王立春

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海 200070）

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上海鐵路局既有鐵路視頻接入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案研究

王立春

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海 200070）

針對(duì)既有鐵路各類視頻系統(tǒng)封閉、歸屬不同管理部門的不足，建議將其統(tǒng)一納入高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)建高速、普速鐵路統(tǒng)一的綜合視頻監(jiān)控平臺(tái)，提供視頻綜合利用，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、分發(fā)和共享，保障運(yùn)營(yíng)安全和提高管理效率。

既有鐵路；綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)；接入；方案研究

近年，鐵路行業(yè)的視頻監(jiān)控一直是鐵路總公司及各路局相關(guān)部門重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)，高速鐵路在建設(shè)之初已通過(guò)搭建統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了共享視頻數(shù)據(jù)流，但普速鐵路的既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)分屬于不同部門，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、系統(tǒng)封閉。

1　既有鐵路視頻業(yè)務(wù)需求及運(yùn)用情況

既有鐵路視頻監(jiān)控包含由供電、車務(wù)、客運(yùn)、貨運(yùn)、機(jī)務(wù)、工務(wù)、公安、電務(wù)系統(tǒng)等多個(gè)部門自建的系統(tǒng)，資產(chǎn)多分屬于各自運(yùn)用部門，維護(hù)、管理、系統(tǒng)各自獨(dú)立封閉、系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、無(wú)法實(shí)現(xiàn)共享。設(shè)備類型分散、性能老化、型號(hào)陳舊，導(dǎo)致清晰度不高、監(jiān)控圖像模糊、設(shè)備維修率高。

本文以上海鐵路局管轄范圍內(nèi)徐連、鄭徐、京滬、滬昆等既有鐵路線的牽引變電所、分區(qū)所、開閉所等75處節(jié)點(diǎn)及上海站、上海南站、徐州站、阜陽(yáng)站、合肥站、南京站、揚(yáng)州站、杭州站、紹興站、等26處車站的既有視頻接入綜合視頻監(jiān)控平臺(tái)改造為例，探討既有鐵路視頻接入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案。

2　綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)由鐵路總公司的視頻核心節(jié)點(diǎn)、路局的視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)、重點(diǎn)站的I類視頻節(jié)點(diǎn)、II類視頻節(jié)點(diǎn)和視頻匯集點(diǎn)構(gòu)成。

核心節(jié)點(diǎn)具有視頻信息的存儲(chǔ)、分發(fā)、調(diào)用、控制、系統(tǒng)管理及與其他系統(tǒng)互聯(lián)等功能。

區(qū)域節(jié)點(diǎn)具有對(duì)本區(qū)域視頻信息的存儲(chǔ)、分發(fā)及轉(zhuǎn)發(fā)、調(diào)用、控制、系統(tǒng)管理及與其他系統(tǒng)互聯(lián)等功能。為了便于對(duì)既有普速鐵路視頻監(jiān)控的管理，本工程分別在上海局新調(diào)度樓及假日辦增設(shè)了對(duì)牽引供電視頻及客站視頻進(jìn)行區(qū)域管理的小區(qū)域節(jié)點(diǎn)。接入上海局高速鐵路已建的綜合視頻監(jiān)控平臺(tái)。

I類視頻節(jié)點(diǎn)具有信息的接入、存儲(chǔ)、分發(fā)及轉(zhuǎn)發(fā)、調(diào)用、控制、配置管理、告警處理，以及與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)互聯(lián)和聯(lián)動(dòng)等功能。既有鐵路I類視頻節(jié)點(diǎn)的設(shè)置需綜合考慮既有網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)網(wǎng)或傳輸網(wǎng)）帶寬的富余度、設(shè)備的擴(kuò)容、機(jī)房布設(shè)、電源接入能力等情況，盡可能設(shè)置在大站。

II類視頻節(jié)點(diǎn)具有信息的接入、存儲(chǔ)、分發(fā)及轉(zhuǎn)發(fā)、調(diào)用、控制、告警處理，以及與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)互聯(lián)和聯(lián)動(dòng)等功能。

2.1普速鐵路視頻納入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的框架

普速鐵路視頻納入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的框架如圖1所示。

2.2系統(tǒng)功能單元

系統(tǒng)功能可通過(guò)不同的功能單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，視頻系統(tǒng)邏輯功能模塊單元組成如圖2所示。

既有上海局綜合視頻監(jiān)控平臺(tái)功能可通過(guò)已有的管理單元（MU）、數(shù)據(jù)分發(fā)及轉(zhuǎn)發(fā)單元（DDU）、接入網(wǎng)關(guān)單元（AGU）、告警單元（AU）、存儲(chǔ)單元（SU）和電子地圖單元（MAP-U）等功能單元實(shí)現(xiàn)。

在上海鐵路局假日辦和上海局新建調(diào)度樓內(nèi)通信機(jī)械室新設(shè)2處視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)通過(guò)管理單元（MU+mU）、DDU、AGU、AU、SU和MAP-U等功能單元實(shí)現(xiàn)對(duì)新接入的普速鐵路的牽引供電及客站視頻的分區(qū)分類管理。

沿線新設(shè)I類視頻接入節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)功能可通過(guò)DDU、AGU、AU、SU、MAP-U、視頻分析單元（VCA）以及視頻代理單元（SA）等功能單元實(shí)現(xiàn)。

II類視頻接入節(jié)點(diǎn)功能可通過(guò)視頻匯集單元（VCU）、視頻處理單元（VPU）和VCA實(shí)現(xiàn)。對(duì)系統(tǒng)既有服務(wù)器進(jìn)行上述邏輯功能模塊單元框架構(gòu)建后，既有服務(wù)器設(shè)備可充分利用。

3　系統(tǒng)方案

3.1客站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的接入

在上海鐵路局假日辦通信機(jī)械室新設(shè)視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)，將已有的14個(gè)車站和新接入的12個(gè)車站節(jié)點(diǎn)，分別通過(guò)新設(shè)的上海、南京、合肥、徐州、杭州、金華I類視頻節(jié)點(diǎn)接入至視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)，為了充分利用既有前端設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)既有的視頻監(jiān)控設(shè)備，在不影響其既有正常運(yùn)行的前提下，對(duì)其視頻信號(hào)分路接入，即將接入的12個(gè)車站通過(guò)新設(shè)編碼器、8轉(zhuǎn)16路視頻分配器的方式，設(shè)定新老系統(tǒng)控制優(yōu)先級(jí)，并網(wǎng)運(yùn)行，同時(shí)將原視頻信號(hào)傳送至綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)及車站既有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

由于新設(shè)視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)及編碼器，所以，假日辦既有數(shù)字矩陣對(duì)新設(shè)編碼器的編碼數(shù)字信號(hào)無(wú)法匹配，無(wú)法將各車站視頻流進(jìn)行相匹配的熵編碼的解碼、反量化、離散余弦變換（反DCT）、反取樣及色相變換，無(wú)法將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號(hào)輸送至假日辦大屏幕上進(jìn)行視頻顯示，所以新設(shè)相匹配的數(shù)字矩陣，將上述共計(jì)26個(gè)車站的視頻圖像傳送至既有的監(jiān)控大屏幕上，如圖3所示。

3.2牽引供電系統(tǒng)視頻的接入

既有牽引供電視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用硬盤錄像機(jī)對(duì)前端視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像、數(shù)模轉(zhuǎn)換、壓縮存儲(chǔ)，直接處理，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)鐵路傳輸專線的10個(gè)2 Mbit/s環(huán)接入上海局主控端服務(wù)器。既有硬盤錄像機(jī)型號(hào)不一、使用不穩(wěn)定，設(shè)備板件故障頻發(fā)，同時(shí)新設(shè)設(shè)備與既有設(shè)備的兼容性、互聯(lián)互通協(xié)議等方面存在難以融合問(wèn)題，無(wú)法保證硬盤錄像機(jī)完全融合到路局綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，所以牽引供電系統(tǒng)視頻的硬盤錄像機(jī)全部進(jìn)行更新改造，如圖4所示。

在新建調(diào)度樓內(nèi)設(shè)置視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)同綜合視頻監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行互聯(lián)，視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)新設(shè)的新沂、連云港、徐州、徐州北、鎮(zhèn)江、宿州、蚌埠、滁州、南京、無(wú)錫、昆山、上海、嘉興、杭州、衢州等15處I類視頻節(jié)點(diǎn)，匯聚徐連線、鄭徐線、京滬線、滬昆線的牽引變電所、分區(qū)所、開閉所等75處II類視頻接入節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)分散的視頻采集點(diǎn)的視頻接入、匯聚上傳。II類視頻接入節(jié)點(diǎn)通過(guò)既有SDH傳輸系統(tǒng)連接至I類視頻接入節(jié)點(diǎn)。

3.3設(shè)備配置情況

區(qū)域節(jié)點(diǎn)及I類視頻節(jié)點(diǎn)設(shè)備配置如表1所示。

表1　視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)及I類視頻節(jié)點(diǎn)設(shè)備配置表

4　對(duì)傳輸系統(tǒng)的要求

普速牽引供電系統(tǒng)的每個(gè)牽引變電所、分區(qū)所、開閉所等接入需求帶寬不低于10 Mb/s。新設(shè)I類視頻節(jié)點(diǎn)一般能匯聚4至6個(gè)牽引變電所、分區(qū)所等II類視頻監(jiān)控點(diǎn)，多占據(jù)傳輸設(shè)備約11.9%帶寬，對(duì)全線傳輸622 Mb/s帶寬占比較小，僅需對(duì)以太網(wǎng)板進(jìn)行擴(kuò)容，調(diào)整較少。

5　對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)要求

對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)影響較大是客站視頻監(jiān)控系統(tǒng)帶寬需求，通過(guò)計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)適當(dāng)調(diào)整，客站視頻帶寬增加后，數(shù)據(jù)網(wǎng)帶寬利用率在12.9%～46.45%內(nèi)。

6　存儲(chǔ)設(shè)備容量計(jì)算

采用視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)及I類視頻節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)結(jié)合方式。

車站、牽引供電系統(tǒng)室內(nèi)、外、視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量I類視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)容量計(jì)算公式為：

T=N×S/8×24×3 600×D/1 000 000（TB）

其中：T為存儲(chǔ)容量；N為攝像頭個(gè)數(shù)；S為速率（Mb/s）；D為存儲(chǔ)天數(shù)。

按每個(gè)I類視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)36個(gè)攝像頭、圖像4CIF（2 Mb/s）、攝像每路存儲(chǔ)時(shí)間7天考慮，所需存儲(chǔ)容量約為11.7 TB，考慮20%冗余備份后，每個(gè)I類視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)容量平均按20 TB考慮。

7　視頻采集點(diǎn)

視頻采集點(diǎn)設(shè)備由前端攝像機(jī)、光端機(jī)等設(shè)備組成。視頻采集點(diǎn)的設(shè)置以滿足路局相關(guān)部門的業(yè)務(wù)需求為原則。

在牽引變電所、分區(qū)所、開閉所等處新設(shè)視頻攝像機(jī)。牽引變電所主要設(shè)置約6個(gè)/處，分區(qū)所、開閉所設(shè)置約4個(gè)/處?？驼疽曨l攝像機(jī)利用既有攝像點(diǎn)位及設(shè)備。

7.1攝像機(jī)的選型

牽引變電所、分區(qū)所、開閉所均采用彩色快球及半球型攝像機(jī)，室外攝像機(jī)采用變焦攝像機(jī)。

7.2攝像機(jī)的架設(shè)方式

室內(nèi)攝像機(jī)設(shè)備采用吸頂安裝或支架安裝的方式，室外攝像機(jī)設(shè)備利用既有架設(shè)方式或采用立桿架設(shè)的方式進(jìn)行安裝。

7.3接地及防雷

視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備采用AC 220 V進(jìn)行供電，盡量利用既有空氣開關(guān)，沿線車站、牽引變電所、分區(qū)所等處防雷設(shè)施利用既有，攝像機(jī)采用電源和信號(hào)浪涌保護(hù)器進(jìn)行防雷。

8　結(jié)束語(yǔ)

既有鐵路視頻接入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一項(xiàng)涉及通信多個(gè)子系統(tǒng)，需統(tǒng)籌考慮的工程，尤其是對(duì)核心節(jié)點(diǎn)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容，對(duì)I類視頻節(jié)點(diǎn)位置選擇，傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、既有機(jī)房面積、既有電源容量、攝像機(jī)新增點(diǎn)位、布線難度等多方面統(tǒng)籌考慮，需要前期深入調(diào)查、仔細(xì)核算。同時(shí)需要設(shè)計(jì)人員工程經(jīng)驗(yàn)豐富，才能減少對(duì)各方面造成影響，為既有鐵路視頻接入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)順利實(shí)施提供保障，使綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路各部門應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

［1］中國(guó)鐵路總公司.鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（V1.0）［S］.2013.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部.GB 50395-2007 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.

［3］西剎子.安防天下—智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)詳解與實(shí)踐［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

Various video systems for existing railways are not open and belong to different management departments， for the deficiencies of these video systems， the paper gives the suggestion to unify the various video systems into the integrated video monitoring system of high-speed railways and construct a integrated video monitoring platform for both high-speed and conventional railways， in order to provide the comprehensive utilization of video resources and realize unifi ed management， distribution and sharing of resources， for ensuring the operation safety of railways and improving the management effi ciency.

existing railway； integrated video monitoring system； access； solution

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.011

2014-08-26）