平舞鐵路道口無線視頻監控系統設計

摘 要:本文提出了一種鐵路道口無線視頻監控系統的設計方案，并在平舞鐵路部分道口進行了實驗安裝，實驗結果表明，本文所設計的鐵路道口無線視頻監控系統是可行的，可以作為一種鐵路道口無線視頻監控系統的建設模式進行推廣應用。

關鍵詞:無線網橋網絡紅外攝像機鐵路道口無線視頻監控系統設計

中圖分類號:TN92文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(b)-0106-02

平舞鐵路是舞陽鋼鐵有限責任公司的企業專用線，承擔著舞鋼生產所需的各種原材料和外發鋼板的運輸任務。平舞鐵路線路全長75km，周圍村莊眾多，人口密集，沿線有鐵路道口97處，其中無人看守道口80處。由于鐵路沿線村民鐵路安全知識比較匱乏，在鐵路道口經常會發生行人、車輛與火車搶道的現象，如果機車司機稍不留神，就會發生路外事故，自舞鋼建廠30對年來發生過多起類似的路外事故。為了保證平舞鐵路的行車安全和鐵路沿線人民的生命財產安全，我們有必要設計一套完善的鐵路道口無線視頻監控系統，讓機車司機在到達道口前就能夠通過系統的終端顯示設備看到道口的實時情況，發現有行人、車輛搶道時，及時采取措施，預防或減少路外事故的發生。

1 系統結構設計

鐵路道口無線視頻監控系統從功能來講，可以分為道口視頻采集系統、數據無線傳輸系統和機車監控中心三個部分，系統網絡結構如圖1所示。

1.1 道口視頻采集系統設計

在道口視頻采集系統設計中，我們選用網絡紅外攝像機和寬帶網絡交換機作為主要設備。我們可以根據道口的實際情況選用2～4臺網絡紅外攝像機和1臺8口寬帶網絡交換機。網絡紅外攝像機用于采集道口視頻圖像，并對圖像數據進行壓縮、編碼后經RJ45接口傳輸至寬帶交換機，寬帶交換機將多路攝像機的圖像數據傳輸至無線傳輸設備。

1.2 數據無線傳輸系統設計

在數據無線傳輸系統設計中，我們選用2.4G室外工業級無線網橋，采用點對點組網模式或者中繼組網模式進行組網。我們首先在所有運用機車上安裝無線網橋，然后根據道口所處的位置選擇相應的組網模式和設備安裝方式。

對于直線型道口(處于直線區段的道口)，我們采用點對點組網模式:在道口處安裝一個無線網橋，當機車運行至無線網橋的信號覆蓋區域后，機車和道口無線網橋之間就形成了中繼組網模式。

對于彎道型道口(處于彎道區段的道口)，我們采用中繼組網模式:在道口處安裝一個無線網橋，并在道口的上下行方向上各安裝一個無線網絡中繼站，當機車運行至道口無線網絡中繼站的信號覆蓋區域后，機車和道口無線網橋之間就形成了中繼組網模式。

當機車進入道口無線網橋(中繼站)的信號覆蓋區域(根據平舞鐵路的實際情況，我們要求無線網橋的有效傳輸距離為1000m)后，安裝在道口的無線網橋和安裝在機車上的無線網橋構成無線鏈路，就可以實現機車和道口之間的數據傳輸。

1.3 機車監控中心設計

在機車監控中心設計中，我們選用工業級工控機和壁掛式液晶監視器作為主要設備。工控機通過視頻軟件對車載無線網橋接收到的圖像數據進行解壓、解碼后，在監視器上進行顯示。

通過以上敘述我們不難得出以下結論:

(1)數據無線傳輸系統的圖像數據發射部分安裝在道口，圖像數據接收部分安裝機車。因此，我們也可以把鐵路道口無線視頻監控系統的設備可以分為道口設備和機車車載設備兩個部分。

(2)當機車進入前方道口無線網橋(中繼站)的信號覆蓋區域后，安裝在機車上的無線網橋自動與前方道口的無線網橋進行連接，道口視頻采集系統采集到的道口視頻圖像就通過無線網絡傳輸到機車監控中心，機車司機可以在監視器上提前看到前方道口的實時視頻監控，發現異常情況，及時采取措施，從而有效預防路外事故的發生。

2 系統設備安裝

2.1 道口設備安裝

道口設備包含網絡紅外攝像機、網絡交換機等道口視頻采集系統設備和數據無線傳輸系統的圖像數據發射部分設備，道口設備的安裝方式如圖2所示。

安裝說明:

(1)道口設備要安裝在高度為6m以上建筑物或者立桿上，并且需要為其提供AC220V電源。

(2)為了保證圖像數據的穩定、流暢傳輸，我們為道口的無線網橋配備2.4G高增益室外板狀定線天線。

(3)為了保證列車上下行方向運行時，機車監控中心都能夠接收到道口的視頻圖像，我們為道口的無線網橋配備兩面定向天線，采用背靠背方式安裝，兩面定線天線通過功分器與無線網橋連接。

(4)道口前后1000m范圍內有彎道、影響無線網絡數據傳輸的，要加裝無線網絡中繼站。

(5)網絡紅外攝像機的數量和安裝位置根據道口的具體情況確定。

2.2 機車車載設備安裝

機車車載設備包含工控機、監視器等機車監控中心設備和數據無線傳輸系統的圖像接收部分設備，機車車載設備的安裝方式如圖3所示。

安裝說明:

(1)工控機、監視器、無線網橋等要安裝在機車內部，天線要安裝在機車頂部。

(2)機車內供電電壓為DC110V，而各設備所需的供電電壓為AC220V。為了解決這一個問題，我們可以選用DC110V/AC220V逆變器把機車所提供的DC110V電壓轉換成AC220V，然后為機車車載設備供電。

(3)為了保證圖像數據的穩定、流暢傳輸，我們為車載無線網橋配備2.4G高增益室外板狀定線天線。

(4)因機車為雙室駕駛，為了保證機車上下行方向運行時，機車監控中心都能夠接收到道口的視頻圖像，我們為車載無線網橋配備兩面定向天線，采用背靠背方式分別安裝在機車頭部和尾部，兩面定線天線通過功分器與無線網橋連接。

3 結語

本文提出了一種道口無線視頻監控系統的設計方案，該方案已經在平舞鐵路部分道口實驗安裝，實驗結果表明，系統是可行的，并具有可擴展性、經濟性和實用性等優點。道口無線視頻監控系統在平舞鐵路的廣泛應用必將有效減少平舞鐵路路外事故的發生，為平舞鐵路的行車安全和鐵路沿線人民的生命財產安全提供強有力的技術保障。

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