铁路行业中，客运方面的自动化水平不断提升，但是在铁路作业的防护方式上仍存在较大的不足，并屡屡发生人身伤亡事件。基于这样的背景，笔者产生了规划一款铁路监控智能防护系统的想法，此文为这套系统的需求分析部分。
前言：
题主是一名研究生在读的学生，曾经有过三年铁路的电务工作经验，工作期经历也见证了铁路一线职工的不易以及上下级沟通不畅带来的血泪教训。
在现在这个中国高铁作为中国速度被推广被学习的时代，铁路职工的上道（在铁轨上作业）防护依然是最原始的人工防护。题主作为一名软件工程的学生，有一些想法，写出来一是希望终有一天，铁路能实现真正的安全生产，二是记录一些自己的想法，希望自己将来成为一名产品经理，但是因为没有接触过完整的产品从概念到落地的过程，写的很浅显，希望得到大家的指点。
一、项目背景
1. 行业背景
铁路监控范围大，投入高
铁路行业工作场景面积范围大，到2019年底全国铁路营业里程达13.9万公里以上。为了更好的记录铁路运营情况及做好设备维护，铁路总公司在监控视频方面投入了大量的人力物力：青藏铁路全线安装摄像头，共3000个；石家庄市政府2018年决定投入1.49亿元在铁路沿线安装视频监控系统；上海铁路局网管中心职工没人每天需要对1300余路摄像头进行巡检。
行业自动化程度不均，所涉及部分自动化程度低
中国铁路总公司一直十分重视科技发展，多项技术以达到世界领先水平，客运方面自动化水平不断提升，客运方面售票、检票等多项工作压力有明显减轻。
然而，受技术水平、意识等限制，对视频内容的检测方面，自动化部分仅限于客运部分，对铁路作业的防护方式，仍然采取通过对讲机人工报车防护的原始方式；。
铁路工作环境复杂，容易出现人身安全事故
2016年12月10日，郑州铁路局发生列车撞轧现场作业人员6人并造成死亡的重大安全事故；
2019年10月13日沈阳铁路局苏家屯机务段机车保养员误操作将地面一名铁路职工撞成重伤，患者经抢救无效死亡；
2019年12月6日凌晨，中国铁路北京局天津电务段的2名职工在上线施工时，被一辆高铁撞上后身亡……
在室内室外防护员的防护下，在安全大检查期间，依然发生多次职工的人身伤亡事件。事件发生后，家人伤心欲绝，其他同事内心受到极大创伤，相关处级领导受到撤职处分。
铁路大部分处于露天状态，易受自然灾害影响报警
2020年3月30日，由济南开往广州的T179客运列车在湖南省郴州市列车仍然撞上塌方体发生侧翻事故；造成1人死亡、4人重伤、123人轻伤（截止3月30日22点）。
目前主要的防灾手段包括物理防护（石墙、铁网等）、防灾继电器等，物理防护可能出现年久失修等情况，防灾继电器非全线安装，传统防护方式上存在一定漏洞。
2. 技术背景
5G通讯技术是智能视频监控发展新机遇，随着5G通信技术的成熟，能够保证高清视频画面的快速传送，可以将更多的视频摄像头采集的各项数据在云端完成相应的计算，能够快速完成对识别、跟踪、计算、反馈的过程，确保报警的准确性与及时性。
二、项目目的
通过视频大数据等技术，对铁路监控内容进行智能分析，识别内容并预测运动趋势，实现自动化视频质量检测、工作人员作业现场智能防护、旅客异常行为报警等功能，加强铁路运营安全。
三、市场分析
1. 市场的问题
监控系统对于安全生产的意义是不言而喻的，形成全线监控、全高清监控是必然趋势。
但铁路行业在对监控内容的分析上依旧采取人工监控，一来这种方法不仅耗时费力，且没有客观标准，很容易收到职工状态的影响，效率无法保障；二来铁路组织庞大，监控会涉及到客运、电务、工务等多工种的工作内容，没有统一平台进行数据协同，难以使各单位都得到有效信息。
2. 市场的机会
目前市场上对监控视频的分析主要停留在视频质量检测、人脸识别等方面，针对行业特点的产品很少，针对铁路安全防护的产品还未出现。
通过这样一款智能防护监控系统，给各单位统一的视频监控平台，对监控内容进行分析，给铁路各单位工作提供数据及安全报警系统，让作业情况更加透明。减少人身伤亡事故发生。
3. 市场的趋势
随着监控的范围不断扩大完善以及技术的发展，大数据技术智能处理视频内容已走入多个行业：一些学校、商场等公共场所使用突发事件预警平台，通过视频分析打架斗殴、人群聚集等异常事件；城市道路交通通过视频分析识别道路违章、交通事故等。生成针对各行业特点的视频分析产品是未来的趋势。
四、核心功能及使用场景分析
1. 自动化视频质量检测
接受图像内容，通过算法检测监控画面现的图像模糊、偏色、画面高亮、滚屏、雪花与噪声干扰、监控视频卡顿、视频信号丢失等多种异常情况。对画面情况进行记录、统计，检测到情况时，进行报警。
主要用于当前的铁路局网管中心等对视频质量进行人工检测及维护的工区，此类工区一般负责对各单位的联机设备状态进行检测巡视以及维修联系工作，有多个设备出现故障需要联系或者夜班状态时容易出现漏检、检测不及时等情况，造成故障设备无法及时维修的后果。
2. 工作人员作业检测
上道时间（即作业时间）：联网上道作业申请系统，分析监控图像，检测是否有工作人员在非天窗及未申请点外上道的时间在道上作业或违规停留；
着装规范：根据图像，分析工作人员是否规范着着防护服等防护服饰，防护服是否符合有求。
由于铁路运行期间车速十分快，通过临时刹车保护安全几乎没有可能，所以铁路对工作人员的上道作业时间有严格的要求，且要求工作人员上道时必须着符合标准的防护服。
工作人员上道作业检测主要针对工务、电务、接触网等单位的上道作业需求，各单位调度室、负责人办公室及路局调度台等直接可通过统一平台了解工作人员上道情况，避免工作人员上道瞒报等情况。
3. 工作人员下道预警
及时下道预警：联网实时进路图，分析图像工作人员所在位置，及时提示工作人员下道避车。
主要用于室内外防护员通知工作人员下道避车，报警直通站场调度台，在工作人员未能及时下道时提前通知车辆减速刹车。
4. 非工作人员违规入道检测
分析图像，检测否有非工作人员（非着防护服人员）进入铁道范围或有冲入铁道运动趋势，发出报警，及时处理。
主要用于客运防护，及时拦截旅客自杀、跨越铁道更换站台等行为以及防止有防护网破损导致无关人员想穿越铁道走近路等情况。
5. 铁道障碍物检测
分析图像，检测接触网或铁道内是否有异物存在，若出现进行报警，及时处理避免影响行车安全。
主要针对接触网、工务等工区，对存在异物等情况及时通知相关人员处理，避免临时停车，造成延误。
6. 自然灾害破坏检测
通过视频数据识别自然灾害，如塌方、水患等自然灾害，并可根据天气状况等环境进行大数据分析通过分析，对特殊天气状况下可能出现的异常情况重点监控，发现问题依托平台，第一时间通知到全网，及时处理并采取制动错失，减少损失。
五、总结
通过以上分析，铁路视频监控智能防护系统将对铁路行业视频监控形成统一平台，通过内容分析及报警机制通知各单位及时处理问题，减少铁路人身伤亡事件，带来铁路防护问题从人工到智能的变革。
