通过无线网络技术实现内燃机车移动视频监控

郭战平

摘要：本文阐述了黄陵矿业铁路运输公司对内燃机车进行视频监控的必要性，介绍了通过无线网络技术实现对机车监控的系统构成方案和功能特点，对方案的可行性进行了论证。

Abstract： This paper expounds the necessity of video monitoring of diesel locomotive of Huangling mining railway transportation company， introduces the composition scheme and function features of locomotive monitoring system realized by wireless network technology， and discusses the feasibility of the scheme.

关键词：内燃机车；视频；网络；监控

Key words： diesel locomotive；video；network；monitoring

中图分类号：U262 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）04-0129-02

0 引言

隨着黄陵矿业铁路运输公司运力增加，铁路运行安全的重要性也变得越来越突出，视频监控已成为铁路安全信息化管理手段的重要组成部分。

既有的调度视频监控只能实现车站固定区域的视频监控，而对机车状况的监控则是一片空白，需要一种安全有效的监控手段，将机车运行过程中的音视频、轨迹信息以及其它的重要数据从移动的列车传送到监控中心；通过利用目前成熟的视频监控技术和无线网络传输技术实现对机车监控已经在国铁铁路机车上得到了应用，效果良好。

1 实施机车视频监控的组成和特点

铁路运输公司机车共有12台，对机车前后端、驾驶室、设备间加装音视频监控采集设备，集成应用智能视频处理技术，结合3G无线传输，列车沿线附近的车站可以进行无线动态监控和数据传输，机务部门和调度中心可以通过网络实现机车远程挥调度和管理。

整个系统分为三部分，即前端子系统、无线网络系统、监控中心，具体如下：

1.1 前端子系统

前端机车监控设备设计考虑到机车使用环境较恶劣的实际情况，选材时应尽量选择具有防腐蚀、抗潮湿、防水等性能的产品，同时为产品增加雨刷、排风扇设计。

前端视频采集系统采用EW9214和EW9224网络视频服务器、摄像机（云台及解码器）等组成。EW9214和EW9224网络视频服务器作为核心设备，其功能是将采集到的各监控点视频图像及报警信息，经过压缩编码处理，通过3G或WiFi无线网络传递给监控中心，实现视频的远程观看、现场报警远传。同时接收监控中心发来的命令，并作出相应的反应，比如控制视频切换、控制云台上下、镜头变焦等。具体设计为：

①前端子系统采用网络视频服务器和摄象机，完成对所有监控点的布设；电源由机车来提供。

②要求无线网络视频服务器在工作时必须有一张3G和WIFI无线上网卡。

1.2 无线网络系统

目前铁路沿线的中国移动、中国电信、中国联通3G网络已经基本实现了全覆盖，其中中国联通的3G网络带宽最高已经能够达到21Mbps/s，完全能够满足机车移动视频监控对网络带宽的需要。

①无线视频服务器自动拨号无线上网，获取一个动态公网IP地址。拨号成功之后，通过3G无线通道，把通过H.264压缩算法编码后的图像信息流，主动发送到移动视频网关程序中。

②移动网关程序的安装位置必须有固定的公网IP地址，或在有固定公网IP地址的局域网中，在公网路由器上做端口映射也可，默认映射端口：UDP 5000；TCP 8212；端口可由用户自行更改，也可以用域名指定。

1.3 监控中心

在监控中心配置3台服务器，即监控主机、存储服务器、中心服务器（无线视频网关），其功能具体如下：

①监控主机的功能是对各监控点的视频浏览和摄象机姿态调整等，安装“监视器”软件；②存储服务器的功能是对各监控点视频资料进行录象，安装“存储服务器”软件；③中心服务器上的功能是管理整个系统，安装“服务器管理平台软件”、“SQLserver2008”软件；④监控中心安装有网络视频解码器，能够将获取的数字信号，通过解码还原出图像和声音，并传输到电视墙上。

2 采用网络技术实现机车视频监控的主要技术内容（见图1）

2.1 系统构成

2.1.1 监控采集端

组成部分包括支架、摄像头、无线网络视频服务器等，负责采集、压缩、传输视频信号。

2.1.2 服务器集群

包括应用服务器和数据库服务器，建设在3G数据网络上，负责用户管理和权限分配，并压缩和传输所采集到的视频信号，最终形成能够存储的服务器集群。

2.1.3 手机监控端

实时监控信息也可以通过手机端被相关人员观看，也就是说视频监控客户端不仅能够在监控中心使用，也能够在手机上使用。

2.1.4 服务器监控端

可通过后期建设的监控大屏或PC等服务器监控端进行查看视频实时监控信息。

2.1.5 无线视频服务器

无线视频服务器：其属于数字视频处理系统，包含无线网络传输、图像压缩、视频采集等多项功能。嵌入式设计，工作前接通电源即可。集成标准I/O接口和串口为一体。模拟视频采集后，经过压缩编码，转换成数字图像信息，之后利用3G网络将数字视频传输到网络上。

2.1.6 流媒体服务器（监控主机）

流媒体服务器的作用是高效地向授权用户转发他所请求的数据流。一线业务人员可以采取视频监控设备（移动、固定视频监控设备）实地拍摄监控画面，监控视频通过VPDN网络传输至监控数据服务器，监控人员可以采取PC、LED大屏幕、手机终端采取读取服务器IP地址，通过3G网络传输至各监控终端。

2.2 系统网络结构

系统通过3G无线通信网络实现无线视频传输及无线视频监控，如此一来相关人员即使不在现场，通过移动终端（手机、PDA等）也能够及时获取现场车载监控点采集的图像，获取相关信息，从而做出正确的决策。

3 系统功能概述

3.1 远程图像传输

系统采用标准的TCP/IP协议，能够被应用在无线网络、广域网和局域网。视频服务器提供RJ-45以太网接口，能够直接接入局域网交换机或者HUB上，此外，设备能够任意设置网关。监控中心通过安装视频监控服务器，具有权限的用户可通过IE浏览器监控远程现场。每位用户都能够依据自身需求选择任意现场监控，多人观看同一现场也可。

3.2 远程设备监控

依据不同等级的用户，可分配不同的控制权限。用户控制权限比较高的能够优先控制设备，比如调节摄像机镜头改变监视范围和观察效果；控制云台转动选择监视区域对象等。

3.3 多画面监视

利用该系统，用户能够在同一客户端上同时监视四路，最多六十四路前端图像，实现了对整个监控网点的对比监测和全局掌控。此外，为便于用户观察细节，该系统还能够实时放大任意一路图像监控，使全屏范围都出现该路图像。

所有的监控画面都能够按照一定的时间间隔依次轮流切换，也可以在一个图像框内轮换显示所有的摄像机画面，画面间隔时间可调节，用户可以依据自身需求灵活设置画面切换间隔时间。

3.4 电视墙监控

用户能够利用专用解码器获取模拟信号，之后利用视频矩阵将各路模拟监控信号放到同一个电视屏幕里。为实现高清图像解码，应选用CR5100D解码器，该解码器能够把前端图像无缝连接电视墙，有利于客户的统一调度指挥（见图2）。

3.5 支持PDA手机浏览

独有的支持手机浏览软件，可以将插件挂在网页上，方便客户下载安装，如此只需将软件下载到手机中，就可以不受时间和空间的限制随意的观看视频图像，即使是在没有电脑的情况下。

3.6 控制优先权机制

管理机制比较完善，能够依据不同级别的用户提供不同的控制权限。

4 结论

通过无线网络技术可以实现对内燃机车进行实时视频监控，机务段和铁路运输公司调度中心通过手持终端可以对机车状态进行远程监控，提高了行车的安全性，有助于加强机车运行管理避免人为事故的发生，具有一定的推广应用价值。

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