自1876年吳淞鐵路的出現(xiàn)，到1952年新中國第一路——成渝鐵路的建成，再到2001年開工修建的世界上海拔最高、線路最長的高原鐵路格爾木至拉薩段(簡稱格拉段)，中國鐵路在改革開放后取得了令人矚目的發(fā)展，全國鐵路運營里程已經(jīng)突破7萬公里，位居亞洲第一，世界第三。為了適應(yīng)國民經(jīng)濟的發(fā)展需要，在今后的若干年間，中國鐵路要實行跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略，盡快建立起“八縱八橫”大通道，充分發(fā)揮鐵路的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢。隨著改革開放的深入，國家對鐵路的發(fā)展提出了新的要求，在《鐵路科技發(fā)展“十五”計劃和2015年長期規(guī)劃綱要》中提出了鐵路科技發(fā)展目標：“十五”期間，推廣最高時速160公里相關(guān)技術(shù)，形成覆蓋我國主要城市的快速客運網(wǎng);高速鐵路配套技術(shù)取得突破，掌握高速鐵路建設(shè)相關(guān)技術(shù);完善貨運重載體系，初步形成快捷貨運網(wǎng);全力推進鐵路信息化，基本建成鐵路運營管理信息系統(tǒng);行車安全技術(shù)裝備取得重大進展，建立集監(jiān)測、控制和管理為一體的高度信息化的安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò);大力發(fā)展電力牽引和交流傳動技術(shù)，實現(xiàn)牽引方式的更新?lián)Q代;提高鐵路建設(shè)技術(shù)水平，實現(xiàn)勘測設(shè)計一體化、智能化，積極采用先進的施工技術(shù)和裝備，掌握青藏鐵路建設(shè)技術(shù)等。

　　目前，全國主要大中型城市紛紛選擇軌道交通建設(shè)來緩解日益增長的公共交通壓力，提高城市的核心競爭力。由于軌道交通人流密集、人員復(fù)雜、活動物體多等因素，需要一套監(jiān)控系統(tǒng)來保障其安全、穩(wěn)定運行。前不久俄羅斯地鐵爆炸案就給我們敲響了警鐘，軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以起到事先進行判斷分析、事后取證的作用，已經(jīng)成為協(xié)助公共安全部門打擊犯罪、維持社會安定的重要手段。本文將列舉一個典型的鐵路交通案例，并對當(dāng)前主流應(yīng)用技術(shù)以及未來發(fā)展作一個大體分析。

　　典型案例分析及新方案展望

　　一套普通的鐵路監(jiān)控系統(tǒng)由前端圖像攝取，圖像顯示及錄制，后端控制，分控部分等設(shè)備組成。

　　前端圖像攝取一般由以下主要部分構(gòu)成：

　　廣場區(qū)域：由于經(jīng)常有社會車輛、送人車輛、交通車輛、行人、客人等非常復(fù)雜，而頻繁發(fā)生的問題有：詐騙、搶劫、販賣假文件證明、倒賣火車票等等，而由于空間開闊、交通便利，因此如果發(fā)生問題，執(zhí)勤人員很難抓到相關(guān)人員;即使抓到也不會一定承認，這使得執(zhí)勤人員非常難以處理這些情況。而火車站又是一個地區(qū)的面子工程，維護好廣場的秩序，是鐵路部門的基本職責(zé);但是僅靠多派人或者交流執(zhí)勤等均不能從根本上解決這些問題。所以，廣場區(qū)域建議安裝室外高速球機。

　　進站檢票口：由于人流量非常密集，而為了配合國家公安等相關(guān)部門的工作，往往第一道關(guān)卡就在這里設(shè)立，傳統(tǒng)上采用多派人在這個關(guān)口上把關(guān)的方式，不僅僅減慢了通行的流量，而且可能導(dǎo)致危險人物的突然事故發(fā)生，能否既保證通行流量的正常，又能夠使得需配合的相關(guān)部門人員不出現(xiàn)在檢票口便可以搜索到相關(guān)的目標和人物，這也是目前困擾火車站工作的一個難題;而且如果該方面搞得不好，也會影響到鐵路部門與相關(guān)城市的關(guān)系。所以，進站檢票口建議安裝寬動態(tài)攝像機或者高清晰度日夜型彩色攝像機。

　　電梯或通道：這些區(qū)域可能發(fā)生的事件有反向乘坐電梯、出現(xiàn)緊急事故等情況，目前現(xiàn)有的做法是每部電梯或者通道均委派專門的人員看管，不僅僅浪費人力，還會造成人員長期守候而帶來的麻痹，一旦出事故就會造成很大影響，但是不委派人員卻又很難，給鐵路的管理工作帶來很大難題。所以，電梯或通道內(nèi)建議安裝飛碟式半球即可。

　　候車廳：候車廳一般分為豪華候車廳和一般候車廳，這里是客人等待上車的重要部分，客人有可能在這里要呆上數(shù)小時之久，因此便產(chǎn)生了吃飯、睡覺、看報、消閑等日常活動，但該地區(qū)卻也是最復(fù)雜的地區(qū)，由于流動很強，因此這里常會出現(xiàn)流浪的、乞討的、小偷、違反規(guī)則的內(nèi)勤人員、破壞公物的客人、不注意形象等等不易管理的部分，而這些均非常容易導(dǎo)致客人心理的不滿，因此需要加強管理，但是卻又難于管理，單純地委派人員難以取得成效。所以，候車廳入口處可安裝寬動態(tài)攝像機，候車廳里面可以安裝嵌入式的高速球或者勻速球機。

　　售票口：售票口是人員距離很近的地方，常常發(fā)生的偷竊行為就是在這里發(fā)生，由于客流量是一種變化的現(xiàn)狀，因此鐵路部門不能委派太多的人員守護，因此打架、偷竊、倒賣火車票等便常在這里發(fā)生;對該部分的管理僅僅委派現(xiàn)場工作人員也是難于取得成效的。所以售票口與銀行窗口類似，應(yīng)多安裝高清晰低照度槍機。

　　站臺：站臺是客人上火車的地方，通常會出現(xiàn)兩種情況：一種為始發(fā)車，上車時間比較長，可能比較安全;還有一種是過路車，上車時間很短。但是不管是哪一種，在上車的時候都會出現(xiàn)大量的人流情況，這時候加強安全檢查非常重要，防止人員跌落站臺或被踩受傷等情況的發(fā)生;另外，人員是否安全上車，車門是否關(guān)閉好，檢查人員是否到場等等任何一個細節(jié)都可能出現(xiàn)問題。所以，站臺上建議安裝室外高速球與日夜型槍式攝像機配合使用。

　　貨場：每個火車站都會有一個重要的組成部分就是貨場。一般的火車站會分為專業(yè)貨場或小型貨場，針對專業(yè)貨場，由于距離遠、范圍廣，因此防備偷竊便是頭等大事，還有就是行車安全;而在這里單純地依靠人員管理是不夠的。所以，貨場內(nèi)由于光線問題，建議安裝紅外一體化攝像機。

　　出站地下通道：由于很多列車的到達時間可能是晚上，而一般的出戰(zhàn)地下通道都比較黑或者人員很少，因此這里很容易發(fā)生事故。由于地下通道內(nèi)比較黑，光線照度不會太好，建議安裝紅外一體化攝像機或者彩轉(zhuǎn)黑低照度半球。

　　火車站周邊服務(wù)區(qū)域：該部分區(qū)域主要發(fā)生的情況便是偷竊、打架等情況，也屬于需加強管理的區(qū)域。所以，這些周邊服務(wù)區(qū)域建議安裝球機或者是高線槍機即可。 [nextpage]

　　除了鐵路各部門區(qū)域內(nèi)安裝各式攝像機采集視頻圖像外，火車內(nèi)部也應(yīng)安裝相應(yīng)的攝像機，用來監(jiān)控火車各車廂以及火車頭內(nèi)實時的視頻。圖1為東風(fēng)4型內(nèi)燃機車內(nèi)安裝攝像機的實際圖像效果，并且也可以根據(jù)需要監(jiān)看每個儀表盤的工作狀態(tài)。

▲圖1 東風(fēng)4型內(nèi)燃機車內(nèi)安裝攝像機的實際圖像效果

　　以上為前端視頻采集部分，車站監(jiān)控中心采用模擬矩陣進行數(shù)據(jù)串聯(lián)與控制，DVR存儲圖像，通過編碼器上傳到控制中心進行統(tǒng)一監(jiān)控。這種傳統(tǒng)的模擬數(shù)字相結(jié)合的方式應(yīng)用在較早的城市如北京、上海、廣州等老線監(jiān)控，以車站監(jiān)控為主，車站上傳8路視頻到監(jiān)控中心，該系統(tǒng)缺乏全局調(diào)看、全局管理、全局控制。但是由于這種傳統(tǒng)的建設(shè)模式在集中監(jiān)控、資源統(tǒng)一調(diào)配、突發(fā)事件多人實時調(diào)看、跨線運營調(diào)看圖像、存儲時間、圖像存儲安全、系統(tǒng)可維護性、功能易擴展性等方面，已很難滿足需求的發(fā)展。因此在現(xiàn)今的軌道交通行業(yè)視頻監(jiān)控應(yīng)用領(lǐng)域，CCTV全IP解決方案已成為大勢所趨。

　　這其中的原因就在于，隨著我國軌道交通建設(shè)的跨越性發(fā)展，許多城市都已經(jīng)擁有了許多鐵道線路，多條線路的監(jiān)控平臺聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控成為發(fā)展的必然需求。在視頻監(jiān)控上，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時，如何全局調(diào)閱圖像，對出現(xiàn)的情況進行聯(lián)合分析判斷就成為了關(guān)鍵。IP監(jiān)控在規(guī)劃之初就考慮到統(tǒng)一圖像存儲的管理需求，可以靈活調(diào)看各線的歷史圖像。另外，IP監(jiān)控系統(tǒng)可以很容易地實現(xiàn)功能擴展，通過采用開放的架構(gòu)，支持將來智能業(yè)務(wù)的擴展，例如事件報警、人數(shù)統(tǒng)計、人臉識別等應(yīng)用。這樣可以進一步加強軌道交通安全防范，提供軌道公共交通安全，同時在出現(xiàn)一定情況下可以進行控制人流，及時判斷、搜查可疑分子。

　　軌道全IP解決方案采用控制中心遠程監(jiān)控和車站本地監(jiān)控方式，組成一個完整的兩級視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，同時還能夠通過網(wǎng)絡(luò)將圖像傳輸共享給運營調(diào)度、鐵路公安等相關(guān)部門。各車站視頻處理設(shè)備輸出的視頻信號，通過數(shù)字視頻編碼器或者網(wǎng)絡(luò)攝像機處理后送至車站的傳輸系統(tǒng)，控制中心光傳輸設(shè)備接收來自各車站的信號后進行解碼處理后，送至控制中心的視頻處理設(shè)備將圖像顯示在大屏幕和控制中心調(diào)度員的監(jiān)視器上，如圖2所示。

▲圖2? 軌道全IP解決方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　網(wǎng)絡(luò)攝像機/服務(wù)器是全數(shù)字化視頻的核心設(shè)備，可以將傳統(tǒng)的模擬圖像以及報警信號進行數(shù)字化編碼處理，通過局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)、Internet或者其他的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到網(wǎng)絡(luò)延伸到的任何地方，千里之外的網(wǎng)絡(luò)終端用戶通過普通的臺式PC或者筆記本甚至是3G手機就可以對遠程圖像進行實時的監(jiān)控、錄像、管理。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器基于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)動態(tài)圖像實時傳輸?shù)奶攸c，使得以往必須在區(qū)域范圍內(nèi)傳輸?shù)囊曨l圖像，變成可以不受時間與地域的的限制，傳輸?shù)饺我庖粋€角落。

　　除了IP數(shù)字視頻的傳輸外，視頻圖像的存儲也是軌道交通必不可少的部分，隨著前端傳輸部分的全數(shù)字化，IP SAN存儲方式已經(jīng)日益漸成主流。 [nextpage]

　　視頻監(jiān)控主要有DVR(硬盤錄像機)存儲和IP SAN存儲兩種方式。為了在發(fā)生意外事件時能夠安全、可靠地回放事故現(xiàn)場圖像，存儲方式的選擇對軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)顯得尤為重要，其市場正在發(fā)生著潛移默化的變化。DVR分布式存儲在小規(guī)模監(jiān)控應(yīng)用方面有優(yōu)勢，IP SAN磁盤陣列的存儲方式則因為具備更好的存儲可靠性、可管理性、可擴展性以及圖像數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用能力，長期維護成本低，支持集中部署和分布式部署，更符合軌道交通視頻監(jiān)控規(guī)模應(yīng)用的需求。

　　采用IP SAN有兩種應(yīng)用：一種是傳統(tǒng)的應(yīng)用可以采用流媒體服務(wù)器+IP SAN;另一種是IP SAN的直接存儲。前端編碼器通過iSCSI流直接存儲到IP SAN——端到端的“0”瓶頸圖像存儲——在任何設(shè)備出現(xiàn)意外事件時如設(shè)備故障、設(shè)備掉電等，可以保證掉電之前的歷史圖像完整性，為分析事故原因提供有力的依據(jù)。當(dāng)軌道交通系統(tǒng)的規(guī)模變得很大時，IP SAN在如何合理利用這些存儲空間，如何有效管理這些海量的視頻數(shù)據(jù)等問題時，顯得更加“游刃有余”。以往傳統(tǒng)的鐵路安防監(jiān)控系統(tǒng)多采用了DVR作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲，但是由于DVR的先天不足滿足不了軌道交通行業(yè)的需要，今后新興的所有新建軌道線路安防監(jiān)控項目中多采用IP SAN作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲，IP SAN份額占到目前新建項目總的存儲容量的90%以上，得到越來越多用戶的認可。

　　未來新技術(shù)發(fā)展趨勢

　　無線傳輸技術(shù)需革新

　　全球頻頻發(fā)生的災(zāi)難事故，不斷提醒著人們尋找一種有效的解決方案，而基于公網(wǎng)的無線傳輸能很好地解決這些問題，已經(jīng)受到不少工程商與甲方的青睞，移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要安裝在火車頭和車廂上，針對列車運行前方的周圍環(huán)境和車廂環(huán)境進行監(jiān)控，其工作原理是將前端安裝的模擬攝像機采集到的視頻信息進行數(shù)字化壓縮，然后通過無線視頻發(fā)射器將壓縮過的視頻圖像文件傳輸?shù)阶罱囊苿踊军c，監(jiān)控中心通過接入到公網(wǎng)內(nèi)的計算機即可實現(xiàn)遠程監(jiān)控。圖3為無線傳輸示例圖。

▲圖3?無線傳輸示例圖

　　智能視頻分析急劇升溫

　　智能視頻分析系統(tǒng)在軌道安防系統(tǒng)中，主要有四方面的作用：一是運輸管理。安裝在車廂里的智能視頻分析系統(tǒng)，可以通過設(shè)置在廣播室的監(jiān)控終端觀察整列車廂的動態(tài)，當(dāng)發(fā)生事故時，通過車廂廣播系統(tǒng)發(fā)布指令;二是治安管理。通過安裝在車廂里的攝像頭查看車廂旅客的動態(tài)，并對嫌疑分子的行為做出智能分析;三是信息管理。隨著系統(tǒng)的高度集成，監(jiān)控終端需要處理的信息越來越多，智能視頻分析系統(tǒng)可以對各種信息進行篩選，節(jié)約系統(tǒng)資源;四是環(huán)境管理。通過對鐵路沿線的監(jiān)控，設(shè)置并分析相關(guān)數(shù)據(jù)，起到預(yù)警和提前預(yù)判的作用。

　　結(jié)束語

　　隨著安防技術(shù)的日益進步，全數(shù)字化傳輸與存儲、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、智能視頻分析等新技術(shù)越來越多地應(yīng)用到軌道安防監(jiān)控領(lǐng)域，未來也會有更多更好的視頻新技術(shù)出現(xiàn)，通過安防集成與綜合管理，實現(xiàn)監(jiān)控資源的共享與聯(lián)動，軌道交通安防技術(shù)必將不斷趨于高效和完善。