机务段重要区域无线数字视频监控系统的设计.pdf
交通运输工程与信息学报 第6卷 第2期 2008年6月 Journal of Transportation Engineering and Information No.2 Vo1.6 Jun.2008 收稿日期：2007-04-28.作者简介：寇树仁（1972-），男，山西人，本科，大秦铁路股份有限公司工作，主要从事电力机车运用和技术管理工作。113 机机务务段段重重要要区区域域 无无线线数数字字视视频频监监控控系系统统的的设设计计 寇树仁 大秦铁路股份有限公司，湖东电力机务段，山西，大同037300 摘 要：传统模拟监控系统在机务段实际应用中暴露出实施成本偏高、需要铺设专线，并且需要大量存储介质等诸多问题，随着网络技术和图像处理技术的发展，无线数字视频监控系统得到了广泛应用。本文介绍了机务段无线数字视频监控系统的原理和实现方法。关键词：远程监控；无线网络；数字视频 中图分类号：U269.2 文献标识码：A 文章编号：1672-4747（2008）02-0113-04 Design of Wireless Digital Video Monitoring System for the Important Zone of the Railway Depots KOU Shu-ren Hudong Electrical Locomotive Depot，Daqin Railway CO.,LTD，Datong 037300，Shanxi，China Abstract：The traditional analog monitoring systems for railway depots have the shortcomings of high costs，extra special purpose lines，a mass of storage medium，etc With the development of wireless network and image processing technology，the wireless digital video monitoring system is applied widelyThis paper presents the principle and realization methods of remote digital video monitoring system based on wireless local area network for railway depots.Key words：Remote monitoring，wireless network，digital video 0 引 言 大而分散的作业站场和车间，其作业区域的安全有效管理和监督一直是机务段安全生产管理的重要课题。不仅要有针对性地制定各种管理规章制度、作业规范，而且也应当从技术设备上保证监督管理交通运输工程与信息学报 2008年 第2期 114 的有效实施，其中在站场和车间的重要作业区域安装视频监控摄像机和高音喇叭等技术设备就是保障有效监督管理的措施之一。这些设备的安装对车间和站场的有效监督管理起了重要的作用，但随着时间的推移，站场不断扩大以及网络技术的快速发展和进一步加强安全监督管理的需要，既有的模拟有线监控设备逐步暴露出抗干扰能力弱、图像不清晰、扩容困难及联网和远程监控管理难等缺点，已经不能满足当前安全生产监督管理的需要。为此，根据作业站场和车间具体实际应用特点，我们开发了一套布线少、技术先进、抗干扰能力强、扩容方便、网络化、可实现远程监控管理的站场重要区域无线数字视频网络监控系统。1 系统设计指标 1.1 系统的网络部分 采用成熟的IEEE802.11技术1，设备稳定可靠。网络视频服务器：内置WEB服务器，增强了传统监视系统的性能，视频摄像机的管理、配置和监控等功能都很容易通过浏览器（Internet Explorer）来完成，操作简单方便。1.2 系统的主要设计指标（1）工业级DSP方案，高画质、低码流。（2）优化H.264高压缩比算法，带宽占用比MPEG-4节省30。（3）D1分辨率（704 576），25帧/s。（4）具备双向音频以及报警输入、输出功能。（5）支持图像抓拍、定时录像、移动侦测、视频丢失报警。（6）内置Web Server，支持IE浏览器直接监控。2 系统概述及特点 该系统采用了大量业界先进的成熟技术，如H.264视频处理、数字传输、高速无线通信、计算机网络和太阳能等。主要由安装在站场各监控作业区域（点）的高清摄像机、网络视频服务器、高速无线传输设备和安装在监控中心（基站）的高速无线传输设备、交换机、监控管理计算机、电视墙或大屏幕等组成，站场安全管理人员通过基站的计算机和大屏幕可以了解站场全部重要作业区域的安全作业情况，也可与现场进行双向通话。基站的视频管理服务器还可通过宽带接入外网或铁路办公网，使得网上的任何一台经授权的计算机通过浏览器都可查看各站场中各监控区域的视频图像，了解现场的人员进出和工作人员的作业情况，从而实现各车间站场的远程监控监督管理。本系统采用多种适用于各种网络性能的编码标准，可以在分布式系统中远程监控分布于不同方位的多个目标，多画面显示各个分布站的运动图像。自动或手动切换显示或录制各路现场视频图像，并且可以对系统内摄像机分组选择以及对云台、报警器等各种设备进行远程控制。在异常情况下可以自动报警、报警联动、自动记录报警数据，并可与上级MIS系统共享数据。如果需要，每个网络节点均可参与各路视频及事务的处理，这样就形成一个分布式网络，构成单自治和多自治的分布式监控系统。采用技术先进、架构合理的系统，使整个系统运行安全平稳，图像语音清晰，并具备良好的扩容接入和远程接入条件。通过64/128位WEP或WPA加密所有的数据，以及MAC地址过滤等确保无线传输数据的安全。2.1 视频部分 采用全数字视频服务器方式，提高视频信号的抗干扰能力，保证了图像质量；只要在网络中的任何电脑均可调看图像（权限许可）；因采用全数字方式，以后扩容或联网将非常容易；根据需要，可以实现移动侦测、报警输入输出等功能；可以连续录像或设置定时录像。2.2 网络部分 采用成熟的IEEE802.11技术，设备稳定可靠；运行标准TCP/IP网络协议，扩容方便，并能灵活与机务段重要区域无线数字视频监控系统的设计 寇树仁 115 外网、办公网连接，实现远程访问和远程监控2。2.3 无线部分（1）采用第4代OFDM技术，提供高带宽、高可靠性。（2）支持PTP（点对点）和PMP（点对多点）接入方式。（3）监控区域较远或遮挡严重，方便采用中继方式实现较远区域或遮挡区域的实时监控。2.4 太阳能供电系统 室外的无线通讯和视频设备采用太阳能电池供电，不用远距离布线即可解决电源问题，避免了穿轨跨线施工的难题，而且大幅降低了施工量，从而缩短了工期。在其使用和维护的过程中，具有工作量小，可远程升级软件的特点。3 监控系统硬件结构4 机务段车间和站场无线数字监控系统的结构组成如图1所示。系统主要由安装在站场各监控作业区域（点）的高清摄像机、网络视频服务器、太阳能供电设备（无 图 1 监控系统硬件结构 Fig.1 Monitoring system structure of the hardwares 法接交流电源时）、高速无线传输设备和安装在监控管理中心（基站）的高速无线接入设备、交换机、监控管理计算机、大屏幕电视墙以及接入外网和办公网的路由器等组成。车间站场监控管理人员通过基站的计算机和大屏幕可以了解站场全部重要作业区域的安全作业情况，也可与现场进行双向通话。段级管理人员除可通过局域网查看本地站场作业区域的作业情况外，也可通过Internet外网或办公网远程查看本视频服务器 无线网桥（内置天线）视频服务器 无线网桥（内置天线）摄像机1摄像机2摄像机n无线网桥太阳能供电系统视频服务器 监控主机 大屏幕电视墙视频编码器 查询终端 无线网桥 交换机 局域网 路由器 外网/办公网 监控管理中心（基站）Internet网/办公网 车间站场各监控区域（点）WAN 定向天线LAN 交通运输工程与信息学报 2008年 第2期 116 段其他车间站场的作业情况。4 监控系统软件结构 软件采用分布式中心 终端模式，即通过中心软件管理配置所有的视频服务器、转发数据、管理用户权限等。通过终端软件实时监视图像、录像、图像抓拍、回放，控制云台等。中心软件对视频服务器进行集中管理，对视频数据统一分发，对不同用户分配不同的监控权限。终端软件可实时显示监控网络内116路的实时视频图像，可以实现单画面、4画面、6画面、8画面、9画面、16画面分割显示，并能轮巡显示。可根据设定的录像时间自动录像或是接收视频服务器的报警信号作报警录像；可检索回放终端或中心的录像文件；可对正在监视或正在回放的图像抓拍；在权限许可范围内，终端软件可对前端云台和镜头进行控制；终端分布式监控，使不同地点用户的监控成为可能。软件结构如图2所示。视频服务软件摄像机1视频服务软件视频服务软件摄像机2摄像机N无线接入普通终端监控软件普通终端监控软件监控中心软件管理终端监控软件 图 2 监控系统软件结构 Fig.2 Monitoring system structure of the software 5 结束语 本系统由于在无线、数字化、计算机网络等方面相对于传统模拟有线监控系统具有先进性，决定了其有以下优点：施工维护时的成本低，视频图像高清晰，信号抗干扰能力强，扩容方便，远程接入访问灵活等。本系统的实现，解决了既有传统模拟有线监控系统的不足，为机务段安全作业提供了强有力的保障。参考文献 1 Eidson J.C.,and Lee K.IEEE 1588 standard for a precision clock synchronization protocol for networked measurement and control systems s.Sensors for Industry Conference,2002：98-105.2 LXI Consortiumm Inc.LXI Standard Revision 1.0.LXI Consortiumm Inc.,2005.3 李振华图像通信与监控系统M北京：中国铁道出版社，1994.普通终端监控软件普通终端监控软件 管理终端监控软件监控中心软件无线接入视频服务软件 视频服务软件 视频服务软件 摄像机n 摄像机2 摄像机1
