网络视频监控技术在高速铁路中的规划构想 赵路伟 （铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津３０００７２） 摘要：简要介绍视频监控技术的发展历程，结合分析城市轨道交通视频监控系统技术的特点。以此 为基础，从高铁视频监控用户需求分析和建设难点等方面内容重点阐述建设高铁网络视频监控系统 的规划构想。 关键词：视频监控技术发展城市轨道交通高速铁路网络视频监控系统 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｖｉｄｅｏ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｖｉｄｅｏ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｕｒｂａｎ ｒａｉｌ ｔｒａｎｓｉｔ．Ｔｈｅ ｐｌａｎ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙｓ ｉｓ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｕｓｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆｔｈｅ ｖｉｄｅｏ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｖｉｄｅｏ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｕｒｂａｎ ｒａｉｌ ｔｒａｎｓｉｔ，Ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ，ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｖｉｄｅｏ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ＤｏＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７３—４４４０．２０１ １．０２．Ｏ１１ １视频监控技术的发展 １．１模拟视频监控时代 第一代视频监控系统简称Ｃ Ｃ ＴＶ，是完全模拟 的视频监控系统，一般由前端信号采集部分、中间信 号传输部分、后端矩阵切换及控制部分、显示及录 发展，网络视频监控系统的主要构成是网络摄像机、 视频编码器、网络录像机、视频内容分析单元，中 央管理平台、解码设备、存储设备等。网络视频监控 系统采用分布式架构，系统架设在网络上，不受地域 空间的限制，利用智能管理软件可以实现视频资源的 管理、整合、配置、传输、调用、存储和集成等。 严格来说，利用模拟摄像机加视频编码器构成 像等４部分组成，模拟视频监控系统具有技术成熟、 性能稳定、操控性好等优点，至今已经发展了３０多 年。随着计算机技术、网络技术与视频监控技术的不 断融和，模拟系统正在漫慢地退出历史舞台。 １．２数字视频监控时代 数字视频监控时代的标志性产品是硬盘录像机， 简称ＤＶＲ。硬盘录像机起始于２０世纪９０年代，硬 的视频监控系统不是真正的网络视频监控系统，因 为摄像机到编码器之间是模拟信号，而不是网络信 号传输，但是考虑到此架构实质功能与ＩＰ摄像机等 价，并会长期存在，因此，本文将模拟摄像机＋视 频编码器构成的视频监控系统当成是网络监控系统。 盘录像机的出现将磁带录像机（ＶＣＲ）送上了末 路。早期的ＤＶＲ主要是进行数字化视频存储，在 网络传输、软件应用、虚拟矩阵等方面的功能并不 ２城市轨道交通视频监控技术特点 城市轨道交通系统采用车站、控制中心两级互 相独立的监控，平常以车站值班员控制为主进行视 频监控，控制中心调度员可任意选择上调各车站的 任一摄像头监控画面。在紧急情况下，则转换为以 十分完善，因此在实际项目应用中，通常ＤＶＲ与 模拟矩阵配合使用，系统的控制和切换仍然由矩阵 完成，而ＤＶＲ仅仅代替磁带录像机，实现对视频 的数字化录像。 １．３网络视频监控时代 网络视频监控技术在近几年得到广泛的应用和 控制中心调度员控制为主进行视频监控。在一个城 市有多条线路的情况下，上层的线网管理中心可以 设置为线网闭路电视监控中心，根据需要调看各线 路监控画面，从而形成车站、控制中心和线网管理 铁路通信信号工程技术（ＲＳＣＥ）２０１ １年４）１，第８卷第２期 中心的三级视频监控系统。出于安全与事故取证要 （３）无人值守变电站等重要配电设备集中监控， 及时了解设备运行情况。 求，车站和控制中心还应具有录像功能。 控制中心和各车站Ｃ ＣＴＶ的组网方式仍采用模 拟视频技术，只是在硬盘录像以及车站与控制中心 的视频传输采用了数字技术。 由上述可见，数字视频监控系统与模拟视频监 控系统的区别：车站与控制中心之间所传送的信号， 前者是数字视频信号，而后者是模拟视频信号。 （４）对出现的紧急情况，如暴风雪、泥石流、 洪水、交通意外等远程了解并及时反应。 （５）应急指挥系统，将突发紧急事件的视频通 过无线传输到控制中心。 ３．１．２高铁网络视频监控的建设难点 （１）视频监控点通常比较分散、跨度比较大， 一针对上述城轨视频监控系统技术的特点，我们 发现高铁在网络视频监控系统组网设计中，可以有 般几百甚至上千公里。 （２）视频监控摄像机需要户外工作，环境通常 比较恶劣。 许多借鉴的地方，如在视频监控系统网络搭建上可 采用类似城轨的组网方式，采用车站、铁路局、铁 道部的三级视频监控系统。铁道部、各个路局和车 站Ｃ ＣＴＶ的组网方式采用计算机局域（ＬＡＮ）组 网方式。可通过铁路ＩＰ数据网或通信专用传输网所 提供的分组传输通道，将高铁各个站点及场段各视 频监控系统的局域网连接成广域网。带有编码器的 网络摄像机或连接有多台模拟摄像机的视频网关； 带有解码器的数字监视器以及录像硬盘等均接人路 局和各车站的局域网。各车站Ｃ ＣＴＶ局域网与路局 （３）监控点多为室外高杆或钢架上安装，施工 难度比较大。 （４）视频采集、编解码及部分存储设备分散分 布在无人值守机房，安装调试成本高。 （５）用户数量众多，系统需要有良好的权限管 理、视频流并发访问及转发能力支持。 （６）视频分析环境复杂，风霜雨雪雾、摄像机 抖动、灯光等干扰因素可能导致误报警。 （７）与既有监控系统及其他系统的融合。 ３．２高铁网络视频监控系统的规划构想 高铁视频监控系统的特点决定了“数字网络视 频监控系统”是最好的选择。高铁视频监控系统可 借鉴城轨交通视频监控系统特点分成三级节点，核 心节点在铁道部或路局，有视频监控调用、汇总的 需求；二级节点在各个路局／客专调度，主要分为 分散分布的网络录像机、硬盘录像机、存储转发设 备，同时也有大屏监控、网管、流媒体转发等需求； 三级节点为各个车段／站，负责视频的前端采集、 Ｃ ＣＴＣ局域网通过铁路ＩＰ数据网或专用传输系统 的分组传输通路直接相连。 ３高铁网络视频监控技术 ３．１高铁视频监控系统的特点 ３．１．１高铁网络视频监控主要需求分析 （１）路基、路口、桥梁、隧道、公跨铁和咽喉 区的视频监视，保证车辆安全运行。 （２）车站广场、站台、候车大厅、旅客通道等 人流密集区域视频监视，了解旅客情况。 编码等。高铁视频监控系统层次结构如图１所示。 匿重 霆霾垂 霎 — ＼ 软件服务／数据库／存储 ＮＶＲ／媒体服务器／存储设备 ｌ ■■■ ｓ霸 ／ Ｉ ｌ ＼Ｉ锄蓖幸晕 及香￡赭ｌ ７甄转 溶储没钏 睾孥荔汲存髑骰＝笛叶＿— ＼ ｊ ／ 。 ＼ 编码器／ＤＶＲ ｌ视凝编码传输设备ＩＩ税频编码传辍设备ＩＩ视凝编码传输设备！Ｈ／ ＼ ＿ ／ 。—＼ 各娄橇僚棚 布袒但 ｌ 视频采集设备 ｌｌ 视频采集设备 ｌｌ 视频采集设备 ｌ 图１ 高铁视频监控系统层次结构图 Ｎｏ．２赵路伟：网络视频监控技术在高速铁路中的规划构想 （１）设备接入 客户端工作站、存储阵列、存储服务器、流媒体服 务器、解码器和电视墙等终端，是系统真正的主干， 也是应用的核心。二级节点是视频存储和视频流转 发的核心环节，通常采用大规模的集中存储设备， 如Ｆ Ｃ ＳＡＮ和ＤＡＳ等；而部署流媒体服务器实现 对来自三级节点的视频流向上转发功能。 （４）一级节点 一视频采集、接入设备主要是指各类摄像机，一 般机房监控、客运监控等场所为室内环境，可根据 具体情况选择安装一体球型摄像机或固定摄像机； 而室外环境包括大桥、隧道、铁路沿线等，通常环 境非常恶劣，自然现象如风、霜、雨、雪及高速列 车带来的巨大震动等因素，都对摄像机质量、工艺、 安装方式提出了严格的要求，远距离信号一般采用 光纤传输。 （２）三级节点 一级节点是系统的数据的核心节点，一级节点 般在铁道部的数据中心或路局中心，相当于城市 轨道交通的控制中心。一级节点会连接各个高铁、 铁路的视频系统，并根据需要，可有选择地调用、 在各个站点，车辆段，安装部署编码器、硬盘 录像机，实现视频的编码压缩和部分本地存储功能。 由于前端设备分布广，因此系统稳定性是第一要素， 系统的不稳定将会给后期维护工作带来巨大的压力。 （３）二级节点 二级节点主要为铁路局，不同于三级节点单独 的视频采集和简单视频浏览功能需求，二级节点存 在大量的用户，对本区段的视频资源进行调用、回 控制、回放各个铁路线的视频资源，一般设置中心 管理服务器、工作站、归档备份服务器等。 ３．３高铁网络视频监控系统组网方案研究 高铁视频监控系统网络的搭建可采用类似城 轨监控系统的组网方式，采用车站、铁路局、铁 道部的三级视频监控系统。铁道部、各个路局和 车站Ｃ ＣＴＶ的组网方式采用计算机局域（ＬＡＮ） 放、ＰＴＺ控制等。通常在路局节点，一般设置多个 组网方式。系统架构拓扑如图２所示。 ｊ设备接入 三级节点 二级节点 核心节点 ； 图２高铁视频监控系统拓扑结构图 高铁视频监控系统主要由承载网络、设备接入、 三级节点、二级节点和一级节点等组成。 （１）承载网络主要由铁路沿线的ＭＳＴＰ传输系 统和ＩＰ数据网络构成。 主要设置管理服务器系统、存储系统和监控终端等 设备。三级节点接收本站／区间网络摄像机处理后 的视频图像，进行存储和后期分析处理，并生成相 应信息，向监控中心进行发送。 （２）设备接入层主要设置在铁路沿线车站重 点部位（上下行咽喉区）、车站通信信号机房内、 ＧＳＭ—Ｒ基站机房内、信号中继站机房内、维修工 （４）二级节点设置在铁路沿线的调度所或铁路 局。主要设置管理服务器、数据库服务器、接口服 务器、存储服务器、磁盘阵列、监控终端和大屏显 示器等设备。实现本铁路全线视频监控设备的管 理、报警视频图像、处理结果和报警信息的存储 等，并根据报警类型、报警级别和报警点位置做出 处理决策。 铁路通信信号工程技术（ＲＳＣＥ）２０１ １年４月 区／综合维修段通信机房内、牵引供电及电力供电 机房内外、区间公跨铁桥梁。主要由网络摄像机、 支架、防雷单元等设备构成。 （３）三级节点设置在铁路沿线车站通信机房内。 ｊ Ｔｅ１＾ｌ１ｎｏｌ 高速铁路电加热道岔融雪系统工程设计与建议 王锦忠 张玉林 （１．北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 １ ０００７￣； ２．北京中铁通电务技术开发有限公司，北京 １ Ｏ０１ ６６） 摘要：在介绍高速铁路电加热道岔融雪系统的基础上，结合目前该系统在我国高速铁路的安装和应 用情况，提出高速铁路电加热道岔融雪系统工程设计方案，并就该系统在工程设计中发现的问题提 出改进建议。 关键词：高速铁路电加热道岔融雪系统工程设计建议 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃ ｈｅａｌｉｎｇ ｓｗｉｔｃｈ ｓｎｏｗ－ｍｅｌｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙｓ， ａｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｗｉｔｃｈ ｓｎｏｗ・ｍｅｌｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙｓ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ａｎｄ ｓｏｍｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｔｏｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｎｒｅｓｐｅｃｔｏｆｐｒｏｂｌｅｍｓｆｏｕｎｄｉｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｓｉｎａｒｇｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ，Ｅｌｅｃｔｉｒｃ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｗｉｔｃｈ ｓｎｏｗ—ｍｅｌｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ Ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ ＤｏＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３・４４４０．２０１１．０２．０１２ 目前，我国已开通运营的京津、石太、郑西、 故相应的产品研发、勘测设计、施工验收、运营管 武广客运专线均安装了电加热道岔融雪系统，电加 热道岔融雪系统作为道岔转换设备的基本组成部分， 已纳入客运专线技术条件。但由于该产品在我国的 理等标准均未完善，以至于在工程建设过程中常常 出现无标准可依的情况。 本文结合我国高速铁路的特点和电加热道岔融 雪系统应用的实际情况，提出高速铁路电加热道岔 应用起步较晚，只在近几年才开始大面积上道使用， （５）一级节点是系统的数据核心节点，一级节 点一般在铁道部的数据中心或路局中心，一级节点 客站已经或即将投入使用，这一切都预示着高铁视 频监控系统的市场前景。 参考文献 ［１】西刹子．智能网络视频监控技术详解与实践【Ｍ】．北京： 清华大学出版社，２０１ ０． 会连接各个高铁、铁路的视频系统，并根据需要有 选择地调用、控制、回放各个铁路线的视频资源， 一般设置中心管理服务器、工作站、归档备份服务 器等。 【２】李伟章，徐幼铭．城市轨道交通通信【Ｍ】．北京：中国铁 道出版社，２．００８． ４结束语 本文结合视频监控技术的发展和城市轨道交通 【５】运基通信【２００８］６３０号铁路综合视频监控系统技术规范 （试行）［Ｓ．ｓ］ ［４】铁运【ｅｏｏ８１３３号关于加强铁路视频监控系统建设和运用 的通知［Ｓ．Ｓ］ 视频监控系统的搭建重点介绍高铁视频监控系统的需 求特点、系统架构、存储应用等内容，到目前为止， 全国铁路客运专线已经开工建设１万ｋｍ，到２０１２ 年，将有１．３万ｋｍ客运专线建设投产，并先后有 北京南站、天津站、武昌站、青岛站等一批现代化 铁路通信信号工程技术（ＲＳＣＥ）２０１ １年４月，第８卷第２期 【５】铁运【２００９］２，１号铁路综合视频监控系统管理暂行办法【Ｓ】． （收稿Ｅｌ期：２０１ Ｏ－０９—０８）
