。監控中心圖像調用模式支持自動輪詢、人工調看方式。
監控分中心實現對管轄區內視頻采集終端的分系統、分區域遠程監控及實時圖像調用。在調度所相關部門（如電力及牽引供電、綜合維修、動車運用、列車運行控制、旅客服務、防災安全監控），以及安全監察室設置監控分中心，同時在沿線（綜合維修部門、各公安部門）設置監控分中心。
現場監控點攝像機（視頻采集點）就近接入各視頻接入節點，并接受監控中心指令。在客運專線公司、車務段/站、工區、綜合維修管理中心、牽引變電所、信號中繼站、區間無線基站等地的通信機房內設視頻接入節點
在大環境視頻網絡組建完成以后，大華股份還會根據客戶的典型需求針對各項目來調整解決方案的細節。
2.2 Ⅰ類站點、Ⅱ類站點
分析鐵路行業現狀后，對于傳輸通道較小的Ⅰ類站點、Ⅱ類站點，推薦使用高清前端+NVR的方式進行組網（見圖2）。
圖2 小型站點高清組網方案
2.3 大型的Ⅰ類站點
對于大型的Ⅰ類站點在帶寬條件允許的情況下，推薦使用高清全數字化的方式進行組網（見圖3），滿足客戶“不光看得見，還要看得清”的需求。在某些重要的點，根據帶寬特點和存儲需求，推薦使用200萬像素的高清攝像機，最大限度地利用現有網絡來達到高清效果。并且提供了各種不同的接口IP口、HD-SDI口、光口來滿足不同的接入需要。
圖3 大型站點高清組網方案
鐵路高清視頻監控系統組成
車站視頻監控系統負責完成前端的音視頻信息、告警信息的采集、緩存、編碼、存儲及發送等功能，并可接受來自網絡的控制指令。
鐵路高清視頻監控系統采用全數字化方式，主要包括如下設備：高清網絡攝像機、NVR網絡硬盤錄像機、報警輸入輸出設備、語音對講設備、網絡管理服務器、視頻管理平臺等。
3.1 站點的點位設置
3.1.1 監控點位設置原則
（1）車站出入口的配置。車站出入口應配置寬動態高清攝像機，應能清楚的辨別出入人員的面部特征及出入機動車的機動車牌號。
（2）站前廣場、候車廳、站臺、售票廳的配置。站前廣場、候車廳、站臺、售票廳這類開闊場所宜采用高清攝像機和高清一體化球型攝像機輪巡監控相結合的方式。其中，高清攝像機用于對重點區域進行監控，高清一體化球型攝像機用于對輪詢監控和應急情況下的定點監控。
（3）出入通道的配置。出入通道（含樓梯口、地道）的攝像機應配置高清攝像機，其監控范圍應覆蓋主要通道的道口，監控圖像應能清晰顯示進出道口人員的體貌特征。對于大型通道，應配備高清一體化球型攝像機，能夠對整個通道進行覆蓋。
在主要通道宜設置人群密集警示功能，當攝像機畫面內出現人員密集狀況，系統會自動顯示該畫面至預設的監視屏（支持多畫面顯示），提示管理人員注意并處理，降低事故發生風險，此功能可通過視頻監控平臺完成。
（4）電梯的配置。自動扶梯口宜配置高清攝像機。應能清楚地辨別出入人員的面部和體態特征。電梯間應配置高清攝像機。
電梯轎廂攝像機選擇的高清廣角半球型攝像機，應結構小巧美觀，應具有防暴結構，防止人為破壞。
（5）售票窗口的配置。售票窗口應配置寬動態高清攝像機。其監控圖像應清楚顯示對旅客的接待過程、回放圖像應能清晰顯示旅客的面部特征和售票交易過程；售票處應配置聲音錄制裝置（如拾音器），音視頻信號應同步存儲，回放應能清楚辨別旅客與服務人員對話內容。
（6）財務室。
財務室應配置高清攝像機。監控圖像應能清晰顯示財務室的關鍵區域，如保險箱，現金出納桌面。但該區域圖像應設置權限，限制人員查看。
（7）行李托運處及提取處的配置。行李托運處及提取處應配置高清攝像機。此類區域應能清楚顯示乘客及工作人員行李搬運的動作。行李托運處應配置聲音錄制裝置（如拾音器），音視頻信號應同步存儲，回放應能清楚辨別旅客與服務人員對話內容。
（8）車站周界的配置。車站周界外墻應配置高清攝像機。監控圖像應能清晰顯示圍墻的狀態。
（9）通信、計算機等機房配置。機房應配置高清攝像機。監控圖像能夠清晰的顯示人員在機房的狀態。
3.2 安檢區監控
監控點位分布布局見圖4
1號點位：旅客人員進入進站口，在安檢儀傳送帶放置物品。在安檢儀頂部或一側安裝設置高清網絡像機，監控視角范圍為從物品放置位置到進入安檢儀暗箱。安檢管理員可以實時瀏覽整個物品傳送過程。
2號點位：旅客進入安全門進行檢測，人員進入安全門時，在人員對面和安檢門安裝設置高清網路攝像機，監控視角范圍為從安全門人員上身到安全門頂部。重點采集人員面部特征，提供高清圖片資料、圖像資料，實現重點人員視頻資料檢測存儲，以便為后臺管理提供有效數據。
3號點位：旅客通過安全門后，車站安檢人員進行全身檢查。在安檢門頂部或者外側安裝設置高清網路攝像機，或者結合原有站內攝像機，整體監控安檢人員對旅客檢查過程。實現管理人員對安檢人員的直觀的督導管理。
4號點位：旅客結束檢查后，安檢儀完成物品掃描，通過傳送帶從暗箱把物品傳出。在安檢儀頂部或一側安裝設置高清網路攝像機，或者結合原有站內攝像機，監控視角范圍為從旅客完成安全檢測，到從傳送帶取走物品。實現安檢管理員對旅客取走物品過程進行監控管理。
3.3 傳輸設備
傳輸設備由光纖收發器和網絡交換機組成，光纖收發器主要為網絡攝像機的光電信號轉換使用。根據實際情況設置帶千兆光纖上聯接口的交換機，用于視頻數據上傳至監控中心。
3.4 存儲設備
由于高清點數較多，存儲時間相對較長（30d），因此，所需存儲容量亦較大。存儲方案采用NVR動態檢測錄像存儲或定時錄像存儲的方式進行，即通過在監控中心部署多臺NVR設備對前端分區視頻分別提供接入，客戶端可通過訪問平臺的方式進行實時監控和錄像回放，也可通過直接訪問NVR的方式瀏覽前端視頻和查詢錄像。
3.5 系統功能概述
視頻管理平臺實現重點現場監視、重點現場錄像、錄像檢索回放、報警輔助處置、視頻智能分析、視頻服務接口提供、視頻后臺管理和視頻數據庫管理等功能。
視頻監控：站點監控中心和上級管理平臺根據需要可以隨時查看站點任意一路或多路視頻，并實現視頻的錄制、回放、抓拍等功能。
報警處理：對于車站、線路發出的報警信息，監控中心端立即通過聲光報警、語音報警等方式提示，并自動記錄報警，打開監控點位的監控信息。
智能分析：當有以下任意情況發生的時候，系統自動產生聲光電報警，并且進行報警視頻的彈出：絆線穿越檢測、區域入侵檢測、圍欄跨越檢測、徘徊檢測、物品遺留和搬動檢測、快速移動檢測、視頻異常檢測。
遠程控制：站點監控中心和上級管理平臺可遠程控制站端視頻處理單元，實現手動錄像、定時錄像、報警觸發錄像、畫面異動檢測。
系統資源管理及監控：管理系統內的設備、系統功能、系統數據等基本信息和配置參數。
系統運行監控：對視頻設備、服務器、系統軟件、應用軟件、用戶操作進行遠程監視與控制。
智能運維：管理系統內的視頻設備、平臺服務、網絡設備（路由、交換機）、數據庫等中間件進行運行信息的收集統計；支持設備錄像巡檢、中心錄像巡檢、視頻質量診斷并生成報表等功能。
鐵路高清視頻監控系統優勢
（1）綜合化的應用管理：系統為車站、線路提供視頻、報警、語音等數據的接入、存儲、分發、業務處理等綜合性安全生產應急指揮應用平臺，提供一站式應用解決方案。
（2）優越的環境適應性：采用防爆、防腐、防塵、防水工業化前端設備，滿足易爆、高溫、腐蝕等惡劣應用環境；
（3）全面高清數字化應用：全面實現高清圖像的應用，從前端采集、編碼傳輸、錄像存儲、解碼回放等各環節均實現高清化處理；采用全數字化架構方案，易部署、易管理、易維護；
（4）高系統安全性：系統提供用戶接入認證、前端設備接入認證，完備的分級權限管理；視頻錄像引入數字簽名處理，防止數據篡改；
（5）高數據安全性：監控中心配置的存儲設備支持RAID 0、1、5等多種安全冗余格式，數據存儲容量大，存儲時間長，若硬盤壞掉后可直接啟用熱備盤，不會丟失錄像數據，數據安全性高，真正實現7*24無間斷工作。
結束語
基于網絡技術、視頻編碼技術日益更新，高鐵客運站視頻監控系統已逐步向網絡化、高清化發展，并融合視頻監控系統以外的外圍安防子系統，加上智能分析技術的應用，形成具有綜合性、實戰性的管理系統。
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