试论铁路区间安全监控系统的设计与实现

冯昊

摘 要：该文主要对于铁路区间安全监控系统的设计进行详细分析，探讨系统的硬件和软件构成，提出系统能够实现的功能，能够有效对于事后稽查突发事件进行处理，是高速铁路安全运营的重要组成部分。

关键词：热成像技术 铁路安全运行 安全监控 关键技术

中图分类号：U298 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0093-01

目前，中国已经进入“高速铁路时代”，对于区段火车进行监视和管理，这是确保轨道设施安全、火车运行安全的重要手段，在不断向前推进的高速铁路建设过程中，人们越来越关注安全运营管理。为了确保铁路运行安全，应该利用好先进的科技手段，能够在事故发生的过程中完成时间追溯，这对于高速铁路安全运行具有重要的实际意义。传统的监控设备在铁路安全管理的应用需求中已经不能很好满足，由于其在夜视能力、解晰度、监控范围都存在一定的缺陷。随着科技不断发展，大变倍高清、透雾、自动聚焦电动镜头应用越来越多，再加上远红外热成像技术、激光夜视技术的不断发展，传统监控设备的观察范围和夜视能力能够很好的解决，可以提高几倍甚至几十倍，这些技术在不同的领域都有应用，能够满足铁路区间安全监控系统发展的需要。

1 系统硬件构成

在铁路沿线进行安装铁路监控系统，主要包括模块有视频图像传输系统、智能识别预警系统、昼夜视频图像采集系统，还包括网络视频综合管理软件平台的显控管理系统，这是安装在指挥控制中心内部。一般的通讯方式则是通过光缆进行传输。

在前端视频采集系统中，主要是由高精度重载变速云台、远红外热成像系统和激光辅助照明系统、高密度多传感器以及其防护罩、高清摄像机和高清长焦距自动变焦镜头等几种，后两者还分为透雾和不透雾两种可以进行选择。为了更好实现24 h无缝监控，避免受到环境光线或者天气因素影响，这里在雨雾天气或者夜间无光时的成像采用远红外热成像系统；对于可见光摄像传感器来说，其主要是由高清晰CMOS摄像机，再加上相关配备的高清长焦自动变焦镜头所组成；为了实现摄像机的远距离目标的精确夜视成像，通过在夜间使用可见光摄像机补光照明技术，并且，采用无红曝技术在激光辅助照明系统中；在一体化的多传感器系统中，系统的稳定性和抗风能力能够通过整体的一体化设计而进一步加强，其主要是由多传感器三视窗一体化高密度防护罩、内置解码器、全方位高精度变速云台等几部分组成；内置设备的保护能力还能够通过“三防”能力而加强，能够满足对于目标实现精准定位的要求，云台精度可达0.01度，另外，还具有相关的预置位功能、角度回传功能、GIS/雷达联动功能等。

在视频图像传输系统中，为了更好实现视频图像信号的传输，此系统能够有效结合网络编码设备、光电转换设备等，还可分为无线传输和有线传输的两种方式。

在智能识别预警系统中，独立识别处理CPU在此模块中，集成了智能化识别预警软件功能，满足视频图像的相关自动分析计算等要求，能够满足嵌入式软件和硬件相结合的要求，比如，这里具备了图像细节增强处理软件SAPV-v1.1以及图像稳定控制软件SAPW-v1.0，上述软件能与硬件进行很好配合工作，同时，预警信息会在自动识别过程中的异常情况进行判别。

在监控中心显控系统中，其系统的主要有以下几个部分组成，包括电视墙、液晶显示屏、监控大屏幕、数字矩阵控制系统等，还有相关的终端智能平台管理软件Pc工作站、高性能视频流服务器、3D操控键盘（带操控杆）。

2 系统软件构成

在系统的软件系统中，可以通过在网页浏览器上输人平台URL，方便实现从网页浏览器登录管理平台的功能，查看授权设备则需要通过有效的用户名和密码来进行登陆平台，这样就可以进行集中监控。应用层、服务器层和设备接入层则是平台的三个层次，其中，数据交换层在服务层完成。

2.1 系统软件运行机制探讨

第一，在管理系统中，当要增加设备时，应有管理员进行允许接入的设备信息的录入，包括通道数目、设备ID等；第二，在进行启动设备以后，携带着设备ID信息，完成注册指定的注册服务器工作；第三，设备注册命令传递给注册服务器后，进行信息在数据库中的匹配操作，然后可以进行注册设备，同时应该把设备的IP进行相关记录；第四，在有效的用户名和密码情况下，用户能够登录平台，并获得授权相关的设备列表以及设备与服务器；第五，云台控制、参数配置等命令可以通过在客户端的注册服务器进行相关的转发；第六，实时视频调阅的请求则是在客户端通过流媒体服务器完成。

2.2 平台部署

对于中心存储/数据管理服务器来说，设备实时视频能够通过流媒体获得，在根据相关配置的录像要求，能够进行管理并保存相关的视频。

对于报警服务器来说，报警服务器能够接收到设备报警的上传，同时，还应该在相应的客户端进行转发。

对于网页服务器来说，能够满足视频图像分级管理转发以及整个平台的操作的灵活操作，开发则是基于IP网络平台进行，能够在管理权限要求下，进行自由分发。

对于时钟服务器来说，为了保证所有系统时间的绝对一致性，管理控制铁路局内网络管理系统的时间。

3 系统功能

第一，满足大倍数变焦功能，进行三维遥控全方位监视。在三维操纵键盘或鼠标的帮助下，能够监视、观察、搜索监控范围内的相关目标，另外，能够方法特写相关的重点监视目标，还可以进行相关的图片抓拍。

第二，实现昼夜成像功能。在能见度良好的天气晴朗状况下，可见光成像系统的彩色模式能够观察监视识别8 km以上范围，而对于黑白模式来说，则具有较高的视频分辨率和优良的低照度性能；另外，对于无法精细夜视成像、夜视系统难以搜索目标的问题，在雨雾天气或者是夜间无光的情况下，可以选用红外热成像摄像机，能够满足4 km以上范围正常成像。为满足3 km范围内的目标体进行细节监控观察的要求，还可以辅助使用红爆激光辅助照明系统。

第三，能够实现实时硬盘录像、抓图、权限分配、以及多画面监控等功能；还具备智能识别预警功能，安全监测设置铁路轨道周边视场范围；另外，具备比较丰富的光学参数调整功能，能够实现热成像调焦、激光跟踪、自动聚焦和电动变倍等功能。

4 结语

为了实现列车运行道路和铁路沿线环境安全的高效监控，该文提出了铁路区间安全远程昼夜监控系统，并就其中关键技术进行分析，提出此系统在功能和技术上能够满足要求，通过铁路沿线自然环境安全监控，能有效保证列车的正常运行，具有非常重要的现实意义。

参考文献

[1] 张冰，孙长国.基于GPS与地图匹配的铁路运输安全监控技术研究[J].计算机与网络，2013（18）.

[2] 徐志根，陈继兰，杨义克，等.提速铁路道口安全监控系统的设计与实现[J].西南交通大学学报，2011，46（1）.endprint