复杂山区铁路建设移动视频系统的研究及应用

吴波

摘要：山区铁路地质结构复杂，建设高技术可视化施工安全管理系统势，以隧道施工为安全生产管理重点，以杜绝坍塌、高处坠落、隧道突水突泥以及爆炸等事故為实时监控的重点，能够有效的提高安全生产管理效能，促进安全生产。

一、概述

随着数字化码分多址（CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS，以后简称CDMA）无线网络技术和数字视频压缩技术的发展，在CDMA无线网络上传输视频和音频成为一种趋势。最新推出的FM8102D CDMA双通道无线视频/数据终端，具有其他无线监控系统无法比拟的功能和特点，能够保证野外无法架设光缆、电缆和车辆移动过程的数据和视频的正常通信，完全符合移动通信的严格要求，是全数字化、智能化、网络化、系统化无线监控系统的典型代表。该系统广泛用于公安、消防武警现场指挥，铁路、高速公路、水利防汛、等指挥系统，能够将远离指挥中心的现场实况、监测数据实时传递到指挥中心甚至能够建立通讯的任意地点。还能传输数据、GPS定位信息等，便于各级指挥部领导实时掌握生产施工现场情况，提高安全生产管理的准确性和及时性。

新一代移动视频监控系统的移动特性是利用CDMA技术进行视频数据的无线网络传输的新型系统。该系统采用了独立的视频压缩算法、流媒体视频数据压缩技术无线传输网络解决方案，整合了CDMA数据通讯功能和数字视频编码功能为一体化的便捷式的产品。它把摄像机图像经过视频压缩编码模块压缩，通过智能无线通讯终端发射到CDMA，网络，实现视频数据的交互、发送/接收、加解密、加解码，链路的控制维护等功能。根据应用，把实时动态图像传到距离用户最近的联通通信网络。总控系统通过Internet或者用户专有VPDN，从系统中得到实时图像数据信息。该系统整合了CDMA网络和Internet网络的优势，在空间和距离上产生突破性拓展。

二、系统需求分析

由于山区铁路地质结构复杂，施工难度巨大，安全生产隐患众多。运用高技术可视化施工安全管理系统，对施工现场进行实时监控，能够有效的提高安全生产管理能效，促进安全生产。经分析，设计如下，

1.在隧道、高架桥梁和铁路铺架施工现场设置1-4台摄像机拍摄施工现场的实时图像；安装1-4台FM8102D -B数码无线视频/数据终端，对拍摄的现场图像和记录的数据进行及时发送。

2.在特殊环境的施工现场，设置瓦斯、温度、湿度、压力传感器，监测施工现场数据；在有需要的重要位置，安装人体探测器、报警设备，发生状况可由工作现场直接向总指挥部安全生产监督管理监控中心报警；

3.对现场安全监管人员巡查可以设置好时间、线路，安全生产监督管理监控中心监察现场安全监管人员是否按照监管要求定时、到位履责；

4.安全生产监督管理人员通过监控中心的监管平台，实时观看监控点的图像、观测监控点重要监测数据，并可操控监控点设备；

5.领导和被授权的管理人员通过办公网络系统，可实时观看监控点的图像；

6.遇有特殊情况，可以在第一时间向最高领导机关提供现场图像。

三、系统设计原则

根据铁道建设的行业标准的要求为高技术可视化施工安全管理系统设计了选型。整套系统先进、成熟，功能强大实用性强，稳定可靠且组合方便，扩展性能高，能为以后系统扩展留有充分的余地，为系统升级提供便利；系统的扩展功能多样化，通过联机实现信息交换、监视、控制和管理。系统的人机界面良好，运行管理方便，视频/数据采集精确，反应迅速，操作简便。

四、系统特点

FM8102D CDMA数码无线视频/数据终端系统，采用功能模块化设计，产品集视频/数据采集为一体。系统配有标准电源、内置电源；可选配车载电源、太阳能电源。其主要特点如下：

1.安装在不便布线的野外作业现场，节省大量光纤、电缆和宝贵的人力资源，不涉及迁移补偿问题，不破坏生态环境。

2.可再利用率很高，完成阶段作业，可迅速迁移应用。

3.可实现对异地现场情况的实时监控，不受时空限制，对多个现场可同时进行指挥。

4.支持1-4路PAL/NTSC制彩色或黑白复合模拟视频（CVBS）信号。

5.支持自动录像和报警录像，报警前、报警后可记录远程现场图像，报警抓拍等，实现报警联动录像和画面弹出显示。

6.支持PPP、IP、TCP、UDP、ICMP、DNS、等协议，支持静态、动态IP或DDNS域名寻址。

7.支持256路站点同时在线，传输速率CDMA 3～25帧/秒。

8.通过CDMA和计算机网络，真正做到任何时间、从任何地方、对任何现场都能实现监控。

9.完整的监控管理功能，为用户提供了灵活的监控画面选择，电子地图使用，对云台、变焦的控制，预置位和镜头的轮巡，以及实现图像抓拍、录像和录像回放、报警和报警联动功能。

10.充分利用网络隧道、128位加密算法、防火墙/VPN、加密锁、权限管理、安全认证、实时时钟等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏。

11.监控中心软件分级式管理，用户可以不受时间、空间限制对监控管理目标进行实时监控、实时管理、实时查看、实时指挥。

12.支持操作系统windows9x/ME/NT/2000/XP。

五、系统组成

数码无线视频/数据系统基于营运商电信级的CDMA网络，系统结构简洁明了，扩展性好，能适应多变的监控要求。主要由四部分组成：

1、视频图像及数据实时数码无线视频/数据终端

在不便布线的野外作业现场，安装监控摄像机和数据采集传感器，FM8102D 数码无线视频/数据终端连接监控摄像机和数据采集传感器。监控摄像机用于采集各被监控点实时视频信号。云台可以由控制中心的计算机控制。

2、无线视频/数据传输系统

FM8102D 产品具有传输距离远、低延时和设备成本低的特点，可以提供高效和经济的视频传输解决方案。CDMA无线接入理论速率153.6Kbps，目前实际测试速率为80kbps，是平均30-40kbps的GPRS数据传输的2-3倍。可以将不同地点的现场视频信息及数据信息通过无线通讯手段实时传输到总监控中心。FM8102D 远程终端传输实时视频信号，可以连接摄像机或带云台的摄像机。FM8102D 无线终端具有标准RS-232标准通信接口，能够与数据采集传感器连接，完成数据的采集和处理、控制输出和进行数据通信、主动报警、接收远程命令、开关灯等功能。

3、总控系统

总控系统主要由矩阵电视墙、服务器系统、相关外设、系统软件等组成，可完成对监控点的图像接收与显示，录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。对各个远端监控点进行实时图像监控，中心端接收软件可同时接收16路远程站点传回来的视频信号和数据资料，中心端可保存或抓拍视频图像，也可以通过远程控制各监控站点的云台摄像头，可远程触发报警录像等功能。分站点数据采集回传到中心端就立即被接收软件分析并保存。中心端同时支持多个网络共享浏览，中心端也可与投影仪连接，实时分析和观看。

4、远程监控终端

远程监控终端可以是任意一台能够和本系统运行网络连接的电脑、手机。电脑通过安装远程监控终端软件，经过总控系统的安全认证，即可远程监控；具有视频功能的手机，也能通过下载安装远程监控软件手机版，直接用手机进行远程监控。

六、结束语

本文对移动视频监控系统建设方案的进行探讨，应用于山区铁路隧道施工监控，能随时、随地对高风险隧道施工进行实时监控，掌握施工进度。对今后复杂铁路施工视频监控系统的设计、实施均有一定的借鉴意义。