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[摘 要]本文通过对铁路视频监控系统现状分析，讲述了现有铁路特别是高铁（客专）线路的视频监控应用场所、网络架构， 并结合实际介绍了现网视频监控的工作特点及与其它系统互联情况；重点阐述了现网电缆传输下主要技术难题，详细总结了干扰问题查找思路及解决方案，指出了铁路综合视频监控系统的发展方向。
[关键词]高铁视频监控 综合视频监控 视频网络改造 数字化视频
中图分类号：TN948.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）44-0130-02
前言
随着铁路大提速、高铁客运专线的大建设，我国铁路进入快速发展期，运力和速度得到极大提升，高铁（客专）建设达到世界领先水平。速度的提升对安全提出更高要求，尤其高铁建设桥梁多、隧道多、公跨铁多，安全隐患增加。视频监控作为一种传统视频与现代通信相结合的应用，成为铁路安全保障重要的组成部分，是一套适应铁路运输安全和生产管理需要，集铁路运输指挥、公安保卫、生产作业、安全监控、疑难故障远程维护、应急处理、救援指挥于一体的综合管理平台；
目前，高速铁路做到全线覆盖视频监控系统，重点监控区域为各车站站点、桥梁、隧道、公跨铁、区间基站、供电所亭、信号中继站等。主要分为以下几类：1、桥梁、隧道、公跨铁、咽喉区等的视频监控，远程了解现场情况，对人员入侵、设备遗失等异常情况实施全天候监控，防止安全事故发生，保证车辆安全运行。2、车站站前广场、售票厅、候车大厅、站台、旅客通道等人流密集区域视频监控，了解旅客情况和员工工作情况，对于异常事件起到预警作用，及时抑制暴力、恐怖恶性事件的發生。3、无人值守变电站、牵引变配电所及通信/信号机房等室内主要设备区集中监控，及时了解设备运行情况，同时对于非法闯入进行报警，通过与相关系统的配合，实现告警后触发相关视频的动作。4、铁路沿线重要区域进行定点监控，对紧急状况如暴风雪、泥石流、洪水、交通意外等远程了解并及时做出反应。
一、视频监控系统的发展及现行网络搭建：
视频监控系统发展了短短三十年时间，从第一代模拟视频监控系统（CCTV），到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统（DVR），到第三代完全基于IP网络视频监控系统（IPVS），发生了翻天覆地变化。
现行高速铁路综合视频监控系统的网络架构
铁路综合视频监控系统主要由视频节点（核心节点、区域节点和接入节点）设备、视频采集点前端设备、视频网络和用户终端构成。其中，视频接入节点位于高铁沿线的各站段或中间站，负责视频的前端采集、编码等；视频区域节点位于路局及调度所，主要设备为分散分布的网络录像机（NVR）、硬盘录像机（DVR）、存储设备，也可进行大屏集中监控、网管、流媒体转发等；视频核心节点位于铁总司，可对视频监控信息进行调用和汇总。铁路视频监控的视频业务通过数据网承载，视频采集点的视频信息可通过光缆、电缆或无线传输等方式接入到所属的视频接入节点。如下图所示：
二、第三代铁路视频监控系统工作特点：
高铁综合视频监控可实现视频采集、处理、存储、回放、分发、内容分析、告警、联动、系统管理、用户管理等功能，通过对系统资源的统一管理和调配，实现运输调度、客运、电务、工务、公安等业务部门的视频资源共享。
1、数字化：视频监控的数字化首先应该是系统中信息流（包括音视频、控制等）从模拟转为数字，这将彻底打破“经典闭路电视系统”结构，根本上改变视频监控系统从信息采集、数据处理、传输、系统控制的方式和结构形式。2、网络化：具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统以实现抢先任务调度算法的快速响应，设备配置具有通用性强、开放性好、组态灵活、控制功能完善、人机界面友好及系统安装、调试和维修简单化，容错可靠等功能。3、集成化：视频监控的集成化在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限。实现整个网络软硬件资源及任务和负载的共享。
三、视频监控系统与其他系统互联：
视频监控系统已经实现通信电源及环境监控系统联动，并通过电源及环境监控与照明系统实现联动，可采用前端或中心两种联动方式。
1、动环系统触发视频监控系统
前端联动：被监控站的数据采集单元与视频系统本节点的编码器互连，当动环系统前端环境量（如门磁、门窗破碎等）产生告警时，直接引发照明联动、摄像机预置位调用、中心画面弹出，实现系统间的联动。
中心联动：动环监控中心与视频区域节点设备互联，当动环前端环境量的报警信息传送至监控中心时，触发照明控制，由动环系统监控中心与视频区域监控中心联动，请求视频数据、发送摄像机预置位调用，摄像机按照预定位置锁定目标进行摄像，实现系统间的联动。
2、视频监控系统触发动环系统
中心联动：当视频监控系统需要监控室内机房画面时，视频中心与动环中心联动，动环中心命令前端RTU输出控制信号引发照明联动。照明开通后，摄像机即可进行正常的画面监控。
前端联动：视频前端直接与动环RTU联动触发照明联动。照明开通后，摄像机即可进行正常的画面观察。
四、现网中电缆通道传输下技术难题及解决方案：
视频干扰及图像不流畅、检索时延大等问题是目前视频监控遇到的常见问题。在这里我重点说明一下干扰问题的处理。如：水波纹、雪花、网纹、斜纹、横纹、上下滚动条、扭曲变型和上下抖动等现象，都可能干扰到视频监控系统的正常工作。具体解决方法根据实际情况而定。
1、干扰源查找
干扰来源的三大部位是：
前端-来自前端采集摄像机的干扰；
中端-来自视频电缆（同轴电缆）传输的干扰；
后端-来自编码器、服务器、交换机等系统设备引入的干扰。 2、视频干扰的检查办法
用监视器或工程宝与摄像机连接，看图像是否存在干扰，如有干扰则从摄像机本身来解决（如更换高清摄像机），若无干扰则进入下一步。
在远端机房内将视频电缆传输线与编码器或交换机断开，单独连接监视器看图像是否有干扰，如有干扰则可考虑使用抗干扰器。前提是同轴电缆本身技术指标合格（可通过测试环阻、绝缘等判断）这种干扰叫“环境电磁干扰”，这种干扰比较常见。若无干扰则进入下一步。
直接与节点机房内视频服务器、交换机等系统设备相连若出现干扰，可能是系统设备间接地电位差引起干扰，首先保证机房内各系统设备共地，此时在视频线与系统设备之间加上光电隔离器即可解决。
3、视频干扰的解决思路：
a、前端干扰：摄像机采集引入的干扰属于设备干扰，应从设备本身来解决（如摄像机质量、电源电压的稳定性、绝缘性），用抗干扰器无法彻底解决。
b、中端干扰：传输部分的干扰最常见，属于“环境电磁干扰”，主要是视频线周边环境的干扰，包括接触网高压、变频电机、电磁辐射、高低频设备、电视塔、变电站等大功率电器引起的强脉冲干扰，可以用视频抗干扰器来解决；或者将传输线路由易引入干扰信号的同轴电缆变更为不易受干扰的“光缆+视频光端机”方式，从而彻底解决。
c、后端干扰：系统设备的干扰，多数是由设备之间接地电位差引起，产生水波纹、斜纹、横条上下滚动条等，可以加装光电隔离器来解决。
d、因劣质电源引起的视频干扰也比较常见。早期部分摄像机选用线性电源，由于线性电源存在转换效率低、体积大、发热量高等缺点，可以选用稳定性较高的开关电源来解决。
视频監控在铁路发展中发挥积极作用的同时，还存在以下几个问题：（1）视频标准滞后于铁路综合视频监控系统的建设。（2）用户需求不明确，导致基础建设不能满足于多用户、多级别访问。（3）分散建设、各自为政，无法更好共享视频网络优势资源。（4）早期基础建设（同轴电缆接入），面临多种技术难题，亟待升级改造。
五、铁路综合视频监控系统未来发展方向。
铁路综合视频监控系统未来将继续向着基于TCP/IP 网络平台的分布式应用系统发展，并充分与大数据、云存储等技术相结合，逐步形成一套标准化、可靠化、安全化、网络化及可扩充的完善系统，构架如下图所示：
六、结束语
在保证速度的同时，切实给旅客提供一个安全的出行环境，这是目前铁路发展的目标；而在达成这个目标的过程中，高清的图像反馈、及时的铁路通信数据处理、高效的铁路车辆调度、准确的报警联动等监控指挥系统的应用成为了关键。
[关键词]高铁视频监控 综合视频监控 视频网络改造 数字化视频
中图分类号：TN948.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）44-0130-02
前言
随着铁路大提速、高铁客运专线的大建设，我国铁路进入快速发展期，运力和速度得到极大提升，高铁（客专）建设达到世界领先水平。速度的提升对安全提出更高要求，尤其高铁建设桥梁多、隧道多、公跨铁多，安全隐患增加。视频监控作为一种传统视频与现代通信相结合的应用，成为铁路安全保障重要的组成部分，是一套适应铁路运输安全和生产管理需要，集铁路运输指挥、公安保卫、生产作业、安全监控、疑难故障远程维护、应急处理、救援指挥于一体的综合管理平台；
目前，高速铁路做到全线覆盖视频监控系统，重点监控区域为各车站站点、桥梁、隧道、公跨铁、区间基站、供电所亭、信号中继站等。主要分为以下几类：1、桥梁、隧道、公跨铁、咽喉区等的视频监控，远程了解现场情况，对人员入侵、设备遗失等异常情况实施全天候监控，防止安全事故发生，保证车辆安全运行。2、车站站前广场、售票厅、候车大厅、站台、旅客通道等人流密集区域视频监控，了解旅客情况和员工工作情况，对于异常事件起到预警作用，及时抑制暴力、恐怖恶性事件的發生。3、无人值守变电站、牵引变配电所及通信/信号机房等室内主要设备区集中监控，及时了解设备运行情况，同时对于非法闯入进行报警，通过与相关系统的配合，实现告警后触发相关视频的动作。4、铁路沿线重要区域进行定点监控，对紧急状况如暴风雪、泥石流、洪水、交通意外等远程了解并及时做出反应。
一、视频监控系统的发展及现行网络搭建：
视频监控系统发展了短短三十年时间，从第一代模拟视频监控系统（CCTV），到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统（DVR），到第三代完全基于IP网络视频监控系统（IPVS），发生了翻天覆地变化。
现行高速铁路综合视频监控系统的网络架构
铁路综合视频监控系统主要由视频节点（核心节点、区域节点和接入节点）设备、视频采集点前端设备、视频网络和用户终端构成。其中，视频接入节点位于高铁沿线的各站段或中间站，负责视频的前端采集、编码等；视频区域节点位于路局及调度所，主要设备为分散分布的网络录像机（NVR）、硬盘录像机（DVR）、存储设备，也可进行大屏集中监控、网管、流媒体转发等；视频核心节点位于铁总司，可对视频监控信息进行调用和汇总。铁路视频监控的视频业务通过数据网承载，视频采集点的视频信息可通过光缆、电缆或无线传输等方式接入到所属的视频接入节点。如下图所示：
二、第三代铁路视频监控系统工作特点：
高铁综合视频监控可实现视频采集、处理、存储、回放、分发、内容分析、告警、联动、系统管理、用户管理等功能，通过对系统资源的统一管理和调配，实现运输调度、客运、电务、工务、公安等业务部门的视频资源共享。
1、数字化：视频监控的数字化首先应该是系统中信息流（包括音视频、控制等）从模拟转为数字，这将彻底打破“经典闭路电视系统”结构，根本上改变视频监控系统从信息采集、数据处理、传输、系统控制的方式和结构形式。2、网络化：具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统以实现抢先任务调度算法的快速响应，设备配置具有通用性强、开放性好、组态灵活、控制功能完善、人机界面友好及系统安装、调试和维修简单化，容错可靠等功能。3、集成化：视频监控的集成化在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限。实现整个网络软硬件资源及任务和负载的共享。
三、视频监控系统与其他系统互联：
视频监控系统已经实现通信电源及环境监控系统联动，并通过电源及环境监控与照明系统实现联动，可采用前端或中心两种联动方式。
1、动环系统触发视频监控系统
前端联动：被监控站的数据采集单元与视频系统本节点的编码器互连，当动环系统前端环境量（如门磁、门窗破碎等）产生告警时，直接引发照明联动、摄像机预置位调用、中心画面弹出，实现系统间的联动。
中心联动：动环监控中心与视频区域节点设备互联，当动环前端环境量的报警信息传送至监控中心时，触发照明控制，由动环系统监控中心与视频区域监控中心联动，请求视频数据、发送摄像机预置位调用，摄像机按照预定位置锁定目标进行摄像，实现系统间的联动。
2、视频监控系统触发动环系统
中心联动：当视频监控系统需要监控室内机房画面时，视频中心与动环中心联动，动环中心命令前端RTU输出控制信号引发照明联动。照明开通后，摄像机即可进行正常的画面监控。
前端联动：视频前端直接与动环RTU联动触发照明联动。照明开通后，摄像机即可进行正常的画面观察。
四、现网中电缆通道传输下技术难题及解决方案：
视频干扰及图像不流畅、检索时延大等问题是目前视频监控遇到的常见问题。在这里我重点说明一下干扰问题的处理。如：水波纹、雪花、网纹、斜纹、横纹、上下滚动条、扭曲变型和上下抖动等现象，都可能干扰到视频监控系统的正常工作。具体解决方法根据实际情况而定。
1、干扰源查找
干扰来源的三大部位是：
前端-来自前端采集摄像机的干扰；
中端-来自视频电缆（同轴电缆）传输的干扰；
后端-来自编码器、服务器、交换机等系统设备引入的干扰。 2、视频干扰的检查办法
用监视器或工程宝与摄像机连接，看图像是否存在干扰，如有干扰则从摄像机本身来解决（如更换高清摄像机），若无干扰则进入下一步。
在远端机房内将视频电缆传输线与编码器或交换机断开，单独连接监视器看图像是否有干扰，如有干扰则可考虑使用抗干扰器。前提是同轴电缆本身技术指标合格（可通过测试环阻、绝缘等判断）这种干扰叫“环境电磁干扰”，这种干扰比较常见。若无干扰则进入下一步。
直接与节点机房内视频服务器、交换机等系统设备相连若出现干扰，可能是系统设备间接地电位差引起干扰，首先保证机房内各系统设备共地，此时在视频线与系统设备之间加上光电隔离器即可解决。
3、视频干扰的解决思路：
a、前端干扰：摄像机采集引入的干扰属于设备干扰，应从设备本身来解决（如摄像机质量、电源电压的稳定性、绝缘性），用抗干扰器无法彻底解决。
b、中端干扰：传输部分的干扰最常见，属于“环境电磁干扰”，主要是视频线周边环境的干扰，包括接触网高压、变频电机、电磁辐射、高低频设备、电视塔、变电站等大功率电器引起的强脉冲干扰，可以用视频抗干扰器来解决；或者将传输线路由易引入干扰信号的同轴电缆变更为不易受干扰的“光缆+视频光端机”方式，从而彻底解决。
c、后端干扰：系统设备的干扰，多数是由设备之间接地电位差引起，产生水波纹、斜纹、横条上下滚动条等，可以加装光电隔离器来解决。
d、因劣质电源引起的视频干扰也比较常见。早期部分摄像机选用线性电源，由于线性电源存在转换效率低、体积大、发热量高等缺点，可以选用稳定性较高的开关电源来解决。
视频監控在铁路发展中发挥积极作用的同时，还存在以下几个问题：（1）视频标准滞后于铁路综合视频监控系统的建设。（2）用户需求不明确，导致基础建设不能满足于多用户、多级别访问。（3）分散建设、各自为政，无法更好共享视频网络优势资源。（4）早期基础建设（同轴电缆接入），面临多种技术难题，亟待升级改造。
五、铁路综合视频监控系统未来发展方向。
铁路综合视频监控系统未来将继续向着基于TCP/IP 网络平台的分布式应用系统发展，并充分与大数据、云存储等技术相结合，逐步形成一套标准化、可靠化、安全化、网络化及可扩充的完善系统，构架如下图所示：
六、结束语
在保证速度的同时，切实给旅客提供一个安全的出行环境，这是目前铁路发展的目标；而在达成这个目标的过程中，高清的图像反馈、及时的铁路通信数据处理、高效的铁路车辆调度、准确的报警联动等监控指挥系统的应用成为了关键。