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中國首條具有世界一流水平的長距離干線——武廣高速鐵路客運專線正式投入運營，標志著中國高速鐵路建設的高潮已經到來，這將給安防監控設備供應商及相關系統集成商帶來更多的發展機會。作為高速鐵路“四電”(通信、信號、電力、電氣化)系統集成和信息系統的組成部分，視頻監控系統在高鐵的通信指揮調度、安全防災管理中發揮著不可忽視的作用。

根據UIC(國際鐵路聯盟)的定義，高速鐵路是指透過改造原有線路(直線化、軌距標準化)，使得營運速率達到每小時200公里以上，或專門修建“高速新線”，使營運速率達到每小時250公里以上的鐵路系統。

目前中國開通的高鐵時速一般都到達350公里，所以安全就成了大家共同關注的問題。確實，時速350公里的高速動車如果出現一點點故障，即使第一時間采用剎車制動，也需要減速滑行6500米。武廣高鐵的發車密度是間隔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

高鐵視頻監控系統的需求分析

高速鐵路綜合監控系統不僅實現對供電系統中的各種供電設備的運行狀態監視、控制及沿線變電所、分區亭、開閉所的安全監控，迅速分析、查找、切除故障點，實現設備運營狀態的在線監測；同時也要納入行車調度、計劃調度、安全監控、行車信號等多方面的實時信息；并使各種子系統間的信息進行交互，為提高供電系統調度管理自動化、智能化水平，確保高速鐵路的安全、可靠、高效運行提供了強大的技術保障。

高鐵的安防系統需求非常復雜，由于屬于首次建設，再加上最近幾年安防技術發展較快，尤其是視頻技術發展日新月異，原有的鐵路安防建設標準已不能適應新的形式。目前，鐵道部和有關部門共同制定了《鐵路綜合視頻監控系統技術規范》，從名稱上來看“綜合視頻監控系統”就意味著不僅僅是視頻監控這么簡單，既然“綜合”肯定要考慮和其它系統的融合，比方說報警系統、通信系統、控制系統等。

按照規范的定義“綜合視頻監控系統”是指“采用網絡化、數字化視頻監控技術和IP傳輸方式構建的視頻監控系統，提供鐵路各業務部門和信息系統所需的視頻信息，實現網絡和視頻信息資源共享。”同時，規范還對鐵路綜合視頻監控系統的網絡架構做了明文規定：“鐵路綜合視頻監控系統主要由視頻節點設備、視頻采集點前端設備、視頻網絡和用戶終端構成。其中，視頻接入節點位于高鐵沿線的各站段或中間站，負責視頻的前端采集、編碼等；視頻區域節點位于路局及客專調度所，主要設備為分散分布的網絡錄像機(NVR)、DVR、存儲設備，同時也可進行大屏集中監控、網管、流媒體轉發等；視頻核心節點位于鐵道部，可對視頻監控信息進行調用和匯總。鐵路綜合視頻監控系統的視頻業務通過數據網承載，視頻采集點的視頻信息可通過光纜、電纜或無線傳輸等方式接入到所屬的視頻接入節點。”

在鐵路領域，除了每條線都要求聯網管理外，甚至要求全國聯網。目前鐵路監控中心設在鐵道部，全國共有20多個區域中心，區域中心下面是各級接入點。

基于以上的描述，可以看到高鐵監控的建設依然會采用三級體系：視頻接入節點、視頻區域節點和視頻核心節點，每個節點的功能和定位不一樣，如同縣、省、國家這種關系。

高速鐵路要求全線都有設置視頻監控系統，設置點位比較多的是區間和站點、特大橋、隧道、公跨鐵、區間基站、變電所等。其中站點屬于有人值守，其它區域屬于無人值守，監控的具體對象可能包括：區間公跨鐵區段、通信、信號機房、牽引供電、電力供電機房內外、車站內候車室、站臺、進站大廳、站前廣場、進站咽喉等場所的監控。另外視頻監控系統需要進一步的和入侵報警系統、火災報警系統、門禁系統、動力監控系統進行融合，使得綜合視頻監控系統變得更加復雜，而這恰恰就是廣大市場進入者面臨的高鐵監控市場。

另外，高鐵領域視頻監控系統也涉及眾多業務部門，比如公安、車務段、機務段、調度段、旅服系統、客運段、貨運段等都有各自獨特的視頻監控需求，而這些復雜的需求要得到滿足的前提必須是：“統一領導、統一規劃、統一標準、統一資源、統一管理”，否則就會各自為政，易于亂套。

除了跨度大、監控距離遠、傳輸線路長、應用環境復雜之外，高鐵安防應用還有一個非常顯著的特點：無人值守。為了減少小站的設置，高鐵領域很多場站都實行無人值守。另外，鐵路每隔數百米會有電力機房和通信機房，這些機房基本上都需要無人值守，并用到視頻監控和報警系統，以檢測是否有人入侵，現場的情況有無變化等。因此，高鐵無人值守機房對視頻監控的需求量非常大。

這么多的無人值守車站及機房，也給鐵路的安全管理提出了較大的挑戰。過去，由于鐵路部門專業分割明顯，各專業的關聯度較低，視頻監控系統采取“誰建設、誰負責”的原則。而隨著鐵路部門對視頻監控作為安全輔助管理手段的認可與重視，對系統建設、管理與維護的關注度也在提升。高鐵的維護管理已經在逐步走向綜合維修體系，要求同一線路各專業的系統都集中起來管理。那么建設一套大而全、互相兼容匹配的系統就是高鐵視頻監控建設的終極目標。

高鐵是典型的垂直市場，監控市場將面臨著諸多困局：市場準入、設備互聯互通、兼容、統一的協議和規范、滿足需要的各種功能等等，這將考驗形形色色的市場進入者。

智能交通技術

軌道交通專用車地雙向實時通信系統(ZITS-WCS20)基于成熟的無線局域網802.11X系列技術標準構建，工作在2.4GHz/5.8GHz頻段。系統主要功能是在城市軌道交通運行環境下，為車載應用設備和地面應用設備之間提供大容量、安全、連續、可靠的雙向通信功能，實現列車與地面間數據、視頻信息的實時透明傳輸。ZITS-WCS20系統采用”車載控制器+伴AP”架構,由標準的802.11X無線接入設備及獨立于標準硬件之上開發的軌道交通專用控制軟件實現。該軟件通過實施特定的切換算法來控制車載無線設備與軌旁多個AP設備間的接入、切換控制與管理，無切換時延。系統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解決方案)實現。車載控制器是系統的核心，分布在每輛列車中，單臺車載控制器故障不會引起系統的癱瘓，大大提高了系統的可靠性，降低了系統故障率。

車內設備的功能和作用

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，完成對無線射頻信號的接收。

車載通信控制器通過交換機連接到車內業務網絡，車內業務網絡通過車載通信控制器依靠無線傳輸方式來發送和接收車外業務網絡的數據。

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車載通信控制器

車載通信控制器實現列車內業務網絡與車外業務網絡間的數據通信，完成與軌旁AP間穩定、無縫切換，保證高帶寬、高可靠、安全的無線數據傳輸，是本系統的核心設備。

車載通信控制器是中興智能針對軌道交通應用環境定制的一款車地通信專用設備，結構堅固、抗震性能好，能在較寬的溫度，濕度范圍下工作，通過鐵道行業電磁兼容標準測試。電源、網絡、串口等接口均使用航空插頭，連接方式堅固、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，低電壓能正常工作。系統的存儲方式可靠，非正常關機不影響系統啟動。系統功能可定制，滿足不同應用需求。設備易于操作，節省人工維護成本。

車載通信控制器實現的功能包括：

(1)不同AP之間的可靠、快速切換；

(2)無線和有線網絡之間的數據轉發；

(3)無線網絡安全認證：WEP、802.1X、WPA；

(4)業務數據傳輸質量保證。

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，提高信號覆蓋范圍，保證信號質量；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，信號衰減小。

車外設備的功能和作用

列車外設備主要包括無線接入設備AP、無線收發裝置、無線認證服務器、無線網管服務器、網絡接入設備。列車外系統結構如圖3所示。

軌旁每隔一定距離(100m～200m，具體數值由隧道實際環境確定)布置無線接入設備AP，保證無線射頻信號對整個隧道的覆蓋，AP通過網絡接入設備和車外中心網絡相連。無線認證服務器和無線網管服務器安裝在車外控制中心，通過網絡接入設備和車外中心網絡相連。

無線接入設備AP

AP用于車載通信控制器的無線接入。在該系統中，AP為室外型伴AP，工作在2.4GHz頻段，符合IEEE802.11g標準，實現WEP、802.1X、WPA等安全認證功能，可通過WEB等方式進行方便快捷地配置和管理。

無線認證服務器

認證軟件運行在無線認證服務器上，基于RADIUS協議，支持多種認證方法，實現車載通信控制器和軌旁AP間的認證，并且可針對不同需求定制安全策略，系統更安全。

無線網管服務器

無線網絡管理系統運行在無線網管服務器上，主要對運行環境中的設備，如AP、車載通信控制器等相關無線通信設備進行監測、配置和管理功能。該系統采用友好的圖形化界面實現系統設備的工作狀態監控，位置信息顯示，提供故障診斷報告等，并具有強大的統計、分析功能。

采用上述系統的優勢包括：

●   車內完成切換，故障分散，不會造成系統的癱瘓，系統可靠性更高；

●   網絡擴容不受限，并且網絡擴容時無需改變原有網絡架構；

●   專用的切換策略可以減少地面部署成本，保護用戶初期投資；

●   強大的系統兼容性；

●   支持多種業務應用；

●   支持向標準的平滑演進，適應未來無線通信技術的發展；

●   系統核心采用自有專利技術。

高鐵視頻監控系統層次結構

高鐵視頻監控系統的特點決定了數字網絡視頻監控系統是最好的選擇。通常，高鐵視頻監控系統分成三級節點，核心節點在鐵道部，有視頻監控調用、匯總的需求；二級節點在各個路局/客專調度，主要為分散分布的網絡錄像機(NVR)、硬盤錄像機(DVR)、存儲設備，同時也有大屏集中監控、網管、流媒體轉發等需求；三級節點為各個車段/站，負責視頻的前端采集、編碼等。

整個系統基于網絡架構，實現視頻的采集、編碼壓縮存儲、轉發及虛擬矩陣的功能。攝像機采集到視頻信號通過同軸電纜連接到DVR或編碼器，實現視頻的采集、編碼壓縮和傳輸，PTZ攝像機的控制信號通過RS485進行傳輸；編碼器將視頻流通過網絡發送到NVR進行集中存儲備份；存儲服務器可以將DVR或NVR的視頻資料進行重點備份；流媒體服務器可以在多個用戶訪問時進行集中視頻轉發而減少網絡及前端設備的壓力；解碼器與電視墻連接，實現視頻的集中大屏幕顯示還原。

視頻監控系統需要與防災系統、動力、環境檢測等系統進行必要的聯動集成功能，其它系統可以以干接點或API接口的方式，實現與視頻監控系統的集成報警聯動。報警發生后，視頻監控系統接收報警信號，按照預先設置好的聯動程序，可以自動啟動錄像、改變錄像幀率或分辨率、畫面自動彈出、PTZ預置位調出、觸發繼電器輸出驅動燈光、警鈴等設備。編碼器各接點聯動報警功能示意圖如圖6所示。

除了上述技術之外，還有智能視頻分析，它是近年來新興的一個技術，其核心思想是利用計算機系統智能識別技術將值班人員從長期的“盯屏幕”監控狀態解脫出來，為視頻監控系統增加智能識別、預告警及智能檢索功能。視頻分析技術在在鐵路建設上已經有一定的成功實施案例，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自身維護(如，聚焦模糊、信號丟失、視頻遮擋等)。（王旸）