流媒体科技在铁道视频监控的运用

本文作者：李佳状作者单位：武钢运输部

视频监控作为一种行之有效的监督手段和管理资源，近年来，在武钢铁路运输得到了日益广泛而深入的应用，监控范围与规模不断扩大，在车站站场、装卸线、道口等区域安装的摄像头总数已达200余个。但在应用的同时，也存在着一些问题，例如：如何有效集中控制管理分散的监控设备；如何实现异地远程实时浏览监控图像；如何高质量、可靠存储海量视频信息数据；如何降低系统运营维护费用等。随着计算机网络、图像压缩处理以及数据传输等技术的飞速发展与突破，基于IP网络的流媒体技术已经在视频监控系统中得到了成功应用，这为解决上述问题提供了可行的技术手段。

1流媒体技术概述

1．1流媒体的基本概念

流媒体技术（StreamingMedia）是一种可以使音频、视频及其他多媒体文件在IP网络上以实时、无需下载等待的方式进行播放的技术。即把连续的影像、声音等信息经过特殊的压缩处理，分成一个个压缩包，由流媒体服务器向用户计算机连续、实时地传送。流媒体技术与传统播放技术的主要区别在于：传统播放技术是由客户端从服务器下载完整的文件之后，才能进行播放；流媒体技术则采用流式传输方式，由流媒体服务器向客户端传送文件，用户无需等待整个文件下载完毕，而只需经过几秒至几十秒的启动延时，就可以一边解压播放前面已传送过来的压缩包，一边从流媒体服务器继续下载剩余的压缩包。

1．2流媒体传输过程

流媒体传输的实现，需要具备以下条件：1）多媒体数据必须经过预处理才能适合流式传输，预处理主要包括降低质量和采用先进高效的压缩算法2个方面；2）需要使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，保证数据包的顺序正确，使数据能够连续输出，不会因网络暂时拥塞使播放出现停顿；3）需要合适的传输协议，一般采用HTTP／TCP协议传输控制信息、RTP／UDP协议传输实时多媒体数据。流媒体传输的具体过程是：1）客户端请求流媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP／TCP协议交换控制信息，从原始信息中检索需要传输的实时数据；2）Web浏览器启动播放器，使用HTTP从Web服务器检索相关数据对播放器初始化；3）从Web服务器检索出相关视频服务器的地址，定位视频服务器；4）播放器与视频服务器之间运行RTSP／TCP和RTCP／TCP协议，交换视频传输所需的实时控制信息；5）视频服务器使用RTP／UDP协议将多媒体数据传输给播放器，一旦数据抵达客户端，播放器即可播放。实现流媒体传输一般需要专用的服务器和播放器，其基本原理如图1所示。

2武钢铁路运输网络视频监控系统设计

根据组网方式，武钢铁路运输网络视频监控系统主要由前端监控信息采集、信息传输、管理控制（流媒体服务器）和监控客户端等部分构成。系统结构示意图如图2所示。

2．1管理控制部分

2．1．1硬件配置

服务器采用华为赛门铁克T8223服务器机箱，内置4块刀片服务器。存储设备采用华为赛门铁克V1500磁盘阵列，存储规模达24T。

2．1．2管理控制软件

结合武钢运输部现状，应用F－engineSmart－Eye6000网络视频监控系统软件实现对武钢铁路运输网络视频监控系统的管理控制。该软件是一套基于流媒体和IP宽带网络技术的图像远程监控、传输、存储、控制管理的系统，可以将分散、独立的图像采集点进行联网，实现跨区域、大范围的统一监控、统一存储、统一管理和资源共享；采用模块化设计，包括中心管理、业务管理、中心数据库、认证计费、视频分发、存储回放、网管等软件模块。F－engineSmartEye6000网络视频监控系统软件根据功能模块的不同，分别部署在4台服务器（中心管理服务器、媒体分发服务器、媒体存储服务器、网络管理服务器）上：在中心管理服务器上部署中心管理软件模块、业务管理软件模块、中心数据库软件模块和认证软件模块，实现对整个视频监控系统的调度、协调和控制，用户、业务、运营的管理（认证、鉴权等）以及用户、业务、设备信息的存储和查询；在媒体分发服务器上部署视频分发软件模块，实现视频数据的中转、分发，提高并发能力，节省前端接入带宽，减少前端设备负载；在媒体存储服务器上部署存储回放软件模块，采用分布式的存储方式，管理磁盘阵列存储设备，实现视频数据的存储与回放；在网络管理服务器上部署EasyDo网络管理软件模块，实现网络配置管理、拓扑管理、故障管理、前端设备管理。

2．2前端监控信息采集部分

前端监控信息采集部分主要包括摄像设备和视频处理设备。摄像设备的作用是把系统所监视目标（被摄体）的现场图像转变成电信号，然后经网络传输部分进行传送。摄像设备的核心是高清摄像机，是实现光电信号转换的主体设备。视频处理设备采用嵌入式网络视频服务器（DVR）。该设备由高速嵌入式微控制器和嵌入式Linux操作系统开发而成，具备模拟视频信息数字化高清晰转换处理、视频压缩、报警信号采集等功能，在实现本地实时播放和存储的同时，以网络为传输媒介，基于国际通用的TCP／IP协议，采用流媒体技术实现视频在网络上的多路复用传输。

2．3信息传输部分

信息传输部分包括光纤传输网、路由器、交换机等，具备传输和交换的功能，将监控信息利用网络传送到指定的目的地址。

2．4监控客户端部分

监控客户端部分主要由液晶监视器、PC机、电视墙等设备组成，分布在运输部调度中心、各车站（作业区）调度室。客户端根据权限登陆网络视频监控系统服务器，利用流媒体浏览器查看本地和远程现场情况，并具备多画面实时监控、远程控制摄像机云台、实时录像、录像回放等功能。

3系统主要功能

1）远程浏览。监控采集点、客户监控中心、远程控制台和网络视频监控业务平台，通过网络连接，满足任何时间、任何地点的远程监控需求。远程监控台通过单画面、四画面或多画面组合功能总揽全局，实时控制监控系统的开启、信息的存储和查询。2）视频录像存储。视频存储策略灵活，支持前端存储、中心存储或二者相结合的存储方式。可根据预先设定的存储时间和存储策略，不间断地存储图像和相关数据，方便进行历史信息查询，为突发事件的事后查证提供确切证据。3）远程前端实时控制。远程控制云台镜头，切换视角。4）视频分发。针对并发访问量很大的监控热点，通过媒体分发服务器，把采集到的图像进行实时转发，满足大量并发访问的需求。5）集中管理控制。具有完善的权限管理及加密功能、健全的用户认证和授权管理安全机制，系统管理员能够集中管理控制所有监控点设备，明确区分管理者和使用者的权限，向不同的客户提供不同的监控级别和权限。

4系统应用效果

目前，武钢铁路运输网络视频监控系统已整合接入监控点50余个，基本实现了对重要站场、装卸线、道口监控设备的远程集中控制管理。该系统自投入应用以来，使用效果良好，运输部调度室通过系统流媒体服务器可以实时掌握各车站取配车作业情况，合理安排、调整作业计划，有效提高了运输生产组织作业效率；各车站调度室能够实时掌握所辖装卸线、道口的现场情况，及时采取措施防止交通事故的发生，有效提升了行车安全系数，保障了运输生产作业安全；系统的大容量、不间断存储功能，亦为突发事件的事后查证提供了确切证据。

5结语

基于流媒体技术的武钢铁路运输网络视频监控系统，技术先进、成熟、可靠，有效整合了原有分散的视频监控设备，在运输组织、安全防范等方面发挥了重要的作用。下一阶段将进一步扩大应用范围，形成涵盖运输部所有站场、装卸线、道口的视频信息监控管理体系。