中國首條具有世界一流水平的長距離干線——武廣高速鐵路客運(yùn)專線正式投入運(yùn)營，標(biāo)志著中國高速鐵路建設(shè)的高潮已經(jīng)到來，這將給安防監(jiān)控設(shè)備供應(yīng)商及相關(guān)系統(tǒng)集成商帶來更多的發(fā)展機(jī)會(huì)。作為高速鐵路“四電”(通信、信號(hào)、電力、電氣化)系統(tǒng)集成和信息系統(tǒng)的組成部分，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在高鐵的通信指揮調(diào)度、安全防災(zāi)管理中發(fā)揮著不可忽視的作用。
根據(jù)UIC(國際鐵路聯(lián)盟)的定義，高速鐵路是指透過改造原有線路(直線化、軌距標(biāo)準(zhǔn)化)，使得營運(yùn)速率達(dá)到每小時(shí)200公里以上，或?qū)ｉT修建“高速新線”，使?fàn)I運(yùn)速率達(dá)到每小時(shí)250公里以上的鐵路系統(tǒng)。
目前中國開通的高鐵時(shí)速一般都到達(dá)350公里，所以安全就成了大家共同關(guān)注的問題。確實(shí)，時(shí)速350公里的高速動(dòng)車如果出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)故障，即使第一時(shí)間采用剎車制動(dòng)，也需要減速滑行6500米。武廣高鐵的發(fā)車密度是間隔3分鐘，一旦某輛列車失控，帶來的后果是難以想象的。上海租車www.shrentbus.cn
高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析
高速鐵路綜合監(jiān)控系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)中的各種供電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、控制及沿線變電所、分區(qū)亭、開閉所的安全監(jiān)控，迅速分析、查找、切除故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)營狀態(tài)的在線監(jiān)測；同時(shí)也要納入行車調(diào)度、計(jì)劃調(diào)度、安全監(jiān)控、行車信號(hào)等多方面的實(shí)時(shí)信息；并使各種子系統(tǒng)間的信息進(jìn)行交互，為提高供電系統(tǒng)調(diào)度管理自動(dòng)化、智能化水平，確保高速鐵路的安全、可靠、高效運(yùn)行提供了強(qiáng)大的技術(shù)保障。
高鐵的安防系統(tǒng)需求非常復(fù)雜，由于屬于首次建設(shè)，再加上最近幾年安防技術(shù)發(fā)展較快，尤其是視頻技術(shù)發(fā)展日新月異，原有的鐵路安防建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)已不能適應(yīng)新的形式。目前，鐵道部和有關(guān)部門共同制定了《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，從名稱上來看“綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)”就意味著不僅僅是視頻監(jiān)控這么簡單，既然“綜合”肯定要考慮和其它系統(tǒng)的融合，比方說報(bào)警系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。
按照規(guī)范的定義“綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)”是指“采用網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化視頻監(jiān)控技術(shù)和IP傳輸方式構(gòu)建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提供鐵路各業(yè)務(wù)部門和信息系統(tǒng)所需的視頻信息，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和視頻信息資源共享。”同時(shí)，規(guī)范還對(duì)鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)做了明文規(guī)定：“鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻節(jié)點(diǎn)設(shè)備、視頻采集點(diǎn)前端設(shè)備、視頻網(wǎng)絡(luò)和用戶終端構(gòu)成。其中，視頻接入節(jié)點(diǎn)位于高鐵沿線的各站段或中間站，負(fù)責(zé)視頻的前端采集、編碼等；視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)位于路局及客專調(diào)度所，主要設(shè)備為分散分布的網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)(NVR)、DVR、存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)也可進(jìn)行大屏集中監(jiān)控、網(wǎng)管、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)等；視頻核心節(jié)點(diǎn)位于鐵道部，可對(duì)視頻監(jiān)控信息進(jìn)行調(diào)用和匯總。鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻業(yè)務(wù)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)承載，視頻采集點(diǎn)的視頻信息可通過光纜、電纜或無線傳輸?shù)确绞浇尤氲剿鶎俚囊曨l接入節(jié)點(diǎn)。”
在鐵路領(lǐng)域，除了每條線都要求聯(lián)網(wǎng)管理外，甚至要求全國聯(lián)網(wǎng)。目前鐵路監(jiān)控中心設(shè)在鐵道部，全國共有20多個(gè)區(qū)域中心，區(qū)域中心下面是各級(jí)接入點(diǎn)。
基于以上的描述，可以看到高鐵監(jiān)控的建設(shè)依然會(huì)采用三級(jí)體系：視頻接入節(jié)點(diǎn)、視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)和視頻核心節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能和定位不一樣，如同縣、省、國家這種關(guān)系。
高速鐵路要求全線都有設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)置點(diǎn)位比較多的是區(qū)間和站點(diǎn)、特大橋、隧道、公跨鐵、區(qū)間基站、變電所等。其中站點(diǎn)屬于有人值守，其它區(qū)域?qū)儆跓o人值守，監(jiān)控的具體對(duì)象可能包括：區(qū)間公跨鐵區(qū)段、通信、信號(hào)機(jī)房、牽引供電、電力供電機(jī)房內(nèi)外、車站內(nèi)候車室、站臺(tái)、進(jìn)站大廳、站前廣場、進(jìn)站咽喉等場所的監(jiān)控。另外視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要進(jìn)一步的和入侵報(bào)警系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行融合，使得綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，而這恰恰就是廣大市場進(jìn)入者面臨的高鐵監(jiān)控市場。
另外，高鐵領(lǐng)域視頻監(jiān)控系統(tǒng)也涉及眾多業(yè)務(wù)部門，比如公安、車務(wù)段、機(jī)務(wù)段、調(diào)度段、旅服系統(tǒng)、客運(yùn)段、貨運(yùn)段等都有各自獨(dú)特的視頻監(jiān)控需求，而這些復(fù)雜的需求要得到滿足的前提必須是：“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一資源、統(tǒng)一管理”，否則就會(huì)各自為政，易于亂套。
除了跨度大、監(jiān)控距離遠(yuǎn)、傳輸線路長、應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜之外，高鐵安防應(yīng)用還有一個(gè)非常顯著的特點(diǎn)：無人值守。為了減少小站的設(shè)置，高鐵領(lǐng)域很多場站都實(shí)行無人值守。另外，鐵路每隔數(shù)百米會(huì)有電力機(jī)房和通信機(jī)房，這些機(jī)房基本上都需要無人值守，并用到視頻監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)，以檢測是否有人入侵，現(xiàn)場的情況有無變化等。因此，高鐵無人值守機(jī)房對(duì)視頻監(jiān)控的需求量非常大。
這么多的無人值守車站及機(jī)房，也給鐵路的安全管理提出了較大的挑戰(zhàn)。過去，由于鐵路部門專業(yè)分割明顯，各專業(yè)的關(guān)聯(lián)度較低，視頻監(jiān)控系統(tǒng)采取“誰建設(shè)、誰負(fù)責(zé)”的原則。而隨著鐵路部門對(duì)視頻監(jiān)控作為安全輔助管理手段的認(rèn)可與重視，對(duì)系統(tǒng)建設(shè)、管理與維護(hù)的關(guān)注度也在提升。高鐵的維護(hù)管理已經(jīng)在逐步走向綜合維修體系，要求同一線路各專業(yè)的系統(tǒng)都集中起來管理。那么建設(shè)一套大而全、互相兼容匹配的系統(tǒng)就是高鐵視頻監(jiān)控建設(shè)的終極目標(biāo)。
高鐵是典型的垂直市場，監(jiān)控市場將面臨著諸多困局：市場準(zhǔn)入、設(shè)備互聯(lián)互通、兼容、統(tǒng)一的協(xié)議和規(guī)范、滿足需要的各種功能等等，這將考驗(yàn)形形色色的市場進(jìn)入者。
智能交通技術(shù)
軌道交通專用車地雙向?qū)崟r(shí)通信系統(tǒng)(ZITS-WCS20)基于成熟的無線局域網(wǎng)802.11X系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，工作在2.4GHz/5.8GHz頻段。系統(tǒng)主要功能是在城市軌道交通運(yùn)行環(huán)境下，為車載應(yīng)用設(shè)備和地面應(yīng)用設(shè)備之間提供大容量、安全、連續(xù)、可靠的雙向通信功能，實(shí)現(xiàn)列車與地面間數(shù)據(jù)、視頻信息的實(shí)時(shí)透明傳輸。ZITS-WCS20系統(tǒng)采用”車載控制器+伴AP”架構(gòu),由標(biāo)準(zhǔn)的802.11X無線接入設(shè)備及獨(dú)立于標(biāo)準(zhǔn)硬件之上開發(fā)的軌道交通專用控制軟件實(shí)現(xiàn)。該軟件通過實(shí)施特定的切換算法來控制車載無線設(shè)備與軌旁多個(gè)AP設(shè)備間的接入、切換控制與管理，無切換時(shí)延。系統(tǒng)切換功能由車載控制器完成，而非地面控制器(華三等廠家普遍采用的車地通信系統(tǒng)解決方案)實(shí)現(xiàn)。車載控制器是系統(tǒng)的核心，分布在每輛列車中，單臺(tái)車載控制器故障不會(huì)引起系統(tǒng)的癱瘓，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)故障率。
車內(nèi)設(shè)備的功能和作用
車載通信控制器作為核心裝置，安全可靠地安裝在列車上。板狀天線安裝在列車的頂部，通過饋線連接到車載通信控制器，完成對(duì)無線射頻信號(hào)的接收。
車載通信控制器通過交換機(jī)連接到車內(nèi)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，車內(nèi)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)通過車載通信控制器依靠無線傳輸方式來發(fā)送和接收車外業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。
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車載通信控制器
車載通信控制器實(shí)現(xiàn)列車內(nèi)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)與車外業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)通信，完成與軌旁AP間穩(wěn)定、無縫切換，保證高帶寬、高可靠、安全的無線數(shù)據(jù)傳輸，是本系統(tǒng)的核心設(shè)備。
車載通信控制器是中興智能針對(duì)軌道交通應(yīng)用環(huán)境定制的一款車地通信專用設(shè)備，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、抗震性能好，能在較寬的溫度，濕度范圍下工作，通過鐵道行業(yè)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)測試。電源、網(wǎng)絡(luò)、串口等接口均使用航空插頭，連接方式堅(jiān)固、可靠。使用110V直流電源作為輸入電源，方便接入列車供電系統(tǒng)，低電壓能正常工作。系統(tǒng)的存儲(chǔ)方式可靠，非正常關(guān)機(jī)不影響系統(tǒng)啟動(dòng)。系統(tǒng)功能可定制，滿足不同應(yīng)用需求。設(shè)備易于操作，節(jié)省人工維護(hù)成本。
車載通信控制器實(shí)現(xiàn)的功能包括：
(1)不同AP之間的可靠、快速切換；
(2)無線和有線網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；
(3)無線網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證：WEP、802.1X、WPA；
(4)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量保證。
定向板狀天線
定向板狀天線作為車載通信控制器的無線發(fā)射和接收裝置，定向能保證射頻的方向性，集中無線功率，提高信號(hào)覆蓋范圍，保證信號(hào)質(zhì)量；板狀，具有更好的安裝性和美觀性；N型TNC接頭，連接方式可靠，信號(hào)衰減小。
車外設(shè)備的功能和作用
列車外設(shè)備主要包括無線接入設(shè)備AP、無線收發(fā)裝置、無線認(rèn)證服務(wù)器、無線網(wǎng)管服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。列車外系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。
軌旁每隔一定距離(100m～200m，具體數(shù)值由隧道實(shí)際環(huán)境確定)布置無線接入設(shè)備AP，保證無線射頻信號(hào)對(duì)整個(gè)隧道的覆蓋，AP通過網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備和車外中心網(wǎng)絡(luò)相連。無線認(rèn)證服務(wù)器和無線網(wǎng)管服務(wù)器安裝在車外控制中心，通過網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備和車外中心網(wǎng)絡(luò)相連。
無線接入設(shè)備AP
AP用于車載通信控制器的無線接入。在該系統(tǒng)中，AP為室外型伴AP，工作在2.4GHz頻段，符合IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)WEP、802.1X、WPA等安全認(rèn)證功能，可通過WEB等方式進(jìn)行方便快捷地配置和管理。
無線認(rèn)證服務(wù)器
認(rèn)證軟件運(yùn)行在無線認(rèn)證服務(wù)器上，基于RADIUS協(xié)議，支持多種認(rèn)證方法，實(shí)現(xiàn)車載通信控制器和軌旁AP間的認(rèn)證，并且可針對(duì)不同需求定制安全策略，系統(tǒng)更安全。
無線網(wǎng)管服務(wù)器
無線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)運(yùn)行在無線網(wǎng)管服務(wù)器上，主要對(duì)運(yùn)行環(huán)境中的設(shè)備，如AP、車載通信控制器等相關(guān)無線通信設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、配置和管理功能。該系統(tǒng)采用友好的圖形化界面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備的工作狀態(tài)監(jiān)控，位置信息顯示，提供故障診斷報(bào)告等，并具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)、分析功能。
采用上述系統(tǒng)的優(yōu)勢包括：
● 車內(nèi)完成切換，故障分散，不會(huì)造成系統(tǒng)的癱瘓，系統(tǒng)可靠性更高；
● 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容不受限，并且網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)無需改變?cè)芯W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；
● 專用的切換策略可以減少地面部署成本，保護(hù)用戶初期投資；
● 強(qiáng)大的系統(tǒng)兼容性；
● 支持多種業(yè)務(wù)應(yīng)用；
● 支持向標(biāo)準(zhǔn)的平滑演進(jìn)，適應(yīng)未來無線通信技術(shù)的發(fā)展；
● 系統(tǒng)核心采用自有專利技術(shù)。
高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)
高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)決定了數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是最好的選擇。通常，高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)分成三級(jí)節(jié)點(diǎn)，核心節(jié)點(diǎn)在鐵道部，有視頻監(jiān)控調(diào)用、匯總的需求；二級(jí)節(jié)點(diǎn)在各個(gè)路局/客專調(diào)度，主要為分散分布的網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)(NVR)、硬盤錄像機(jī)(DVR)、存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)也有大屏集中監(jiān)控、網(wǎng)管、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)等需求；三級(jí)節(jié)點(diǎn)為各個(gè)車段/站，負(fù)責(zé)視頻的前端采集、編碼等。
整個(gè)系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)視頻的采集、編碼壓縮存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)及虛擬矩陣的功能。攝像機(jī)采集到視頻信號(hào)通過同軸電纜連接到DVR或編碼器，實(shí)現(xiàn)視頻的采集、編碼壓縮和傳輸，PTZ攝像機(jī)的控制信號(hào)通過RS485進(jìn)行傳輸；編碼器將視頻流通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到NVR進(jìn)行集中存儲(chǔ)備份；存儲(chǔ)服務(wù)器可以將DVR或NVR的視頻資料進(jìn)行重點(diǎn)備份；流媒體服務(wù)器可以在多個(gè)用戶訪問時(shí)進(jìn)行集中視頻轉(zhuǎn)發(fā)而減少網(wǎng)絡(luò)及前端設(shè)備的壓力；解碼器與電視墻連接，實(shí)現(xiàn)視頻的集中大屏幕顯示還原。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要與防災(zāi)系統(tǒng)、動(dòng)力、環(huán)境檢測等系統(tǒng)進(jìn)行必要的聯(lián)動(dòng)集成功能，其它系統(tǒng)可以以干接點(diǎn)或API接口的方式，實(shí)現(xiàn)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成報(bào)警聯(lián)動(dòng)。報(bào)警發(fā)生后，視頻監(jiān)控系統(tǒng)接收?qǐng)?bào)警信號(hào)，按照預(yù)先設(shè)置好的聯(lián)動(dòng)程序，可以自動(dòng)啟動(dòng)錄像、改變錄像幀率或分辨率、畫面自動(dòng)彈出、PTZ預(yù)置位調(diào)出、觸發(fā)繼電器輸出驅(qū)動(dòng)燈光、警鈴等設(shè)備。編碼器各接點(diǎn)聯(lián)動(dòng)報(bào)警功能示意圖如圖6所示。
除了上述技術(shù)之外，還有智能視頻分析，它是近年來新興的一個(gè)技術(shù)，其核心思想是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)智能識(shí)別技術(shù)將值班人員從長期的“盯屏幕”監(jiān)控狀態(tài)解脫出來，為視頻監(jiān)控系統(tǒng)增加智能識(shí)別、預(yù)告警及智能檢索功能。視頻分析技術(shù)在在鐵路建設(shè)上已經(jīng)有一定的成功實(shí)施案例，具體分析模式集中在入侵探測、滯留檢測和逆行檢測及攝像機(jī)自身維護(hù)(如，聚焦模糊、信號(hào)丟失、視頻遮擋等)。（王旸）
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