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淺析高鐵網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

作者: 時間:2012-02-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

高速鐵路不同于一般的鐵路系統(tǒng),本身即是一個系統(tǒng)化、集成化的大型工程,僅通信部門就涉及到10多個子系統(tǒng),包括有線、數(shù)據(jù)、傳輸、調(diào)度、應(yīng)急通信、視頻監(jiān)控等等。與普通鐵路或地鐵區(qū)別很大,例如地鐵通常時速在60公里左右,列車間隔約在3分鐘,而時速可能達到300公里,但時間間隔可能與地鐵差不多,這就對高鐵的通信指揮系統(tǒng)提出了很高的要求,同時,作為一個重要的輔助設(shè)施,視頻的要求也相應(yīng)的非常高。

1.高鐵視頻特點

高鐵的視頻,要求采用先進的視頻監(jiān)控技術(shù),基于鐵路系統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建數(shù)字化、智能化、分布式的監(jiān)控系統(tǒng),滿足公安、安監(jiān)、客運、調(diào)度、車務(wù)、機務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車輛、供電等業(yè)務(wù)部門及防災(zāi)監(jiān)控、救援搶險和應(yīng)急管理等多種需求,實現(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)資源和信息資源共享。高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),實現(xiàn)視頻的采集、編碼壓縮存儲、轉(zhuǎn)發(fā)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(xiàn)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(wǎng)絡(luò)發(fā)送到NVR進行集中存儲備份;存儲服務(wù)器可以將DVR或NVR的視頻資料進行重點備份;流媒體服務(wù)器可以在多個用戶訪問時進行集中視頻轉(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,實現(xiàn)視頻的集中大屏幕顯示還原。

2.視頻分析技術(shù)

高鐵的特點是系統(tǒng)跨度大、地理分布廣,視頻分析的環(huán)境復(fù)雜,風霜雨雪霧、攝像機抖動、火車燈光、城市燈光、昆蟲、云影等現(xiàn)象均是視頻分析可能會遇到的問題,良好的VCA系統(tǒng)應(yīng)該能夠很好地平衡漏報與誤報之間的問題。鐵路不同于實驗室,對攝像機的任何角度、焦距等調(diào)整均需要一定的人力、物力,視頻分析對場景(FOV)的要求很高,在日后的配置中需要不斷調(diào)整確。因此,不難理解多數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻分析攝像機采用的也是PTZ攝像機而不是固定攝像機了。分析模式固定后,攝像機FOV調(diào)整好,需要進入分析設(shè)置,通常,一路攝像機視頻只能進行一個模式。在鐵路應(yīng)用中,主要有兩種VCA模式,一種是在重要區(qū)段及咽喉區(qū)設(shè)置入侵探測,用來識別人或動物入侵到高鐵路軌(高鐵沿線多半封閉或柵欄保護等物理方式,但還是有可能有入侵進入);公跨鐵區(qū)域設(shè)置高空落物分析,防止高空落物對列車運行產(chǎn)生影響。目前這兩個視頻分析應(yīng)用模式在鐵路視頻監(jiān)控中均有一定應(yīng)用并表現(xiàn)良好。

目前視頻分析技術(shù)主要有兩種架構(gòu)方式,一種是基于后端服務(wù)器的方式,另外一種是采用前端DSP方式(DVS或IPC)。DSP方式,即分布式智能分析架構(gòu)下,視頻分析單元一般位于視頻采集設(shè)備附近,這樣可以有選擇地設(shè)置系統(tǒng),讓系統(tǒng)只有在報警發(fā)生的時候才傳輸視頻到控制中心或存儲中心,相對于服務(wù)器方式,可節(jié)省網(wǎng)絡(luò)負擔及存儲空間。視頻分析是復(fù)雜的過程,需要占用大量的系統(tǒng)計算資源,因此服務(wù)器方式可以同時進行視頻分析的路數(shù)非常有限?;谝陨显?,目前市場上主流視頻分析技術(shù)多采用DSP方式,基于攝像機或編碼器。需要注意的是,基于前端DSP方式的視頻分析設(shè)備,一旦需要調(diào)整視頻分析點位,如增加或取消視頻分析功能,則通常需要更換DVS或IPC,而基于后端分析的模式則客運直接在機房或控制中心調(diào)整完成,無需更換前端硬件。通常更換DVS或IPC方式,在鐵路項目中的成本非常高。

3.冗余技術(shù)(可靠性)

高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要具有高可靠性,以實現(xiàn)對不同部門的運營、安全、維護等各個需求支持。對于監(jiān)控系統(tǒng),可以采用不同的冗余方式來增強穩(wěn)定性,從前端編碼器、傳輸網(wǎng)絡(luò)到轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、管理服務(wù)器及存儲系統(tǒng),均可實現(xiàn)冗余技術(shù)。

·編碼器

編碼器可以采用雙電源、雙網(wǎng)卡方式增強穩(wěn)定性;或者采用“N+1”冗余方式增強可靠性,以保證單機故障或更換設(shè)備時系統(tǒng)可以連續(xù)運行。

·NVR

NVR可采用“N+1”冗余增強可靠性,以保證單機故障或更換設(shè)備時系統(tǒng)連續(xù)運行。

·CMS

CMS可以采用“雙機冗余熱備”方式增強穩(wěn)定性,以保證系統(tǒng)無停機運行。

·存儲

存儲系統(tǒng)可以采用磁盤陣列的RAID技術(shù)實現(xiàn)高可靠數(shù)據(jù)存儲。

完全冗余的監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)所示,從前端設(shè)備IPC、DVS、傳輸網(wǎng)絡(luò)、NVR、存儲設(shè)備NVR、核心管理平臺CMS都實現(xiàn)了冗余功能,保證了系統(tǒng)24小時高可靠運行,減少了因為網(wǎng)絡(luò)、電源、硬件、存儲、軟件等故障而導(dǎo)致的系統(tǒng)停機或數(shù)據(jù)丟失。


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