高鐵智能視頻監控系統

　　一、方案概括

　　鐵路是國家的重要基礎設施，是國家的大動(dòng)脈，是大眾化交通工具。我國幅員遼闊、內陸深廣、人口眾多，資源分布及工業(yè)布局不平衡，鐵路運輸在各種運輸方式中占有的優(yōu)勢更加突出，在經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展中具有特殊重要的地位和作用。目前中國大量的長(cháng)距離物資運輸和中長(cháng)途旅客運輸主要由鐵路承擔。

　　隨著(zhù)中國高速鐵路的快速發(fā)展，軌道交通安全已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，鐵路安防監控手段仍以人定時(shí)巡檢為主，這不僅耗費了資金、人力，而且并不能作 到實(shí)時(shí)監控，安全隱患仍然存在。在原有技術(shù)手段已達不到有效的安全防范目的的情況下，為有效避免列車(chē)運行中治安事故和意外事故的發(fā)生率，必須采用先進(jìn)的技術(shù)手段，建立鐵路列車(chē)運行安全監控系統。列車(chē)夜間行駛頻繁，由于夜間能見(jiàn)度低、視線(xiàn)較差，這對鐵軌沿線(xiàn)、交通樞紐以及機車(chē)編輯組視頻監控畫(huà)面的清晰度提出了更高的要求。只有選擇使用合適的設備，運用夜間監控技術(shù)，才能保證夜間監控視頻的效果。

　　二、需求描述

　　目前，高速鐵路要做到全線(xiàn)都設置視頻監控系統，重點(diǎn)監控區域為區間和站點(diǎn)、橋梁、隧道、公跨鐵、區間基站、變電所等。其中站點(diǎn)屬于有人值守，其它區域屬于無(wú)人值守，監控的具體對象可能包括：區間公跨鐵區段、通信、信號機房、牽引供電、電力供電機房?jì)韧?、?chē)站內候車(chē)室、站臺、進(jìn)站大廳、站前廣場(chǎng)、進(jìn)站咽喉等場(chǎng)所的監控。在未來(lái)的鐵路發(fā)展中，大城市快速運輸系統將同全國鐵路網(wǎng)連接，緊密配合，形成客運統一運輸網(wǎng)。

　　三、系統架構

　　鐵路視頻監控系統主要由三大部分組成：前端圖像采集系統、視頻傳輸系統、后端監控管理指揮系統。該系統滿(mǎn)足本地監控和中心聯(lián)網(wǎng)多級網(wǎng)絡(luò )化視頻監控的需求?？?4小時(shí)實(shí)時(shí)監控鐵路沿線(xiàn)安全情況，降低了安全監控人員的勞動(dòng)強度，為監控中心指揮提供強有力的保障，使各級監視中心的調度人員通過(guò)監視遠端傳送上來(lái)的現場(chǎng)圖像，直觀(guān)、準確、及時(shí)地了解各工區的實(shí)際情況。前端圖像采集系統的數據傳輸至各采集站，作業(yè)區，廠(chǎng)區監控中心后，視頻解碼器設備還原出視頻信號至數據接收器，即可完成數據的采集，傳輸，匯總。

　　圖1 系統架構圖

　　1.前端采集系統

　　(1)HP-RC系列遠距離無(wú)紅曝激光攝像機

　　和普HP-RC系列遠距離無(wú)紅曝激光攝像機，專(zhuān)門(mén)針對鐵路復雜環(huán)境下監控所設計的產(chǎn)品，可有效解決車(chē)燈強光干擾、晝夜全天候清晰成像等問(wèn)題。滿(mǎn)足對鐵路沿線(xiàn)、隧道、橋梁500米-1500米范圍內24小時(shí)實(shí)時(shí)監控需求。

　　安全性：激光光源采用940nm長(cháng)波和光學(xué)濾波雙重無(wú)紅曝設計。

　　優(yōu)異的圖像效果：最大60倍1.2～80mm超短焦連續變焦激光鏡頭，大角度激光發(fā)射器，保證激光照射覆蓋雙向鐵軌。特有集束非線(xiàn)性漸變折射率光纖整形勻化技術(shù)，達到高清晰度的照明效果。紅外校正高清成像鏡頭，晝夜焦點(diǎn)一致，車(chē)燈與激光照明重疊無(wú)虛焦現像。

　　精準同步控制：獨有DSS數字化照明角度控制自主專(zhuān)利技術(shù)，激光與攝像倍率自適應匹配算法，0.1o精確隨動(dòng)控制，可使激光光斑與成像視場(chǎng)實(shí)時(shí)保持一致。獨立光敏控制，保證攝像機的彩轉黑與激光開(kāi)關(guān)精確同步，內部智能延時(shí)分析，不受迎面車(chē)燈照射影響。

　　高可靠性免維護：采用密封充高純氮的高功率半導體激光器，防止結霜露和霉菌產(chǎn)生，有效保護激光管芯，20000小時(shí)長(cháng)壽命工作無(wú)衰減。整機內部器件均采用工業(yè)級寬溫器件，整機采用一體化熱平衡設計，無(wú)需內置加熱、制冷等溫控元件，即可在低溫和高溫環(huán)境下工作，可節省電量。整機采用超強鋁合金外殼進(jìn)行整機全密封處理IP66防護，防淋雨、防灰塵可適應各種惡劣環(huán)境。

　　(2)HP-TVC系列遠距離無(wú)紅曝激光攝像機

　　和普HP-TVC雙波段遠距離熱成像攝像機是專(zhuān)門(mén)針對鐵路復雜環(huán)境下監控所設計的產(chǎn)品。內部采用長(cháng)焦高清鏡頭配合200萬(wàn)可見(jiàn)光高清彩轉黑攝像機與336X256/640X512大口徑非制冷熱成像攝像機，并輔以重載360度全方位云臺，實(shí)現500m—1.5km以上晝夜全天時(shí)視頻監控。

　　高靈敏度：探測靈敏度(NETD)可達50mk，比常規產(chǎn)品更高的靈敏度，獲得更細膩畫(huà)面質(zhì)量，受霧雨雪天氣影響小。

　　先進(jìn)的圖像增強技術(shù)：優(yōu)異的非均勻圖像校正技術(shù)，無(wú)需TEC恒溫控制，具有良好的圖像均勻性和動(dòng)態(tài)范圍。SDE圖像細節增強技術(shù)，圖像平滑無(wú)噪聲，多種偽彩色和熱黑熱白極性圖像格式可選，適應性強，易發(fā)現低對比隱藏目標。

　　體積小重量輕：第五代超精細小型化探測技術(shù)，在保證相同的作用距離基礎上，降低了整機體積與成本，體積與重量減為第四代的1/2。

　　高精度光機設計：獨特的AS光學(xué)設計和高精度光機設計，優(yōu)異的成像質(zhì)量。

　　高可靠性：整機采用超強鋁合金外殼IP66防護，防淋雨、防灰塵，可適應各種惡劣環(huán)境。

　　圖2 前端設備

　　2.傳輸系統

　　本方案遵循統一規劃、合理布局、互聯(lián)互通、資源共享的原則，采用先進(jìn)的視頻監控技術(shù)，基于鐵路系統的IP網(wǎng)絡(luò )，構建數字化、智能化、分布式的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統，實(shí)現視頻網(wǎng)絡(luò )資源和信息資源共享。整體思路如下：

　　(1)設計思路

　　因地制宜、需求為基、品質(zhì)優(yōu)先。 借用鐵路原有傳輸鏈路選用穩定可靠的傳輸設備。

　　(2)確?？煽啃?/p>

　　由于網(wǎng)絡(luò )數據的重要性，任何失誤都可能造成及其重大的后果。所以，準確、安全、不間斷的數據傳輸與存儲都十分重要。

　　(3)確保技術(shù)的先進(jìn)性

　　為了確保技術(shù)的先進(jìn)性，我們將從如下幾個(gè)方面入手： 首先，選用廠(chǎng)家新推出來(lái)的設備以及那些推出時(shí)間較長(cháng)并且獲得了良好的市場(chǎng)聲譽(yù)的有生命力的產(chǎn)品;其次，采用新的技術(shù)。

　　(4)確保系統的可擴展性

　　可擴展性也即可伸縮性，即網(wǎng)絡(luò )應能自如的適應規模的變化。良好的可擴展性表現之一就是當用戶(hù)的規模增大時(shí)，無(wú)需增加新的設備，只需要增加相應的設備模塊即可，這既能有效的降低 。

　　3.指揮系統

　　目前監控系統聯(lián)網(wǎng)架構模式主要有全數字和數模結合模式兩種，前者的典型標志是采用網(wǎng)絡(luò )攝像機和數字矩陣，后者的典型標志是采用模擬攝像機加視頻編碼器。通過(guò)鐵總建設[2016]18號文，我們認為全數字更符合本次項目，原因如下：

　　(1)全數字網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統是當前網(wǎng)絡(luò )視頻監控最先進(jìn)的架構，是網(wǎng)絡(luò )視頻監控今后的發(fā)展方向，其它網(wǎng)絡(luò )監控模式會(huì )逐步過(guò)渡到全數字模式。

　　(2)全數字網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統是實(shí)現高性?xún)r(jià)比的高清視頻監控的基石。

　　(3)全數字網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統易于擴容，易于開(kāi)發(fā)應用新功能，是一套符合發(fā)展規律的、具有可持續性的、先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統。

　　(4)全數字網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統運作于監控專(zhuān)網(wǎng)內，對未來(lái)跨公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )監控系統改造具有指導意義。

　　故此，本系統架構按全數字模式設計網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統。

　　本系統功能包括：實(shí)時(shí)監看、可疑目標鎖定與自動(dòng)跟蹤、邊界入侵檢測、圖像增強、圖片融合等多種功能可方便優(yōu)化用戶(hù)操作，是系統具有實(shí)用性、先進(jìn)行、可靠性、可擴展性、方便易用性等優(yōu)勢。