关于提高城市轨道交通视频监控摄像机可靠度的研究-中国期刊网

关于提高城市轨道交通视频监控摄像机可靠度的研究

郭英

云南京建轨道交通投资建设有限公司云南昆明 650000

摘要：文章阐述了轨道交通视频监控系统摄像机的覆盖范围广、重要性较高，但设备故障频发，故障指数高，检修人员无法日常完成对其巡检的难题，通过部署自动巡检脚本，并对其进行研究分析，给出了应对措施及解决成果，减少了人员的巡检时间，同时确保视频监控系统摄像机稳定运行，出现故障尽早发现处置，提高设备可靠度。

关键词：视频监控摄像机可靠度

一、系统简介

视频监控系统简称CCTV系统，是保证城市轨道交通行车组织和安全的重要手段。行车调度员和车站值班员利用它监视列车运行、客流情况、变电所设备室设备运行情况，提高行车指挥透明度的辅助通信工具。公安部门利用它对车站、轨道交通公安分局进行实时监视。当车站发生灾情时，CCTV系统可作为防灾调度员指挥抢险的工具，减少不必要的人员伤亡和物料损失。所以CCTV系统在城市轨道交通运营工作中是一个非常重要的系统。

二、巡检现状分析

昆明轨道交通CCTV系统摄像机遍布全线，数量多达几千余个。现有巡检CCTV系统摄像机需要逐站登录可视化告警管理平台，依次查看各站摄像机的在线情况，操作过程繁琐、耗时、费力；且在此巡检过程中很难及时发现离线的摄像机，从而无法对故障摄像机进行检修。直接影响了地铁安全、高效的运营，这一系列问题的产生源于巡检摄像机是否在线的时间过长。

1.巡检现状：传统CCTV系统摄像机巡检需要逐站登录可视化告警管理平台，依次查看各站摄像机的在线情况，操作过程繁琐、耗时、费力，巡检一个车站时长达55分钟（见下表）；且在此巡检过程中很难及时发现离线的摄像机，导致离线摄像机无法查看实时监控画面。

摄像机巡检时间统计
序号	站点	摄像机数量（单位：台）	巡检时间（单位：分钟）	统计时间（单位：分钟）	巡检总时长（单位：分钟）
1	大漾田车辆段	179	25	90	115
2	火车北路站	148	20	75	95
3	广卫站	129	19	61	80
4	古城站	114	13	56	69
5	菊华站	118	21	55	76
6	玉缘路站	111	17	54	71
7	广卫停车场	109	10	54	64
8	海屯路站	107	15	50	65
9	朱家村站	103	12	50	62
10	菊花村站	96	13	48	61
11	可乐村站	98	11	48	59
12	大河埂站	99	10	47	57
13	羊甫头站	90	9	47	56
14	苏家塘站	94	10	46	56
15	金川路站	96	10	45	55
16	塔密站	104	13	45	58
17	祥丰街站	97	16	45	61
18	斗南站	101	15	43	58
19	联大街站	87	9	42	51
20	金桂街	86	7	41	48
21	小屯站	87	11	40	51
22	白龙路站	86	10	40	50
23	和甸营站	83	8	40	48
24	牛街庄站	83	7	40	47
25	梅子村站	77	6	40	46
26	牛头山站	95	12	40	52
27	小菜园站	77	6	39	45
28	吴家营站	96	10	39	49
29	金鼎山北路站	77	8	38	46
30	白龙潭停车场	91	8	38	46
31	大树营站	63	7	30	37
32	昆明南火车站	28	4	20	24
合计		3109	366	1486	1852
平均值		97	11	46	58

针对摄像机巡检时间较长问题，围绕人、机、料、法、环、测六个方面进行分析，找到下面六个末端因素，原因可能分析未巡检人员业务问题，专业知识欠缺，人员操作生疏，软件平台问题，软件平台操作出现数据异常，软件平台易卡顿，摄像头质量问题，施工工艺差，摄像头易离线，巡检方法问题，操作步骤繁琐，巡检结果统计时间长，CCTV工作站所在位置环境问题等进行分析如下：

1、末端因素：人员操作生疏。

确认方法：现场抽检检修人员的巡检操作。

影响程度：由于通信专业三个班组每天巡检摄像机的人员不固定，经过现场查看巡检操作，检修人员对巡检平台操作生疏是增加总体巡检时间的原因但影响程度较小。

2、末端因素：软件平台易卡顿。

确认方法：现场查验平台在使用过程中容易出现卡顿现象，大概1-2分钟会恢复正常。

影响程度：通过现场查验，平台在操作过程中出现数据异常的卡顿时长较短，在总体巡检时间里占用时间较短。

3、末端因素：摄像机易离线。

确认方法：到现场实际查看巡检过程中离线的摄像机数量。

影响程度：通过现场调查统计分析后发现摄像机离线率不超过5%，在巡检摄像机离线过程中占比较小；

4、末端因素：巡检结果统计时间长。

确认方法：统计现场巡检时长。

影响程度：通过随机抽样6个站的登录时长和数据统计时长发现每个站点摄像机巡检记录时间占总巡检时长的比例超过90%；

5、末端因素：环境噪音过大。

确认方法：现场查找噪音来源。

影响程度：由于CCTV工作站安装在车控室，车控室人员进出频繁且车控室安装的声光报警设备过多导致工作环境噪音过大，影响正常巡检，但影响较小；

6、末端因素：使用专业工具测量巡检时长。

确认方法：抽样调查。

影响程度：现场抽查三名巡检人员对巡检时长的测量标准，第一名通过车控室时钟查看开始时间和结束时间来测量巡检时长；第二名巡检人员使用秒表测量巡检时长；第三名巡检人员自主预估巡检时长。三种测量方法得到的时间差大致在三分钟内，影响较小。

通过上述分析，无法完成巡检的根本原因为设备数量大，人员无法逐一完成巡检。

四、设备故障情况

因摄像头数量较多，设备故障率较高，当设备故障后存在该时段内无法进行该区域的视频采集，存在调度人员无法进行客流查看、应急情况下无法进行远程指挥，同时当出现客伤等突发情况时无法进行视频回放取证，存在安全隐患。

通过运行数据分析，地铁车站内摄像头设备故障主要表现为：摄像机机芯损坏、电源故障（电源适配器故障）、光电转换器接触不良、水晶头、摄像机到接入箱网线松动、尾纤损坏、外界光线过强导致摄像机曝光卡死、像机熔纤盒熔接点光纤断裂、摄像机吊杆固定螺丝松动等等。设备故障后将统计设备故障指数，遗留故障指数影响考核的绩效指标。

单个摄像头离线一般定义为C3类故障，全线、全站摄像头离线需及时进行抢修（抢修按A1／A２类）。故障时间越长，计算指数越高，表明设备稳定性越差。计算如下：

故障系数＝设备设施等级系数×故障类型倍数；

故障指数＝故障系数×时间系数；

故障级别与指数标准对应关系如下所示：

一级故障指数范围：X≥100

二级故障指数范围：30＜X＜100

三级故障指数范围：X≤30

设备设施等级分类及系数：A类设备设施等级系数为25，B类设备设施等级系数为15，C类设备设施等级系数为8，D类设备设施等级系数为5。

设备设施故障类型分类及倍数：1类故障类型倍数为8；2类故障类型倍数为4；3类故障类型倍数为2；4类故障类型倍数为1。

设备设施故障时间系数：考虑故障整改的时效性，在遗留故障分析中增加时间对故障的影响，即对分析所得的遗留故障指数增加时间系数，时间系数计算公式如下：

注：D 表示闭环时间差，即故障闭环时间减去接报时间；τ表示时间系数；一个月按平均 30 天，一年按 365 天计算。

上述函数表示：当故障在一个月内闭环时，时间系数为 1；当故障闭环时间超过一个月但未超过一年时，时间系数随时间变化，逐渐增大；当故障超过一年未闭环时，该故障将作为长期未闭环故障，时间系数达到最大值，后期保持不变。

　　举例一：XX车站X号摄像头自2021年8月10日发生故障（定义为C3类），但因人员无法正常完成日巡视，导致故障未被及时发现，存在长期未闭环。该故障截止9月15日修复。故障指数=设备设施等级系数×故障类型倍数×时间系数=8*2*

=16。

举例二：XX车站大面积摄像头故自2021年8月10日发生故障（定义为A２类），检修人员接报故障后及时进行了处置，该故障在当天内修复闭环。故障指数＝设备设施等级系数×故障类型倍数×时间系数=２５*４*１=１００。

从上述数据可知，摄像头的故障指数与闭环时间的长短成正比关系，而计算故障指数为计算所有摄像机的故障数，故因数量庞大，增大了故障概率，提高了故障指数。由此可见，需达到每日对摄像机进行日巡视，发现摄像机离线后即可及时进行处置，从而降低故障指数。

四、应对措施

从摄像机故障指数分析得知，为提高设备的可靠度，减少安全隐患，需每天对摄像机进行日巡，日巡发现故障后可及时进行处置。为达到每天进行日巡目标，缩短摄像机巡检的时间，经过研究测试，在虚拟工作站部署巡检脚本便于快速获取各站摄像机的在线情况，同时设备故障时能第一时间进行巡检排查。

针对“巡检结果统计时间长”是导致巡检时间长的主要原因，现在平台上部署自动巡检脚本，定时在每天早上8:00对全线所有摄像机进行自动巡检，并把巡检结果上传至工作站虚拟机中。当日巡检人员登录到虚拟机中，输入命令（more+文件名）即可查看巡检结果，及时获取全线摄像机的在线情况且将各站离线摄像机通知到专业检修人员，及时对离线摄像机进行检修。

对策表
要因	巡检结果统计时间长
对策	将所有摄像机IP地址添加到工作站虚拟机中，运行部署在虚拟机中的脚本进行摄像机巡检，设置定时任务每天8点整自动巡检并将巡检结果上传至工作站虚拟机中。
目标	缩短CCTV系统摄像机离线的巡检时长，将每个站的巡检时间控制在10分钟内。
措施	1、在CCTV工作站搭建虚拟机（Linux系统）； 2、在虚拟机根目录/下创建巡检脚本存放目录bill； 3、在根目录的bill文件夹下创建巡检脚本ncip.sh并保存； 4、在根目录的bill文件夹下创建summary和conf文件夹； 5、在根目录/bill文件夹下的conf文件夹下创建iplist文件，并在该文件中添加一个站的车站名、摄像机编号、设备类型、IP地址、端口、端口类型、服务类型等信息； 5、由于该脚本文件无执行权限，通过输入命令给文件授权； 6、通过输入命令执行该脚本文件，并查看是否有指定文件生成； 7、查看指定文件的数据显示信息是否正常； 8、输入命令添加Linux系统定时任务：每天早上8:00自动运行并把巡检结果上传至summary文件下； 9、观察一段时间后，确认不会对系统造成不良影响后将全线摄像机的信息添加到iplist文件中；

关键步骤分析：

xshell软件中输入 ssh命令远程连接CCTV巡检工作站。

输入命令（cd /bill/summary）进入summary目录，ls查看是否有指定文件生成（时间-ncresult_failed.txt和时间-ncresult_successful.txt）。

输入命令：more+文件名（时间-ncresult_failed.txt）查看当天离线摄像机的详细信息。

对摄像机的巡检时长进行了统计并与方案实施前的统计时长进行对比，情况如下;

摄像机巡检统计时长对比表
序号	站点	摄像机数量（单位：台）	方案实施前统计时长（单位：分钟）	方案实施后统计时长（单位：分钟）
1	大漾田车辆段	179	90	1
2	火车北路站	148	75	1
3	广卫站	129	61	1
4	古城站	114	56	1
5	菊华站	118	55	1
6	玉缘路站	111	54	1
7	广卫停车场	109	54	1
8	海屯路站	107	50	1
9	朱家村站	103	50	1
10	菊花村站	96	48	1
11	可乐村站	98	48	1
12	大河埂站	99	47	1
13	羊甫头站	90	47	1
14	苏家塘站	94	46	1
15	金川路站	96	45	1
16	塔密站	104	45	1
17	祥丰街站	97	45	1
18	斗南站	101	43	1
19	联大街站	87	42	1
20	金桂街	86	41	1
21	小屯站	87	40	1
22	白龙路站	86	40	1
23	和甸营站	83	40	1
24	牛街庄站	83	40	1
25	梅子村站	77	40	1
26	牛头山站	95	40	1
27	小菜园站	77	39	1
28	吴家营站	96	39	1
29	金鼎山北路站	77	38	1
30	白龙潭停车场	91	38	1
31	大树营站	63	30	1
32	昆明南火车站	28	20	1

实施后对车站进行脚本巡检并统计巡检时间，巡检时间由原来的58分钟/站减少到1分钟/站，明显低于目标值。

五、经济效益分析

1、方案实施前：

巡检人员：每天一名员工巡检一个站所花费时间平均为58分钟，其中包括29个车站、1个车辆段和2个停车场。

人工费：每天150元/人，每小时18.75元/人。

每年成本总计:18.75*(58/60)*1*32*365=211700元

2、方案实施后：

巡检人员：每天一名员工巡检一个站所花费时间平均为1分钟，其中包括29个车站、1个车辆段和2个停车场。

人工费：每天150元/人，每小时18.75元/人。

每年成本总计：18.75*(1/60)*1*32*365=3650元

节约成本：211700-3650=208050元

六、结束语

通过部署自动巡检脚本，解决了因工作量较大人员无法正常完成该项工作的困难，减少了人员的人工巡检时间，降低了误操作的概率，同时设备故障后及时通过巡检发现，及时进行处置闭环，降低了故障指数，提高了系统的稳定性和可靠性，消除了设备离线的风险隐患。智能化运维将是下一步研究的方向及未来的发展趋势。

参考文献：

《城市轨道交通公共安全防范系统工程技术规范》GB51151-2016

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关于提高城市轨道交通视频监控摄像机可靠度的研究