综合视频监控系统在铁路领域中的应用

　　摘要：综合视频监控作为一种传统视频技术与现代通信技术相结合的产物，近年来在道路交通和公共安全领域得到了广泛的应用和发展。随着高速铁路在中国的飞速发展，综合视屏监控系统从开始到广泛的应用到高速铁路监控系统。作为铁路行业的新应用，铁路综合视频监控系统是铁路行车设备的重要组成部分，是铁路运输指挥、生产作业及公安保卫的重要手段。铁路综合视频监控系统将铁路管理带入视频监控时代，并标志着铁路管理进入一个崭新的阶段。
　　关键词：视频监控，铁路行车，安全监控
　　作为一种传统视频技术与现代通信技术相结合的产物，综合视频监控系统近年来在铁路领域，尤其是高速铁路领域得到了广泛的应用和发展。铁路综合视频监控系统是铁路行车设备的重要组成部分，主要监控区域包括车站、重要机房（含通信、信号、信息、牵引供电及电力）内外、重点线路、桥、隧、分界口等，为铁路运输生产、抢险救灾等提供实时图像信息，同时为打击盗窃铁路物资、破坏铁路设施等违法犯罪活动提供证据，是铁路运输指挥、生产作业及公安保卫的重要手段。
　　一、铁路视频监控系统的构架
　　铁路综合视频监控系统采用网络化、数字化视频监控技术和IP传输方式构建，提供铁路各业务部门和信息系统所需的视频信息，实现网络和视频信息资源共享。铁路综合视频监控系统一般分为三层：前端监控点层、监控数据服务器层和监控工作站层。
　　前端监控点层包括视频控制器、输入设备、输出设备和网络传输设备。视频控制器为前端监控点层的核心设备，完成前端监控现场的视频数据和其他监控数据的采集，监控设备的控制，如云台、镜头和各种开关量的控制；输入设备包括红外传感器、烟雾传感器、通用采集器、镜头等；输出设备包括告警灯，告警喇叭，负载控制器等。
　　监控数据服务器层包括接入服务器和数据转发服务器以及网络传输设备。接入服务器完成对其管理范围内的全部前端监控点的视频和其他监控数据的集中收集和统一处理，并负责向前端监控点分发监控终端的监控命令。另一方面，监控数据服务器对监控工作站的监控请求做出仲裁，并向他们分发前端监控点的音视频及其它监控数据。此外，接入服务器还完成如历史数据管理、归档，前端监控点设备维护等其他业务。数据转发服务器完成监控的视频数据向监控工作站的转发和通过侦测网络流量的结果进行网络带宽控制。
　　监控工作站层包括装有专用客户端软件的计算机和显示设备以及网络传输设备。监控工作站是整个监控系统与监控人员直接的接口，监控人员只需通过监控工作站就可以完成其授权范围内的全部监控任务如监控设备操纵，录像回放、历史数据检索、报警处理等。
　　铁路视频监控系统采用分布式监控架构，系统处理能力强，综合性强，管理灵活，具有良好的扩展性。
　　二、铁路视频监控系统的节点及网络
　　按照铁路系统铁道部、路局、站/段的三级管理体系，《铁路综合视频监控系统技术规范(试行)》对铁路综合视频监控系统的结构、功能及性能指标要求并对系统关键技术及设备技术指标要求作了规定，同时，该规范还对铁路综合视频监控系统的网络架构做了明文规定：铁路综合视频监控系统主要由视频节点设备、视频采集点前端设备、视频网络和用户终端构成。
　　（一）各级节点结构
　　铁路综合监控系统视频节点主要包括视频核心节点、视频区域节点和视频接入节点。视频核心节点设在铁道部，用于视频信息的调用、控制、存储、管理、分发以及本地用户终端的接入。视频区域节点设在铁路局或客专调度所，用于节点内视频信息的调用、控制、存储、管理、分发、上传以及本地用户终端的接入。视频接入节点I类设在站/段所在地，用于周边采集点视频信息的接入、存储、管理、分发及上传，II类设在有传输条件的点或中间车站，用于周边采集点视频信息接入、汇聚上传或存储。
　　视频采集点是前端采集设备安装的场所，可根据各专业图像采集的需要在相应处所设置包括摄像机及与之配套的附属设备等前端采集设备，用于对视频图像信息进行采集。
　　用户终端是经过系统注册并授权使用视频信息、数据信息的终端设备，包括视频管理终端、用户监视终端和显示设备。
　　综合视频监控系统视频接入节点、铁路局视频节点、铁道部视频节点和视频传输网络各专业共用，视频采集点和监视终端可根据各专业图像采集和监视的需要设置。
　　（二）视频业务的承载网络
　　铁路综合视频监控系统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。
　　在采集点相对分散的情况下，部分采集点的视频信息通过聚到II类视频接入节点，再通过SDH、MSTP或数据网等传输方式接入到所属I类视频接入节点。
　　三、铁路视频监控系统图像智能分析
　　铁路视频图像分析技术通过对可视的监视摄像机视频图像进行分析，并具备对风、雨、雪、落叶、飞鸟、飘动的旗帜等多种背景的过滤能力，通过建立人类活动的模型，借助计算机的高速计算能力使用各种过滤器，排除监视场景中非人类的干扰因素，准确判断人类在视频监视图像中的各种活动。铁路视频监控系统中，视频分析主要应用在重要区段及咽喉区入侵检测、公跨铁区域高空落物分析、客运丢包探测、逆行探测及摄像机的自身维护当中。
　　视频分析技术通常采用背景分离（背景减除）技术来进行图像变化的检测（所有的视频分析模式，如入侵、丢包、逆行等都是一种模式的图像变化），通过对视频帧与基准背景图像进行比较，相同位置的像素（区域）变化则认为是变化了的区域，对这些区域进一步处理、跟踪、识别，得到包括目标位置、尺寸、形状、速度、停留时间等基本形态信息和动态信息，完成目标的跟踪和行为理解之后，也就完成了图像与图像描述之间的映射关系，从而使系统进一步进行规则判定，直到触发报警。报警事件触发后通过声、光、电等报警输出设备在前端直接输出报警信息同时可以触发前端的报警录像；平台收到报警信息后可触发平台的报警联动：发送报警短信息和客户邮件、联动中心录像；客户端接到报警信号后可以立即反映在客户端的界面上向客户提示有报警事件发生。

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