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高铁安防监控困局

来源:张新房的新浪博客      作者:张新房      2010/7/11 19:31:18

    什么是高速铁路

    根据UIC(国际铁道联盟)的定义,高速铁路是指营运速率达每小时200公里的铁路系统(也有250公里的说法)。广义的高速铁路包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。

    铁路大动脉、安防大市场

    铁路是国民经济的大动脉,非常流行的一个口号是“要致富,先修路”,这句话绝对没错,面对运输压力、春运压力,考虑到节能减排,国家就应该发展道路交通系统,在新的经济环境下,主要是经济危机的影响下,国家启动4万亿基础投资项目就是英明决策,而铁路就是重中之重,另外一项投资是地铁,有异曲同工之妙,一个解决跨城市交通的问题、一个解决城市交通的问题。资料显示,到2013年,我国铁路总投资将达到3.5万亿人民币,根据规划,到2012年我国将建成客运专线42条,总里程1.3万公里,全国将形成“四纵四横”铁路快速客运通道,东部、中部和西部地区大多数大城市都纳入规划。

    这四纵四横的铁路客运专线包括:

    四纵:

    京哈客运专线:北京-沈阳-哈尔滨(大连),全长约1700公里,连接东北和关内地区;
    京沪高速铁路:北京-上海,全长约1318公里,纵贯京津沪和冀鲁皖苏四省,连接环渤海和长江三角洲;
    京广客运专线:北京-武汉-广州-深圳,全长2260公里,连接华北、华中和华南地区;
    杭州-宁波-福州-深圳客运专线:即沿海铁路,全长约1600公里,连接长江、珠江三角洲和东南沿海地区。

    四横:

    青岛-石家庄-太原客运专线:全长约770公里,连接华北和华东地区;
    徐州-郑州-兰州客运专线:全长约1400公里,连接西北和华东地区;
    成都-重庆-武汉-合肥-南京-上海客运专线:全长约2078公里,连接西南、华中和华北地区;
    杭州-南昌-长沙客运专线:全长约880公里,连接华中和华北地区。

    而另据规划,预计到2020年,中国铁路营业里程将达到12万公里。

    高铁的蓬勃发展为安防业带来了新的机遇和发展机会,业内人士分析仅视频监控系统平均每公里投资约为20万元人民币,按照2012年总里程1.3万公里计算,视频监控系统的市场规模将高达26亿元,而这些还没有计算配套的门禁系统、入侵报警系统,这个安防大蛋糕不可谓不大,只在于大家如何能够吃到自己的那一份蛋糕,这里必将成为兵家必争之地、群雄逐鹿的新战场。

    需求分析

    高铁的安防系统需求非常复杂,由于属于首次建设,再加上最近几年安防技术发展较快,尤其是视频技术发展日新月异,原有的铁路安防建设标准已不能适应新的形式,本文限于篇幅,主要分析高铁监控市场的困局。

    国有国法、家有家规,建设高铁监控系统自然少不了标准和规范,铁道部和有关部门共同制订了《铁路综合视频监控系统技术规范》这个规范,从名称上来看“综合视频监控系统”就意味着不仅仅是视频监控这么简单,既然“综合”肯定要考虑和其它系统的融合,比方说报警系统、通信系统、控制系统等。按照规范的定义“综合视频监控系统”是指“采用网络化、数字化视频监控技术和IP传输方式构建的视频监控系统,提供铁路各业务部门和信息系统所需的视频信息,实现网络和视频信息资源共享。”同时,规范还对铁路综合视频监控系统的网络架构做了明文规定:“铁路综合视频监控系统主要由视频节点设备、视频采集点前端设备、视频网络和用户终端构成。其中,视频接入节点位于高铁沿线的各站段或中间站,负责视频的前端采集、编码等;视频区域节点位于路局及客专调度所,主要设备为分散分布的网络录像机(NVR)、DVR、存储设备,同时也可进行大屏集中监控、网管、流媒体转发等;视频核心节点位于铁道部,可对视频监控信息进行调用和汇总。铁路综合视频监控系统的视频业务通过数据网承载,视频采集点的视频信息可通过光缆、电缆或无线传输等方式接入到所属的视频接入节点。”

    在铁路领域,除了每条线都要求联网管理外,甚至要求全国联网。目前铁路监控中心设在铁道部,全国共有20多个区域中心,区域中心下面是各级接入点。

    基于以上的描述,可以看到高铁监控的建设依然会采用三级体系:视频接入节点、视频区域节点和视频核心节点,每个节点的功能和定位不一样,如同县、省、国家这种关系。笔者很快就想到了以前的变电站远程监控系统,因为笔者曾经有过一段时间的建设经验。

    在变电站的远程监控中,变电站分为三种:110千伏、220千伏和500千伏三种变电站,其中500千伏变电站是有人值守变电站,另外两种为无人值守变电站,变电站分布于各大城市周边,其监控就采用了三级结构的方式,利用电力专用线路传输(大多数采用E1线路或者电力Intranet网),和高铁的建设有非常大的相似性,变电站的远程监控技术已经相对比较成熟,绝对可以给高铁监控建设以借鉴,尽管高铁的某些要求和应用有所区别。

    高速铁路要求全线都有设置视频监控系统,设置点位比较多的是区间和站点、特大桥、隧道、公跨铁、区间基站、变电所等。其中站点属于有人值守,其它区域属于无人值守,监控的具体对象可能包括:区间公跨铁区段、通信、信号机房、牵引供电、电力供电机房内外、车站内候车室、站台、进站大厅、站前广场、进站咽喉等场所的监控。另外视频监控系统需要进一步的和入侵报警系统、火灾报警系统、门禁系统、动力监控系统进行融合,使得综合视频监控系统变得更加复杂,而这恰恰就是广达市场进入者面临的高铁监控市场。

    另外,高铁领域视频监控系统也涉及众多业务部门,比如公安、车务段、机务段、调度段、旅服系统、客运段、货运段等都有各自独特的视频监控需求,而这些复杂的需求要得到满足的前提必须是:“统一领导、统一规划、统一标准、统一资源、统一管理”,否则就乱了套。

    除了跨度大、监控距离远、传输线路长、应用环境复杂之外,高铁安防应用还有一个非常显著的特点:无人值守。为了减少小站的设置,高铁领域很多场站都实行无人值守。另外,铁路每隔数百米会有电力机房和通信机房,这些机房基本上都需要无人职守,并用到视频监控和报警系统,以检测是否有人入侵,现场的情况有无变化等。因此,高铁无人值守机房对视频监控的需求量非常大。

    这么多的无人值守车站及机房,也给铁路的安全管理提出了较大的挑战。之前,由于铁路部门专业分割明显,各专业的关联度较低,视频监控系统采取“谁建设、谁负责”的原则。而随着铁路部门对视频监控作为安全辅助管理手段的认可与重视,对系统建设、管理与维护的关注度也在提升。高铁的维护管理已经在逐步走向综合维修体系,要求同一线路各专业的系统都集中起来管理。那么建设一套大而全、互相兼容匹配的系统就是高铁视频监控建设的终极目标。

    高铁是典型的垂直市场,谁能了解市场需求,提出有针对性的解决方案,谁才是最终的赢家。高铁视频监控市场将面临着诸多困局:市场准入、设备互联互通、兼容、统一的协议和规范、满足需要的各种功能等等,这些考验在等待着形形色色的市场进入者。

    市场准入门槛高

    尽管高铁安防蛋糕诱人,但参与过的设备供应商和集成商无不感叹:高铁领域、门槛高!高铁项目由铁道部统一规划及建设,对参与企业的要求非常高,具有铁道部认证的“四电”(通信、信号、电力、电气化)系统集成商才有资格承担高铁“站后工程”—“四电”集成系统及信息系统的承建工作。而真正拥有“四电”集成资质的企业目前全国只有3-4家,像是国铁华晨、易程科技、中铁电气化局等都是代表企业。除此之外,也有一些其它企业具有较强的实力。而国内的安防企业大多数都处于产品供应商或系统供应商级别,很少企业具有垂直市场的“解决方案”能力,虽然平安城市、地铁、变电站的建设培养了不少的解决方案供应商,但真正能够提供高铁解决方案的,是少之又少。

    仅仅拿产品的选型来讲也有万里挑一,无论是前端的摄像机、传输端的编解码器、后端的控制系统都选用了比较高端的品牌,尤其是在视频分析方面,更是高端频频一统天下,欣喜的是中国的安防企业已经慢慢成熟,在硬盘录像机、模拟监控摄像机、光端机、护照、支架、云台方面的竞争还是有的,但离最终的功能要求还是有一定的差距的。

    设备困局

    不管是什么视频监控系统,组成的设备不外乎摄像机、镜头、护照、编解码器、光端机、矩阵控制设备、联动设备、探测器、录像设备、远程传输设备、后端接入设备、软件平台和显示设备等等,看似简单,实则复杂。在设备的选型上,《铁路综合视频监控系统技术规范》对前端摄像机、云台、视频编码解设备、存储设备等都有明确的技术规范。

    以摄像机为例,分为模拟摄像机和网络摄像机两类,外形上可以分为半球、固定、高速球,功能上可以分为夜视、热成像、低照度、常规照度等等,都要面临这风吹雨淋、台风、雷击、暴晒、高温、低温这些环境因素,而高铁监控却要求摄像机能够全天候工作,不论白天、黑夜,不论地区和环境,可以讲很少有企业同时能够提供高铁所需的所有摄像机产品,更何论一家公司供应所需的所有软硬件按产品,所以说这就是所谓的设备困局,是其一。

    所以说,高铁的设备供应商肯定不是一家,这将对后续的维护和保养带来一定的难度,而建立入围推荐品牌将是不可避免的措施。

    兼容困局

    传统的模拟监控系统由于采用了类似有线电视的技术原理,通用性和兼容性都非常好,但综合考虑到安防IT化的趋势,还有大量网络化监控系统供应商的鼓吹、加之高铁网络传输的需要,势必高铁视频监控系统的建设将采用大量的IP产品,比如说网络摄像机、网络编解码器、网络硬盘录像机以及软件平台、视频分析软件等,而IP监控系统最大的缺点就是兼容性,很少有一个后台程序、平台可以兼容前端五花八门的IP设备,如果采用一家公司的产品容易形成垄断,不利于监控系统的长期稳定的发展及维护,也面临很大的风险,也可能受制于人,所以最少采用三家的IP产品是必须的,那么对于后端平台供应商的选择尤为重要。

    历史经验表明,谁建设了视频核心节点谁将占有最高点、占有最多的市场份额,所以视频核心节点的建设应该由铁道部统一规划建设,所有权和开发权应归属国家,而不是属于某个企业,就显得尤为重要。

    视频区域节点的平台可以不统一,但必须保证能够互联互通,才能够保证三级架构的实现,这点尤为重要,也正是广大设计专家、建设者最头痛的问题,到底如何解决,这是一个大问题。如果建设的不好将造成诸侯格局的局面,就达不到最终的效果。

    协议困局

    视频监控系统中有两个比较重要的协议,或者说是标准,那就是图像的编解码标准(比如H.264和MPEG4、MJPEG)和传输控制协议。

    通常情况下,大部分产品都遵循了H.264和MPEG4的图像压缩标准,即使全部采用了H.264的标准也很难保证互联互通,用一套软件平台兼容所有的摄像机,毕竟视频信号在压缩的过程中每个公司打包的原理和方式不同,加上有些摄像机有一些都特的设置和控制参数,造成了网络摄像机之间的互相不兼容,这是标准的困局。

    云台型摄像机主要靠控制协议完成对摄像机的控制,在模拟监控系统中控制协议就没有达成统一的标准,而到了网络监控系统中,这种云台的控制协议更是每个厂家都有自己的一套独特的方法,给云台摄像机的控制兼容性带来了无尽的麻烦,这是市场大环境使然,也是一种困局。

    功能困局

    高铁视频监控的特点决定了需求上有几个明显的功能要求:

    全天候监控:如果摄像机安装在户外,如果有一天中12个小时看不到图像,那么这个监控系统能够就存在50%的漏洞,尤其是对北方地区夜间更长的地区来说简直就是噩梦,所以大量的热成像摄像机、红外摄像机、低照度摄像机的需求是比较明显的,但热成像摄像机的价格居高不下;另外一个功能要求就是摄像机要适应非常复杂的工作环境:高温、超低温(可能零下三十度)、雷电(经常发生)、台风,而这些对摄像机的要求是非常高的,对那些环境非常恶劣的环境来讲还没有非常好的解决方案;

    无人值守:由于铁路沿线距离非常远,如果一个摄像头故障维修成本非常高,所以对摄像机的质量和稳定性要求特别高;

    视频分析:视频分析目前被广泛应用于高铁视频监控当中去,可以实现虚拟周界、虚拟划线、遗留物探测、非法入侵等功能,大大减轻了人力工作,尤其是对这么大的高铁监控系统来讲,效率提高了不少,但视频分析应用与铁路环境,还是有一些误报的情况存在,如发生狂风暴雨等极端恶劣天气、分析功能大受影响;

    视频监控系统通常要和入侵报警系统进行集成,当发生警情的时候,可以自动的调用视频信号、打开背景灯光、警笛等,这就要求视频监控设备具有一定的报警接入能力;

    视频监控系统需要和其它系统进行集成和联动:比方说和门禁系统、信号传输系统、环境监控系统进行集成和联动,尤其在铁路系统建设了应急指挥系统,那么视频信号就格外显得重要,那这种集成将会更加的深入、联动关系将会更加的复杂,而这些都是高铁视频监控的功能困境。

    集成商困局

    设备供应商趋之若骛,系统集成商也不例外。按照招投标法的规定,超过一定金额的政府项目是要举行招标活动的,合格的供应商最少3家,大型项目要求的投标者更多,绝对不允许一、两家企业垄断市场,但对于高铁视频监控系统来讲,集成商越少,兼容性、互联互通性才会约好,才会有集中优势,不过八仙过海、各显神通,每个集成商都想吃这块大蛋糕,估计最终参与高铁安防监控的集成商绝对不是个位数,这也算是一种困局吧。

    笔者说这么多的困局,并不是想给高铁安防系统的建设泼冷水,而只是提一些思路和建议,供大家参考。最终希望高铁能够建立成一个大一统的平台、也希望高铁系统能够培养几个大型的安防平台集成商和运营商,让中国的解决方案提供商看到未来的希望,而不只是掌握在少数外资巨头手里。

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