浅谈智能化铁路监控系统的建设

■ 张卓

近年来，我国铁路建设突飞猛进，随着津京城际、京沪高铁、京广高铁的建成与通车，铁路已经进入了“飞速的高铁时代”！对于铁路沿线的运行监控以及火车站周边的治安监控也提出了越来越高的要求。

概述

伴随着火车越来越快，如何为广大旅客提供一个安全的出行环境并有效的打击犯罪，是我们当前非常关注的问题。如今铁路系统的投入在监控方面的运营人员正在逐步减少，利用有限的人力而达到覆盖更加广泛的效果、则必须通过先进的智能技术手段全面掌握、分析以及控制铁路沿线的运行情况，及时发现问题并快速反应，有效制止恶性事件的发生。

因此，建立铁路综合性智能视频监控系统势在必行。

需求分析

对于铁路系统目前来说建设先进的智能化铁路监控系统，需要从前端监控点位到后端智能化平台相结合的方式入手，前后端无缝配合后才可达到建设目的、系统稳定性以及后期的可扩展性。综合分析，目前铁路上的现状与需求如下：

1、资源共享

各地方车务段网络资源比较零散，基本还是以各自为战的方式单独运行，无法将各地的有效信息上传至总公司，同时也无法从公司获取更多的治安监控关键点内容，导致监控系统效果大打折扣。

2、密集地区的人员智能化分析

对于车站等人员密度较大地区的监控，只是单独的录像，对于车站人流中掺杂的闲散人员或者网上在逃人员并没有智能化的分析。

3、重点地域的异常行为的分析

对于车站、候车厅、售票大厅等人员密度较大的地方，以及货场等重要地区对可疑人员的可疑行为没有单独的分析处理，一旦监控前的工作人员疏忽就会导致不可挽回的损失。

4、突发事件的联动报警机制

对于发生的突发性案件，火车站更多的是通过通讯设备第一时间与驻站的110进行联系，然后再找到监控中心进行相关案件的视频查询，处理时间的效率不高。

5、设备建设、维护

目前对监控前端依靠人为巡检或者后端查看视频方式对所有点位进行轮询检查，需要系统自动对点位进行实时状态显示并报警，同时还需要对异常图像的情况进行智能化分析，给出相应的故障原因。

6、后端大数据的存储备份

前端监控设备、各级监控中心，均应对巡检、报警、视音频、系统日志等信息予以存储。机关的相应部门应按照规定的格式，存储报警信息及与报警关联的视音频信息。存储和备份的报警、巡检等历史数据信息，可在网络系统中依据授权进行访问。

系统设计

1、系统架构分析：

从资源组合与整合的角度上可以分为四个组成部分：监控中心，传输网络平台，监控资源和用户群。监控资源是信息的提供者，用户群是信息的服务对象，公安监控中心是信息的管理者，是信息存储与共享的平台，传输网络提供了各种信息（数字的和模拟的）的传输通道，连接了以上三个部分，如图1。

图1

其中最重要的监控中心可以分为公安监控中心和业务部门监控中心。

公安监控中心：

公安监控中心是指由公安部门管理和使用的，具有接处警能力的监控中心。公安部门已经建有大量的前端监控资源，公安监控中心是这些监控资源的存储和共享平台。

公安监控中心是监控报警联网系统的核心部分，汇接各种监控资源，将所需的视频、音频、数据信息进行编码和存储，并根据授权进行实时播放、检索和浏览，是实现互联、互通、互控和满足公安实战应用的共享平台，为各级公安机关、业务部门和各级领导决策、指挥调度、取证提供及时、可靠的报警和监控信息。

公安监控中心采用分级设置，依据管理权限的不同可以分为一级、二级、三级监控中心，系统可以根据本地区的行政区划、治安状况、城市地域范围、经济发展状况，合理选择适合本城市的公安监控中心的分级架构，例如可以建设一个级别、两个级别或者三个级别的监控中心。每一级的监控中心配有监控管理服务器，实现对本级监控中心客户端和所辖下级监控中心的管理和授权。

三级监控中心：指由派出所设立的报警与视频监控中心。派出所是监控报警联网系统的基层单位，对所辖区域负有直接责任，是视频监控资源整合共享、控制管理和应用的基础和源头。派出所在视频监控方面的技术力量较薄弱，因此三级监控中心的系统应该简单、方便、可靠。三级监控中心的监管服务器可以管理本辖区内前端设备和授权客户端，接受来自上级监控中心监管服务器的管理。

二级监控中心：指由管辖某机务段的公安分局或者其他公安业务部门设立的报警与视频监控中心。二级监控中心接收三级监控中心上传的图像，同时可以根据实际情况，拥有独立的前端监控资源，二级监控中心对所辖的三级监控系统具有管理权限，并且可以将本地监控设备进行统一管理，同时也接受一级监控中心的管理，这些管理都是通过设在二级监控中心的监管服务器进行的。

一级监控中心：指由负责铁路局治安管理的处级公安部门设立的报警与视频监控中心。处级监控中心的监控管理服务器在监控报警联网系统中具备最高的管理权限，各个公安分局（业务部门）和派出所的监控系统和前端监控资源都受到一级监控中心监管服务器的管理和控制。

业务部门监控中心：

业务部门监控中心是指其它业务部门的独立的业务监控中心，如机务、车务、电务业务的监控中心。有可能该监控中心并不是一个独立的机房，而是和其它业务的管理中心合并成为一个综合的监控中心，但是需要从公安局监控中心这个平台上调用图像资源，其权限受到公安局监控中心平台的控制。主要包括铁路局管理的总监控中心和其它业务部门，他们通过铁路系统的内部网络，从公安局一级监控中心获取经过授权的图像资料。

2、系统拓扑图：

整个铁路综合监控平台系统采用模拟和数字混合的信息处理和传输方式，未来的趋势是全部实现高清化、数字化。目前来看总体上是“四级网络”和“四级监控平台”的结构，如图2。

功能特点

1、视频浏览

支持手动/自动/分组/定时/报警，可同步监听前端设备采集的声音，并与现场进行语音对讲和广播，支持视频通道名称关键词支持多屏/分屏显示以及电子地图，发生报警触发后自动弹出相关画面在指定显示窗口进行显示，可在第一时间通知相关部门负责人，提高办案效率！

图2

2、视频检索

铁路站点的人员流动性非常大，面对海量设备资源和录像数据，需要高效检索引擎，除了传统的通过编号地址、名称模糊信息外还可通过人员特征的操作方式实现快速检索。如：穿红色衣服的人，拿绿色提包的乘客等等，大大提高了视频检索效率！

3、视频故障诊断功能

通过智能分析对视频故障进行分析与预警，对视频图像出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡和云台失控等常见摄像头故障做出准确判断并发出报警信息。该系统还可以检测视频信号有无和前端云台摄像机的运行情况，有效预防因硬件导致的图像质量问题及所带来的不必要的损失，并及时检测破坏监控设备的不法行为。

视频浏览

视频检索

视频信号缺失检测

视频信号清晰度异常检测 视频信号亮度异常检测

视频噪声检测

视频偏色检测

区域入侵智能检测

物品遗留智能检测

人脸检测

4、区域入侵智能检测

支持进入、离开、突然出现、突然消失等多种行为，可同时设置单个或者多个任意多边形区域。对于铁路沿线进行进入的区域可实时进行监控分析，一旦出现马上报警，第一时间避免异常情况的发生！

5、物品遗留智能检测

物品被放置在检测区域达到一定的时间即发出报警，可对火车站货物区域以及其他重点区域进行实时监测，支持全场景检测！

6、物品丢失

物品从检测区域内被拿走，达到一定的时间发出报警，对于车站的固定资产可进行实时监测，该功能支持设定多个检测区域。

7、人数统计

计算并统计监控区域进出的人员数量，对车站日后控制人流以及车站内升级改造建设提供有效的数据。

8、人脸检测

目标在设定的检测区域内，并且大小在设定的最小人脸最大人脸之间，如果检测到有人脸，则触发提取，与后端的违法库中信息进行对比，一旦找出相似度很高的目标则马上进行报警，并以短信形式告知相关人员，提高破案效率。

9、设备状态检测

通过心跳机制对前端所有视频图像进行轮巡、支持视图组轮巡、支持跨服务器图像轮巡。轮询后可实时查看录像存储系统的运行状态，出现异常状态点位时可马上报警并在统计栏中记录报警状态类型，最终汇总成报表，供甲方查询使用。

10、双机热备

通过现有的以太网络基础环境，通过TCP/IP协议，在两台主机之间实现了数据的实时镜像，可以对主机的IP、应用程序、数据等进行监控和保护，当应用程序或主机发生故障后，将自动快速切换应用到备机，确保应用服务的持续和可用性，保证业务的持续运行。

结束语

今年年初原铁道部更名为中国铁路总公司，随着体制的改革，相信也会为整体的铁路运营的安全性带来新的契机！