試論鐵路區(qū)間安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

馮昊

摘 要：該文主要對于鐵路區(qū)間安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計進行詳細分析，探討系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成，提出系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，能夠有效對于事后稽查突發(fā)事件進行處理，是高速鐵路安全運營的重要組成部分。

關(guān)鍵詞：熱成像技術(shù) 鐵路安全運行 安全監(jiān)控 關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：U298 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（c）-0093-01

目前，中國已經(jīng)進入“高速鐵路時代”，對于區(qū)段火車進行監(jiān)視和管理，這是確保軌道設(shè)施安全、火車運行安全的重要手段，在不斷向前推進的高速鐵路建設(shè)過程中，人們越來越關(guān)注安全運營管理。為了確保鐵路運行安全，應(yīng)該利用好先進的科技手段，能夠在事故發(fā)生的過程中完成時間追溯，這對于高速鐵路安全運行具有重要的實際意義。傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備在鐵路安全管理的應(yīng)用需求中已經(jīng)不能很好滿足，由于其在夜視能力、解晰度、監(jiān)控范圍都存在一定的缺陷。隨著科技不斷發(fā)展，大變倍高清、透霧、自動聚焦電動鏡頭應(yīng)用越來越多，再加上遠紅外熱成像技術(shù)、激光夜視技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的觀察范圍和夜視能力能夠很好的解決，可以提高幾倍甚至幾十倍，這些技術(shù)在不同的領(lǐng)域都有應(yīng)用，能夠滿足鐵路區(qū)間安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的需要。

1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

在鐵路沿線進行安裝鐵路監(jiān)控系統(tǒng)，主要包括模塊有視頻圖像傳輸系統(tǒng)、智能識別預(yù)警系統(tǒng)、晝夜視頻圖像采集系統(tǒng)，還包括網(wǎng)絡(luò)視頻綜合管理軟件平臺的顯控管理系統(tǒng)，這是安裝在指揮控制中心內(nèi)部。一般的通訊方式則是通過光纜進行傳輸。

在前端視頻采集系統(tǒng)中，主要是由高精度重載變速云臺、遠紅外熱成像系統(tǒng)和激光輔助照明系統(tǒng)、高密度多傳感器以及其防護罩、高清攝像機和高清長焦距自動變焦鏡頭等幾種，后兩者還分為透霧和不透霧兩種可以進行選擇。為了更好實現(xiàn)24 h無縫監(jiān)控，避免受到環(huán)境光線或者天氣因素影響，這里在雨霧天氣或者夜間無光時的成像采用遠紅外熱成像系統(tǒng)；對于可見光攝像傳感器來說，其主要是由高清晰CMOS攝像機，再加上相關(guān)配備的高清長焦自動變焦鏡頭所組成；為了實現(xiàn)攝像機的遠距離目標的精確夜視成像，通過在夜間使用可見光攝像機補光照明技術(shù)，并且，采用無紅曝技術(shù)在激光輔助照明系統(tǒng)中；在一體化的多傳感器系統(tǒng)中，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗風(fēng)能力能夠通過整體的一體化設(shè)計而進一步加強，其主要是由多傳感器三視窗一體化高密度防護罩、內(nèi)置解碼器、全方位高精度變速云臺等幾部分組成；內(nèi)置設(shè)備的保護能力還能夠通過“三防”能力而加強，能夠滿足對于目標實現(xiàn)精準定位的要求，云臺精度可達0.01度，另外，還具有相關(guān)的預(yù)置位功能、角度回傳功能、GIS/雷達聯(lián)動功能等。

在視頻圖像傳輸系統(tǒng)中，為了更好實現(xiàn)視頻圖像信號的傳輸，此系統(tǒng)能夠有效結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼設(shè)備、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備等，還可分為無線傳輸和有線傳輸?shù)膬煞N方式。

在智能識別預(yù)警系統(tǒng)中，獨立識別處理CPU在此模塊中，集成了智能化識別預(yù)警軟件功能，滿足視頻圖像的相關(guān)自動分析計算等要求，能夠滿足嵌入式軟件和硬件相結(jié)合的要求，比如，這里具備了圖像細節(jié)增強處理軟件SAPV-v1.1以及圖像穩(wěn)定控制軟件SAPW-v1.0，上述軟件能與硬件進行很好配合工作，同時，預(yù)警信息會在自動識別過程中的異常情況進行判別。

在監(jiān)控中心顯控系統(tǒng)中，其系統(tǒng)的主要有以下幾個部分組成，包括電視墻、液晶顯示屏、監(jiān)控大屏幕、數(shù)字矩陣控制系統(tǒng)等，還有相關(guān)的終端智能平臺管理軟件Pc工作站、高性能視頻流服務(wù)器、3D操控鍵盤（帶操控桿）。

2 系統(tǒng)軟件構(gòu)成

在系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)中，可以通過在網(wǎng)頁瀏覽器上輸人平臺URL，方便實現(xiàn)從網(wǎng)頁瀏覽器登錄管理平臺的功能，查看授權(quán)設(shè)備則需要通過有效的用戶名和密碼來進行登陸平臺，這樣就可以進行集中監(jiān)控。應(yīng)用層、服務(wù)器層和設(shè)備接入層則是平臺的三個層次，其中，數(shù)據(jù)交換層在服務(wù)層完成。

2.1 系統(tǒng)軟件運行機制探討

第一，在管理系統(tǒng)中，當要增加設(shè)備時，應(yīng)有管理員進行允許接入的設(shè)備信息的錄入，包括通道數(shù)目、設(shè)備ID等；第二，在進行啟動設(shè)備以后，攜帶著設(shè)備ID信息，完成注冊指定的注冊服務(wù)器工作；第三，設(shè)備注冊命令傳遞給注冊服務(wù)器后，進行信息在數(shù)據(jù)庫中的匹配操作，然后可以進行注冊設(shè)備，同時應(yīng)該把設(shè)備的IP進行相關(guān)記錄；第四，在有效的用戶名和密碼情況下，用戶能夠登錄平臺，并獲得授權(quán)相關(guān)的設(shè)備列表以及設(shè)備與服務(wù)器；第五，云臺控制、參數(shù)配置等命令可以通過在客戶端的注冊服務(wù)器進行相關(guān)的轉(zhuǎn)發(fā)；第六，實時視頻調(diào)閱的請求則是在客戶端通過流媒體服務(wù)器完成。

2.2 平臺部署

對于中心存儲/數(shù)據(jù)管理服務(wù)器來說，設(shè)備實時視頻能夠通過流媒體獲得，在根據(jù)相關(guān)配置的錄像要求，能夠進行管理并保存相關(guān)的視頻。

對于報警服務(wù)器來說，報警服務(wù)器能夠接收到設(shè)備報警的上傳，同時，還應(yīng)該在相應(yīng)的客戶端進行轉(zhuǎn)發(fā)。

對于網(wǎng)頁服務(wù)器來說，能夠滿足視頻圖像分級管理轉(zhuǎn)發(fā)以及整個平臺的操作的靈活操作，開發(fā)則是基于IP網(wǎng)絡(luò)平臺進行，能夠在管理權(quán)限要求下，進行自由分發(fā)。

對于時鐘服務(wù)器來說，為了保證所有系統(tǒng)時間的絕對一致性，管理控制鐵路局內(nèi)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的時間。

3 系統(tǒng)功能

第一，滿足大倍數(shù)變焦功能，進行三維遙控全方位監(jiān)視。在三維操縱鍵盤或鼠標的幫助下，能夠監(jiān)視、觀察、搜索監(jiān)控范圍內(nèi)的相關(guān)目標，另外，能夠方法特寫相關(guān)的重點監(jiān)視目標，還可以進行相關(guān)的圖片抓拍。

第二，實現(xiàn)晝夜成像功能。在能見度良好的天氣晴朗狀況下，可見光成像系統(tǒng)的彩色模式能夠觀察監(jiān)視識別8 km以上范圍，而對于黑白模式來說，則具有較高的視頻分辨率和優(yōu)良的低照度性能；另外，對于無法精細夜視成像、夜視系統(tǒng)難以搜索目標的問題，在雨霧天氣或者是夜間無光的情況下，可以選用紅外熱成像攝像機，能夠滿足4 km以上范圍正常成像。為滿足3 km范圍內(nèi)的目標體進行細節(jié)監(jiān)控觀察的要求，還可以輔助使用紅爆激光輔助照明系統(tǒng)。

第三，能夠?qū)崿F(xiàn)實時硬盤錄像、抓圖、權(quán)限分配、以及多畫面監(jiān)控等功能；還具備智能識別預(yù)警功能，安全監(jiān)測設(shè)置鐵路軌道周邊視場范圍；另外，具備比較豐富的光學(xué)參數(shù)調(diào)整功能，能夠?qū)崿F(xiàn)熱成像調(diào)焦、激光跟蹤、自動聚焦和電動變倍等功能。

4 結(jié)語

為了實現(xiàn)列車運行道路和鐵路沿線環(huán)境安全的高效監(jiān)控，該文提出了鐵路區(qū)間安全遠程晝夜監(jiān)控系統(tǒng)，并就其中關(guān)鍵技術(shù)進行分析，提出此系統(tǒng)在功能和技術(shù)上能夠滿足要求，通過鐵路沿線自然環(huán)境安全監(jiān)控，能有效保證列車的正常運行，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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