動(dòng)車組車廂視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究

武文 劉彥志

摘要：高速鐵路客運(yùn)專線的大建設(shè)，我國鐵道進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展期，運(yùn)力和速度得到極大提升，高鐵和動(dòng)車組建設(shè)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。伴隨著鐵路覆蓋范圍廣，速度高，運(yùn)行密度大，鐵路運(yùn)輸安全越來越重要。本文介紹了動(dòng)車組車廂網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成及應(yīng)用場(chǎng)景，分析了動(dòng)車組車廂網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求，闡述了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，以期能夠?qū)ο嚓P(guān)從業(yè)人員起到一定的幫助。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車組;視頻監(jiān)控系統(tǒng);結(jié)構(gòu);功能

1.引言

高速鐵路是當(dāng)今世界鐵路發(fā)展的潮流，因其速度高、運(yùn)量大、準(zhǔn)點(diǎn)率高、環(huán)保、安全、可靠等優(yōu)勢(shì)在世界各國得到了大力發(fā)展。隨著動(dòng)車組規(guī)模的快速發(fā)展，如今動(dòng)車組的發(fā)車密度越來越大、運(yùn)行速度越來越高，輸送旅客人數(shù)越來越多，己經(jīng)成為人們出行的一種非常重要運(yùn)輸工具。車廂視頻監(jiān)控系統(tǒng)是保障動(dòng)車組旅客出行安全的重要系統(tǒng)，因此，開展車廂視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究具有十分重要的意義。

2.視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

（1）對(duì)于新造加裝車廂視頻監(jiān)控系統(tǒng)的動(dòng)車組，車廂視頻監(jiān)控存儲(chǔ)裝置應(yīng)用于動(dòng)車組車廂視頻監(jiān)控服務(wù)器，在各節(jié)車廂均有安裝，和受電弓視頻監(jiān)控系統(tǒng)共用受電弓視頻監(jiān)控服務(wù)器。整個(gè)視頻監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)時(shí)、全天候（動(dòng)車組上電時(shí)）對(duì)動(dòng)車組車廂進(jìn)行監(jiān)控，并將監(jiān)控視頻存儲(chǔ)在服務(wù)器的硬盤上。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采集視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，經(jīng)以太網(wǎng)線傳輸至車廂視頻監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行錄制存儲(chǔ)，可通過車廂視頻監(jiān)控服務(wù)器服務(wù)接口連接至外接授權(quán)終端。車廂視頻監(jiān)控系統(tǒng)包含網(wǎng)絡(luò)攝像頭、視頻監(jiān)控服務(wù)器等設(shè)備，整個(gè)動(dòng)車車廂視頻監(jiān)控系共同的應(yīng)用場(chǎng)景如圖1所示。

（2）對(duì)于后加裝的車廂視頻監(jiān)控系統(tǒng)的既有動(dòng)車組，由于通過改造布設(shè)線纜連接攝像機(jī)與服務(wù)器工作量巨大且成本較高，所以目前主要采用的是加裝自帶存儲(chǔ)功能的攝像頭方案。該方案也分為兩種，一種是移動(dòng)式攝像頭，自帶電池供電，每次司機(jī)退乘時(shí)需將攝像頭拆卸并充電，使用較為復(fù)雜但安裝簡單;另一種是利用車輛電源（就近取電或配電柜取電）進(jìn)行供電的攝像頭，無需充電，使用方便但加裝時(shí)需重新布線，相對(duì)復(fù)雜。

3.視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

以目前主流的車廂視頻監(jiān)控系統(tǒng)來說，服務(wù)器是整個(gè)動(dòng)車視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心。車廂視頻監(jiān)控服務(wù)器是由一塊電源輸入板、一塊電源輸出板、一塊以太網(wǎng)板、一塊I/O檢測(cè)板、一塊NVR嵌入式主板、兩個(gè)2.5寸硬盤、一塊底板及機(jī)箱組成。其中電源輸入板為整個(gè)服務(wù)器提供電源，電源輸出板為安裝有受電弓的車廂的云臺(tái)裝置以及車廂攝像頭提供電源，一般車廂的視頻監(jiān)控服務(wù)器只用來為攝像頭供電;服務(wù)器的以太網(wǎng)板用來充當(dāng)交換機(jī)功能，I/O檢測(cè)板用來檢測(cè)受電弓為升弓還是降弓狀態(tài);兩個(gè)硬盤其中一個(gè)用來存儲(chǔ)車廂監(jiān)控視頻，另一個(gè)用來存儲(chǔ)受電弓監(jiān)控視頻;NVR嵌入式主板是整個(gè)服務(wù)器的核心部分，用來存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)IPC的視頻流，并監(jiān)測(cè)整個(gè)服務(wù)器的運(yùn)行。動(dòng)車組車廂視頻監(jiān)控服務(wù)器的系統(tǒng)功能框圖如圖2所示。

通過底板，其余單板和NVR主板構(gòu)成一個(gè)完整的動(dòng)車車廂視頻監(jiān)控服務(wù)器。NVR嵌入式主板作為服務(wù)器的一個(gè)核心部分，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)車組視頻監(jiān)控服務(wù)器的主要功能，IPC攝像頭通過專口的以太網(wǎng)線將視頻碼流傳給服務(wù)器的以太網(wǎng)板，接著以太網(wǎng)板將收到的視頻碼流直接通過底板送給NVR嵌入式主板，NVR主板對(duì)視頻碼流進(jìn)行封裝再存到相應(yīng)硬盤。這里以太網(wǎng)板的主要作用是可以外接多個(gè)IPC攝像頭以及前面應(yīng)用場(chǎng)景提到的外接授權(quán)設(shè)備。

4.功能需求

目前，車廂視頻監(jiān)控系統(tǒng)在日常運(yùn)用過程中也存在一些可以改進(jìn)的地方。

（1）目前車廂視頻監(jiān)控絕大多數(shù)視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在服務(wù)器機(jī)械硬盤內(nèi)，但由于機(jī)械硬盤不適應(yīng)動(dòng)車組多振動(dòng)的運(yùn)行環(huán)境，壽命偏短，需結(jié)合480萬公里高級(jí)修修程換新，仍有部分硬盤未到修程便發(fā)生故障，多為磁盤壞道故障，導(dǎo)致視頻丟失，存在一定安全隱患。今后應(yīng)考慮使用壽命更久、可靠性更高的存儲(chǔ)設(shè)備，如固態(tài)硬盤。

（2）車廂視頻監(jiān)控視頻畫面質(zhì)量與攝像機(jī)分辨率有直接關(guān)系，若畫面質(zhì)量低，則可能對(duì)后期視頻分析使用帶來一定的困難;若要提高畫面質(zhì)量，會(huì)導(dǎo)致視頻較大，對(duì)視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬和儲(chǔ)存設(shè)備的容量提出了更高的要求。后續(xù)應(yīng)著手研究在保證視頻質(zhì)量的前提下，壓縮視頻體積的方案。

（3）車廂視頻攝像機(jī)功能單一，只具備錄像和采音功能。結(jié)合目前的疫情及安保需求，可在攝像機(jī)中集成人臉識(shí)別與溫度采集功能。

5.結(jié)束語

動(dòng)車組視頻監(jiān)控系統(tǒng)是高速鐵路的重要子系統(tǒng)，是保障動(dòng)車組乘客出行安全的重要系統(tǒng)，動(dòng)車組視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，對(duì)高速動(dòng)車組列車來說至關(guān)重要。本文介紹了動(dòng)車組車廂網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成及應(yīng)用場(chǎng)景，分析了動(dòng)車組車廂網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求，闡述了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，能夠?qū)ο嚓P(guān)從業(yè)人員起到一定的幫助。從業(yè)人員更好的從事動(dòng)車組視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究，提升視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造水平，保障軌道交通列車安全可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙佳穎，宋君君，石華.高速動(dòng)車組列車以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)研究[J].鐵道機(jī)車與動(dòng)車，2020（12）：7-11+5.

[2]馬文龍.關(guān)于動(dòng)車組受電弓視頻監(jiān)控系統(tǒng)補(bǔ)光燈自動(dòng)關(guān)閉問題的研究以及對(duì)策[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2020，17（06）：42-43.

[3]王雙全，張賢凱.動(dòng)車組視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016，13（23）：2-3.