試論鐵路區間安全監控系統的設計與實現

馮昊

摘 要：該文主要對于鐵路區間安全監控系統的設計進行詳細分析，探討系統的硬件和軟件構成，提出系統能夠實現的功能，能夠有效對于事后稽查突發事件進行處理，是高速鐵路安全運營的重要組成部分。

關鍵詞：熱成像技術 鐵路安全運行 安全監控 關鍵技術

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，中國已經進入“高速鐵路時代”，對于區段火車進行監視和管理，這是確保軌道設施安全、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過程中，人們越來越關注安全運營管理。為了確保鐵路運行安全，應該利用好先進的科技手段，能夠在事故發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。傳統的監控設備在鐵路安全管理的應用需求中已經不能很好滿足，由于其在夜視能力、解晰度、監控范圍都存在一定的缺陷。隨著科技不斷發展，大變倍高清、透霧、自動聚焦電動鏡頭應用越來越多，再加上遠紅外熱成像技術、激光夜視技術的不斷發展，傳統監控設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，這些技術在不同的領域都有應用，能夠滿足鐵路區間安全監控系統發展的需要。

1 系統硬件構成

在鐵路沿線進行安裝鐵路監控系統，主要包括模塊有視頻圖像傳輸系統、智能識別預警系統、晝夜視頻圖像采集系統，還包括網絡視頻綜合管理軟件平臺的顯控管理系統，這是安裝在指揮控制中心內部。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中，主要是由高精度重載變速云臺、遠紅外熱成像系統和激光輔助照明系統、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24 h無縫監控，避免受到環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；對于可見光攝像傳感器來說，其主要是由高清晰CMOS攝像機，再加上相關配備的高清長焦自動變焦鏡頭所組成；為了實現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，并且，采用無紅曝技術在激光輔助照明系統中；在一體化的多傳感器系統中，系統的穩定性和抗風能力能夠通過整體的一體化設計而進一步加強，其主要是由多傳感器三視窗一體化高密度防護罩、內置解碼器、全方位高精度變速云臺等幾部分組成；內置設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精準定位的要求，云臺精度可達0.01度，另外，還具有相關的預置位功能、角度回傳功能、GIS/雷達聯動功能等。

在視頻圖像傳輸系統中，為了更好實現視頻圖像信號的傳輸，此系統能夠有效結合網絡編碼設備、光電轉換設備等，還可分為無線傳輸和有線傳輸的兩種方式。

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

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

2 系統軟件構成

在系統的軟件系統中，可以通過在網頁瀏覽器上輸人平臺URL，方便實現從網頁瀏覽器登錄管理平臺的功能，查看授權設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控。應用層、服務器層和設備接入層則是平臺的三個層次，其中，數據交換層在服務層完成。

2.1 系統軟件運行機制探討

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

2.2 平臺部署

對于中心存儲/數據管理服務器來說，設備實時視頻能夠通過流媒體獲得，在根據相關配置的錄像要求，能夠進行管理并保存相關的視頻。

對于報警服務器來說，報警服務器能夠接收到設備報警的上傳，同時，還應該在相應的客戶端進行轉發。

對于網頁服務器來說，能夠滿足視頻圖像分級管理轉發以及整個平臺的操作的靈活操作，開發則是基于IP網絡平臺進行，能夠在管理權限要求下，進行自由分發。

對于時鐘服務器來說，為了保證所有系統時間的絕對一致性，管理控制鐵路局內網絡管理系統的時間。

3 系統功能

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

第二，實現晝夜成像功能。在能見度良好的天氣晴朗狀況下，可見光成像系統的彩色模式能夠觀察監視識別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良的低照度性能；另外，對于無法精細夜視成像、夜視系統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范圍內的目標體進行細節監控觀察的要求，還可以輔助使用紅爆激光輔助照明系統。

第三，能夠實現實時硬盤錄像、抓圖、權限分配、以及多畫面監控等功能；還具備智能識別預警功能，安全監測設置鐵路軌道周邊視場范圍；另外，具備比較豐富的光學參數調整功能，能夠實現熱成像調焦、激光跟蹤、自動聚焦和電動變倍等功能。

4 結語

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

參考文獻

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