視頻監(jiān)控技術(shù)在鐵路運(yùn)輸中研究與應(yīng)用

馮晨

1.現(xiàn)狀及問題

永煤集團(tuán)鐵路運(yùn)輸處擔(dān)負(fù)著集團(tuán)公司的煤炭及地方貨物的鐵路運(yùn)輸任務(wù)。礦區(qū)鐵路線路總延長里程為120公里，其中干線80公里，車站九個， 1個編組集配站、1個交接站、1個客運(yùn)站、4個裝車站、1個中間會讓站、1個卸車站，有人看守道口17座，鐵路設(shè)計運(yùn)輸能力為年外運(yùn)800萬噸，每年完成運(yùn)量在1000萬噸左右，大大超出了設(shè)計能力。

隨著煤炭運(yùn)量的增加，給安全質(zhì)量管理、生產(chǎn)技術(shù)管理帶來了一系列的難題，為了解決這些問題，負(fù)責(zé)生產(chǎn)技術(shù)指揮工作的各級領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)調(diào)度指揮人員只有一遍遍、不厭其煩地到生產(chǎn)一線調(diào)查、研究、解決問題。另外，生產(chǎn)任務(wù)的增多，各崗位的互相協(xié)作與配合顯得尤其重要，如因某一崗位或環(huán)節(jié)未及時開展生產(chǎn)作業(yè)，則既耽誤生產(chǎn)，又增加了時間成本，降低了生產(chǎn)效率；當(dāng)同時多處出現(xiàn)需解決的問題時，生產(chǎn)指揮人員有捉襟見肘之難、分身乏術(shù)之困。

2.對策：合理布點(diǎn)，設(shè)計、安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)

為更好地掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的第一手資料，及時、科學(xué)、細(xì)致地解決生產(chǎn)難題，打造數(shù)字化礦山，實(shí)現(xiàn)企業(yè)超常規(guī)、跨越式發(fā)展，公司聘請了信息中心，對鐵路運(yùn)輸及裝車系統(tǒng)開展了視頻監(jiān)控的設(shè)計安裝工程。

2.1合理布置監(jiān)控點(diǎn)

為充分發(fā)揮視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用，鐵運(yùn)處專業(yè)技術(shù)人員多方收集資料，深入運(yùn)輸裝車、有人看守道口等一線了解實(shí)情，結(jié)合視頻探頭的技術(shù)參數(shù)，本著科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、適用的原則，科學(xué)合理地布置視頻監(jiān)控的采集點(diǎn)。

本次工程主要對在宿縣道口等17座有人看守道口、城郊站等4個裝車站以及編組集配站等關(guān)鍵區(qū)域安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以便對重要區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。共計46個攝像頭，其中行車室內(nèi)半球攝像頭4個，室外攝像頭為亞安云臺一體機(jī)42個。另外組建分控中心和處調(diào)度中心可分別可對遠(yuǎn)端圖像進(jìn)行瀏覽與存儲，同時可控制各遠(yuǎn)程區(qū)域攝象機(jī)的運(yùn)動方向。因投資資金的限制將分1、2、3期分步實(shí)施，最終達(dá)到鐵路沿線道口、車站全覆蓋無盲點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。

監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建一個管理中心、多個權(quán)限分控中心和監(jiān)控點(diǎn)。設(shè)于調(diào)度室的管理中心包括管理平臺、儲存平臺、系統(tǒng)維護(hù)設(shè)備等。管理平臺是業(yè)務(wù)系統(tǒng)的核心，主要完成業(yè)務(wù)管理、用戶管理、設(shè)備管理和系統(tǒng)管理等功能；存儲平臺是系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)存儲管理中心，主要完成圖像中心存儲的管理和檢測功能；設(shè)于站段的分控中心受權(quán)限限制可以瀏覽、操作所管理的攝像機(jī)，并可調(diào)看前端設(shè)備中存儲的圖像，可有選擇地在本機(jī)硬盤中記錄；設(shè)于站場、道口監(jiān)控點(diǎn)部分負(fù)責(zé)現(xiàn)場圖像的采集、報警信號和各種監(jiān)控外圍設(shè)備的控制。

2.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則

以構(gòu)架合理、高水準(zhǔn)、高質(zhì)量，低成本、低維護(hù)為出發(fā)點(diǎn)，在設(shè)計上充分體現(xiàn)當(dāng)前數(shù)字化趨勢，同時考慮到今后使用、維護(hù)、保養(yǎng)的方便性。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

先進(jìn)性：采用目前國內(nèi)監(jiān)控領(lǐng)域較為先進(jìn)的光纖傳輸和數(shù)字硬盤錄像技術(shù)，以其集成畫面多，錄像、報警、智能控制、傳輸距離遠(yuǎn)，圖像清晰實(shí)時，其性能可靠；高清晰、高畫質(zhì)，成為技術(shù)先驅(qū)。

可靠性：系統(tǒng)可采用雙系統(tǒng)備份方式進(jìn)行工作，使系統(tǒng)可靠性大大增強(qiáng)。

可擴(kuò)充性：系統(tǒng)采用數(shù)字化矩陣及錄像技術(shù)，具備網(wǎng)絡(luò)疊加功能，可實(shí)現(xiàn)級聯(lián)擴(kuò)容。傳輸采用24和6芯單模光纜，可實(shí)現(xiàn)每分支最大24路監(jiān)控。

實(shí)用性：其計算機(jī)操作人機(jī)界面操作簡便（通過鼠標(biāo)完成），矩陣切換控制通過搖桿按鍵進(jìn)行畫面切換及云臺鏡頭控制。一般人員通過簡單培訓(xùn)即可完成操作，維護(hù)簡便。

（3）系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理：本系統(tǒng)由前端監(jiān)控點(diǎn)、傳輸介質(zhì)、監(jiān)控中心三部分組成。

前端監(jiān)控由固定攝像機(jī)、云臺一體化的攝像機(jī)組成；前端視頻采集設(shè)備安裝在監(jiān)視現(xiàn)場，它包括一體化攝像機(jī)、解碼器、電源箱及光纖轉(zhuǎn)換器等。前端攝像機(jī)將現(xiàn)場圖像經(jīng)過光纖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換變?yōu)楣庑盘?，?jīng)過光纜傳送到監(jiān)控中心。

圖像傳輸介質(zhì)采用基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻服務(wù)器，線纜傳輸部分由雙屏蔽視頻電纜、光纖收發(fā)器和光纜組成，一根光纜可以同時傳輸1-120路圖像及控制信號。

監(jiān)控中心控制部分是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的“大腦”， 是實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的指揮中心，起到對前端攝像機(jī)的圖像信號進(jìn)行切換輸出及云臺鏡頭的控制，由多路光接收機(jī)、多路視頻矩陣、視頻分配器、矩陣鍵盤等設(shè)備組成。在監(jiān)控中心機(jī)房，有人看守道口、編組站、裝車站場等監(jiān)控點(diǎn)的所有信號通過主干光纜引到監(jiān)控中心機(jī)房，通過多路光接收機(jī)分別將光圖像信號解調(diào)為視頻電信號，經(jīng)視頻分配器分配為兩路或三路攝像機(jī)的原始信號，傳輸至本地電視墻、硬盤錄像機(jī)和遠(yuǎn)端電視墻進(jìn)行顯示，以便能夠?qū)崟r、直接地了解和掌握各區(qū)第一情況，并及時對發(fā)生的情況做出反應(yīng)。

其云臺、鏡頭的控制操作采用硬盤錄像機(jī)或視頻矩陣鍵盤經(jīng)轉(zhuǎn)換輸出的485信號器進(jìn)行雙向傳輸?shù)姆绞剑@種方式抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸率高，控制穩(wěn)定可靠。主控可對所有監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)控點(diǎn)（客戶端）實(shí)現(xiàn)授權(quán)管理，其它用戶可通過局域網(wǎng)對監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)看、控制云臺巡視、視頻切換、報警處理、設(shè)備狀態(tài)自檢等工作。

視頻監(jiān)視、存儲、控制設(shè)備由電視墻及視頻矩陣和硬盤錄像機(jī)共同構(gòu)成。

3.系統(tǒng)功能

前端監(jiān)控點(diǎn)具有以下功能：

監(jiān)控點(diǎn)的視頻監(jiān)控設(shè)備要求24小時不間斷運(yùn)行。

監(jiān)控點(diǎn)攝像機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)監(jiān)控（水平180°或360°旋轉(zhuǎn)，垂直180°旋轉(zhuǎn)），圖像放大、縮小。

監(jiān)控點(diǎn)攝像機(jī)具備低照度彩色/黑白自動轉(zhuǎn)換功能。

每路監(jiān)控圖像幀數(shù)在25幀/秒，傳輸延遲在500毫秒以內(nèi)。

監(jiān)控的攝像機(jī)具有RS232或485接口，監(jiān)控中心可以控制監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)的旋轉(zhuǎn)和圖像變焦。

篩選廠攝像機(jī)具備防塵處理功能。

能夠通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程管理前端的監(jiān)控設(shè)備。

監(jiān)控中心具有以下功能：

在監(jiān)控中心通過視頻矩陣來接受和控制前端的監(jiān)控圖像。

圖像存儲周期至少30天。

監(jiān)控中心可放置多臺監(jiān)控管理服務(wù)器，用于監(jiān)控的圖像、報警、權(quán)限、用戶、存儲歸檔等管理。

控制臺可自由的切換監(jiān)控圖像、調(diào)整畫面的大小。

當(dāng)某個監(jiān)控點(diǎn)出現(xiàn)報警時，該點(diǎn)的監(jiān)控畫面可以自動出現(xiàn)在PC控制臺16畫面中，并可以根據(jù)要求自動放大的大屏幕。

控制臺可對遠(yuǎn)端監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)進(jìn)行控制，如：變焦、云臺轉(zhuǎn)動等。

將前端監(jiān)控圖像存儲到計算機(jī)硬盤中，建立目錄索引和數(shù)據(jù)庫，并提供數(shù)據(jù)庫接口，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)終端圖像檢索、瀏覽。

能夠通過IE瀏覽器瀏覽監(jiān)控圖像。視頻服務(wù)器發(fā)送端可通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸監(jiān)控圖像；同時在監(jiān)控中心通過工作站的接收端軟件收看遠(yuǎn)端的監(jiān)控圖像，可對遠(yuǎn)端任意攝像機(jī)進(jìn)行控制，并將監(jiān)控圖像實(shí)時存儲到計算機(jī)硬盤上。

4.系統(tǒng)拓?fù)鋱D

5.多點(diǎn)監(jiān)控和回放

相關(guān)部門可利用現(xiàn)有局域網(wǎng)的環(huán)境，通過采用硬盤錄像網(wǎng)絡(luò)分控的方式，將監(jiān)控點(diǎn)的信號采用全數(shù)字的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式傳送到領(lǐng)導(dǎo)辦公室里，只需要利用一臺普通PC機(jī)及硬盤錄像分控軟件即可進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控及錄像。利用硬盤錄像的網(wǎng)絡(luò)分控的方式來實(shí)現(xiàn)，分控的數(shù)量沒有限制，集團(tuán)公司現(xiàn)有的局域網(wǎng)資源，完全可以保證傳輸帶寬。

基于局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分控拓?fù)鋱D如下：

本設(shè)計方案采用模擬和數(shù)字系統(tǒng)相結(jié)合的方式，用模擬系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)看，用數(shù)字系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)存儲和回放等。

采用以上視頻監(jiān)控系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了對鐵路運(yùn)輸、裝車系統(tǒng)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)、崗位及場所的實(shí)時監(jiān)控，達(dá)到了實(shí)時了解現(xiàn)場狀態(tài)，隨時處理問題，提高了運(yùn)輸、裝車的效率，保障了安全生產(chǎn)。 [科]