列车无线视频监控解决方案
核心提示：提高列车管理质量和安全程度，仅仅依靠人力是不够的，在列车内部推行视频监控系统，将能极大的解决上述矛盾。因此，我们提出使用无线MESH网络技术，组建列车无线视频监控系统，利用高科技手段，实现科学的管理目标。
随着经济的逐步繁荣，城市流动人口的大量增加，带来社会许多的不安定因素，治安形势日趋严峻，在人流量很大的列车更出现了一些盗窃、抢劫等案例。要提高列车管理质量和安全程度，仅仅依靠人力是不够的，在列车内部推行视频监控系统，将能极大的解决上述矛盾。因此，我们提出使用无线MESH网络技术，组建列车无线视频监控系统，利用高科技手段，实现科学的管理目标。
二、方案设计
每个设备箱内一套设备有：网络视频和无线网桥。为适应多路图像传输对网络带宽的高要求，系统设计选择使用了54M的无线微波设备AP。在每节车厢之间采用无线接入点加低风阻全向天线的方式进行设备互连。经过低损耗高频馈线连接，固定在该车厢外顶棚上。 考虑到列车高速运行安全的要求，天线的高度不能高过车厢的弧顶，因此选择在车顶的一侧，架设天线。在车厢内，我们安装一台日夜彩色红外一体摄像机，通过视频线将图像传至网络视频服务器，视频服务器将模拟信号转化成数字，视频信号通过无线AP和低风阻全向天线传到车头，车头通过无线AP和天线接收视频信号，视频服务器将监控传到监控服务器上,从而实现列车车厢的实时监控。&
列车车厢监控示意图：
列车MESH网络监控系统的主要优势和特点：
Mesh网络作为无线链路承载的列车无线监控系统实现了列车监控流程化，达到了长时间安全、稳定、优化运行的目标。
Mesh 网络部署简单、安装快捷。节点可以自我配置，网络中新加入的节点也可以被自动发现，并可自我配置，降低了初期部署和管理运维的工作负荷。
Mesh 网络运行稳定、可靠。具有自动调节、链路自动愈合功能。
Mesh 网络多跳后高带宽的特性，为视频监控和语音服务提供了高带宽和低时延，保证即使在列车转弯处也可以得到有效的覆盖
保护原有环境设施：考虑到火车车厢的特殊结构和安全因素，无线Mesh网络系统最大的优势是可在不破坏原有车厢结构设施的情况下建立网络系统。
安装施工容易：考虑到火车列车车辆的特殊结构方式，采用点无线覆盖方式，只要在监控中心车厢建立一个中心站，并在其它每节车厢安装一个远端站设备，就可建立覆盖整个列车的网络系统。
可实现快速建网：避免或减少了网络布线的工作量，具有施工周期短，性价比高的特点。
灵活性高：列车监控系统由多个监控单元组成，每个列车车厢是一个独立的监控单元，根据需要可随时增加或取消监控单元。
扩展性强： 当需要增加车厢监控点数量时，无需进行大面积的网络改造，只要增加或减少被监控点的无线设备，就可以完成被监控点的增加或减少。
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<!--数据专家统计代码结束--〉列车视频监控――安防的又一方市场
列车视频监控――安防的又一方市场
随着我国铁路建设的大发展，铁路安防成为安防行业内企业关注的重点领域。而列车监控作为其中最重要的一部分，它的发展需求更值得我们关注。
&&& 随着列车市场需求的进一步扩展，如何建设与铁路发展相适应的列车视频图像，以起到威慑、预警、取证和指挥救援及对车厢内的乘客的管理功能，预防、减少治安和刑事案件，建立可能发生在铁路系统的重大突发事件处理的危机处理预案，成为一个值得研究的课题。笔者认为，列车视频监控系统的设计应在铁路综合视频监控系统的框架内进行构建，实现对于整个列车的综合视频监控和统一管理。以下本文简述当前铁路安防市场中铁路列车视频需要何种监控系统。
&&& 需要何种监控系统？
&&& 对列车运行状态的视频监控至少应包括司机室的监控和列车车厢内情况的监控，司机室可以列车其它车厢的状态，比如列车车厢的乘客异常行为等。若干重要的线路监控点(如交道口)视频上传到司机室，司机进行是否有自然灾害的判定，同时驾驶员也是被监视的对象，如驾驶员是否脱岗、是否疲劳驾驶。
&&& 整个系统的拓扑图所示，该系统可以分为前端设备、列车移动智能处理单元、传输系统、铁路综合监控系统四个部分。前端系统由模拟或组成，高清摄像机可以是嵌入智能视频分析技术的设备，即高清智能。如采用高清智能网络摄像机，每个摄像机可以实时同时发送多达三路的视频和图片(高清视频用于本地存储，CIF视频和JPEG图片可以传输到视频监控中心)。列车移动处理单元应具有存储、编解码、智能分析和无线通信等功能。数据传输可以通过车地无线通信将车载视频监控下传和铁路线路监控上传，铁路综合视频监控系统的业务部门用户有调度、机务、公务等部门。其中，路局视频监控中心可以点播实时查看列车司机室的监控视频，也可以存储其监控视频。
&&& 监控系统应具备的功能
&&& 整个系统应至少具备以下功能：
&&& ?实时监视：包括机车设备的运行状态和司机的作业状态以及非法入侵的实时监视；
&&& ?智能分析：设定非正常行为的指标，对各种监测到的视频行为进行分析和识别，并配合等设施触发告警；
&&& ?实时录像：对视频监控和报警的全过程进行实时录像，本地可以录制高清视频；
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高速铁路车厢内视频监控系统需求分析
&&&&随着高速铁路的飞速发展和技术水平的日益提高，作为保障系统之一的综合视频监控系统越来越引起人们的关注，建设与高速铁路相适应的车厢内视频监控系统，是对综合视频监控系统的一种补充和完善，可以加强站台管理、车辆管理和乘客管理，统一管理、统一协调，并对公共安全起到预警、取证和指挥救援的作用。
文/李柳 赵庆伟& 北京国铁华晨通信信息技术有限公司
李世鼎& 北京京港地铁有限公司
随着高速铁路的飞速发展和技术水平的日益提高，作为保障系统之一的综合视频监控系统越来越引起人们的关注，建设与高速铁路相适应的车厢内视频监控系统，是对综合视频监控系统的一种补充和完善，可以加强站台管理、车辆管理和乘客管理，统一管理、统一协调，并对公共安全起到预警、取证和指挥救援的作用。
本文主要讨论车厢内视频监控系统需求特点、主要功能及关键技术。
车厢内监控的需求分析
2008年，国务院根据我国综合交通体系建设的需要，对《中长期铁路网规划》进行了调整，确定到2020年，全国铁路营业里程达到12万公里以上，建设客运专线1.6万公里以上。目前高速铁路已经建立起了比较完善的车站和区间综合视频监控系统，满足了公安、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。
同时，视频监控系统还可以与防盗报警、消防报警、其它设备传感器报警等其它安全技术防范体系联动运行，使防范能力更加强大。它还可以把被监视场所的图像及声音全部记录下来，为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据。这样就要求不仅对车站和区间进行视频监控，对车厢内这样复杂多变、容易发生意外情况的地点，更要求可防、可控、可处理。目前在城市轨道交通车厢内已经广泛的利用视频监控进行综合管理，高速铁路车厢内视频监控也将越来越受到人们的关注，有着广阔的发展前景和经济效益。
系统整体结构包括视频区域中心、车站视频接入节点和车厢内视频监控系统组成。
整体系统结构如下所示：
车厢内视频监控系统图如下所示：
在列车司机室和车厢内安装半球摄像机，实现对司机室和车厢内的监视。
车厢监控策略采用本地存储为主，必要时上传的方式，优化监控网络管理。
在列车长室设置本地终端，可实时观看整个车厢内的情况，并对所有视频进行存储；当车站调用或遇到紧急情况时，通过无线系统上传车厢视频至车站，并接入铁路综合视频监控系统。
根据列车运行情况，在列车长室设置1台分布式网络视频录像机，必要时可提交进行车站进行集中存储，以确保数据安全。
1．前端摄像机设置
1）布点原则
司机室按照布置1台半球摄像机考虑，安装在司机室内壁，用于监视进门人员概况及室内摄像机覆盖范围内的人员活动情况。
考虑到现行车厢长度约27米，可考虑吊装4台半球摄像机，用于监视进门人员概况及室内摄像机覆盖范围内的活动情况，整个车厢监控范围如下：
2）车厢内摄像机选型
车厢内摄像机选型应考虑以下要素：
a.保证图像具有高质量的分辨率；
b.车厢空间狭小，应选择安装简便的摄像机；
c.摄像机应能抵抗车厢震动带来的影响；
d.摄像机应具有防尘、防潮、防电磁干扰的能力，满足车厢监控要求。
2.存储系统
车厢监控策略采用本地存储为主，必要时上传的方式，优化监控网络管理。
系统采用H.264压缩格式进行连续录像，根据列车运行情况，配置5-7天存储容量，视频图像所占用空间大小主要由画面图形丰富程度决定，画面图形越丰富，图形文件尺寸越大。此外，在采用H.264压缩格式进行录像时，图像的大小还跟画面中的运动量有关，运动量越大，图像占用空间也就越大。
为了确保录像存储空间充足，建议预留10％～30％的冗余，因此，总计需要的存储空间&1T。
3.显示设置
通过设置在列车长室的本地终端可以及时的监控本列车所有车厢（包括司机室）的情况，可以实时监控、录像存储、报警管理和录像回放等，同时，临近车站可以通过无线网络调看列车内的现场情况。
4.传输方式及带宽
能够实现视频无线传输技术现在有很多种，是否可以改造铁路现在既有的GSM-R网络，将先进的3G移动通信技术与铁路GSM-R完美的结合起来，利用GSM-R完善的基础建设，以实现多功能合一的效果。
按照H.264图像压缩格式，分辨率采用CIF-D1，压缩比在30％～50％，单路视频流带宽约为2 Mbps。
系统功能特点
高分辨率实时图像
图像分辨率应当能够达到HDTC、D1、4CIF或更高，要求清晰度高，色彩逼真，图像压缩格式完全符合国际标准，最高帧速能够达到25fps或更高。
1）直接切换：将某一视频图像直接切换到液晶监视器；
2）自动切换：将某几路视频图像以相同或不同的时间间隔，在所选定的监视器上自动循环显示。编程设置自动循环监视模式（可对已设置的固定组合监视区域进行自动循环监视）；
3）关联切换：切换某路摄像机图像到所指定的监视器上，可以将与该摄像机图像相关的其他摄像机图像（如同一车站）同时切换到其他监视器上。
控制优先权机制
系统应当具备完善的控制优先权机制，网络上的用户可以被管理员分为多个控制权限等级，当多个用户同时想控制某个摄像机时，系统规定优先级高的人可以控制，优先级低的人不能控制，但可以浏览图像。
支持多路图像同时处理和显示
能在客户端上进行多画面模式实时显示，可以随时自由选择单画面、四画面、九画面、十六画面等模式同时观看的实时画面。
可以通过控制器将图像和视频进行字符叠加，加入摄像机名、位置等信息。
用户管理和权限管理功能
系统应当提供高度安全可靠的集中身份认证、权限管理和审计管理。不同的用户拥有与其角色相关连的不同权限等级，根据用户使用操作区分用户权限。
设备管理配置和实时设备状态监视
对于系统内的任何一种设备，都可以在网管中心进行配置、设置和修改。
支持录像回放功能
用户可根据需求随时调看回放任何一路视频。
工作日志功能
1）系统软件自动生成一个工作日志，用于记录每个使用人员对系统所有的操作情况，包括进入系统和退出系统的时间，操作云台镜头的时间和次数等信息。
2）通过解锁/锁定功能可以禁止其他无关人员操作监控系统，并能实现自动交接班工作，无需退出系统，避免在交接过程中出现情况。
3）能在线提供用户信息，支持用户在线管理、查询系统信息、录像信息、报警信息。同时，系统对报警记录和录像事件等动作，自动记录到数据库中，管理员能够在管理工具中查询、打印用户登录信息、报警信息和录像资料信息；长期对发生的时间进行检索、查询、回放。
电子地图功能
支持电子地图功能，可导入监控现场的平面图，并按照监控摄像机的位置在图上标注监控点，点击监控点图片即能查看该监控点的实时图像。
关键技术的选择与应用
1. H.264视频压缩技术
H.264和以前的标准一样，也是DPCM加变换编码的混合编码模式。但它采用“回归基本”的简洁设计，不用众多的选项，获得比MEPG-4更好的压缩性能；H.264加强了对各种信道的适应能力，采用“网络友好”的结构和语法，有利于对误码和丢包的处理；H.264应用目标范围较宽，可以满足不同速率、不同解析度以及不同传输（存储）场合的需求。
H.264标准中有多个闪光之处，如统一的VLC符号编码，高精度、多模式的位移估计，基于4块的整数变换、分层的编码语法等。这些措施使得H.264得算法具有很高的编码效率，在相同的重建图像质量下，能够比H.263节约50%左右的码率。H.264的码流结构网络适应性强，增加了差错恢复能力，能够很好地适应IP和无线网络的应用。
H.264能以较低的数据速率传送基于联网协议（IP）的视频流，在视频质量、压缩效率和数据包恢复丢失等方面，超越了现有的MPEG-2、MPEG-4和H.26x视频通讯标准，更适合窄带传输。
目前已建成的客专铁路，如海东、广珠、广深港等，视频监控均采用H.264视频压缩技术。正在建设的京沪、哈大客专，也是采用H.264视频压缩技术。
随着网络监控的普及，视频监控的高清化趋势非常明显。高清视频格式目前主要有三种：720P、1080I、1080P。与传统D1、CIF格式相比，高清能够提供明显改善的视频清晰度以及视频流畅度。以目前最高等级的1080P为例，其分辨率为，图像清晰度是CIF视频的20倍，是D1视频的5倍，而且1080P的帧率可以达到60帧／秒或60场／秒，其流畅度是D1和CIF的2倍以上。对于高速铁路而言，采用高清监控可实现更精确、更高效视频应用，不仅可实现高清的实时监控与录像存储，同时也满足了智能监控的需求。图像越清晰，智能分析的准确性以及效率也越高。
由于高清技术尚未普及，目前高速铁路综合视频监控尚未采用高清视频，但随着对图像质量要求的逐步提高，高清化将成为下一步视频的发展趋势。
3.智能分析
据相关实验结果表明，在注视视频画面22分钟之后，人眼将对视频画面里95%以上的活动信息视而不见，因此，无法用人工的方式进行监控。智能分析（行为分析）必然会成为视频监控系统里重要的功能之一，它能够通过对图像的实时分析，对动态场景中的目标进行定位、识别和跟踪，并分析和判断目标的行为，从而能在一场情况发生时及时作出反应，做到早期侦测和主动防范，有效避免或高效处理突发事件。
车厢内视频监控系统的前景与展望
随着高速客专铁路的快速发展，对车厢内视频监控系统提出了更高的要求，如何更流畅和更低延时的调看车厢内视频，采用何种方式解决车厢内视频的传输带宽问题，已经成为铁路综合视频监控系统需要着重研究的课题。车厢内视频监控系统中涉及到的高码率低速率的编码器、高清摄像头、车载无线传输等设备的研制和开发也会带动移动视频监控、高速铁路无线传输、交通运输等相关产业的发展。
编辑：李晶（编辑）
注：本文版权归《中国安防》杂志社和《中国安防》杂志网所有，任何媒体或个人未经书面授权严禁部分或全文转载， 违者将严厉追究法律责任。更多详情请订阅《中国安防》杂志。& & 满足每辆列车下传1路MPEG-2格式的视频信号，并保证D1(720*576)的图像质量;上传不小于2路至编播分中心的视频监视信息(MPEG-4或H.264格式)，每路视频图像占带宽为1M(PAL每路1-25帧/S可调)。且具有广播、组播或单播和寻址功能。
& & 还应通过车辆段、停车场设置的轨旁无线单元，以满足列车入库车载PIS系统预录节目上传和下载监视信号的需求。
& & 二、铁路移动无线视频监控的应用特点及优势
& & 覆盖范围大，维护成本低，在火车无线系统中采用基站方式对运行线路进行覆盖，基站的设置地点完全依据线路实际情况设置，每300或400米一个AP。这种方式可根据线路实际情况达到最好的无线覆盖水平，并且在隧道内实现了很好的使用效果。
& & 瞬时无缝切换，永远在线，基站切换由快速漫游客户端自主完成，切换方式为软切换方式。
& & 网络结构简单，易于管理，网络结构简单，可容易的接入现有数据传输网络。
& & 支持远程维护/配置，管理及维护界面直观，并且支持远程维护。在控制中心可通过电脑直观的看到每个基站的工作情况及其参数，根据维护需要可在中心对任一基站的各种参数(例如发射功率、方式、工作频点、突发速率等)进行修改。
& & 易于未来升级，根据实际情况及业务发展需要在未来可在任意地点增加基站或增加列车上的设备(例如未来提供乘客上网等)，在这种情况下只需在总体IP配置中增加相应设备的IP地址即可，无需对整个网络结构进行修改。
& & 上下行带宽自适应调整，本系统采用的无线技术是PMP标准基础上开发生产，采用OFDM调制方式，可根据实际业务即列车监控图像传输和数字视频信息传输带宽，调整带宽。
& & 三、总体解决方案架构图
& & 系统组网设计
& & 本系统可分为：车载部分、地面基站部分、
& & 该分布式系统架构：车载监控中心--车地线通信部分---光纤部分---地面监控中心。
& & 车载监控中心部分可分为：车厢监控点、车载监控中心。
& & 车地无线通信部分：快速漫游客户端、地面基站部分。
& & 光纤部分：地面主干链路为光纤。
& & 地面监控中心：光纤收发器、防火墙、服务器、PC端。
& & 火车移动无线视频监控主要监控火车上发生的突然情况，让指挥中心及时了解火车各个车厢的情况。
& & 地面基站覆盖示意图：
& & 每个基站均会部署两台MOBISYSMB2412-E采用同时覆盖两个方向，在每个方向上会同时支持2个，每0.5公里部署一个基站，这样可以满足蜂窝方案在车载与基站之间切换。
& & 车载系统设计部分：
& & 车地无线系统的实现;
& & 车地无线通信是由车载漫游客户端与无线网桥之间建立的无线通信，能提供：
& & 每列车一个固定的IP地址，确保在网络中心能够管理到每个设备
& & 无论车辆如何移动，通过一个车载漫游客户端始终提供不间断的通信链路
& & 基于IEEE802.11标准的无线网技术，系统的本质是在位于车上的通信控制单元(与位于网络中心的监控中心之间建立一条IP通道。无线车地网络系统的功能在于可通过列车与中心之间建立的数据通道双向传输各种基于IP的数据，由此提供高可靠性数据传输、上网、TV、视频节目播放等业务。
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地址： 电话：(86)774-2826670&列车无线视频监控系统
1.系统组成结构
前端视频采集系统：此系统主要实现对前端列车车箱报警和视频信号的采集，同时将采集到的信号进行压缩编码处理。
无线视频信号传输系统：此系统主要对处理的信号进行传输，实现监控点到控制中心的网络互联。
中心控制及显示系统：中心控制系统实现信号解码还原，信号的显示及控制。同时对前端各监控点的监控图像进行录像，可以实现录像回放、检索、实时观看等功能。
2.系统功能
1、集中监控：乘警在控制中心可以实时观看所有摄像头的图象，画面质量好，单屏可达20帧/秒以上；并且可检索回放，可检索一周内的图象；
2、流动监控：在列车内任何地点，利用内置无线接口的智能手机可调出任一摄像头的图象；
3、报警：当发生意外情况时由乘客或乘务员按动报警按钮，车厢内随处均可布置无线报警按钮，报警信号实时传送到乘警或列车相关人员处；无线报警器可安装在醒目位置，也可隐蔽安装；
4、乘务员监控：乘务员透过安装在乘务室的小屏幕可了解本车厢的动态；
5、数据交换：系统可通过常见存储介质（如：USB盘、光盘），也可在列车到站时通过无线网络与站台实时交换数据；
6、功能扩展：系统搭建完成后，可扩充如语音对讲、列车网络增值服务、视频广播等功能；如果安装了公网无线(CDMA/GPRS)路由器和GPS定位系统，能在中央城市控制中心的电子地图上监控所有列车情况，甚至在地图上调出任意列车任意一个摄像头的图象。
3.系统特点
1、保护原有环境设施：考虑到火车车厢的特殊结构和安全因素，无线网络系统最大的优势是可在不破坏原有车厢结构设施的情况下建立网络系统。
2、安装施工容易：考虑到火车列车车辆的特殊结构方式，采用点对多点方式，只要在监控中心车厢建立一个中心站，并在其它每节车厢安装一个远端站设备，就可建立覆盖整个列车的网络系统。大大减少或免去了大量的网络布线工作。
3、可实现快速建网：避免或减少了网络布线的工作量，具有施工周期短，性价比高的特点。
4、灵活性高：列车监控系统由多个监控单元组成，每个列车车厢是一个独立的监控单元，根据需要可随时增加或取消监控单元。
5、扩展性强： 当需要增加车厢监控点数量时，无需进行大面积的网络改造，只要增加或减少被监控点的无线设备，就可以完成被监控点的增加或减少。
6、维护简单：在网络上任何节点可进行远管理，配置和软件升级。
7、成本相对低：采用有线方案实际的成本开销很大，而且本系统中的移动网络功能是有线所不能具备的。
参考知识库
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