铁路沿线巡检无线视频监控方案设计.docx
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铁路沿线巡检无线视频监控方案设计
铁路系统沿线巡检
音视频采集传输技术方案
安徽创世科技股份有限公司
二零一七年
1行业介绍
1.1行业背景
基于网络技术，视频编码技术日益更新，铁路客运车站安防系统已逐步面向网络化、高清化发展，并融合视频监控系统以外的外围安防子系统，加上智能分析技术的应用，形成具有综合性、实战性的管理系统。
铁路作为国家重要的运输部门，其日常的稳定运行决定了国民生产、生活的正常运转。
随着我国铁路建设的飞速发展，高速铁路建设正以前所未有的规模和速度发展。
经过10多年的高速铁路新线建设和对既有铁路的高速化改造，中国目前已经建成了世界上最大规模以及最高运营速度的高速铁路网。
至2015年底，全国铁路营运里程12万公里，仅次于美国，高速铁路里程1.9万公里，居世界第一，占世界高铁总里程的60%以上。
中国将会建成42条高速铁路客运专线，基本上建成以“四纵四横”为骨架的全国快速客运网。
随着高速铁路的建设，铁路沿线的基础设施的安全也越来越引人注意；基于铁路线的路线长，看护起来非常的浪费人力，伴随着铁路管理的精细化，越来越多的站点在建设时已开始规划视频监控系统，创世科技也积极推出了针对铁路系统的网络化的数字视频监控解决方案。
能够根据高速铁路的特殊需求，提供从铁路沿线到车站监控室、再到铁路局监控指挥中心，最后到铁道部的全国指挥中心等多级别、大规模的、完整可靠的视频监控解决方案，实现先进的远程联网视频监控。
1.2需求分析
根据高速铁路路线长的特点，有以下的巡检功能需求：
Ø巡检视频的远程实时监控、存储与查询，支持前端SD卡、硬盘，服务器存储；
Ø3G/4G/WIFI多种方式传输，1080P/720P/D1视频流，保证画面质量；
Ø集群对讲：
实现前端保安人员群组内的集群对讲，一对一可视对讲；
Ø支持多种方式查看视频，可通过计算机，手机等终端设备登录平台查看实时监控画面和存储的过往录像；
Ø后端调度中心与前端巡检人员的双向通话，方便后台管理平台人员了解前端问题和状况，及时调度警力支援；
ØGPS/北斗定位：
可在平台实时显示位置，支持GIS地图查询，了解当前执法巡检人员位置；
2设计总体规划
2.1设计目标
针对铁路沿线的实际情况，铁路沿线监控系统提出以下功能实现目标：
Ø贯彻铁道部关于“爱护铁路光荣，破坏铁路犯罪”的原则。
Ø整个视频监控系统设计先进，配置合理，符合标准化、规范化、现代化的要求。
Ø系统设计和设备选型，充分考虑系统的可靠性、实用性、先进性和经济性。
Ø分布式监控，集中式管理，智能化设置、人性化操作。
Ø系统中局部故障不影响系统全局的正常工作，系统稳定，易维护。
Ø系统具备很强的扩展能力，为以后的系统更新、升级、扩展，预留了很大的空间。
Ø实时视频监控，录像支持本地SD卡、硬盘、服务器存储，支持网络备份，方便提取和调阅；
Ø无线方式传输，D1/CIF视频流，支持高清本地录像，保证画面质量；
Ø支持多种方式查看视频，可通过计算机，手机等终端设备登录平台查看实时监控画面和存储的过往录像；
Ø紧急状态下的各项应急联动，支持多种联动方式，保证及时响应，确保消防人员安全；
Ø监控环境可迅速搭建并撤离，应对紧急状况可以用作应急指挥终端，方便领导现场调度；
Ø前端设备所具有的便携性和安全性方便铁路巡线携带；
2.2设计原则
本方案遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。
并综合考虑施工、维护操作因素，并对以后的发展、扩建、改造、移动等因素留有扩充的余地。
具有以下原则：
1、先进性与适用性
本系统采用纯数字信号传输方式，采用H.264编码技术结合4G无线调制技术，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。
同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。
2、经济性与便捷性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况，采用无线网络传输方式。
前端设备无线传输安装调试方便快捷，后端平台搭建便捷，为用户实现了方便快捷的即插即用功能。
3、可靠性与安全性
系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完善的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
4、开放性
以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可与消防、周界防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口/RS232/RS485通讯接口，可实现远程控制。
5、可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。
并根据今后该工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。
2.3设计依据
本方案依据如下标准：
《国际图像音视频编码标准（ISO11172）》
《报警图像信号传输装置（GB/T16677）》
《铁路通信设计规范TB10006-99》
《安全防范工程费用概预算编制办法GA/T70-94》
《视频安防监控系统技术要求GA/T367-2001》
《安全防范工程程序与要求GA/T75-94》
《安全防范系统通用图形符号GA/T74-2000》
《安全防范系统验收细则GA308-2001》
3系统总体规划
3.1概述
一个视频监控系统，无论其多么复杂，我们均可划分为三大元素：
设备、平台、用户。
视频监控流程图
1）整体网络流程说明
Ø设备和用户接入的都是负载均衡
Ø设备PU后台重定向到PUI，用户CU重定向到CUI
Ø用户发出观看视频申请，经过CUI→CMS→PUI到设备PU
Ø视频流从PU传给Dispatcher，再传给CU用户；指令和数据的通道不一样。
前端PU（安卓手持单兵）以三大运营商4G网络为网络媒介，以互联网/专网模式，通过网闸/防火墙/路由将视频流以及数据流接入系统平台，平台将流转发至手机客户端、PC客户端以及电视墙。
3.2系统网络拓展图
系统网络拓扑图
创世科技单兵监控系统是针对各种执法取证、执勤记录、行政监管等单人便携式监控需求而提供的解决方案，可提供本地预览、录像存储、图片抓拍、集群对讲、消息功能、报警联动、3G/4G/WIFI无线传输、平台集中管理、GPS定位等功能。
保安通过手持式终端设备通过4G或wifi将巡更信息实时上报，内置摄像头并可外接1路摄像头，便于调度中心通过可视化地理位置呈现，实时掌握巡检人员巡查路线，实现科学管理与考核，也可对应急情况进行响应与处置。
3.3巡检应用
（1）沿线巡检人员通过终端查找、定位附近的同伴，并通过语音、短信实现快速沟通和协同作业。
（2）沿线巡检人员通过巡检终端信息回传系统将前端紧急情况，以图片或者视频的形式传回指挥中心，为指挥中心提供最及时、最详实的一线资料。
（3）巡检观测：
通过巡检人员回传的前方图片，可以使得指挥中心有效了解前端现场情况，领导在紧急情况下可对一线巡检人员合理进行远程作业指导，提高巡检工作的科学性。
（4）视频会议：
可远距离内组织视频会议，增加团队事件沟通的必要性。
3.4网络传输系统
3.4.1高清无线传输
以3G网络为例，在高速移动的过程中传输速率可以到达500kbps以上，已经完全可以实现D1录像的传输。
而4G网络的速度是3G网络的10倍，下载速度最高达100M，上传速度为20~50M，完全可以传输高清720P/1080P视频；通过调整码流和帧率，更可以支持720P和1080P的录像传输。
本方案中，无线传输采用4G传输模式，传输链路采用运营商的4G，能够满足单路或多路视频传输的需要，同时传输的视频能够更清晰、流畅。
3.4.2整个网络传输部分
无线传输网络包括3G/4G/wifi/卫星等实现数据的传送，实现对Internet的接入。
无线车载设备将数据上传至3G/4G基站，接入到运营商专网，以反向登陆的方式，接入政府相关管理部门视频监控平台，平台再将音视频数据转发至电力部门人员等相关客户端上，整个网络传输示意图如下图：
3.5服务器系统
3.5.1管理平台组成
服务器端由众多网络单元组成：
每个网络单元完成不同的功能，有专门完成设备接入认证的服务器，有专门负责用户接入认证的服务器，有专门的视频流转发服务器，有专门提供手机视频观看的手机流转发服务器，等等；众多网络单元有机组成一个整体，这个整体就是系统管理平台，监控系统管理平台是整个监控系统的核心单元。
3.5.2服务器类型
服务器类型分3个核心部分：
数据库和中心管理、平台存储、流分发服务。
存储和流分发是可以分立安装多个，平台部署之前先确定，监控点规模，确定要不要平台存储，日常多少监控点在线存储，多少人日常在线观看。
确定这些因素之后，才能确定平台服务器的最佳配置。
中心服务器，存储服务器，流分发服务器。
（三者都是分别安装了不同网元的PC服务器）
（1）中心管理服务器：
安装了“中心服务器”软件的PC机。
是整个系统的软件支持核心，负责系统的工作参数设置、动态IP地址解析、用户权限分配、录像计划制定，报警信息处理、联动等等工作。
用户观看视频也是通过中心服务器统一获取。
（2）存储服务器：
安装了“存储服务器”软件的PC机。
用来存储网络中传输过来的视频数据。
存储路径、存储名称、录像文件时间长短，录像文件保存周期等等，都在存储服务起中完成。
存储必须配合中心服务器一起工作。
（3）流分发服务器：
分发服务器是包含分发数据库并为所有类型的复制存储元数据和历史记录数据的服务器，同时还为事务复制存储事务。
而对于繁忙的系统来说，为事务复制使用远程分发服务器可以提高性能。
4系统功能
4.11080P视频传输实时观看功能
监控中心和车站网络上的任意监控终端，通过监控系统软件，可实时监视同一或多个监控点的所有图像信息，可以同屏显示多路图像信息。
多台监控终端可同时监视某一点图像信息。
监控终端可以轮巡监视多路实时图像信息，在设定的间隔时间内对系统内的所有监控点进行图像巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，包括不同监控点的图像、同一监控点的不同摄像机、同一摄像机的不同预置位等，轮巡间隔时间可设置。
实时监控画面
4.2录像功能
用户可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。
图像播放速度可手动调节。
计划录像
系统管理员可设定多个时间段对多个监控前端的图像进行录制，图像数据保存在图像监控系统服务器的硬盘上。
定时方式可选择单次录像和每天定时录像，各个时段可以单独设置。
录像速度可以调节。
报警自动联动录像
若某一报警探测器布防时选择录像功能，则当该报警探测器有报警发生时，自动进行录像，录像时间用户可以事先设定，录像速度也可以调节。
报警自动录像文件保存在图像监控系统服务器的硬盘上。
手动录像
监控终端用户可根据需要随时选择系统各个监控前端进行录像控制，图像数据保存在客户端本地的硬盘上。
录像回放
用户可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。
图像播放速度可手动调节。
录像管理
录像硬盘空间：
录像空间管理采用自动循环覆盖的方式，即可根据用户的需求保存相应时间段的文件，过时的记录将被自动删除。
录像文件备份：
录像文件可以有选择地备份到光盘或网络硬盘，以便重要录像的长期保存。
录像文件删除：
可以随时将没有保存价值的录像文件手动给以删除。
硬盘容量提示：
提供可用磁盘存储剩余空间容量提示，当达到预警位置，在服务器端将会有磁盘容量不足的提示。
4.3图像回放功能
监控中心值班员工作站、车站网络上的任意授权终端用户均可通过访问系统服务器，远程检索回放站端的任一摄像头的历史图像及报警录像。
系统提供了智能化快速检索回放录像资料的功能，可按时间、地点、摄像机、报警事件等要素进行检索，大大降低了检索时间和复杂程度，使用户可以迅速地查找到需要的录像资料。
回放有逐帧、慢放、常速、快速及放大/缩小等多种方式，并可以将任意一副回放图像存放成JPEG或BMP格式的图像，供数据交换使用或打印输出。
4.4报警功能
报警种类可分为外围报警和内部报警两类。
外围报警包括：
事故报警、设备状态变化及故障报警、消防报警、防盗报警、防火报警。
内部报警包括：
视频信号中断报警、磁盘空间报警、线路故障、网络故障、设备故障等原因。
4.5管理功能
✧用户管理
提供了用户帐号的开户、修改、删除、密码修改等维护操作；对于每个用户，管理员可以指定他有权进行操作（包括浏览/控制/管理）的监控点集合。
用户只需要登陆服务器即可以对给予他授权的相应设备进行操作。
✧设备管理
提供了对监控工作站及其下属通道监控点的添加、删除、修改等维护操作；对监控工作站按区域进行层次化树状管理；当监控工作站启动和服务器连接成功后，服务器将自动获取监控工作站及其下属通道的连接信息，存储在动态数据库中，用户登陆后可以浏览到被授权的在线监控点。
✧权限管理
站点画面选择和切换由监控中心值班员统一调控，相关用户通过车站网络共享视频图像资源，有特殊要求可通知值班员操作实现。
4.6移动设备无线上网观看
Cremedia7.0综合监控管理平台除了支持电视墙和电脑客户端观看，用户可通过手机或平板PAD接入4G无线上网卡接入互联网络，客户端登录服务器皆可浏览监控前段现场画面，主要为了相关部门领导远程指挥部署执法工作的需要。
针对用户手机类型的不同，我们同时提供两种解决方案：
一种是优点是使用方便，不需要用户额外安装手机软件，直接使用；通用性强，使用手机种类多，不需要对每款手机进行适配。
一种是针对不同操作系统的智能手机开发不同的客户端软件，功能主要支持视频观看、视频录制、图片抓拍与上传、云台控制、双向通话等，同时手机客户端支持横竖屏切换、支持D1/720P等视频格式浏览。
设备能够通过4G卡实现视频传输，视频画质能够达到1080P，满足视频监控需要，800万内置摄像头，同时外接一路标准HDMI接口摄像头，方便实际使用时使用。
4.7高清抓拍
设备能够内置和外接摄像头进行关键画面抓拍图片，内置图片抓拍像素800万，外置图片抓拍1080P，实时回传后台并存储前端，前端可观看抓拍画面。
4.8前端存储
设备内置TF卡存储，支持64GB及以上，满足实际使用时前端存储使用。
4.9蓝牙连接
设备支持蓝牙连接功能，可以使用蓝牙外设进行功能扩展，包括蓝牙耳机、便携式打印机、身份证识别器、读卡器等。
用户可以使用这些设备进行相关工作，同时两台不同设备之前也可以通过蓝牙进行数据交互，例如视频、图片共享下载等。
4.10GPS/北斗混模定位
该型设备支持GPS/北斗卫星双定位，用户携带设备身处前方，后台可以在指挥中心通过内置GPS/北斗信号了解设备人员位置，精准定位，从而实现合理化部署。
另外区域化布防也可以划归设备人员活动范围，确保巡逻工作的正常进行。
5产品介绍
5.14G执法视音频记录仪
执法视音频记录仪参数
序号
项目描述
参数
1
设备主体外观
外观颜色为黑色，材质为工程塑料；
2
外形尺寸及重量
尺寸≤100×70×35mm（长×宽×高），重量（外接设备除外）≤210g
★3
显示屏
显示屏为触摸屏，对角线尺寸不小于6.7cm（2.8吋），显示屏亮度可调；支持环境光检查，自动切换
4
抗跌落高度
可承受3米水泥地面自由跌落，机器正常工作
★5
系统
支持安卓操作系统，不低于安卓5.0版本
人性化的操作、系统开源、应用软件定制化集成化方便
编码格式
需支持H.264编码
★6
摄像头
采用1/2.5英寸CMOS影像传感器，支持5倍数字变焦，实际有效像素数≥1600万、水平视场角≥120°广角成像
补光功能
需支持夜视红外、白光照明、激光定位
★7
录像功能
视频分辨率为1920×1080,1280×720和864×480；在关机状态下，可紧急一键开机并进入录像状态（开机即录）
8
本机回放
可播放本机存储的视频，支持回放时手动拖进
★9
拍照功能
拍照分辨率至少满足6528*4896，并支持2560*1920和1600*1200可选；
录像分辨率需满足1920*1080、1280*720、640*480可选
活动图像帧率：
5～25帧/秒
保存格式：
JPEG，；可连续拍摄3,5张照片。
可按照设定的时间间隔抓拍图片，抓拍间隔可设置为、3s、5s、10s、20s
★10
视音频预录/延录功能
支持AMR/ADPCM编码，设备需支持外置和内置两种音频输入输出方式；外置优先级大于内置；
外置需满足蓝牙无线耳机连接模式；能预录、延录触发前后5秒、10秒、15秒可选
★11
录音功能
启动摄录功能后，在不停止摄录的情况下可开启录音功能。
录制的音视频文件和音频文件可分别保存，可紧急一键开机并进入录像状态（开机即录）
★12
存储介质
存储介质：
内置TF高速存储卡，容量64G；
★13
电池
内置大容量锂电池,不少于3.8V3000mAh锂离子电池,电池可更换，单块电池应能分别支持执法记录仪连续摄录时间8h、待机状态24h，满足无限续航功能&支持外挂电源
14
电源充电要求
支持专用适配器USB接口和车载充电等方式
15
工作温度
工作温度范围不小于-30℃~55℃；
16
远近光红外夜视
夜视功能：
在开启夜视功能后，可看清距样机5m处人物的面部特征，并可看清距样机10m处的人体轮廓
★17
设备外壳防护等级
符合IP67等级的要求，具备防水、防爆、耐高温性能
★18
时间校正功能
执法记录仪应能连接采集站、采集软件自动与时钟服务器同步时间，还可通过卫星校准时间，本机应不能修改时间
19
日志记录功能
执法记录仪应能对设备的运行状态及操作进行日志记录，记录开/关机时间、摄录时间、录音时间和照相等操作。
日志记录应准确，日志的读取和清除只能通过上位机系统管理软件操作完成
★20
照片放大功能
可放大、缩小，并上下左右调整照片位置；照片支持在本机上手动自行缩放
★21
定时拍照功能
可按照设定的时间拍摄图片，定时拍照的时间可设置为5s、10s、15S，30s
★22
字符叠加功能
执法记录仪应能在录制的视频和所拍照片中自动叠加防篡改的信息，信息包括：
执法记录仪编号、时间、日期和使用者信息；可自动叠加摄录地点的经纬度信息，可对重要文件进行标记
★23
抓拍
在摄录过程中通过按下拍照键能抓拍与视频分辨率相同的照片，但不应影响正常的摄录
★24
卫星定位
可接收卫星数据并提供定位信息，可在显示屏显示经纬度信息
25
省电模式
可具有省电模式，开机后可通过相应操作进入省电状态；按下恢复按键能退出省电模式
26
传感器
需要满足重力传感器和震动模块
27
数据完整性
执法记录仪应对存储的数据加以保护，存储的数据不应被本机或XX的上位机删除和覆盖。
编码视频流宜有防篡改、防非法复制等认证措施（如：
水印叠加），以保证原始数据的完整性。
在出现异常问题时应能重启，重启后已保存的数据不应丢失或损坏
28
设备充电
可通过专用适配器、USB接口及车载充电
★29
通讯模式：
支持WIFI802.11b/g/n无线以太网；需支持wifi图传功能。
需内置4G模块、支持三大运营商4G网络5模17频，支持4G图传功能；
需支持无线AP功能；三网通用，移动、联通、电信4G流量卡均可适配。
30
接口
3.5mm耳机接口：
对讲机连接插孔。
支持与对讲机连接，按住执法仪PPT实现对讲。
数据接口：
MiniUSB2.0，支持连接电脑或数据采集站导出数据。
★31
扩展功能
1）连接对讲机功能：
可连接对讲机，为对讲机提供拾音器和扬声器；
2）无线传输功能：
可通过无线通信方式以文件或流的形式传输数据；
3）导航功能：
可通过加载电子地图实现导航功能；
4）网络对讲机功能：
在网络覆盖的情况下可以进行实时对讲；
5）微信功能：
可通过加载微信软件，实现微信功能；
6）电话功能：
可扩展本机实现拨打接听电话功能；
7）外接电池盒功能：
可配接外接电池盒用于扩大电池容量，外接电池盒应具备充电功能；
5.2CreMedia7.0分布式网络视频监控系统
CreMedia是创世科技投资数百万，用了三年多时间成功开发的百万级网络视频监控系统。
该系统具有全网络、高质量、广覆盖、大容量、多业务、可融合、可管理、可运营、一站式服务等诸多优势。
CreMedia系统可与现有视讯系统、业务系统无缝融合，真正打造视频综合信息化解决方案。
主要特性：
Ø跨平台：
支持Windows、Linux操作系统，支持多种数据库
Ø扩展性：
组件式架构，易于扩展
Ø大容量：
电信级容量设计，支持百万量级的设备、用户接入
Ø开放性：
支持创世、SONY、海康、大华等数十家设备厂商的标清IPC、高清IPC、DVR、DVS
Ø稳定性：
具备高稳定性，支持双机热备和集群功能
6应用场景扩展
●巡逻
外出巡逻可随身携带单兵，在遇到突发状况时，利用单兵的录像功能将现场情况及时记录下来，并通过语音对讲与监控中心联系，监控中心可以后台实时预览现场图像信息，通过判断做出合理的决策与调度。
●治安执法
警务人员在进行治安执法时常会碰到一些突发情况，给很多不法份子可乘之机，造成执法困难。
利用单兵系统，警务人员在执法的过程中可直接将整个事情的经过记录下来，便于事后取证分析。
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