鐵路牽引變電所視頻監控系統更新改造方案研究

摘 要：結合黔桂線牽引變電所視頻監控系統改造項目，分析了既有視頻監控系統存在的問題，并結合視頻監控系統的發展，指出了既有基于微機平臺（DVR）的視頻監控系統存在的缺點，提出了采用網絡化數字視頻監控系統的改造方案。改造方案詳細分析了采用高清攝像頭視頻監控的帶寬需求，并研究了被控站、通信通道及主控站的升級改造內容，可以為其他鐵路視頻監控系統的改造項目提供參考。

關鍵詞：鐵路；牽引變電所；多媒體視頻監控；數字化視頻監控

中圖分類號：U224.9 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.072

既有黔桂線各牽引變電所、開閉所視頻監控系統均采用嵌入式網絡DVR的視頻監控系統，通信通道與遠動系統共用2M雙環網通道，系統自2009年運行至今。目前，該視頻監控系統存在畫面缺失、模糊等問題，在電力調度所監控主站無法清晰、流暢地調看各牽引變電所、開閉所子站的監控畫面；各牽引變電所、開閉所的攝像機部分已經損壞；各所攝像機大多不具備紅外功能，無法滿足光線不足情形下的畫面監控需求。

1 視頻監控系統概述

視頻監控系統的發展經歷了3個階段，分別為模擬視頻監控系統、基于微機平臺（DVR）的多媒體視頻監控系統和數字化視頻監控系統。以下分別介紹各監控系統。

1.1 模擬視頻監控系統

模擬視頻監控系統為第一代視頻監控系統，主要設備由模擬攝像機、電纜、模擬監視器、存儲設備及視頻切換矩陣等組成，其特點是視頻信號的采集、傳輸、存儲均采用模擬信號。雖然在早期視頻監控領域發揮了作用，但是隨著數字視頻監控系統的發展，模擬視頻監控系統出現了監控范圍小、存儲空間小的缺點，已經逐步退出市場。

1.2 基于微機平臺的多媒體視頻監控系統

相比于模擬視頻監控系統，基于微機平臺的多媒體視頻監控系統的進步之處反映在此監控系統可以將模擬的視頻信號經過數字化處理以后存儲在電腦硬盤中，而不是錄像機之中。此系統可以借助計算機方便實現視頻圖像的回放、存儲及搜索等圖像處理功能。此系統近幾年來得到了廣泛應用和快速發展，黔桂線使用的正是基于嵌入式DVR的視頻監控系統。該系統被控站的系統結構如圖1所示。

1.3 數字化視頻監控系統

從圖1可以看出，DVR硬盤錄像機與攝像機之間通過控制線、視頻線連接，并且攝像機需要單獨的電源線引入，因為錄像機接收的為模擬視頻信號。隨著人們對視頻監控需求的增加，基于DVR的視頻監控系統出現了存儲容量小、安全性差和無法滿足高清視頻需求的缺點。

而基于嵌入式技術（NVR）的全數字化視頻監控系統不僅可以實現視頻信號的采集、傳輸及存儲的全數字化，還可以實現視頻監控的網絡化傳輸，相比于第一、二代視頻監控系統，具有系統擴展能力強、維護費用低及功能強大的特點，是新一代視頻監控系統。

2 本次監控系統的升級改造方案

結合既有黔桂線視頻監控系統的通道組網情況和視頻監控系統的發展趨勢，本次設計從2方面對視頻監控系統進行升級改造，以滿足運營對牽引供電設備監視的需求。

2.1 攝像機的升級改造及寬帶需求

本次設計擬將既有攝像機全部換成1 080P高清攝像機，經過計算和實際應用，在最不利的情況下，每個攝像機需要8M帶寬滿足流暢的1 080P高清動態應用。但在實際運用中，4M帶寬也能基本滿足要求。考慮到通信資源的限制等問題，本次設計按4M帶寬考慮，僅考慮每個所同時1路攝像機監控信息上傳。

2.2 通信通道的升級改造

本次設計將視頻監控通道與遠動通道分離，改造后的視頻監控通道采用4 Mbit/s的傳輸速率以及點對點運行方式。

2.3 被控站視頻監控系統的升級改造

本次設計將既有牽引變電所、開閉所的視頻監控系統更換為基于NVR的全數字視頻監控系統，攝像機全部更換為網絡紅外快速球形攝像機（支持1 920×1 080全高清分辨率）。升級改造后的系統組網如圖2所示。從圖中可以看出，基于NVR的視頻監控系統對攝像機的聯系控制更加簡單。

被控站的視頻監控系統應能夠獨立實現對變電所、開閉所內設備運行狀況的實時監控，并能夠配合調度所控制站設備實現對所內設備運行狀況的全部遠程監控功能及相關輔助功能，應具有對視頻圖像的實時監視、報警、回放、搜索、剪切、存儲；接收圍禁系統報警及狀態信息，并參與相關聯動等功能。

被控站視頻監控系統的系統構成為：變電所、開閉所控制室內分別設置視頻監控盤，內設工控機、視頻服務器、報警主機、網絡設備、電源轉換設備和遠程通信接口設備。另外設置攝像機、紅外圍禁設備等功能。

2.4 監控主站軟件升級改造

對主站的視頻監控軟件進行升級，以滿足視頻信號的解碼要求。

3 結論

本文在研究視頻監控系統發展過程的基礎上，提出牽引變電所視頻監控系統采用全數字化視頻監控的改造方案，可以為其他鐵路改造工程提供參考。

參考文獻

[1]王晨.智能視頻監控系統設計[D].南京：南京理工大學，2007.

[2]楊建全，梁華，王成友.視頻監控技術的發展與現狀[J].現代電子技術，2006（12）：84-88.

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作者姓名：馬少坡（1986—），男，研究方向為牽引供變電技術。

〔編輯：劉曉芳〕