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本書(shū)是具有多年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的安防專業(yè)人士呈現(xiàn)的“誠(chéng)意之作”，其目的在于和行業(yè)朋友分享、交流、探討“智能高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)”的原理、應(yīng)用、產(chǎn)品、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)等。本書(shū)的內(nèi)容涉及了模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)、編碼壓縮、DVR、DVS、IPC、NVR、視頻分析、高清IP攝像機(jī)、視頻傳輸、CMS、視頻存儲(chǔ)、解碼顯示、大屏幕、PSIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、數(shù)字高清攝像機(jī)、模擬高清攝像機(jī)、鏡頭等各個(gè)方面，并輔有大量的相關(guān)應(yīng)用案例供讀者參考，以期讓讀者更好地理解和應(yīng)用。
本書(shū)共分19章，第1章是概述部分，第2章簡(jiǎn)單介紹了模擬電視監(jiān)控系統(tǒng)，第3～7章分別介紹了編碼壓縮技術(shù)、DVR技術(shù)、DVS技術(shù)、NVR技術(shù)、IPC技術(shù)，第8章介紹了高清監(jiān)控系統(tǒng)，第9章介紹了視頻內(nèi)容分析技術(shù)，第10章介紹了網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，第11章介紹了CMS技術(shù)，第12章介紹了存儲(chǔ)系統(tǒng)，第13章介紹了解碼顯示，第14章介紹了智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，第15章是智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)案例的介紹，第16章介紹了PSIM技術(shù)，第17章介紹了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，第18章介紹了云計(jì)算相關(guān)技術(shù)，第19章介紹了大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)及其與視頻監(jiān)控的結(jié)合應(yīng)用。
本書(shū)適合初學(xué)者或者有一定行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的讀者閱讀，特別適合“弱電、安全防范、視頻監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)從業(yè)人員作為入門(mén)及深入學(xué)習(xí)的參考。

15.1 高鐵智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)
15.1.1 高鐵項(xiàng)目簡(jiǎn)介
首先看看關(guān)于“高鐵”的定義。國(guó)際通常將高速鐵路定義在時(shí)速200公里以上，我國(guó)的高鐵，即CRH(ChinaRailway High-speed)，時(shí)速也定義在200公里以上。另外，我國(guó)又增加了“客運(yùn)專線”的等級(jí)，客運(yùn)專線是以客運(yùn)為主的快速鐵路，時(shí)速為200~350km/h。
高速鐵路不同于一般的鐵路系統(tǒng)，是一個(gè)系統(tǒng)化、集成化的大型工程，僅通信部門(mén)就涉及到10多個(gè)子系統(tǒng)，包括有線、數(shù)據(jù)、傳輸、調(diào)度、應(yīng)急通信、視頻監(jiān)控等。高鐵與普通鐵路或地鐵區(qū)別很大，例如地鐵通常時(shí)速在60公里左右，列車(chē)間隔在3分鐘左右，而高鐵時(shí)速可能達(dá)到300公里，但時(shí)間間隔可能與地鐵差不多，這就對(duì)高鐵的通信指揮系統(tǒng)提出了更高的要求，同時(shí)，作為一個(gè)重要的輔助設(shè)施，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)要求也非常高。
15.1.2 高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)
高鐵的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，要求采用先進(jìn)的視頻監(jiān)控技術(shù)，基于鐵路系統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建數(shù)字化、智能化、分布式的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，滿足公安、安監(jiān)、客運(yùn)、調(diào)度、車(chē)務(wù)、機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車(chē)輛、供電等業(yè)務(wù)部門(mén)及防災(zāi)監(jiān)控、救援搶險(xiǎn)和應(yīng)急管理等多種需求，實(shí)現(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)資源和信息資源共享。
高鐵的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常采用先進(jìn)的視頻編碼及視頻分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低碼流下高清晰視頻圖像采集、編碼、傳輸、錄像、轉(zhuǎn)發(fā)及自動(dòng)報(bào)警功能。指揮人員和警務(wù)人員通過(guò)自己工作區(qū)域內(nèi)的大屏幕或電腦工作站可清楚地了解轄區(qū)和全線車(chē)站、區(qū)間、橋梁、路基、機(jī)房等重點(diǎn)區(qū)段和設(shè)備的情況，并迅速、準(zhǔn)確地處置突發(fā)事件。
1. 高鐵視頻監(jiān)控主要需求
n 路基、路口、橋梁、隧道、公跨鐵、咽喉區(qū)的視頻監(jiān)視，保證車(chē)輛安全運(yùn)行。
n 車(chē)站廣場(chǎng)、站臺(tái)、候車(chē)大廳、旅客通道等人流密集區(qū)域視頻監(jiān)視，了解旅客情況。
n 無(wú)人值守變電站等重要配電設(shè)備集中監(jiān)控，及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況。
n 對(duì)出現(xiàn)的緊急狀況，如暴風(fēng)雪、泥石流、洪水、交通意外等遠(yuǎn)程了解并及時(shí)反應(yīng)。
n 應(yīng)急指揮監(jiān)控，將突發(fā)緊急事件的視頻通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)娇刂浦行摹?br />高鐵視頻監(jiān)控應(yīng)用的具體設(shè)備包括攝像機(jī)(多數(shù)是室外PTZ云臺(tái)攝像機(jī)及室內(nèi)外快球一體攝像機(jī))、編碼器、硬盤(pán)錄像機(jī)(DVR)、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)(NVR)、中央管理平臺(tái)(CMS)、視頻分析設(shè)備(VCA)、解碼顯示及存儲(chǔ)設(shè)備。
對(duì)高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體要求是：安全、可靠、開(kāi)放、可擴(kuò)充等。做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、實(shí)用可靠。
2. 高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)難點(diǎn)
n 視頻監(jiān)控點(diǎn)位通常比較分散、跨度比較大，一般幾百甚至上千公里。
n 視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)需要戶外工作，環(huán)境通常比較惡劣。
n 監(jiān)控點(diǎn)多為室外高桿或鋼架上安裝，施工難度比較大。
n 視頻采集、編解碼及部分存儲(chǔ)設(shè)備分散分布在無(wú)人值守機(jī)房，安裝調(diào)試成本高。
n 用戶數(shù)量眾多，系統(tǒng)需要有良好的權(quán)限管理、視頻流并發(fā)訪問(wèn)及轉(zhuǎn)發(fā)能力支持。
n 視頻分析環(huán)境復(fù)雜，風(fēng)、霜、雨、雪、霧、攝像機(jī)抖動(dòng)、燈光等干擾因素可能導(dǎo)致誤報(bào)警。
3. 高鐵綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用
綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用主要包括：運(yùn)營(yíng)調(diào)度視頻監(jiān)控、公安視頻監(jiān)控、通信/信號(hào)視頻監(jiān)控、牽引供電視頻監(jiān)控、電力供電視頻監(jiān)控等。并預(yù)留客運(yùn)服務(wù)視頻監(jiān)控和防災(zāi)安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入，具體業(yè)務(wù)和功能包括如下幾個(gè)方面。
n 運(yùn)營(yíng)調(diào)度視頻監(jiān)控
實(shí)現(xiàn)對(duì)全線“公跨鐵”立交橋的全天候遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)落物發(fā)現(xiàn)、人員入侵、設(shè)備遺失等異常情況實(shí)施全天候監(jiān)控，防止影響安全事故的發(fā)生；對(duì)各車(chē)站咽喉區(qū)實(shí)施視頻監(jiān)控，全天候監(jiān)視列車(chē)進(jìn)出站情況，對(duì)咽喉區(qū)的異物入侵、設(shè)備丟失等情況進(jìn)行主動(dòng)警示；對(duì)各車(chē)站行車(chē)情況實(shí)施視頻監(jiān)控。
n 通信/信號(hào)視頻監(jiān)控部分
對(duì)各車(chē)站通信/信號(hào)室、各信號(hào)中繼站、GSM-R基站、維修工區(qū)的通信室等無(wú)人值守機(jī)房進(jìn)行視頻監(jiān)控，通過(guò)與相關(guān)系統(tǒng)的配合，實(shí)現(xiàn)告警后觸發(fā)相關(guān)視頻的動(dòng)作及聯(lián)動(dòng)。
n 變配電站視頻監(jiān)控
對(duì)全線開(kāi)閉所、牽引變電所、AT所/分區(qū)所等無(wú)人值守場(chǎng)所進(jìn)行視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控；對(duì)10kV配電所無(wú)人值守設(shè)備工作狀態(tài)及場(chǎng)所進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。
n 客運(yùn)服務(wù)視頻監(jiān)控
對(duì)全線車(chē)站重點(diǎn)場(chǎng)所以及其他相關(guān)場(chǎng)所進(jìn)行視頻監(jiān)控。
15.1.3 高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)層次
高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)決定了“數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)”是最好的選擇。通常，高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)分成三級(jí)節(jié)點(diǎn)，核心節(jié)點(diǎn)在鐵道部(或路局)，有視頻監(jiān)控調(diào)用、匯總的需求；二級(jí)節(jié)點(diǎn)在各個(gè)路局/客專調(diào)度，主要為分散分布的網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)(NVR)、硬盤(pán)錄像機(jī)(DVR)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，同時(shí)也有大屏監(jiān)控、網(wǎng)管、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)等需求；三級(jí)節(jié)點(diǎn)為各個(gè)車(chē)段/站，負(fù)責(zé)視頻的前端采集、編碼等。
高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)如圖15.1所示。

圖15.1 高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
(1) 設(shè)備接入
n 視頻采集、接入設(shè)備主要是指各類攝像機(jī)，一般機(jī)房監(jiān)控、客運(yùn)監(jiān)控等場(chǎng)所為室內(nèi)環(huán)境，可根據(jù)具體情況選擇安裝一體球型攝像機(jī)或固定攝像機(jī)；而室外環(huán)境包括大橋、隧道、鐵路沿線等，通常環(huán)境非常惡劣，自然現(xiàn)象風(fēng)、霜、雨、雪及高速列車(chē)帶來(lái)的巨大震動(dòng)等因素，都對(duì)攝像機(jī)質(zhì)量、工藝、安裝方式提出了嚴(yán)格的要求，遠(yuǎn)距離信號(hào)一般采用光纖傳輸。
(2) 三級(jí)節(jié)點(diǎn)
在各個(gè)站點(diǎn)，車(chē)輛段，安裝部署編碼器、硬盤(pán)錄像機(jī)，實(shí)現(xiàn)視頻的編碼壓縮和部分本地存儲(chǔ)功能。由于前端設(shè)備分布廣，因此系統(tǒng)穩(wěn)定性是第一要素，系統(tǒng)的不穩(wěn)定將會(huì)給后期維護(hù)工作帶來(lái)巨大的壓力。另外，設(shè)備需要具有遠(yuǎn)程維護(hù)能力，如遠(yuǎn)程升級(jí)，遠(yuǎn)程備份，遠(yuǎn)程啟動(dòng)等。對(duì)于變電機(jī)房、一般部署PTZ攝像機(jī)，可聯(lián)動(dòng)溫感、煙感、水淹、門(mén)磁等探測(cè)器，對(duì)機(jī)房實(shí)施全面保護(hù)，因此，編碼器或DVR的輸入輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)目、聯(lián)動(dòng)功能都是需要考慮的。

(3) 二級(jí)節(jié)點(diǎn)
二級(jí)節(jié)點(diǎn)主要為鐵路局，不同于三級(jí)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)的視頻采集和簡(jiǎn)單視頻瀏覽功能需求，二級(jí)節(jié)點(diǎn)存在大量的用戶，對(duì)本區(qū)段的視頻資源進(jìn)行調(diào)用、回放、PTZ控制等。通常，在路局節(jié)點(diǎn)，一般設(shè)置多個(gè)客戶端工作站、存儲(chǔ)陣列、存儲(chǔ)服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、解碼器、電視墻等終端，是系統(tǒng)真正的主干，也是應(yīng)用的核心。二級(jí)節(jié)點(diǎn)是視頻存儲(chǔ)和視頻流轉(zhuǎn)發(fā)的核心環(huán)節(jié)，通常采用大規(guī)模的集中存儲(chǔ)設(shè)備，如FCSAN和DAS等；而部署流媒體服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自三級(jí)節(jié)點(diǎn)的視頻流向上轉(zhuǎn)發(fā)功能。
(4) 一級(jí)節(jié)點(diǎn)
一級(jí)節(jié)點(diǎn)是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)核心節(jié)點(diǎn)，注意是“數(shù)據(jù)核心節(jié)點(diǎn)”，而不是應(yīng)用核心節(jié)點(diǎn)。一級(jí)節(jié)點(diǎn)一般在鐵道部的數(shù)據(jù)中心(或路局中心)，相當(dāng)于平安城市的城市公安局指揮中心。一級(jí)節(jié)點(diǎn)會(huì)連接各個(gè)高鐵、鐵路的視頻系統(tǒng)，并根據(jù)需要，可有選擇地調(diào)用、控制、回放各個(gè)鐵路線的視頻資源，一般設(shè)置中心管理服務(wù)器、工作站、歸檔備份服務(wù)器等。
15.1.4 高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)?br />典型高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖15.2所示，整個(gè)系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)視頻的采集、編碼壓縮存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)及虛擬矩陣的功能。攝像機(jī)采集到視頻信號(hào)，通過(guò)同軸電纜連接到DVR或編碼器，實(shí)現(xiàn)視頻的采集、編碼壓縮和傳輸，PTZ攝像機(jī)的控制信號(hào)通過(guò)RS485進(jìn)行傳輸；編碼器將視頻流通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到NVR進(jìn)行集中存儲(chǔ)備份；存儲(chǔ)服務(wù)器可以將DVR或NVR的視頻資料進(jìn)行歸檔備份；流媒體服務(wù)器可以在多個(gè)用戶并發(fā)訪問(wèn)時(shí)進(jìn)行視頻轉(zhuǎn)發(fā)而減少網(wǎng)絡(luò)及前端設(shè)備的壓力；解碼器與電視墻連接，實(shí)現(xiàn)視頻的集中大屏幕顯示。

圖15.2 典型高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)?br />另外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)還需要與防災(zāi)系統(tǒng)、動(dòng)力、環(huán)境檢測(cè)等其他系統(tǒng)進(jìn)行必要的聯(lián)動(dòng)集成功能，其他系統(tǒng)可以以干接點(diǎn)或API接口的方式，實(shí)現(xiàn)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成報(bào)警聯(lián)動(dòng)。相關(guān)系統(tǒng)報(bào)警發(fā)生后，視頻監(jiān)控系統(tǒng)接收到該告警信息，可按照預(yù)先設(shè)置好的聯(lián)動(dòng)程序，完成自動(dòng)啟動(dòng)錄像、改變錄像幀率或分辨率、告警視頻畫(huà)面自動(dòng)彈出、PTZ預(yù)置位調(diào)出、觸發(fā)繼電器輸出驅(qū)動(dòng)燈光、警鈴設(shè)備等動(dòng)作。

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