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高铁网络视频监控系统中的关键技术解析

2010年12月11日 10:15 次阅读

高速铁路不同于一般的铁路系统,高铁本身即是一个系统化、集成化的大型工程,仅通信部门就涉及到10多个子系统,包括有线、数据、传输、调度、应急通信、视频监控等等。高铁与普通铁路或地铁区别很大,例如地铁通常时速在60公里左右,列车间隔约在3分钟,而高铁时速可能达到300公里,但时间间隔可能与地铁差不多,这就对高铁的通信指挥系统提出了很高的要求,同时,作为一个重要的辅助设施,视频监控系统的要求也相应的非常高。

1.高铁视频监控系统特点

高铁的视频监控系统,要求采用先进的视频监控技术,基于铁路系统的IP网络,构建数字化、智能化、分布式的网络视频监控系统,满足公安、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。高铁视频监控系统一般基于网络架构,实现视频的采集、编码压缩存储、转发及虚拟矩阵的功能。摄像机采集到视频信号通过同轴电缆连接到DVR或编码器,实现视频的采集、编码压缩和传输,PTZ摄像机的控制信号通过RS485进行传输;编码器将视频流通过网络发送到NVR进行集中存储备份;存储服务器可以将DVR或NVR的视频资料进行重点备份;流媒体服务器可以在多个用户访问时进行集中视频转发而减少网络及前端设备的压力;解码器与电视墙连接,实现视频的集中大屏幕显示还原。

2.视频分析技术

高铁的特点是系统跨度大、地理分布广,视频分析的环境复杂,风霜雨雪雾、摄像机抖动、火车灯光、城市灯光、昆虫、云影等现象均是视频分析可能会遇到的问题,良好的VCA系统应该能够很好地平衡漏报与误报之间的问题。铁路不同于实验室,对摄像机的任何角度、焦距等调整均需要一定的人力、物力,视频分析对场景(FOV)的要求很高,在日后的配置中需要不断调整确。因此,不难理解多数视频监控系统的视频分析摄像机采用的也是PTZ摄像机而不是固定摄像机了。分析模式固定后,摄像机FOV调整好,需要进入分析设置,通常,一路摄像机视频只能进行一个模式。在铁路应用中,主要有两种VCA模式,一种是在重要区段及咽喉区设置入侵探测,用来识别人或动物入侵到高铁路轨(高铁沿线多半封闭或栅栏保护等物理方式,但还是有可能有入侵进入);公跨铁区域设置高空落物分析,防止高空落物对列车运行产生影响。目前这两个视频分析应用模式在铁路视频监控中均有一定应用并表现良好。

目前视频分析技术主要有两种架构方式,一种是基于后端服务器的方式,另外一种是采用前端DSP方式(DVS或IPC)。DSP方式,即分布式智能分析架构下,视频分析单元一般位于视频采集设备附近,这样可以有选择地设置系统,让系统只有在报警发生的时候才传输视频到控制中心或存储中心,相对于服务器方式,可节省网络负担及存储空间。视频分析是复杂的过程,需要占用大量的系统计算资源,因此服务器方式可以同时进行视频分析的路数非常有限。基于以上原因,目前市场上主流视频分析技术多采用DSP方式,基于摄像机或编码器。需要注意的是,基于前端DSP方式的视频分析设备,一旦需要调整视频分析点位,如增加或取消视频分析功能,则通常需要更换DVS或IPC,而基于后端分析的模式则客运直接在机房或控制中心调整完成,无需更换前端硬件。通常更换DVS或IPC方式,在铁路项目中的成本非常高。

3.冗余技术(可靠性)

高铁视频监控系统需要具有高可靠性,以实现对不同部门的运营、安全、维护等各个需求支持。对于网络视频监控系统,可以采用不同的冗余方式来增强稳定性,从前端编码器、传输网络到转发服务器、管理服务器及存储系统,均可实现冗余技术。

·编码器

编码器可以采用双电源、双网卡方式增强稳定性;或者采用“N+1”冗余方式增强可靠性,以保证单机故障或更换设备时系统可以连续运行。

·NVR

NVR可采用“N+1”冗余增强可靠性,以保证单机故障或更换设备时系统连续运行。

·CMS

CMS可以采用“双机冗余热备”方式增强稳定性,以保证系统无停机运行。

·存储

存储系统可以采用磁盘阵列的RAID技术实现高可靠数据存储。

完全冗余的网络视频监控系统架构所示,从前端设备IPC、DVS、传输网络、NVR、存储设备NVR、核心管理平台CMS都实现了冗余功能,保证了系统24小时高可靠运行,减少了因为网络、电源、硬件、存储、软件等故障而导致的系统停机或数据丢失。

IPC是单体设备,提高稳定性的办法是在网络短暂中断时进行本地存储;对于大路数DVS,可以采用“N+1”方式进行冗余,防止单体设备软硬体失效;对于NVR,可以采用“N+1”方式进行备份,防止单体设备软硬体失效;对于存储设备,可采用成熟的RAID技术实现冗余保护;对于网络,可以采用“双网络”实现高可靠性数据传输;对于CMS,采用双机热备方式,双机共享RAID磁盘阵列,实现冗余。

高铁视频监控系统关键技术

1.编码压缩技术

视频编码压缩是网络视频监控的前提和基础,没有经过压缩的视频数据是海量的。目前典型的视频编码压缩标准是MPEG-4和H.264。MPEG-4标准采用的仍然是类似以前标准(H.261/3和MPEG-1/2)的基本编码框架,即典型的三步:预测编码、变换量化和熵编码。新的压缩编码标准都是基于优化的思想进行设计的,将先前标准中的某些技术加以改进。例如在原来的基础上提出1/4和1/8像素精度的运动补偿技术,使得预测编码的性能大大提高。MPEG-4标准不仅仅给出了具体压缩算法,它是针对数字电视、交互式多媒体应用、视频监控等整合及压缩技术的需要而制定的。MPEG-4将多种多媒体应用集成在一个完整的框架里,为不同的应用提供了相应的类别(Profile)和档次(Level)。H.264,同时也是MPEG-4标准的第十部分,是由ITU-T视频编码专家组(VCEG)和ISO/IEC动态图像专家组(MPEG)联合组成的联合视频组(JVT,JointVideoTeam)提出的高压缩率视频编码标准。和以前的标准一样,H.264也是采用预测编码加变换编码的混合编码模式,它集中了以往各个编码标准的优点,并吸收了标准制定过程中积累的经验,获得了比以往其他编码方式好得多的压缩性能。H.264标准最大的优势是具有很高的数据压缩比,在同等图像质量的前提条件下,H.264编码的压缩比是MPEG-4的1.5~2倍。H.264采用“网络友好”的结构和语法,有利于对误码和丢包的处理,以满足不同速率、不同解析度以及不同网络传输、存储场合的需求。

在网络视频监控系统中,产品间的互编互解能力是非常重要的,可以降低系统的集成难度,便于扩展并保护成本。目前,不同厂商设备互编互解情况并不理想,也就是说兼容性不好。主要原因是不同厂家采用的编码的标准规范(profile)及等级(level)不同,另外数据封装格式不兼容,其次是加入的私有信息(在基本码流/包)。

4.视频存储应用技术

存储的部署应该是灵活的,可以选择报警触发存储、预置时间表存储、手动启停存储等;存储的架构应该是主流架构如DAS、NAS、SAN等,一般采用RAID5冗余方式。存储的需求一般是正常录像和报警录像分开并设置不同周期,例如正常录像7天,报警录像30天。存储系统的规划设计应该根据项目需求情况、网络情况进行部署。

应支持对视频图像信息的手动备份存储;视频信息的录像存储、事件触发存储和计划存储功能;系统应支持用户根据时间、地点、事件等多种条件进行检索和回放;系统应支持多用户同时调用检索视频图像;DVR、NVR可以工作在多种存储归档模式下;系统应支持下载到本地回放录像和远程直接回放录像的方式。

视频归档存储服务(二级存储、告警存储)具有如下特点:

·存储架构是完全独立的二级架构;

·归档服务器(Archive Server)通常分“重要视频归档”及“报警视频归档”;

·归档服务器(Archive Server)可以在网络的任何位置部署;

·一个归档服务器(Archive Server)可以对多个DVR或NVR进行归档;

·用户无需指定从DVR或NVR或Archive Server回放录像,系统会自动索引;

·可以选择对一个DVR或NVR的某部分通道进行归档。

5.综合视频平台

系统软件平台包括核心数据部分和客户端工作站,核心数据服务器包含系统数据库及核心软件,而工作站系统应包括用户管理、权限管理、配置管理、故障管理、日志管理等功能。平台应支持对各种视频设备资源、设备的运行状态进行监视及维护,通过软件对系统设备参数进行配置,对系统用户的注册、认证、删除及权限分配进行管理等功能。系统应具有日志管理功能,能够通过操作日志对操作人员进入、退出系统的时间和主要操作情况进行记录,支持日志信息查询和报表制作等功能。

数据管理:全线所有设备的类型、版本、数量、编号的集中“登记注册”于数据库;监视功能:对全线所有监控网点可通过网络进行实时图像调用,为领导应急指挥和决策调度时显示提供参考;网管功能:对全线所有监控系统的网元设备运行情况进行监控和管理,实时显示各种设备的运行数据和告警信息;告警管理:记录并显示设备、系统和通信部分的告警,记录告警处理情况,可以导出;控制功能:对全线所有监控网点的PTZ控制及继电器输出节点控制;语音对讲:对前端安装语音设备的监控点,实现实时语音对讲,单向“喊话”功能;数据存储:支持视频的本地存储和中心备份,具有多种自动、手动存储方式。

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发表于 2016-12-16 09:10 355次阅读
四年后 你将见证中国安防的翻天巨变

中国视频监控芯片市场规模及发展趋势

根据 IHS 研究报告,2013 年-2018 年,中国视频监控处理器芯片(网络摄像机处理器、 DV...

发表于 2016-12-13 10:09 571次阅读
中国视频监控芯片市场规模及发展趋势

智能安防的眼睛——视频监控系统【技术周刊】

物联网的发展带动了智慧城市的发展,而智慧城市的发展离不开安防系统。本技术周刊将会详解智能安防系统的眼...

发表于 2016-11-25 18:40 1530次阅读
智能安防的眼睛——视频监控系统【技术周刊】

视频监控系统组成详解 

如今,在我们生活中,视频安防监控随处可见,每个外出的人,几乎都能“上镜”,可你了解它们吗?不了解?没...

发表于 2016-11-25 17:47 3868次阅读
视频监控系统组成详解 

戴尔“企业级”视频监控解决方案

戴尔提供整套包括从采集、传输、处理、存储、分析和视频云相关的视频监控解决方案。结合高可靠、高兼容和性...

发表于 2016-11-25 15:37 378次阅读
戴尔“企业级”视频监控解决方案

2016年中国视频监控行业发展趋势分析

安防市场规模庞大,包含了视频监控、入侵报警、出入口控制、可视对讲、门禁、电子巡更、车辆防盗防劫、联网...

发表于 2016-11-25 15:20 403次阅读
2016年中国视频监控行业发展趋势分析

未来公共安全视频监控领域都有哪些创新技术?

如今智能化、大数据和云技术使得大规模的视频监控更具实用意义,可大幅节省人力和监视设备,在公共安全行业...

发表于 2016-11-25 11:12 511次阅读
未来公共安全视频监控领域都有哪些创新技术?

智能监控系统电路中的设计—电路精选(9)

随着社会经济发展,城市交通和基础设施的不断进步,人们对安全的要求不断提高,视频监控系统已经广泛用于小...

发表于 2016-11-24 16:28 1241次阅读
智能监控系统电路中的设计—电路精选(9)

TI DM388达芬奇视频处理器低照性能无出其右

采用TI第四代高级运动补偿低照技术开发出的DM388达芬奇视频处理器具有极为优异的低照环境下3D降噪...

发表于 2016-11-24 15:58 677次阅读
TI DM388达芬奇视频处理器低照性能无出其右

世界首个超级高铁全尺寸模型已开工建设 计划明年开...

11月22日消息,据国外媒体报道,世界上第一个超级高铁(Hyperloop)的全尺寸模型已经于美国拉...

发表于 2016-11-23 10:37 624次阅读
世界首个超级高铁全尺寸模型已开工建设 计划明年开...

小编支招:去除视频监控干扰的3大方法

监控显现器的干扰消除并非是什么大问题,简略处置就能让监视器满血复生,小编这就来教授几招打扫最常见干扰...

发表于 2016-11-05 01:13 209次阅读
小编支招:去除视频监控干扰的3大方法

看智能移动终端如何赢得安防市场

但传统车载终端监控主要集中在视频录像、GPS定位等基本应用,随着各种视频分析技术的发展,普通视频监控...

发表于 2016-10-19 17:28 253次阅读
看智能移动终端如何赢得安防市场

智慧校园安全设备视频监控检测系统方案

如今,校园安全数字化进程发展已经越来越成熟,各式化校园视频监控系统普遍应用在校园及园区附近,以保证及...

发表于 2016-10-17 17:55 654次阅读
智慧校园安全设备视频监控检测系统方案

怎样才算一颗好的镜头?

一颗分辨率高的镜头,不一定能评价为出色的镜头。往往有些镜头分辨率并不非常高,但反差相当好,仍不失为...

发表于 2016-10-05 17:15 442次阅读
怎样才算一颗好的镜头?

视频监控软件平台迎来“个性化”时代

安防行业经过十多年的高速发展,形成当下综合安防双寡头争霸,垂直领域群雄纷争的局面。而视频监控平台作为...

发表于 2016-08-29 09:41 220次阅读
视频监控软件平台迎来“个性化”时代

智能传感器在以高铁为代表的轨道交通中的应用

近年来,随着物联网概念兴起,作为物联网的末梢神经,传感器越来越受到行业关注。对自动化、网络化、智能化...

发表于 2016-06-08 16:07 1989次阅读
智能传感器在以高铁为代表的轨道交通中的应用

物联网技术下的“大安防”

物联网应用领域众多,其中物联网建设70%以上的应用子系统都是公共安全领域的系统,公共安全领域可以说是...

发表于 2016-02-15 13:55 467次阅读
物联网技术下的“大安防”

2015年中国视频监控市场发展特点及未来展望

随着我国智慧城市建设的深入,我国视频监控市场继续保持快速增长的态势,2015年市场规模预计达到740...

发表于 2016-01-13 09:54 1037次阅读
2015年中国视频监控市场发展特点及未来展望

4K全景无死角 精准跟踪定位

高清视频监控的可挖掘点非常多,从720P开始,到现在的4K乃至更高清的像素设备都可以见到。不过,如果...

发表于 2016-01-11 14:13 812次阅读
4K全景无死角 精准跟踪定位

智能安防系统监控电路设计指南—电路图天天读(30...

为了促进可再生能源的利用,加快建设资源节约型和环境友好型社会,太阳能利用正逐步获得人们的重视,太阳能...

发表于 2016-01-11 10:29 2422次阅读
智能安防系统监控电路设计指南—电路图天天读(30...

视频监控存储技术进化史

除了上帝,谁都离不开数据,所以,大数据时代数据存储量呈现爆炸式增长。同时,随着IT网络技术的蓬勃发展...

发表于 2016-01-08 09:34 1583次阅读
视频监控存储技术进化史

人民日报:中国制造全面击败日本

亚洲开发银行近日发布的《2015年亚洲经济一体化报告》显示,中国在亚洲高端科技产品出口中所占份额从2...

发表于 2016-01-04 08:27 490次阅读
人民日报:中国制造全面击败日本

ADI:视频安防领域的三把利剑

视频安防的需求随着安防监控行业的发展不断扩大,许多对于安防监控的需求都会针对图像质量提出一定的要求。

发表于 2015-12-31 09:32 3722次阅读
ADI:视频安防领域的三把利剑

一种3G移动视频监控系统电源电路图

选用TI 公司的TPS75003 和TPS62040 电源管理芯片,TPS75003具有两路最大提供...

发表于 2015-12-30 17:11 831次阅读
一种3G移动视频监控系统电源电路图

“安防+”带来智能安防新高度

何俊峰先生指出,网络安全可以分成三个层面来看,首先是产品,产品的网络安全是要由设备厂商去保障的,通过...

发表于 2015-12-28 09:05 22626次阅读
“安防+”带来智能安防新高度

云存储技术巩固你的安防壁垒

希捷科技中国区云和企业级OEM客户总监钱亚欧先生表示,未来数据将呈现爆炸性的海量增长,提供对海量数据...

发表于 2015-12-21 09:05 576次阅读
云存储技术巩固你的安防壁垒

模拟视频监控采集电路设计—电路图天天读(300)

该系统可以完成图像的采集、处理和显示,从而实现目标识别与跟踪的智能信号处理。该系统是对摄像机数字,模...

发表于 2015-12-18 14:15 3182次阅读
模拟视频监控采集电路设计—电路图天天读(300)

视频监控如何争夺物联网的入口?

 在物联网的三大层次中,感知层作为物联网识别物体、采集信息的来源,催生了很多类别行业的科技产品。布局...

发表于 2015-12-09 08:38 971次阅读
视频监控如何争夺物联网的入口?

以PPP模式来建设新型平安项目如何?

PPP模式指公共部门与私人部门(企业)为提供公共服务(主要是公用性基础设施建设)而通过正式的协议建立...

发表于 2015-12-08 11:25 231次阅读
以PPP模式来建设新型平安项目如何?

智能不是“将来时”而是“现在进行时”

2005年初,北京华宽网联科技有限公司从国外引进了“视频图像甄别技术”和“视频图像三维模型整合技术”...

发表于 2015-11-20 15:46 225次阅读
智能不是“将来时”而是“现在进行时”

监控市场的变革与发展

毋庸置疑,科技触及我们生活的方方面面——因此,我们每天创造的数据量也在以惊人的速度增长。但是,真正主...

发表于 2015-11-02 10:31 279次阅读
监控市场的变革与发展

如果海康威视做“无人机”,将会怎样?

汪峰向章子怡求婚成了媒体关注的焦点!用“无人机”来求婚无疑成为求婚的亮点。据了解,这款“无人机”是消...

发表于 2015-10-27 18:12 463次阅读
如果海康威视做“无人机”,将会怎样?

海康威视发布iVMS-8710地产综合管理平台V...

 针对如何提升住宅的管理水平、增强物业与业主的黏性等实际问题,近日,海康威视发布了iVMS-8710...

发表于 2015-10-14 11:44 377次阅读
海康威视发布iVMS-8710地产综合管理平台V...

家庭安防系统组成及技术应用布署

 随着人们生活水平的不断提高,人们对于家庭安全的需求被提上日程。家用安防系统可以在保护房屋,防盗,减...

发表于 2015-10-10 09:52 747次阅读
家庭安防系统组成及技术应用布署

摄像机画面晚上雪花飘原因何在?

视频监控摄像机晚上画面会出现雪花状,原因有哪些,文章中将逐一介绍。

发表于 2015-10-04 17:10 613次阅读
摄像机画面晚上雪花飘原因何在?

紧盯安防市场 东芝布局全球生态

王震岳先生表示,作为一家全世界半导体排名前十的企业来说,结合自身优秀的IP核心以及模拟设计资源,与通...

发表于 2015-09-17 09:40 493次阅读
紧盯安防市场 东芝布局全球生态

高铁跑那么快,怎么快的?

大家耳熟的高铁,不一定能详。先来科普下。

发表于 2015-09-15 09:34 1587次阅读
高铁跑那么快,怎么快的?

海康威视与西部数据联合推出固态混合硬盘

9月1日,海康威视与西部数据宣布携手合作,为中国公共和营业性运输行业提供卓越的移动视频监控存储解决方...

发表于 2015-09-09 11:33 232次阅读
海康威视与西部数据联合推出固态混合硬盘