視頻監(jiān)控系統(tǒng)是高速鐵路安全運營的重要組成部分，在通信指揮調(diào)度、安全防災(zāi)、事故處理及預(yù)防等方面發(fā)揮著重要的作用，也是事后稽查突發(fā)事件的重要依據(jù)。隨著高速鐵路建設(shè)的迅速發(fā)展和監(jiān)控規(guī)模的增加，高速鐵路監(jiān)控的建設(shè)需面臨以下幾個挑戰(zhàn)：

　　1、可管性：應(yīng)對監(jiān)控規(guī)模的增加，需要快速方便的對所有監(jiān)控設(shè)備進行管理;支持分級分域管理，滿足不同級別用戶的不同權(quán)限級別，不同用戶角色管理的監(jiān)控需求;

　　2、可靠性：應(yīng)對突發(fā)事件時，需要保證監(jiān)控系統(tǒng)可靠、快速方便的調(diào)閱歷史和實時圖像;

　　3、可擴展性：隨著新建設(shè)點的增加，系統(tǒng)能夠進行方便的擴充以及應(yīng)對用戶增多帶來的挑戰(zhàn);

　　4、開放性：為滿足新建項目和已有監(jiān)控系統(tǒng)的兼容，與其他應(yīng)用系統(tǒng)的互通聯(lián)動，整個系統(tǒng)必須保證充分的開放性。

　　5、針對性：監(jiān)控系統(tǒng)需要滿足鐵路行業(yè)的特定需求，如實時性，低帶寬，多用戶。

　　該方案滿足《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)范(試行)》要求，遵循“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一管理，統(tǒng)一資源”的原則，監(jiān)控范圍自上而下覆蓋到鐵道部、車務(wù)局、車站、站內(nèi)及區(qū)間并預(yù)留其他業(yè)務(wù)部門、系統(tǒng)接入條件。整個方案由位于鐵道部的視頻核心節(jié)點，路局/客專調(diào)度所的視頻區(qū)域節(jié)點，站點及沿線的I、II類視頻接入點組成。整體架構(gòu)分為三層結(jié)構(gòu)，各層設(shè)備關(guān)注不同的功能實現(xiàn)，整網(wǎng)實現(xiàn)統(tǒng)一化管理。

　　該方案系統(tǒng)包含H3C的以下監(jiān)控產(chǎn)品：

　　視頻管理服務(wù)器Video Manager

　　數(shù)據(jù)管理服務(wù)器Data Manager

　　媒體交換服務(wù)器Media Switch

　　設(shè)備代理服務(wù)器Device Agent

　　IPSAN盤陣及擴展柜VX1500

　　編碼器EC2016,EC2004,EC1501,EC1102,EC1801,EC1101

　　解碼器DC1801,DC2004

　　客戶端軟件Video Client VC

　　在視頻核心節(jié)點、區(qū)域接入點、I類視頻接入點部署VM視頻管理服務(wù)器、DM數(shù)據(jù)管理服務(wù)器、MS媒體交換服務(wù)器、IPSAN磁盤整列、VC客戶端軟件和DC系列解碼器。根據(jù)前端設(shè)備的情況，在I類視頻接入點部署DA代理服務(wù)器接入第三方前端設(shè)備。在II視頻接入點僅需部署VC客戶端軟件和DC解碼器。在視頻采集點布置EC系列編碼器。

　　設(shè)計的優(yōu)點

　　1、可管性

　　方案基于IP技術(shù)構(gòu)建，管理靈活便利是IP的天然優(yōu)勢，VM(視頻管理服務(wù)器)和DM(數(shù)據(jù)管理服務(wù)器)共同構(gòu)成IP監(jiān)控方案的管理核心，可實現(xiàn)對所有監(jiān)控設(shè)備及監(jiān)控業(yè)務(wù)的智能化管理。

　　該方案支持分級分域的管理、自動的設(shè)備批量配置、全網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一拓?fù)湟晥D、拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)管理、全網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理、故障自動告警及GIS定位管理，可以方便的實現(xiàn)編解碼、存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸和業(yè)務(wù)軟件(服務(wù)器)四大平臺的統(tǒng)一網(wǎng)管和維護，實現(xiàn)統(tǒng)一故障定位和設(shè)備管理。所有設(shè)備包括軟件客戶端支持遠(yuǎn)程統(tǒng)一升級，極大的提高了可維護性。

　　系統(tǒng)針對不同的路段中心、區(qū)域中心可以采用域管理、用戶管理和云臺控制沖突管理等多種權(quán)限管理模式。不同的路段中心、區(qū)域中心可以根據(jù)指定的權(quán)限對監(jiān)控系統(tǒng)進行操作。這種分級分域的多種管理模式非常適合高速鐵路監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用，降低監(jiān)控的維護成本。

　　同時針對高速鐵路，監(jiān)控路數(shù)多，存儲數(shù)量大，存儲分散難于管理的難題，該方案視頻數(shù)據(jù)存儲采用集中部署或者分布式部署的方式。

　　存儲設(shè)備的部署在物理上可以是分布式，但在邏輯上卻能集中管理，這樣，既可以因地制宜的進行存儲設(shè)備的部署，簡化了部署的復(fù)雜性，同時管理人員又可以在中心對所有存儲設(shè)備、存儲空間和存儲數(shù)據(jù)進行邏輯上的集中管理，極大的減輕了維護人員的工作量。[nextpage]

　　2、可靠性

　　方案平臺各部件可通過雙機進行熱備，也可采用負(fù)載均衡設(shè)計，實現(xiàn)電信級的高可靠性保證，滿足高速鐵路領(lǐng)域應(yīng)用對可靠性的要求。

　　所有設(shè)備采用和H3C交換機、路由器一樣的電信級制造器件和制造工藝，平均無故障間隔時間(MTBF)>500,000小時。它具有業(yè)界領(lǐng)先的環(huán)境適應(yīng)能力，工作溫度范圍廣(-40～+75℃)，防雷等級達到正負(fù)4KV，沖擊電流達到1KA，抗靜電能力達到正負(fù)8KV的要求。

　　編碼器能夠抗震動，防風(fēng)沙，非常適合鐵路領(lǐng)域戶外溫差大，條件惡劣的環(huán)境。同時可通過編碼器上雙網(wǎng)口支持環(huán)網(wǎng)連接，極大提高系統(tǒng)的可靠性。將信令與業(yè)務(wù)承載碼流相分離，網(wǎng)絡(luò)承載實時、存儲和回放業(yè)務(wù)碼流，無流媒體服務(wù)器處理瓶頸。

　　采用這種結(jié)構(gòu)的好處是核心信令管理服務(wù)器出現(xiàn)故障，已設(shè)定的存儲流和視頻流不中斷，不受影響。當(dāng)故障排除后，只需將其重新接入網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)便可恢復(fù)正常控制。

　　3、可擴展性

　　可擴展性包含兩個方面，一個方面是自身系統(tǒng)規(guī)模的擴容性，另一是隨著其他應(yīng)用增加，業(yè)務(wù)的擴展性。

　　在自身系統(tǒng)規(guī)模擴容方面，方案以IP技術(shù)為基礎(chǔ)，采用虛擬的數(shù)字交換改進了以前模擬系統(tǒng)擴容需要增加物理設(shè)備的限制。只要IP可達，監(jiān)控便可達，而且沒有物理空間的限制，理論上可以做到無限擴容。

　　在視頻監(jiān)控中非常重要的數(shù)據(jù)存儲部分，方案中可采用分散存儲，統(tǒng)一管理的模型，可以方便的進行存儲擴容。當(dāng)有新的監(jiān)控需求時，如果中心有冗余空間，只需要前端增加攝像頭、編碼設(shè)備即可，無需再增加單獨的存儲資源。當(dāng)一臺設(shè)備的有效存儲空間不夠時，可以進行在線平滑擴容，能夠滿足一些重要數(shù)據(jù)的長時間保存和動態(tài)擴容的需求。

　　在業(yè)務(wù)擴展方面，iVS方案提供平臺級開發(fā)接口，包括符合SOA架構(gòu)的SIP+XML協(xié)議、SDK開發(fā)包等各種方式，讓合作伙伴專注與業(yè)務(wù)開發(fā)，快速可靠的向最終用戶提供各種業(yè)務(wù)需求的解決方案。通過H3C的OAA合作伙伴計劃，目前已經(jīng)能夠提供包含視頻會議、專業(yè)報警、門禁、智能分析、SCADA等業(yè)務(wù)增值方案。

　　4、開放性

　　系統(tǒng)充分整合了IP網(wǎng)絡(luò)、視頻、存儲、信令等領(lǐng)域的技術(shù)，采用開放的NGN架構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)實現(xiàn)。系統(tǒng)將信令控制與媒體流交換分離的先進理念引入視頻監(jiān)控系統(tǒng)。滿足進行高速鐵路監(jiān)控建設(shè)時，不會局限于一個廠家，擴容方便，保護用戶投資。例如，在圖1中，通過DA代理服務(wù)器軟件，便可實現(xiàn)和第三方DVR或系統(tǒng)的互聯(lián)互通互控。

　　同時，我們看到，高速鐵路監(jiān)控所涉及的每個子領(lǐng)域的技術(shù)都處在快速的發(fā)展中，如監(jiān)控接入層中的各種無線技術(shù)，包括WLAN、GPRS、3G等;網(wǎng)絡(luò)承載層中的IPv6、高性能以太網(wǎng)等;控制層的模塊化軟件技術(shù)、中間件技術(shù)等;業(yè)務(wù)應(yīng)用層的IP SAN、圖像識別、人工智能等。iVS方案采用這種標(biāo)準(zhǔn)、開放的架構(gòu)，有利于每個層次技術(shù)的獨立發(fā)展及平滑演進，保護用戶的投資。[nextpage]

　　5、針對性

　　在高速鐵路領(lǐng)域，對監(jiān)控系統(tǒng)的響應(yīng)時間也有苛刻的要求，本方案整個系統(tǒng)延時低于300ms，適合大規(guī)模實時監(jiān)控的需求。系統(tǒng)采用iSCSI存儲，能夠精確的實現(xiàn)秒級存儲，秒級回放，提高實時處理緊急事務(wù)的能力。同時采用iSCSI的直存技術(shù)，效率高，沒有文件瓶頸，可以支持各種文件系統(tǒng)，查詢快，容量可以管理，可以運營，支持大系統(tǒng)，數(shù)據(jù)隨存隨看，不存在時間差，并且提高了存儲系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)存儲故障發(fā)生時，能精確鎖定事故發(fā)生前一秒的圖像內(nèi)容。

　　隨著高速鐵路監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展，監(jiān)控規(guī)模的擴大，受制于以前監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬和面臨大規(guī)模區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)量劇增的難題。如何充分利用并發(fā)揮有限的帶寬，響應(yīng)多及不同用戶監(jiān)控的需求，是安防監(jiān)控廠商面臨的重大難題。iVS解決方案采取了編碼器/媒體交換服務(wù)器單播和組播的模式，解決了這一難題。數(shù)據(jù)流圖如圖4所示。

　　方案中編碼器支持單播和組播，當(dāng)編碼器某一通道單播數(shù)超過一定數(shù)量，在本級內(nèi)的視頻將也可由MS媒體交換服務(wù)器分發(fā)，滿足用戶需求。當(dāng)用戶跨域調(diào)閱視頻圖像的時候，如從核心節(jié)點調(diào)閱I類視頻接入點攝像頭圖像的時候，將由區(qū)域視頻節(jié)點和I類視頻接入節(jié)點的MS媒體交換服務(wù)器進行域間兩級單播轉(zhuǎn)發(fā)，如果核心節(jié)點有多個用戶調(diào)閱該路視頻，將由核心節(jié)點MS媒體交換服務(wù)器負(fù)責(zé)分發(fā)。其原理如下圖5所示：

　　在上圖中，PU代表編碼器一個通道，CU A/B/C代表三個不同的用戶終端，系統(tǒng)設(shè)定PU編碼器的最大的直連數(shù)為三，當(dāng)連接該通道的用戶數(shù)大于或等于這個閾值后，系統(tǒng)將啟用MS媒體交換服務(wù)器進行分發(fā)。在上圖中，系統(tǒng)代表為鐵道監(jiān)控系統(tǒng)中典型的三級域，在這三個域中，可以實現(xiàn)全組播、全單播、混播域的組合，而這些設(shè)置由媒體分發(fā)服務(wù)器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際情況動態(tài)配置，無需人工操作。

　　值得一提的是，方案中的編碼器支持雙流編碼，存儲和視頻碼流可單獨設(shè)置帶寬，極大的降低了帶寬需求，并可以根據(jù)實際情況：在一些人流少的地方進行高碼流查看/低碼流存儲，減少存儲容量的需求。

　　結(jié)束語

　　總之，H3C針對鐵路行業(yè)的iVS IP智能監(jiān)控解決方案很好地解決了目前高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)大規(guī)模監(jiān)控所面臨的高密度廣范圍接入問題、海量集中存儲問題和全網(wǎng)統(tǒng)一管理的控制管理問題，并成功降低了大規(guī)模監(jiān)控建設(shè)的綜合投資，非常適合于高速鐵路的監(jiān)控規(guī)模應(yīng)用。