通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車移動(dòng)視頻監(jiān)控

郭戰(zhàn)平

摘要：本文闡述了黃陵礦業(yè)鐵路運(yùn)輸公司對(duì)內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行視頻監(jiān)控的必要性，介紹了通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車監(jiān)控的系統(tǒng)構(gòu)成方案和功能特點(diǎn)，對(duì)方案的可行性進(jìn)行了論證。

Abstract： This paper expounds the necessity of video monitoring of diesel locomotive of Huangling mining railway transportation company， introduces the composition scheme and function features of locomotive monitoring system realized by wireless network technology， and discusses the feasibility of the scheme.

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車；視頻；網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)控

Key words： diesel locomotive；video；network；monitoring

中圖分類號(hào)：U262 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）04-0129-02

0 引言

隨著黃陵礦業(yè)鐵路運(yùn)輸公司運(yùn)力增加，鐵路運(yùn)行安全的重要性也變得越來(lái)越突出，視頻監(jiān)控已成為鐵路安全信息化管理手段的重要組成部分。

既有的調(diào)度視頻監(jiān)控只能實(shí)現(xiàn)車站固定區(qū)域的視頻監(jiān)控，而對(duì)機(jī)車狀況的監(jiān)控則是一片空白，需要一種安全有效的監(jiān)控手段，將機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中的音視頻、軌跡信息以及其它的重要數(shù)據(jù)從移動(dòng)的列車傳送到監(jiān)控中心；通過(guò)利用目前成熟的視頻監(jiān)控技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車監(jiān)控已經(jīng)在國(guó)鐵鐵路機(jī)車上得到了應(yīng)用，效果良好。

1 實(shí)施機(jī)車視頻監(jiān)控的組成和特點(diǎn)

鐵路運(yùn)輸公司機(jī)車共有12臺(tái)，對(duì)機(jī)車前后端、駕駛室、設(shè)備間加裝音視頻監(jiān)控采集設(shè)備，集成應(yīng)用智能視頻處理技術(shù)，結(jié)合3G無(wú)線傳輸，列車沿線附近的車站可以進(jìn)行無(wú)線動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸，機(jī)務(wù)部門和調(diào)度中心可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)機(jī)車遠(yuǎn)程揮調(diào)度和管理。

整個(gè)系統(tǒng)分為三部分，即前端子系統(tǒng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、監(jiān)控中心，具體如下：

1.1 前端子系統(tǒng)

前端機(jī)車監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)考慮到機(jī)車使用環(huán)境較惡劣的實(shí)際情況，選材時(shí)應(yīng)盡量選擇具有防腐蝕、抗潮濕、防水等性能的產(chǎn)品，同時(shí)為產(chǎn)品增加雨刷、排風(fēng)扇設(shè)計(jì)。

前端視頻采集系統(tǒng)采用EW9214和EW9224網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、攝像機(jī)（云臺(tái)及解碼器）等組成。EW9214和EW9224網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器作為核心設(shè)備，其功能是將采集到的各監(jiān)控點(diǎn)視頻圖像及報(bào)警信息，經(jīng)過(guò)壓縮編碼處理，通過(guò)3G或WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞給監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)視頻的遠(yuǎn)程觀看、現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警遠(yuǎn)傳。同時(shí)接收監(jiān)控中心發(fā)來(lái)的命令，并作出相應(yīng)的反應(yīng)，比如控制視頻切換、控制云臺(tái)上下、鏡頭變焦等。具體設(shè)計(jì)為：

①前端子系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和攝象機(jī)，完成對(duì)所有監(jiān)控點(diǎn)的布設(shè)；電源由機(jī)車來(lái)提供。

②要求無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器在工作時(shí)必須有一張3G和WIFI無(wú)線上網(wǎng)卡。

1.2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

目前鐵路沿線的中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，其中中國(guó)聯(lián)通的3G網(wǎng)絡(luò)帶寬最高已經(jīng)能夠達(dá)到21Mbps/s，完全能夠滿足機(jī)車移動(dòng)視頻監(jiān)控對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需要。

①無(wú)線視頻服務(wù)器自動(dòng)撥號(hào)無(wú)線上網(wǎng)，獲取一個(gè)動(dòng)態(tài)公網(wǎng)IP地址。撥號(hào)成功之后，通過(guò)3G無(wú)線通道，把通過(guò)H.264壓縮算法編碼后的圖像信息流，主動(dòng)發(fā)送到移動(dòng)視頻網(wǎng)關(guān)程序中。

②移動(dòng)網(wǎng)關(guān)程序的安裝位置必須有固定的公網(wǎng)IP地址，或在有固定公網(wǎng)IP地址的局域網(wǎng)中，在公網(wǎng)路由器上做端口映射也可，默認(rèn)映射端口：UDP 5000；TCP 8212；端口可由用戶自行更改，也可以用域名指定。

1.3 監(jiān)控中心

在監(jiān)控中心配置3臺(tái)服務(wù)器，即監(jiān)控主機(jī)、存儲(chǔ)服務(wù)器、中心服務(wù)器（無(wú)線視頻網(wǎng)關(guān)），其功能具體如下：

①監(jiān)控主機(jī)的功能是對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)的視頻瀏覽和攝象機(jī)姿態(tài)調(diào)整等，安裝“監(jiān)視器”軟件；②存儲(chǔ)服務(wù)器的功能是對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)視頻資料進(jìn)行錄象，安裝“存儲(chǔ)服務(wù)器”軟件；③中心服務(wù)器上的功能是管理整個(gè)系統(tǒng)，安裝“服務(wù)器管理平臺(tái)軟件”、“SQLserver2008”軟件；④監(jiān)控中心安裝有網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器，能夠?qū)@取的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)解碼還原出圖像和聲音，并傳輸?shù)诫娨晧ι稀?/p>

2 采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)車視頻監(jiān)控的主要技術(shù)內(nèi)容（見(jiàn)圖1）

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

2.1.1 監(jiān)控采集端

組成部分包括支架、攝像頭、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器等，負(fù)責(zé)采集、壓縮、傳輸視頻信號(hào)。

2.1.2 服務(wù)器集群

包括應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，建設(shè)在3G數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上，負(fù)責(zé)用戶管理和權(quán)限分配，并壓縮和傳輸所采集到的視頻信號(hào)，最終形成能夠存儲(chǔ)的服務(wù)器集群。

2.1.3 手機(jī)監(jiān)控端

實(shí)時(shí)監(jiān)控信息也可以通過(guò)手機(jī)端被相關(guān)人員觀看，也就是說(shuō)視頻監(jiān)控客戶端不僅能夠在監(jiān)控中心使用，也能夠在手機(jī)上使用。

2.1.4 服務(wù)器監(jiān)控端

可通過(guò)后期建設(shè)的監(jiān)控大屏或PC等服務(wù)器監(jiān)控端進(jìn)行查看視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控信息。

2.1.5 無(wú)線視頻服務(wù)器

無(wú)線視頻服務(wù)器：其屬于數(shù)字視頻處理系統(tǒng)，包含無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸、圖像壓縮、視頻采集等多項(xiàng)功能。嵌入式設(shè)計(jì)，工作前接通電源即可。集成標(biāo)準(zhǔn)I/O接口和串口為一體。模擬視頻采集后，經(jīng)過(guò)壓縮編碼，轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信息，之后利用3G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字視頻傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上。

2.1.6 流媒體服務(wù)器（監(jiān)控主機(jī)）

流媒體服務(wù)器的作用是高效地向授權(quán)用戶轉(zhuǎn)發(fā)他所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)流。一線業(yè)務(wù)人員可以采取視頻監(jiān)控設(shè)備（移動(dòng)、固定視頻監(jiān)控設(shè)備）實(shí)地拍攝監(jiān)控畫面，監(jiān)控視頻通過(guò)VPDN網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)服務(wù)器，監(jiān)控人員可以采取PC、LED大屏幕、手機(jī)終端采取讀取服務(wù)器IP地址，通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)傳輸至各監(jiān)控終端。

2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)通過(guò)3G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線視頻傳輸及無(wú)線視頻監(jiān)控，如此一來(lái)相關(guān)人員即使不在現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)移動(dòng)終端（手機(jī)、PDA等）也能夠及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)車載監(jiān)控點(diǎn)采集的圖像，獲取相關(guān)信息，從而做出正確的決策。

3 系統(tǒng)功能概述

3.1 遠(yuǎn)程圖像傳輸

系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，能夠被應(yīng)用在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)。視頻服務(wù)器提供RJ-45以太網(wǎng)接口，能夠直接接入局域網(wǎng)交換機(jī)或者HUB上，此外，設(shè)備能夠任意設(shè)置網(wǎng)關(guān)。監(jiān)控中心通過(guò)安裝視頻監(jiān)控服務(wù)器，具有權(quán)限的用戶可通過(guò)IE瀏覽器監(jiān)控遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)。每位用戶都能夠依據(jù)自身需求選擇任意現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，多人觀看同一現(xiàn)場(chǎng)也可。

3.2 遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控

依據(jù)不同等級(jí)的用戶，可分配不同的控制權(quán)限。用戶控制權(quán)限比較高的能夠優(yōu)先控制設(shè)備，比如調(diào)節(jié)攝像機(jī)鏡頭改變監(jiān)視范圍和觀察效果；控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)選擇監(jiān)視區(qū)域?qū)ο蟮取?/p>

3.3 多畫面監(jiān)視

利用該系統(tǒng)，用戶能夠在同一客戶端上同時(shí)監(jiān)視四路，最多六十四路前端圖像，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)點(diǎn)的對(duì)比監(jiān)測(cè)和全局掌控。此外，為便于用戶觀察細(xì)節(jié)，該系統(tǒng)還能夠?qū)崟r(shí)放大任意一路圖像監(jiān)控，使全屏范圍都出現(xiàn)該路圖像。

所有的監(jiān)控畫面都能夠按照一定的時(shí)間間隔依次輪流切換，也可以在一個(gè)圖像框內(nèi)輪換顯示所有的攝像機(jī)畫面，畫面間隔時(shí)間可調(diào)節(jié)，用戶可以依據(jù)自身需求靈活設(shè)置畫面切換間隔時(shí)間。

3.4 電視墻監(jiān)控

用戶能夠利用專用解碼器獲取模擬信號(hào)，之后利用視頻矩陣將各路模擬監(jiān)控信號(hào)放到同一個(gè)電視屏幕里。為實(shí)現(xiàn)高清圖像解碼，應(yīng)選用CR5100D解碼器，該解碼器能夠把前端圖像無(wú)縫連接電視墻，有利于客戶的統(tǒng)一調(diào)度指揮（見(jiàn)圖2）。

3.5 支持PDA手機(jī)瀏覽

獨(dú)有的支持手機(jī)瀏覽軟件，可以將插件掛在網(wǎng)頁(yè)上，方便客戶下載安裝，如此只需將軟件下載到手機(jī)中，就可以不受時(shí)間和空間的限制隨意的觀看視頻圖像，即使是在沒(méi)有電腦的情況下。

3.6 控制優(yōu)先權(quán)機(jī)制

管理機(jī)制比較完善，能夠依據(jù)不同級(jí)別的用戶提供不同的控制權(quán)限。

4 結(jié)論

通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，機(jī)務(wù)段和鐵路運(yùn)輸公司調(diào)度中心通過(guò)手持終端可以對(duì)機(jī)車狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了行車的安全性，有助于加強(qiáng)機(jī)車運(yùn)行管理避免人為事故的發(fā)生，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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