王 銳，路曉彤，焦曉輝，楊宏圖

（1.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063；2.中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司工管中心，北京 100844）

0 引 言

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為鐵路重要技防手段，不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)控重點(diǎn)部位動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn)安全隱患，便于及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，而且能輔助事故調(diào)查取證，防止類似事故再次發(fā)生。然而，隨著鐵路運(yùn)營(yíng)壓力的加大，鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)也面臨更高的要求[1]。一是需要擴(kuò)大監(jiān)控范圍，減少監(jiān)控盲區(qū)；二是需要提升視頻質(zhì)量，滿足運(yùn)營(yíng)人員或是智能分析系統(tǒng)的識(shí)別要求；三是要延長(zhǎng)視頻的存儲(chǔ)時(shí)間，四是要提高智能分析水平，五是要保障視頻數(shù)據(jù)的安全性；六是要實(shí)現(xiàn)視頻資源的統(tǒng)一調(diào)度指揮，資源調(diào)配；七是要保證系統(tǒng)的高可靠性穩(wěn)定運(yùn)行。滿足這些新需求，是當(dāng)前及未來(lái)鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的新方向和新目標(biāo)。

1 既有鐵路視頻補(bǔ)強(qiáng)的必要性

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為重要的通信子系統(tǒng)之一，可以為各級(jí)調(diào)度指揮及生產(chǎn)人員提供直觀的圖像信息，是保證高鐵行車組織和安全的重要手段，是任何其他手段所不能替代的。

由于各鐵路項(xiàng)目建設(shè)時(shí)序不同，尤其伴隨近年大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的飛速發(fā)展，鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)方案與體系標(biāo)準(zhǔn)在不斷發(fā)展、提升。因此，既有鐵路，尤其是建設(shè)時(shí)間較早的鐵路項(xiàng)目，其綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)或多或少與現(xiàn)行視頻監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)存在差異。雖然既有鐵路視頻系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)能初步解決相關(guān)業(yè)務(wù)部門(mén)需求，但與鐵路安全生產(chǎn)的迫切需要相比，既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的局限性已經(jīng)越來(lái)越明顯。因此，為了進(jìn)一步提高鐵路運(yùn)營(yíng)的安全性和處理突發(fā)事件的及時(shí)性，開(kāi)展既有鐵路視頻監(jiān)控更新改造或補(bǔ)強(qiáng)工程是非常必要的。

2 既有鐵路視頻補(bǔ)強(qiáng)方案設(shè)計(jì)

2.1 視頻采集點(diǎn)方案

關(guān)于視頻采集點(diǎn)，近年陸續(xù)發(fā)布的《高鐵和普鐵主要干線視頻補(bǔ)強(qiáng)工程實(shí)施方案》《鐵路區(qū)間線路視頻監(jiān)控設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)》和《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（Q/CR 575—2017）[2]等規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)已做出相應(yīng)規(guī)定和要求，本文不再贅述。針對(duì)既有線視頻補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，應(yīng)盡量利用既有高清攝像機(jī)及光電纜資源；對(duì)于既有桿、塔增補(bǔ)攝像機(jī)時(shí)，應(yīng)做好相應(yīng)荷載檢測(cè)工作，同時(shí)對(duì)線路側(cè)攝像機(jī)做好防墜落措施。

2.2 視頻接入節(jié)點(diǎn)方案

目前需要進(jìn)行視頻補(bǔ)強(qiáng)的既有線路，其綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常采用Ⅰ、Ⅱ類視頻接入節(jié)點(diǎn)方案，存儲(chǔ)普遍采用存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network，SAN）技術(shù)[3]。針對(duì)上述線路進(jìn)行視頻補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，攝像機(jī)數(shù)量的增加和存儲(chǔ)時(shí)間的延長(zhǎng)都會(huì)引起視頻接入節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)改造[4]。視頻接入節(jié)點(diǎn)改造時(shí)，一方面需要盡量保證技術(shù)先進(jìn)性和使用便捷性，另一方面還需要考慮充分利用既有設(shè)備設(shè)施，控制投資。對(duì)此，有以下幾種改造方案可供比選。

2.2.1 方案一——擴(kuò)容既有接入節(jié)點(diǎn)

擴(kuò)容既有接入節(jié)點(diǎn)，是直接利用并擴(kuò)容既有視頻Ⅰ、Ⅱ類接入節(jié)點(diǎn)。各Ⅰ類、Ⅱ類視頻接入節(jié)點(diǎn)根據(jù)增加視頻前端設(shè)備的數(shù)量及存儲(chǔ)時(shí)間調(diào)整，相應(yīng)增設(shè)分轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器及磁盤(pán)陣列等，維持既有節(jié)點(diǎn)設(shè)置及技術(shù)方案不變。

該方案能做到最大化地利用既有設(shè)備設(shè)施，同時(shí)實(shí)施過(guò)程便捷，生產(chǎn)人員的使用和操作延續(xù)性好。但該方案未采用云計(jì)算、云存儲(chǔ)等技術(shù)，不太適應(yīng)視頻系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展及應(yīng)用。

2.2.2 方案二——新設(shè)接入節(jié)點(diǎn)

與方案一相對(duì)應(yīng)的是既有線全線統(tǒng)一新設(shè)視頻接入節(jié)點(diǎn)，全線補(bǔ)強(qiáng)視頻前端設(shè)備及既有視頻前端設(shè)備全部接入新設(shè)視頻接入節(jié)點(diǎn)[5]。視頻接入節(jié)點(diǎn)按最新規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求相應(yīng)配置管理服務(wù)器、云計(jì)算資源、云存儲(chǔ)資源及相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備。

該方案相當(dāng)于全新建設(shè)視頻接入節(jié)點(diǎn)，實(shí)施過(guò)程便捷；采用云計(jì)算、云存儲(chǔ)等技術(shù)，符合視頻系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。但該方案對(duì)既有設(shè)備設(shè)施的利用程度較低。尤其是近年開(kāi)通的鐵路項(xiàng)目，需對(duì)剛剛投入運(yùn)營(yíng)的既有視頻服務(wù)器及存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行全部更換，總體投資較高。

2.2.3 方案三——部分視頻納入新設(shè)接入節(jié)點(diǎn)

相比方案一的利用既有和方案二的全新設(shè)方案，很容易延伸出一種折中方案，即既有視頻仍然納入既有視頻接入節(jié)點(diǎn)，新增視頻統(tǒng)一納入新建視頻接入節(jié)點(diǎn)。此方案既利用了既有設(shè)備設(shè)施，又部分新增了視頻接入節(jié)點(diǎn)，更類似一種過(guò)渡方案，待后期既有視頻接入節(jié)點(diǎn)需要更新改造時(shí)，再將全線視頻納入新建的視頻接入節(jié)點(diǎn)。

該方案的不足也比較明顯，全線視頻平臺(tái)由1個(gè)增加為2個(gè)，使用人員需要在不同終端上查看所需視頻信息，既不利于視頻平臺(tái)的統(tǒng)一化趨勢(shì)，也不利于統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)管理。

針對(duì)使用人員的操作便捷性考慮，可以進(jìn)一步延伸出一種改進(jìn)方案，即全線旅服攝像機(jī)（含同類補(bǔ)強(qiáng)）均接入既有綜合視頻接入節(jié)點(diǎn)，按需調(diào)整或擴(kuò)容；全線其他攝像機(jī)（含同類補(bǔ)強(qiáng)）均接入新建視頻接入節(jié)點(diǎn)。由此帶來(lái)的好處在于，不同崗位的運(yùn)營(yíng)管理人員均可以在同一終端上使用、操作視頻信息，便于運(yùn)營(yíng)管理。但這樣仍無(wú)法解決視頻平臺(tái)數(shù)量增加的問(wèn)題，仍然處于視頻系統(tǒng)演進(jìn)的過(guò)渡狀態(tài)。

2.2.4 方案四——改造既有服務(wù)器新設(shè)接入節(jié)點(diǎn)

相比于方案三，另一種可行的折中方案是新設(shè)小規(guī)模視頻接入節(jié)點(diǎn)，將部分既有視頻倒接至新設(shè)節(jié)點(diǎn)后，對(duì)相應(yīng)既有視頻接入節(jié)點(diǎn)服務(wù)器進(jìn)行拆除，針對(duì)其中可利用的服務(wù)器進(jìn)行改造，使其可以作為新設(shè)視頻節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器使用，而后將其納入新設(shè)視頻接入節(jié)點(diǎn)，進(jìn)一步倒接剩余視頻，直至全線視頻全部接入新設(shè)視頻節(jié)點(diǎn)，而既有視頻節(jié)點(diǎn)中可利用服務(wù)器也全部完成改造納入新設(shè)視頻節(jié)點(diǎn)。

2.2.5 方案對(duì)比

既有鐵路的視頻補(bǔ)強(qiáng)不同于新建線路，首先需要考慮到云計(jì)算、云存儲(chǔ)等技術(shù)可以為大數(shù)據(jù)的挖掘和計(jì)算提供更好的應(yīng)用條件，為全方位智能分析奠定良好的基礎(chǔ)；其次需要綜合考慮既有設(shè)備設(shè)施現(xiàn)狀和升級(jí)改造的可行性，盡可能充分利用既有設(shè)備設(shè)施；最后需要兼顧運(yùn)營(yíng)管理人員維護(hù)使用的便捷性?？傮w來(lái)說(shuō)，上述四種方案均具備可行性，應(yīng)用到具體線路時(shí)，應(yīng)綜合考慮方案優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合既有線現(xiàn)狀，具體分析應(yīng)用[6]。

2.3 視頻存儲(chǔ)方案

既有鐵路的綜合視頻存儲(chǔ)架構(gòu)主要采用數(shù)字視頻錄像機(jī)（Digital Video Recorder，DVR）+直連附加存儲(chǔ)（Direct Attached Storage，DAS）存儲(chǔ)技術(shù)和服務(wù)器+SAN存儲(chǔ)技術(shù)。隨著攝像機(jī)布點(diǎn)增加、視頻清晰度提升及存儲(chǔ)時(shí)間增長(zhǎng)，這種技術(shù)架構(gòu)在系統(tǒng)性能和容量的擴(kuò)展上已經(jīng)難以滿足整體需求的變化[7]。相對(duì)于傳統(tǒng)的存儲(chǔ)與獨(dú)立服務(wù)器的方式，云存儲(chǔ)具有較多特點(diǎn)。云存儲(chǔ)與傳統(tǒng)存儲(chǔ)的對(duì)比如表1所示。

表1 傳統(tǒng)存儲(chǔ)與云存儲(chǔ)對(duì)比表

云存儲(chǔ)技術(shù)具備高可靠性、高可用性、高安全性、低成本等特征。同時(shí)，云存儲(chǔ)技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)視頻內(nèi)容智能分析，進(jìn)行重要視頻提取、標(biāo)注和檢索，降低存儲(chǔ)成本都有著很好的支持。相比傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)，云存儲(chǔ)方式在系統(tǒng)性能、設(shè)備管理、容量管理、壓力調(diào)整、下載速度、擴(kuò)展性、可靠性、智能化應(yīng)用等各方面都具有優(yōu)勢(shì)。

基于云存儲(chǔ)的鐵路視頻監(jiān)控平臺(tái)能滿足鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像機(jī)布點(diǎn)日益增加、存儲(chǔ)時(shí)間日益增長(zhǎng)、圖像分辨率由標(biāo)清轉(zhuǎn)為全數(shù)字高清發(fā)展趨勢(shì)。因此，針對(duì)既有鐵路綜合視頻補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)鐵路綜合視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量現(xiàn)狀及未來(lái)擴(kuò)展需求，結(jié)合技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，綜合考慮項(xiàng)目類型、項(xiàng)目規(guī)模、項(xiàng)目投資以及機(jī)房、電源、數(shù)據(jù)網(wǎng)等外部因素，合理選擇標(biāo)準(zhǔn)云存儲(chǔ)方案；同時(shí)根據(jù)既有鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)，確定視頻云平臺(tái)與既有鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的對(duì)接方案。

2.4 配套設(shè)施

確定視頻采集點(diǎn)及接入節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)強(qiáng)改造方案后，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)或調(diào)整既有鐵路沿線光纜、供電電纜、UPS電源、視頻交換機(jī)、傳輸或數(shù)據(jù)網(wǎng)等設(shè)備設(shè)施，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注沿線既有接地、接觸網(wǎng)桿類型、既有機(jī)房面積、機(jī)柜布置、機(jī)房外供電源等是否需要相應(yīng)改造。

3 結(jié) 語(yǔ)

既有線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)與新線建設(shè)存在一定差異，需要根據(jù)既有鐵路設(shè)施現(xiàn)狀，綜合考慮對(duì)既有設(shè)備的利用和綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。本文針對(duì)既有線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行闡述，重點(diǎn)提出了視頻接入節(jié)點(diǎn)改造的建設(shè)方案選擇和建議，為既有鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)提供了一定的參考。