视频监控技术在铁路运输中研究与应用

1.现状及问题

永煤集团铁路运输处担负着集团公司的煤炭及地方货物的铁路运输任务。矿区铁路线路总延长里程为120公里，其中干线80公里，车站九个， 1个编组集配站、1个交接站、1个客运站、4个装车站、1个中间会让站、1个卸车站，有人看守道口17座，铁路设计运输能力为年外运800万吨，每年完成运量在1000万吨左右，大大超出了设计能力。

随着煤炭运量的增加，给安全质量管理、生产技术管理带来了一系列的难题，为了解决这些问题，负责生产技术指挥工作的各级领导及相关调度指挥人员只有一遍遍、不厌其烦地到生产一线调查、研究、解决问题。另外，生产任务的增多，各岗位的互相协作与配合显得尤其重要，如因某一岗位或环节未及时开展生产作业，则既耽误生产，又增加了时间成本，降低了生产效率；当同时多处出现需解决的问题时，生产指挥人员有捉襟见肘之难、分身乏术之困。

2.对策：合理布点，设计、安装视频监控系统

为更好地掌握生产现场的第一手资料，及时、科学、细致地解决生产难题，打造数字化矿山，实现企业超常规、跨越式发展，公司聘请了信息中心，对铁路运输及装车系统开展了视频监控的设计安装工程。

2.1合理布置监控点

为充分发挥视频监控系统的作用，铁运处专业技术人员多方收集资料，深入运输装车、有人看守道口等一线了解实情，结合视频探头的技术参数，本着科学、经济、适用的原则，科学合理地布置视频监控的采集点。

本次工程主要对在宿县道口等17座有人看守道口、城郊站等4个装车站以及编组集配站等关键区域安装视频监控系统，以便对重要区域进行监控。共计46个摄像头，其中行车室内半球摄像头4个，室外摄像头为亚安云台一体机42个。另外组建分控中心和处调度中心可分别可对远端图像进行浏览与存储，同时可控制各远程区域摄象机的运动方向。因投资资金的限制将分1、2、3期分步实施，最终达到铁路沿线道口、车站全覆盖无盲点监控系统。

监控系统构建一个管理中心、多个权限分控中心和监控点。设于调度室的管理中心包括管理平台、储存平台、系统维护设备等。管理平台是业务系统的核心，主要完成业务管理、用户管理、设备管理和系统管理等功能；存储平台是系统图像数据存储管理中心，主要完成图像中心存储的管理和检测功能；设于站段的分控中心受权限限制可以浏览、操作所管理的摄像机，并可调看前端设备中存储的图像，可有选择地在本机硬盘中记录；设于站场、道口监控点部分负责现场图像的采集、报警信号和各种监控设备的控制。

2.2视频监控系统设计原则

以构架合理、高水准、高质量，低成本、低维护为出发点，在设计上充分体现当前数字化趋势，同时考虑到今后使用、维护、保养的方便性。本系统可实现以下目标：

先进性：采用目前国内监控领域较为先进的光纤传输和数字硬盘录像技术，以其集成画面多，录像、报警、智能控制、传输距离远，图像清晰实时，其性能可靠；高清晰、高画质，成为技术先驱。

可靠性：系统可采用双系统备份方式进行工作，使系统可靠性大大增强。

可扩充性：系统采用数字化矩阵及录像技术，具备网络叠加功能，可实现级联扩容。传输采用24和6芯单模光缆，可实现每分支最大24路监控。

实用性：其计算机操作人机界面操作简便（通过鼠标完成），矩阵切换控制通过摇杆按键进行画面切换及云台镜头控制。一般人员通过简单培训即可完成操作，维护简便。

（3）系统构成及工作原理：本系统由前端监控点、传输介质、监控中心三部分组成。

前端监控由固定摄像机、云台一体化的摄像机组成；前端视频采集设备安装在监视现场，它包括一体化摄像机、解码器、电源箱及光纤转换器等。前端摄像机将现场图像经过光纤转换器转换变为光信号，经过光缆传送到监控中心。

图像传输介质采用基于IP网络的视频服务器，线缆传输部分由双屏蔽视频电缆、光纤收发器和光缆组成，一根光缆可以同时传输1-120路图像及控制信号。

监控中心控制部分是视频监控系统的“大脑”， 是实现整个系统功能的指挥中心，起到对前端摄像机的图像信号进行切换输出及云台镜头的控制，由多路光接收机、多路视频矩阵、视频分配器、矩阵键盘等设备组成。在监控中心机房，有人看守道口、编组站、装车站场等监控点的所有信号通过主干光缆引到监控中心机房，通过多路光接收机分别将光图像信号解调为视频电信号，经视频分配器分配为两路或三路摄像机的原始信号，传输至本地电视墙、硬盘录像机和远端电视墙进行显示，以便能够实时、直接地了解和掌握各区第一情况，并及时对发生的情况做出反应。

其云台、镜头的控制操作采用硬盘录像机或视频矩阵键盘经转换输出的485信号器进行双向传输的方式，这种方式抗干扰能力强，数据传输率高，控制稳定可靠。主控可对所有监控网络中的监控点（客户端）实现授权管理，其它用户可通过局域网对监控点进行监看、控制云台巡视、视频切换、报警处理、设备状态自检等工作。

视频监视、存储、控制设备由电视墙及视频矩阵和硬盘录像机共同构成。

3.系统功能

前端监控点具有以下功能：

监控点的视频监控设备要求24小时不间断运行。

监控点摄像机能够实现动态监控（水平180°或360°旋转，垂直180°旋转），图像放大、缩小。

监控点摄像机具备低照度彩色/黑白自动转换功能。

每路监控图像帧数在25帧/秒，传输延迟在500毫秒以内。

监控的摄像机具有RS232或485接口，监控中心可以控制监控点的摄像机的旋转和图像变焦。

筛选厂摄像机具备防尘处理功能。

能够通过网络远程管理前端的监控设备。

监控中心具有以下功能：

在监控中心通过视频矩阵来接受和控制前端的监控图像。

图像存储周期至少30天。

监控中心可放置多台监控管理服务器，用于监控的图像、报警、权限、用户、存储归档等管理。

控制台可自由的切换监控图像、调整画面的大小。

当某个监控点出现报警时，该点的监控画面可以自动出现在PC控制台16画面中，并可以根据要求自动放大的大屏幕。

控制台可对远端监控点的摄像机进行控制，如：变焦、云台转动等。

将前端监控图像存储到计算机硬盘中，建立目录索引和数据库，并提供数据库接口，实现网络终端图像检索、浏览。

能够通过IE浏览器浏览监控图像。视频服务器发送端可通过IP网络传输监控图像；同时在监控中心通过工作站的接收端软件收看远端的监控图像，可对远端任意摄像机进行控制，并将监控图像实时存储到计算机硬盘上。

4.系统拓扑图

5.多点监控和回放

相关部门可利用现有局域网的环境，通过采用硬盘录像网络分控的方式，将监控点的信号采用全数字的网络传输方式传送到领导办公室里，只需要利用一台普通PC机及硬盘录像分控软件即可进行实时监控及录像。利用硬盘录像的网络分控的方式来实现，分控的数量没有限制，集团公司现有的局域网资源，完全可以保证传输带宽。

基于局域网的网络分控拓扑图如下：

本设计方案采用模拟和数字系统相结合的方式，用模拟系统来实现实时监看，用数字系统来实现存储和回放等。

采用以上视频监控系统，基本实现了对铁路运输、装车系统的重点环节、岗位及场所的实时监控，达到了实时了解现场状态，随时处理问题，提高了运输、装车的效率，保障了安全生产。 [科]