機車防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的改進方案

閆少春

摘 要：分析了機務段在機車上安裝的防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)、缺點，并從視頻存儲、無線傳輸、數(shù)據(jù)下載三個方面提出了改進方案。

關鍵詞：機車防火；視頻監(jiān)控；安全裝備；硬盤

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0003-02

隨著鐵路信息化的發(fā)展和計算機網絡技術、多媒體技術的成熟，機車防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)在輔助機車乘務員和地面管理人員直觀、實時地掌握機車運行狀態(tài)方面發(fā)揮了巨大作用。機車防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)是保證機車安全運行的重要設備，是機車消防安全的第一道屏障。它不僅能夠采集、處理、存儲機車的運行數(shù)據(jù)，還可以將布置在機車各部位的攝像頭拍攝的實時畫面發(fā)送到地面分析中心。這既有利于落實乘務員值乘的標準化作業(yè)，又可以防止機車在運行當中發(fā)生火災事故。我段機車使用的YDVS型機車防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由成都運達科技有限公司專門為SS4改型機車研制的，該系統(tǒng)包括車載采集端、核心服務器、遠程管理端三部分。這套系統(tǒng)在實際使用中主要有以下三個問題需要改進：①存儲介質的損耗問題；②無線傳輸?shù)耐ǖ绬栴}；③數(shù)據(jù)轉儲的延時問題。本文針對這三方面制訂了相應的解決辦法。

1 功能和作用

機車防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)是為保障機車運行安全，特別是消防安全而設計的數(shù)字化監(jiān)控記錄系統(tǒng)。該系統(tǒng)能對機車線路前、后方的情況，機車車鉤的連接狀態(tài)，司機室乘務員的標準化作業(yè)，機械間重點防火處進行實時視頻監(jiān)控。壓縮機和主變壓器上方安裝的溫度傳感器和煙霧傳感器能在溫度過高或有煙霧產生時立即報警，以確保行車安全。機車乘務員可以在操縱端查看非操縱端和機械間內的實時畫面，并且結合機車的運行數(shù)據(jù)記錄在存儲器內，待機車回段后，將存儲器交給地面分析人員進行轉儲和分析。系統(tǒng)開通了無線通訊功能后，通過3G無線傳輸方式，地面分析人員還可以遠程查看監(jiān)控系統(tǒng)所記錄的各種數(shù)據(jù)，檢索溫度傳感器和煙霧傳感器數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的機車，同時進行實時預警，對存有疑惑的機車還可以和車上的乘務員進行實時交互。

該系統(tǒng)還可以通過TAX綜合信息將LKJ的重要數(shù)據(jù)實時保存在圖像幀信息內，實現(xiàn)了事故的真實再現(xiàn)，為分析定責、評判事故原因提供了有力的科學依據(jù)。

2 系統(tǒng)簡介

2.1 車載采集端

車載采集端包括主機、視頻輸入（攝像機）、電源分配器、傳感器單元、顯示器等設備。這些設備具備視頻采集、實時壓縮、實時錄像、下載接口和無線傳輸?shù)裙δ?，即車載視頻記錄同時具備數(shù)字視頻錄像機（DVR）和數(shù)字視頻服務器（DVS）的特性。

車載采集端的工作流程為：①打開系統(tǒng)電源，車載采集端進行自檢；②自檢完畢，系統(tǒng)進入實時監(jiān)控模式，并將數(shù)據(jù)寫入硬盤，硬盤數(shù)據(jù)存滿后將進行滾動循環(huán)記錄；③車載采集端通過無線通訊部件發(fā)送上線通知，當核心服務器收到并回復后，刷新服務器上的機車信息。

2.2 核心服務器

核心服務器是連接車載采集端和遠程監(jiān)控端的橋梁，是整個系統(tǒng)的關鍵部分。車載采集端可通過無線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)傳輸?shù)胶诵姆掌魃?，遠程監(jiān)控端通過核心服務器可實時瀏覽這些重要數(shù)據(jù)。因為需要處理大量的視頻數(shù)據(jù)，所以核心服務器需要一個性能良好、運行穩(wěn)定的硬件平臺。另外，需要申請一個獨立、固定的IP地址，使各個地面遠程監(jiān)控端能夠訪問核心服務器。

核心服務器的工作流程如下：①服務器啟動，向車載端發(fā)送包含本地地址信息的短消息，此時車載端處于離線狀態(tài)；②車載端接收到短消息后，自動上線并與服務器進行連接，此時車載端處于休眠狀態(tài)；③服務器向車載端發(fā)送激活命令，當車載端激活后，服務器便可以控制傳輸器傳輸視頻圖像，并可以進行其他遠程操作，此時車載端處于激活狀態(tài)；④服務器操作完畢后，斷開與傳輸器的連接，然后關閉服務器，此時站點處于離線狀態(tài)。

2.3 遠程管理端

遠程管理端是地面分析人員實時監(jiān)控機車運行狀況和司機駕駛情況的平臺，只需在能夠上網的電腦上安裝一套客戶端軟件即可。通過使用核心服務器給各個地面監(jiān)控端分配的用戶名和密碼登陸客戶端軟件，可瀏覽視頻服務器，不同級別的用戶可以取得不同的權限，瀏覽或控制各個車載端。

遠程管理端客戶軟件的工作流程如下：①設置網絡參數(shù)，包括服務器地址/端口、本地地址/端口、用戶名/密碼；②連接核心服務器，判斷連接是否成功，并觸發(fā)相應事件；③連接上核心服務器后，出現(xiàn)車載端列表，選擇需要瀏覽的車載端名稱，并啟動視頻瀏覽；④在啟動視頻瀏覽后，可以設置視頻參數(shù)和選擇車載端不同的畫面瀏覽；⑤結束視頻瀏覽后，可從核心服務器退出并斷開連接。

3 存在的問題

通過對1年內的機車防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生的故障進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)以下3個問題發(fā)生的頻次最多。

3.1 存儲介質的損耗問題

車載采集端的主機內普遍配置的是一塊500 G的機械硬盤。在硬盤工作時，其內部的盤片、磁頭、馬達等機械部件會高速旋轉，導致溫度、灰塵、震動等因素都會對其造成致命的損壞。一旦硬盤損壞，視頻監(jiān)控系統(tǒng)將形同虛設。造成硬盤故障的原因有以下幾點：①機車運轉時主機的震動；②系統(tǒng)突然斷電，硬盤磁頭無法復位；③數(shù)據(jù)轉儲時插、拔SATA接口錯誤；④更換硬盤后對其進行的全盤格式化。這些都會造成硬盤壽命的大大縮短，并容易引發(fā)無法記錄視頻的故障。

該問題的解決辦法為：分別掛接2 TB機械硬盤和128 GB固態(tài)硬盤，2 TB主硬盤固定在主機內，平時不需要卸下，這樣可以將視頻的記錄時間延長到1個月；將128 GB固態(tài)硬盤作為從硬盤嵌入硬盤盒，通過USB連接在系統(tǒng)上，以方便轉儲數(shù)據(jù)。硬盤盒具有保護電路的功能，并且支持熱插、拔。由于固態(tài)硬盤沒有機械馬達部件，具有啟動快、讀寫速度快、不怕震動、不怕頻繁斷電等特點，因此其使用壽命更持久。2塊硬盤上都記錄了視頻數(shù)據(jù)，避免因其中的1塊硬盤故障而造成數(shù)據(jù)丟失和無法進行事故責任認定的情況的發(fā)生。

3.2 無線傳輸?shù)耐ǖ绬栴}

車載采集端的3G無線傳輸模塊內有2個卡槽，其中1個卡槽內裝有聯(lián)通3G包年流量卡。2張卡年的費用為720元，包60 G流量。由于機車大部分都處于偏遠地區(qū)，常信號不良，造成在系統(tǒng)遠程監(jiān)控時通信時斷時續(xù)，并且產生了大量的無效流量消耗。

該問題的解決辦法為：在第1個卡槽內裝入電信天翼3G卡，該卡一個月可使用360 h，費用為300元，而且不限流量；在第2個卡槽內裝入聯(lián)通3G包年流量卡，包30 G流量，費用為360元。由于電信的3G上網方式信號較穩(wěn)定，所以系統(tǒng)優(yōu)先使用電信的包時卡，當時間達到上線后再自動切換到聯(lián)通流量卡。這樣既保證了正常的無線網絡通訊要求，又降低了系統(tǒng)維護的費用。

3.3 數(shù)據(jù)轉儲的延時問題

機車回段后，需要將存儲視頻的硬盤取下，送到地面分析中心進行轉儲，也就是將視頻文件復制到核心服務器中。通常采集的視頻文件較大，復制過程比較漫長，在安裝了空硬盤后還需要使用鍵盤、鼠標來操作車載采集端主機對新硬盤的格式化操作。格式化成功后，系統(tǒng)才能進入監(jiān)控模式。

該問題的解決辦法為：在段內整備場建立無線WiFi區(qū)，當機車進入覆蓋范圍內時，機車采集端會自動連接上高速WiFi網絡，然后自動上傳存儲器內的視頻文件到核心服務器內，這樣就省去了工作人員上車進行取硬盤和將硬盤內數(shù)據(jù)拷貝到服務器上的過程，提高了工作效率。

4 結束語

本文介紹了機車防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能和應用，包括系統(tǒng)的結構和工作流程。隨著科學技術的不斷發(fā)展和鐵路安全風險管理需求的提升，對機車防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究也會不斷深入，越來越多的新技術、新設備將大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

〔編輯：張思楠〕