毛若羽

隨著鐵路運行對鐵路沿線周邊安全要求的提高,鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)對鐵路行車安全的保障作用日益明顯。特別是鐵路樞紐車站,多條高鐵線路交匯,每條線路建設(shè)時都有獨立的綜合視頻監(jiān)控接入節(jié)點,設(shè)置獨立的綜合視頻監(jiān)控終端,這也就導(dǎo)致了車站客運值班員在查看多條高鐵線路視頻圖像時,需要同時操作多個綜合視頻監(jiān)控終端,工作效率大受影響。本文結(jié)合徐鹽鐵路建設(shè)過程中運營單位的相關(guān)需求,對徐州東站站房綜合視頻監(jiān)控終端整合方案進行重點研究。

1 設(shè)備概況

徐州東站為中國鐵路上海局集團有限公司管轄的特等站,既是京滬高鐵七大中心高鐵樞紐站之一,又是鄭徐客專、徐鹽鐵路的始發(fā)站。徐鹽鐵路建成后,徐州東站共設(shè)2個車場,分別為京滬高鐵所設(shè)京滬場和徐鹽鐵路新設(shè)徐蘭場。

京滬高鐵綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在徐州東站設(shè)置Ⅱ類視頻接入節(jié)點,接入上海虹橋Ⅰ類視頻接入節(jié)點；鄭徐客專由于是站前簡單引入,未新增視頻接入節(jié)點設(shè)備；徐鹽鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在徐州東站設(shè)置Ⅰ類視頻接入節(jié)點,其余車站設(shè)置Ⅱ類視頻接入節(jié)點；京滬高鐵、鄭徐客專及徐鹽鐵路均利用上海局客專調(diào)度所既有視頻區(qū)域節(jié)點設(shè)備。徐州東站綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備設(shè)置情況見表1。

表1 徐州東站綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備設(shè)置情況

按照路局管理劃分,徐州東站歸屬于徐州站（與車務(wù)段同級）管理。京滬高鐵在既有徐州東站京滬場站房行車室、客運值班室、站長室及既有徐州站共設(shè)置4臺客運視頻監(jiān)控終端；既有徐州東站京滬場站房公安值班室、通信工區(qū)共設(shè)置2臺非客運視頻監(jiān)控終端。徐鹽鐵路在新建徐州東站徐蘭場站房站長室、綜合監(jiān)控室、客運值班室以及徐州站共設(shè)置4臺視頻監(jiān)控終端；新建徐州東站信號樓運轉(zhuǎn)室、新建徐州東站徐蘭場站房公安值班室共設(shè)置2臺視頻監(jiān)控終端。

徐鹽鐵路新建徐蘭場站房后,將不再使用既有徐州東站京滬場站房行車室、站長室,相關(guān)人員搬至新建徐蘭場站房綜合監(jiān)控室、站長室辦公；繼續(xù)沿用既有京滬場站房公安值班室和客運值班室。

2 整合方案

按照徐鹽鐵路施工圖設(shè)計方案,京滬高鐵所設(shè)視頻監(jiān)控終端和徐鹽鐵路新設(shè)視頻監(jiān)控終端,分別納入上海虹橋和徐州東Ⅰ類視頻接入節(jié)點管理,客運人員需在2臺終端調(diào)用2條線路的視頻圖像。為便于維護管理,客運部、徐州站提出在同一終端、同一客戶端軟件、同一界面實時監(jiān)控徐州東京滬場站房、徐蘭場站房旅服視頻圖像的需求。為此,提出以下4個方案。

2.1 安裝相同的客戶端軟件

徐州東站徐蘭場站房新設(shè)旅服視頻采集點,接入徐鹽鐵路Ⅰ類視頻接入節(jié)點；既有徐州東站京滬場站房旅服視頻采集點維持現(xiàn)狀,接入上海虹橋Ⅰ類視頻接入節(jié)點。在京滬高鐵所設(shè)客運視頻監(jiān)控終端及徐鹽鐵路新設(shè)客運視頻監(jiān)控終端,安裝與視頻區(qū)域節(jié)點相同的客戶端軟件,同時開放京滬場站房、徐蘭場站房視頻采集點的調(diào)用權(quán)限,以滿足客運部、徐州站要求。

視頻調(diào)用時,軟件根據(jù)所選的視頻采集點設(shè)備編碼,向所屬的Ⅰ類視頻接入節(jié)點服務(wù)器發(fā)送尋址命令,尋址確定后,將該路視頻圖像傳送至視頻監(jiān)控終端進行顯示。尋址命令占用帶寬很小,可忽略不計,但進行視頻圖像傳送時,需占用該路視頻采集點至視頻監(jiān)控終端路由經(jīng)過的數(shù)據(jù)網(wǎng)或傳輸網(wǎng)帶寬,按照每臺視頻監(jiān)控終端同時顯示最多4路、每路視頻占用4 Mb/s帶寬考慮,需實時占用帶寬約16 Mb/s。

此方案雖對既有設(shè)備設(shè)施影響最小,實施難度最小,但需在既有徐州站視頻監(jiān)控終端安裝軟件,并增加徐州東-路局-徐州東16 Mb/s通道,由于目前路局的通道緊張,因此在實施前需征得電務(wù)部的同意。

2.2 視頻采集點直接接入

徐蘭場站房旅服視頻采集點接入,并擴容既有京滬高鐵徐州東站Ⅱ類視頻接入節(jié)點,包括各視頻服務(wù)器以及存儲設(shè)備。該方案既有徐州東站京滬場站房客運值班室及徐州站視頻監(jiān)控終端,可從既有京滬高鐵徐州東站Ⅱ類視頻接入節(jié)點,直接調(diào)用徐蘭場站房旅服視頻采集點圖像,從而實現(xiàn)在同一終端、同一客戶端軟件、同一界面實時顯示徐州東京滬場站房、徐蘭場站房旅服視頻圖像的功能。但徐鹽鐵路新設(shè)的客運視頻監(jiān)控終端及非客運視頻監(jiān)控終端,如需調(diào)用徐蘭場站房旅服視頻采集點圖像,就必須通過京滬高鐵上海虹橋Ⅰ類視頻接入節(jié)點,這樣原設(shè)計安裝的徐鹽鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)客戶端軟件,需改為安裝京滬高鐵既有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)客戶端軟件。根據(jù)新設(shè)徐蘭場站房旅服視頻采集點數(shù)量423個計算,需擴容既有京滬高鐵徐州東站Ⅱ類視頻接入節(jié)點4臺存儲服務(wù)器,磁盤陣列348 TB。由于需在既有徐州東站房通信機械室施工,難度較大,同時對按照線路管理劃分的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)也會造成一定程度的管理不便,且軟件安裝調(diào)試工作量較大,因此不推薦該方案。

2.3 設(shè)置接口服務(wù)器

徐鹽鐵路新設(shè)徐州東Ⅰ類視頻接入節(jié)點與既有京滬高鐵上海虹橋Ⅰ類視頻接入節(jié)點間,設(shè)置接口服務(wù)器,將2條線路的Ⅰ類視頻接入節(jié)點數(shù)據(jù)進行交互。雖然接口服務(wù)器的設(shè)備費用不高,但實現(xiàn)的前提是2條線路的軟件版本號一致。由于本次徐鹽鐵路軟件版本號高于既有京滬高鐵軟件版本號,需對既有京滬高鐵所有服務(wù)器、視頻監(jiān)控終端進行軟件升級,安裝調(diào)試工作量巨大,且均需要在“天窗”點完成,施工時間較長,一旦升級過程中出現(xiàn)問題,也會對既有京滬高鐵綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)造成影響,因此該方案不推薦。

2.4 采用桌面云技術(shù)

在資金有限、辦公房屋不足的情況下,為實現(xiàn)運維的簡化、節(jié)約成本,桌面云技術(shù)成為了重要的選擇之一。

桌面虛擬化是對計算機的終端系統(tǒng)（也稱作桌面）進行虛擬化,以實現(xiàn)桌面的安全性和靈活性,允許用戶在任何時間,從任何設(shè)備、任何地點,通過網(wǎng)絡(luò)訪問個人桌面系統(tǒng)［1］。桌面云系統(tǒng)是指采用桌面虛擬化技術(shù),通過使用硬件服務(wù)器、存儲、瘦終端等設(shè)備搭建的云平臺系統(tǒng),實現(xiàn)對桌面整個生命周期（創(chuàng)建、調(diào)整、刪除、更新等）的管理［2-4］。

桌面云技術(shù)通過建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心,實現(xiàn)對分散在用戶桌面的分散數(shù)據(jù)集中安全管控,用戶只能訪問桌面圖像的映射,無法拷貝任何數(shù)據(jù)；運維人員通過軟件后臺可輕松處理絕大多數(shù)問題,既減少運維工作量,也提升了維護效率；用戶可以采用移動設(shè)備隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)接入監(jiān)控運維平臺或辦公桌面,提升了運維或辦公的靈活性；通過構(gòu)建一個集中、安全、高效、易管理的桌面云系統(tǒng),能夠為鐵路私有云提供基礎(chǔ)保障。

采用桌面云技術(shù),既有視頻監(jiān)控終端僅是一個顯示終端,信息數(shù)據(jù)處理均在數(shù)據(jù)中心,在顯示終端至數(shù)據(jù)中心帶寬充足的前提下,通過桌面虛擬化,將京滬高鐵和徐鹽鐵路綜合視頻監(jiān)控軟件2個操作界面同時投射在顯示終端上,以滿足客運部、徐州站在同一終端、同一界面實時監(jiān)控徐州東京滬場站房、徐蘭場站房旅服視頻圖像的需求。

從徐州東站既有京滬場和新設(shè)徐蘭場的視頻監(jiān)控終端數(shù)量來看,需設(shè)置2臺桌面云服務(wù)器（冗余配置,保證可靠性、安全性）,分別設(shè)置于既有京滬高鐵上海虹橋Ⅰ類視頻接入節(jié)點及徐鹽鐵路徐州東Ⅰ類視頻接入節(jié)點。利用既有京滬高鐵視頻監(jiān)控終端及新設(shè)徐鹽鐵路視頻監(jiān)控終端,通過桌面云,直接訪問京滬場站房、徐蘭場站房旅服視頻圖像。此外,綜合視頻監(jiān)控終端采用桌面云技術(shù),還具備以下優(yōu)勢。

1）桌面數(shù)據(jù)上移信息安全可靠。傳統(tǒng)桌面環(huán)境下,幾乎所有的用戶數(shù)據(jù)都保存在本地PC,當(dāng)接入互聯(lián)網(wǎng)時極易受到各種網(wǎng)絡(luò)攻擊,導(dǎo)致數(shù)據(jù)被盜或丟失。而桌面云環(huán)境下,本地終端只是一個顯示設(shè)備,不具備本地存儲的介質(zhì)和功能,所有的桌面數(shù)據(jù)都集中存儲在數(shù)據(jù)中心。由于數(shù)據(jù)中心設(shè)備的安全級別較高,且一般具備完備的軟硬件及數(shù)據(jù)訪問控制策略,能有效保護重要數(shù)據(jù)的安全可靠［5］。

2）外設(shè)易管控。當(dāng)使用桌面云的“瘦設(shè)備”代替?zhèn)鹘y(tǒng)PC或筆記本后,外設(shè)無法輕松映射到使用瘦終端的虛擬機,而要在映射前,確保外設(shè)符合安全策略后才可以進行映射。比如,通過禁止使用如USB等可移動存儲設(shè)備,降低使用者竊取信息和導(dǎo)入計算機病毒的可能。

3）高效維護,自動管控。據(jù)統(tǒng)計,一般平均每100臺PC機就需要一名專職IT人員進行管理維護,且每臺PC維護流程（故障報告→安排人員→故障定位→進行維護）需要2～4 h。使用桌面云技術(shù)后,運維人員無需再疲于解決不同終端的不同問題,只需將重心轉(zhuǎn)移到服務(wù)器端的維護,同時增加服務(wù)器資源的重用和共享,降低了以往對終端PC或筆記本的龐大需求［6］。Windows系統(tǒng)補丁既可以安裝在Windows鏡像上,也可以通過桌面云管控統(tǒng)一推送；強大的一鍵式維護工具讓自我維修更加方便,提高了鐵路運營效率。

4）資源彈性,復(fù)用共享。桌面云環(huán)境下,所有資源都集中在數(shù)據(jù)中心,可實現(xiàn)資源的集中管控和彈性調(diào)度。資源的集中共享,提高了資源利用率。傳統(tǒng)PC機的CPU平均利用率為5%～20%,桌面云環(huán)境下,云數(shù)據(jù)中心的CPU利用率可控制在60%左右,整體資源利用率提升［7］。

5）提升系統(tǒng)安全、防止數(shù)據(jù)泄漏。自動智能的告警設(shè)置及觸發(fā)機制,可及時防止誤操作及惡意的危害操作發(fā)生。

通過摒棄傳統(tǒng)的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)思路,實現(xiàn)綜合視頻圖像的靈活調(diào)用,后續(xù)建設(shè)的新線路引入時也可靈活擴展,具有很好的推廣性、更廣的適用性,因此推薦采用該方案。

3 結(jié)語

目前,傳統(tǒng)鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)受制于自身IT技術(shù)的限制,如視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)、設(shè)備的管理、用戶管理等全部部署在傳統(tǒng)服務(wù)器上,并沒有實現(xiàn)云化管理,系統(tǒng)仍然存在單點故障的現(xiàn)象［8］。雖然“服務(wù)器+SAN”已解決大容量接入的問題,互聯(lián)互通已不再是難點,但隨著高清攝像機的發(fā)展及《中華人民共和國反恐怖主義法》對重點區(qū)域視頻存儲90天的要求,視頻存儲海量增長及擴容存儲衍生出的新問題越來越突出,云的出現(xiàn)恰好解決了此類問題。因此,鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)需要云技術(shù)持續(xù)完善系統(tǒng)功能,提高系統(tǒng)性能,優(yōu)化用戶維護管理,使之更加智能［9-10］。除了綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)外,諸如無線核心網(wǎng)、多媒體調(diào)度通信、會議電視、應(yīng)急通信、網(wǎng)管等子系統(tǒng)同樣有對云平臺的建設(shè)需求,通過建立統(tǒng)一的鐵路通信云,還可為日后的智能鐵路發(fā)展提供技術(shù)支撐,使鐵路通信為鐵路運營管理提供更高效、更智能、更便捷的服務(wù)保障。