8、铁路综合视频监控系统的应用及技术发展趋势探讨

铁路综合视频监控系统的应用及技术发展趋势探讨
尉剑刚
（北京世纪瑞尔技术股份有限公司，北京100073）
1 铁路综合视频监控系统需求分析及简单应用分类
铁路是由多专业、多部门构成的一个有机整体，各专业、部门间各有分工，同时业务上又相互关联，工作空间方面也互有交叉耦合，因此要求铁路综合视频监控系统是一个能够满足多业务、多工种、多部门、多场所、多用途需求的综合性视频监控系统。

与铁路运营管理体系相一致，铁路综合视频监控系统也是覆盖沿线工区、站段、路局/公司、铁道部的大规模网络化系统，具有空间上大覆盖、时间上全天候的应用特点。

从运用范围来看，系统的用途主要包括治安防范、业务监督、日常维修养护、现场作业指导和辅助应急指挥等。

2 铁路综合视频监控系统的现状
由于业务需要，视频监控技术在铁路的应用由来已久，从传统模拟视频到简单数字视频，再到有一定规模的专业性视频监控系统都或多或少地得到了应用。

但真正开始成规模、系统化的视频监控系统则是从客运专线视频监控系统的建设开始的。

2.1铁路视频监控的规范体系现状
系统建设，标准先行。

为此铁道部相关主管部门组织出台了《铁路综合视频监控系统技术规范（试行版）》，相应的接口规范、测试规范和工程验收规范也在编制之中。

系列规范的制定为系统的大规模建设奠定了基础。

2.2铁路综合视频监控系统的系统结构
铁路综合视频监控系统是一个多级管理、多级转发、多级存储的大型网络化视频监控系统，图1是新颁布的技术规范对铁路视频监控系统整体结构的抽象描述。

图1 铁路视频监控系统整体结构
此前已按线路工程招标、建设实施的各数字视频监控系统基本上均符合这个规范，仅有个别线路的视频监控系统在接入节点设置了系统管理功能，某些线路的存储节点较规范有所下移，但总体结构与规范无原则上的差异。

2.3铁路综合视频监控系统的对象
目前，铁路综合视频监控系统主要覆盖了车站站房、站场、专业机房和区间线路等各主要环节，具体如下。

站场：咽喉区、站台区、进出站口、装卸货区、站场区内的移动作业点；
区间：隧道口、铁路桥梁引桥处、桥梁维修梯、公跨铁/铁跨铁桥梁、重点路堤/路堑路段；
专业机房：各专业室内安防、室内主要设备区；
站房：车站运转室、售票厅、候车厅、电梯等；
供电：电力/电牵引变配电所、开闭所、分区所、AT所，包括关键设备及安防对象监测。

2.4铁路综合视频监控系统的组网方式
本质上，铁路综合视频监控系统是一个分布处理、分布授权、多级管理的大型海量信息系统，信息流自下而上，逐级收敛。

铁路视频监控网络的传输通道，铁道部视频监控中心核心节点与各路局/客专调度所间通过n*2M专业通道互联。

基层视频数据流到路局/客专调度所的汇聚，在设置独立IP传输网络的高等级线路中，通过IP数据网传送；其它线路中，通过传输系统的2M通道传送，个别既有传输系统资源确实紧张的，可利用站间空余光纤，构建千兆光纤以太网来承载。

视频监视点到前端接入点的传输链路，以光缆及电缆为主，无线传输为辅。

3 视频监控技术的发展趋势
虽然视频监控技术诞生已久，但是无论从视频内容处理角度、传输平台角度还是从应用全面性角度看，都远未达到成熟，还具有很大的发展空间。

视频监控技术的发展依赖于视频处理技术（包括视频编解码技术、模式识别技术、视频检索技术等）、基础网络技术和相关信息集成技术的发展，紧密跟踪这些基础技术及其应用的发展，是掌握视频监控技术发展趋势的根本之道。

总结起来，认为在如下方面应加以关注。

（1）体系规范化：视频编解码标准的多义性、系统数据交换环节强有力规范的缺位（各主要行业、部门均出台或正在酝酿出台各自的规范，这种局面一方面说明各方注意到了规范统一的重要性，另一方面也说明在这一块权威规范的缺位的现实，必须有强力规范来统一这种混乱局面）是当前视频监控系统发展的最大障碍，统一而清晰的视频编解码标准和权威的系统接口规范是这个行业高速普及发展的主要前提。

（2）系统智能化：只有智能化才能真正形成视频监控系统的灵魂，提升应用价值。

视频监控系统的智能化至少应体现在视频内容自动分析与对象识别、传输策略自动调整、存储
策略多样化、高效检索技术的采用等方面，这些方面的突破会为视频监控技术的进步带来重大影响。

（3）解决方案专业化：视频监控系统由于其直观、易懂、信息量大的特点，决定了其广泛的应用需求。

然而，深入研究可以发现，不同的应用场合对视频监控系统的功能、范围、监控深度都有极大的差别。

因此，只有针对不同行业、不同对象灵活实施不同的监控方案，才能达到在匹配应用需求的前提下优化资源占用、降低系统投资的目的。

这就要求视频监控系统能够针对不同需求提供可裁剪的应用选择（包括图像采集、接入、传输、处理、存储和检索等各个环节）。

（4）应用集成化：未来的视频监控将逐步摆脱孤立存在的简单应用模式，与相关控制、安全防范乃至ERP系统构成一体化的综合应用系统，这一趋势在工业行业应用中将愈加显著。

视频监控将更多地以一个功能子系统的形式出现，这就要求视频监控系统具备一系列符合工业规范的对外接口，具有良好的开放性。

4 铁路综合视频监控系统的应用发展趋势
单纯从视频技术的角度看，视频监控系统的作用可以归纳为如下几个层次：对象观察、事件追忆、情况确认、发现与识别，铁路综合视频监控系统在技术方面的发展也离不开在这几个层面上进行演进和变革。

从应用的角度看，目前铁路综合视频监控系统虽然较以前建设上分散建设、应用上各自为政的局面有了大幅度的进步，在技术装备、资源共享、管理体系方面均有较大的提高，但受视频监控技术发展水平和对视频监控认识局限性的限制，铁路视频监控系统在系统兼容性、视频系统与专业系统的匹配性、技术实用性等方面还有较大的提升空间。

4.1兼容性方面
铁路各专业、各部门在不同时期分别建设了大量不同制式、不同规模和水平的视频监控系统。

实施铁路综合视频监控系统，最终目标在于把这些不同时期、不同部门建设的不同用途的系统纳入统一管理，实现系统设备的统一维护、全网资源统一调配，实现视频监控系统的归一化。

为达到归一化的目标，就要求新建的铁路综合视频监控系统具有良好的兼容性，能够把既有的主要视频监控系统纳入统一的体系内，同时，也能够依托统一的技术规范，实现不同部门同步主持建设的系统间的互联互通。

4.2开放性方面
铁路是一个多专业、多部门紧密协同的有机体，视频监控系统只有参与其中才能发挥出其最大的潜能，这也是铁路维护体系综合化发展趋势的内在要求。

具体而言，视频系统与调度指挥系统、各类监控监测系统（含安全防范系统）、应急指挥系统、各专业资源管理系统等进行深耦合方式的互联是不可避免的发展趋势。

为实现多系统互联，具有良好的开放性、具备多种常用的工业及行业接口规范是视频监
控系统必然的发展方向。

4.3实用性方面
随着视频监控在铁路系统的大面积普及，用户部门对其长短优劣的认识必将更加客观、科学，对于系统功能及设备配置也会经历一个从粗犷到精细的演进，应用上也会经历从泛泛的“视频监控”到有目的、成体系规划、系统技术与需求精确匹配的演变过程，系统的规划建设将更加趋于重视实效。

当然，在工程中，需要规划管理部门、工程设计部门以及设备厂商/集成商共同努力，针对每个部门的需求进行认真总结、研究和分析，科学、客观地认识和定位视频监控系统的作用，在充分发掘视频监控系统潜能的同时，有效降低视频对资源的占用（如降低视频传输对带宽的占用、提高存储效率等），达到资源最优化利用的效果。

4.4广泛性方面
铁路业务广域覆盖、多专业协同、全天候运行的特点决定了服务于这一行业的铁路综合视频监控系统无论是在应用专业范围、时空范围还是技术要素方面都应具有广泛性。

应用范围方面，系统应在现有框架基础上，随着技术和管理条件的成熟，逐步将车务、应急指挥、车载（车厢及机车）等视频监控内容纳入综合体系，做到视频监控资源的统一调度与共享。

技术环节，系统应进行综合规划，充分照顾到多层次的应用需求，在视频采集、视频接入、编解码、传输网络、内容处理、信息传递、信息存储、信息检索和业务关联等各环节均广纳各种层次的技术要素，避免技术单一化，按需求进行技术、资源的优化匹配，科学合理地实现系统对视频监控需求的完整覆盖。

4.5先进性方面
铁路综合视频监控系统是一个大面积覆盖的广域系统，具有规模大、投资高的显著特点，为保证系统的长效性，系统的规划建设必须兼顾实用性与先进性问题。

系统的先进性并不意味着各种最先进技术装备的简单堆砌，而是在实用的基础上后向兼顾既有系统资源的利用，同时满足一定的前向兼容性。

系统的实施应充分利用当前最新出现的新技术、新装备可为视频监控应用带来的便利与进步，比如新标准带来的兼容性的改进、新算法带来的编码效率的提高、新制式带来的图像质量的提高（如1080i/p的引入）、3G（以及3G-LTE）技术实施带来的视频监控终端移动化的便利性等。

总之，我们应该认识到，保持铁路视频监控系统技术装备及设计理念的先进性，既是系统应用价值最大化的需要，也是保持系统投入长效性的要求。