安防天下2——智能高清视频监控原理精解与最佳实践_潘国辉（西刹子）_9787302356257

本书是具有多年行业经验的安防专业人士呈现的“诚意之作”，其目的在于和行业朋友分享、交流、探讨“智能高清视频监控系统”的原理、应用、产品、技术发展趋势等。本书的内容涉及了模拟视频监控系统、编码压缩、DVR、DVS、IPC、NVR、视频分析、高清IP摄像机、视频传输、CMS、视频存储、解码显示、大屏幕、PSIM、物联网、云计算、大数据、数字高清摄像机、模拟高清摄像机、镜头等各个方面，并辅有大量的相关应用案例供读者参考，以期让读者更好地理解和应用。
本书共分19章，第1章是概述部分，第2章简单介绍了模拟电视监控系统，第3～7章分别介绍了编码压缩技术、DVR技术、DVS技术、NVR技术、IPC技术，第8章介绍了高清监控系统，第9章介绍了视频内容分析技术，第10章介绍了网络传输系统，第11章介绍了CMS技术，第12章介绍了存储系统，第13章介绍了解码显示，第14章介绍了智能网络视频监控系统实战应用，第15章是智能网络视频监控系统相关案例的介绍，第16章介绍了PSIM技术，第17章介绍了物联网相关技术，第18章介绍了云计算相关技术，第19章介绍了大数据相关技术及其与视频监控的结合应用。
本书适合初学者或者有一定行业经验的读者阅读，特别适合“弱电、安全防范、视频监控、物联网”相关从业人员作为入门及深入学习的参考。

15.1 高铁智能网络视频监控系统
15.1.1 高铁项目简介
首先看看关于“高铁”的定义。国际通常将高速铁路定义在时速200公里以上，我国的高铁，即CRH(ChinaRailway High-speed)，时速也定义在200公里以上。另外，我国又增加了“客运专线”的等级，客运专线是以客运为主的快速铁路，时速为200~350km/h。
高速铁路不同于一般的铁路系统，是一个系统化、集成化的大型工程，仅通信部门就涉及到10多个子系统，包括有线、数据、传输、调度、应急通信、视频监控等。高铁与普通铁路或地铁区别很大，例如地铁通常时速在60公里左右，列车间隔在3分钟左右，而高铁时速可能达到300公里，但时间间隔可能与地铁差不多，这就对高铁的通信指挥系统提出了更高的要求，同时，作为一个重要的辅助设施，对视频监控系统的相关要求也非常高。
15.1.2 高铁视频监控系统的特点
高铁的视频监控系统，要求采用先进的视频监控技术，基于铁路系统的IP网络，构建数字化、智能化、分布式的网络视频监控系统，满足公安、安监、客运、调度、车务、机务、工务、电务、车辆、供电等业务部门及防灾监控、救援抢险和应急管理等多种需求，实现视频网络资源和信息资源共享。
高铁的视频监控系统通常采用先进的视频编码及视频分析技术，实现低码流下高清晰视频图像采集、编码、传输、录像、转发及自动报警功能。指挥人员和警务人员通过自己工作区域内的大屏幕或电脑工作站可清楚地了解辖区和全线车站、区间、桥梁、路基、机房等重点区段和设备的情况，并迅速、准确地处置突发事件。
1. 高铁视频监控主要需求
n 路基、路口、桥梁、隧道、公跨铁、咽喉区的视频监视，保证车辆安全运行。
n 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。
n 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。
n 对出现的紧急状况，如暴风雪、泥石流、洪水、交通意外等远程了解并及时反应。
n 应急指挥监控，将突发紧急事件的视频通过无线传输到控制中心。
高铁视频监控应用的具体设备包括摄像机(多数是室外PTZ云台摄像机及室内外快球一体摄像机)、编码器、硬盘录像机(DVR)、网络录像机(NVR)、中央管理平台(CMS)、视频分析设备(VCA)、解码显示及存储设备。
对高铁视频监控系统的总体要求是：安全、可靠、开放、可扩充等。做到技术先进、经济合理、实用可靠。
2. 高铁视频监控系统的建设难点
n 视频监控点位通常比较分散、跨度比较大，一般几百甚至上千公里。
n 视频监控摄像机需要户外工作，环境通常比较恶劣。
n 监控点多为室外高杆或钢架上安装，施工难度比较大。
n 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。
n 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。
n 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。
3. 高铁综合视频监控系统的应用
综合视频监控系统应用主要包括：运营调度视频监控、公安视频监控、通信/信号视频监控、牵引供电视频监控、电力供电视频监控等。并预留客运服务视频监控和防灾安全视频监控系统接入，具体业务和功能包括如下几个方面。
n 运营调度视频监控
实现对全线“公跨铁”立交桥的全天候远程实时监控，对落物发现、人员入侵、设备遗失等异常情况实施全天候监控，防止影响安全事故的发生；对各车站咽喉区实施视频监控，全天候监视列车进出站情况，对咽喉区的异物入侵、设备丢失等情况进行主动警示；对各车站行车情况实施视频监控。
n 通信/信号视频监控部分
对各车站通信/信号室、各信号中继站、GSM-R基站、维修工区的通信室等无人值守机房进行视频监控，通过与相关系统的配合，实现告警后触发相关视频的动作及联动。
n 变配电站视频监控
对全线开闭所、牵引变电所、AT所/分区所等无人值守场所进行视频远程监控；对10kV配电所无人值守设备工作状态及场所进行远程视频监控。
n 客运服务视频监控
对全线车站重点场所以及其他相关场所进行视频监控。
15.1.3 高铁视频监控系统层次
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。通常，高铁视频监控系统分成三级节点，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，主要为分散分布的网络录像机(NVR)、硬盘录像机(DVR)、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、编码等。
高铁视频监控系统层次结构如图15.1所示。

图15.1 高铁视频监控系统的层次结构
(1) 设备接入
n 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
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。另外，设备需要具有远程维护能力，如远程升级，远程备份，远程启动等。对于变电机房、一般部署PTZ摄像机，可联动温感、烟感、水淹、门磁等探测器，对机房实施全面保护，因此，编码器或DVR的输入输出节点数目、联动功能都是需要考虑的。

(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、回放、PTZ控制等。通常，在路局节点，一般设置多个客户端工作站、存储阵列、存储服务器、流媒体服务器、解码器、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FCSAN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
一级节点是系统的数据核心节点，注意是“数据核心节点”，而不是应用核心节点。一级节点一般在铁道部的数据中心(或路局中心)，相当于平安城市的城市公安局指挥中心。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、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。
15.1.4 高铁视频监控系统拓扑
典型高铁视频监控系统拓扑结构如图15.2所示，整个系统基于网络，实现视频的采集、编码压缩存储、转发及虚拟矩阵的功能。摄像机采集到视频信号，通过同轴电缆连接到DVR或编码器，实现视频的采集、编码压缩和传输，PTZ摄像机的控制信号通过RS485进行传输；编码器将视频流通过网络发送到NVR进行集中存储备份；存储服务器可以将DVR或NVR的视频资料进行归档备份；流媒体服务器可以在多个用户并发访问时进行视频转发而减少网络及前端设备的压力；解码器与电视墙连接，实现视频的集中大屏幕显示。

图15.2 典型高铁视频监控系统架构拓扑
另外，视频监控系统还需要与防灾系统、动力、环境检测等其他系统进行必要的联动集成功能，其他系统可以以干接点或API接口的方式，实现与视频监控系统的集成报警联动。相关系统报警发生后，视频监控系统接收到该告警信息，可按照预先设置好的联动程序，完成自动启动录像、改变录像帧率或分辨率、告警视频画面自动弹出、PTZ预置位调出、触发继电器输出驱动灯光、警铃设备等动作。

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