随着中国高速铁路的快速发展,轨道交通安全已经成为人们关注的焦点。目前,铁路安防监控手段仍以人定时巡检为主,这不仅耗费了资金、人力,而且并不能作到实时监控,安全隐患仍然存在。在原有技术手段已达不到有效的安全防范目的的情况下,为有效避免列车运行中治安事故和意外事故的发生率,必须采用先进的技术手段,建立铁路列车运行安全监控系统。列车夜间行驶频繁,由于夜间能见度低、视线较差,这对铁轨沿线、交通枢纽以及机车编辑组视频监控画面的清晰度提出了更高的要求。只有选择使用合适的设备,运用夜间监控技术,才能保证夜间监控视频的效果。

一、项目需求分析

在目前的铁路安全监控中主要存在以下问题:

如何解决铁路交通夜间监控“失明”问题

1.夜视监控“失明”

铁路交通从普通列车发展到高铁,国家已经经历了六次铁路大提速。随着速度的加快,夜间对铁路的监控难度也越来越大。多数夜视监控设备难以做到清晰地抓拍铁路路面状况,获得清楚的现场情况。然而,为响应铁路交通的大提速,监控系统及设备必须达到“快速、准确、高清晰度”这三大要求。

2.难以应对恶劣的环境

夜视监控一般应用于室外恶劣的环境下,常年接受风吹雨淋,因此铁路专用监控设备必须具有超强的抗恶劣环境的能力。

3.系统集成化程度低

铁路综合视频监控系统规模越来越大,系统需要进一步与入侵报警系统、火灾报警系统、门禁系统、动力监控系统等进行融合,这就使得综合视频监控系统变得更加复杂,而传统的孤岛式系统将无法满足系统应用向深层次的发展,只有将各种系统数据通过网络汇聚、处理和传输,才能深度挖掘系统的功能,提升铁路综合视频监控系统的集成度。

4.智能化程度低

铁路运输旅客人数众多、情况比较复杂、监控点也较多,所以仅仅依赖人力很难对各种突发情况作出及时和准确的反应。通过智能视频分析技术可以对视频画面进行高速分析和理解,从而完成人流量统计、拥挤检测、人脸识别跟踪、自动报警、监控联动等功能,大大减少职员的工作量,同时提升了系统的正确性和及时性。

二、具体方案设计

企业研发的光电技术H-C系列热成像摄像机和H-RC0620C、H-RC0620HW远距离激光摄像机,专为铁路沿线、隧道口监控设计,采用无红曝主动红外激光作照明源,使用高分辨率低照度长焦摄像机,可进行昼夜连续监控;可有效抑制高速铁路上火车迎面照射过来的各种杂光,始终保持画面清晰;大角度激光发射器能保证激光在摄像机广角状态下实现满屏;特有的激光整形匀化和光功率控制技术、数字化照明角度控制技术,实现了0.1o精确随动控制,以达到最佳的照明效果;满足昼间500米、夜间250米纵深范围内的铁路线路状况24小时实时监控需求,内部工业级嵌入式控制电子系统,实现对摄像机的变倍、聚焦、视频切换、云台俯仰/旋转高稳定性控制;整体外壳采用超强铝合金,达到了I66防护等级,确保设备在野外恶劣环镜中能长期运转。

图1H-RC系列远距离摄像机

图3 夜间抓拍效果

时下,这些设备已在铁路安防监控系统中发挥实质性的作用,相关方案已用于太原铁路局(1000余套)、武汉铁路局宜万线、广深铁路沿线、广坪铁路沿线等线路,彻底克服了夜间监控效果差等诸多问题,实现了24小时全天候视频安全监控。总体实施方案系统结构示意图如下图4所示。

该系统主要由前端远距离激光夜视系统、传输系统和后端监控中心组成。根据所要监控区域的范围设立激光夜视仪,将其安装在云台上,云台可受控制中心控制。视频信号和控制信号经视频服务器编码后通过网络光端机接入光纤,传输至控制中心,视频图像及报警监控信息在这里实时显示。一旦发现有可疑人员、车辆活动或有越界行为,即可通过控制中心的系统控制向前端摄像发送控制信号,控制云台及摄像机即可跟踪目标,控制中心可根据情况作出分析,向巡逻人员下达指挥命令。

企业通过对铁路列车特殊环境的仔细调研,深入研究现有监控传输方式,并结合多年监控系统工程经验,确定采用铁通系统已有的光缆传输设备来架构铁路安全监控系统。该系统充分利用已有的传输方式,带宽大,组网能力强,避免了重复建设,有利于节省成本。

图4总体方案图

三、系统方案的功能特性及优势

1.远距离夜视功能:C系列热成像摄像机和H-RC0620C、H-RC0620HW远距离激光摄像机具有1000米以上远距离夜视能力,有效解决常规摄像机夜间纯黑环境下无法工作的问题。

2.强光抑制能力:优化红外长波成像和超窄激光光学窗口技术,能有效抑制车灯对CCD成像产生的炫光饱和现象,在铁路和公路复杂光照环境下可昼夜清晰成像。

3.全天候监控:高灵敏度热成像探测,具有强盛的雾雨雪穿透能力,可适应多种光照条件的背光补偿,以确保在白天、夜晚和逆光的条件下都能得到清晰图像。

4.集中设备管理:用户可以远程登录中心管理服务器、集中管理系统内各种设备和资源。

5.多级系统级联:支持多种网络协议,支持动态I,前段控制产品可通过DSL自动拨号接入网络,支持CDM1、3无线传输。

6.分布式存储管理:采用分布式存储管理技术,实现存储的层次化、网络化,具有计划、联动、手动等多种录像方式、录像检索和回访功能,操作方便快捷。

7.并发视频直播:支持单播/组播、多画面远程实时监控,具有分组轮跳功能。

8.双向语音通信:可在任意一个网络终端对前端控制点位进行音频对讲或广播。

9.联动报警管理:报警事件发生后,系统可自动触发一系列预设联动,实现报警系统智能化。

10.虚拟网络矩阵:可任意绑定前端监控点和视频解码器,实现网络虚拟矩阵,控制电视墙实现监控和分组转换。

11.分级用户管理:根据不同需要设定各级用户,使用不同权限访问不同资源。

12.WB浏览:用户可以随时随地通过I浏览器实时观看系统内的视频资源,并可进行相应权限的资源管理。

四、项目案例

北京和普威视多套铁路专用激光夜视摄像机在宜万线(宜昌东至凉雾段)成功应用,彻底客服了铁路夜间监控“失明’等诸多问题,实现了全程24小时全天候的视频安全监控。

随着中国高速铁路的极速发展,轨道交通安全已经成为人们最为关注的焦点,尤其是夜间对铁轨沿线、交通枢纽以及机车编辑组视频监控画面的清晰度提出越来越高的要求,国家铁路总局和铁路总公司对此也多次提出了实现铁路信息化建设的总体部署。

北京和普威视光电技术有限公司积极响应国家铁路安全信息化建设的总号召,大力推广铁路领域夜视监控产品,自主研发生产的铁路专用激光夜视摄像机以优良的性能、高清晰度的夜视效果和超强的抗恶劣环境能力日夜驻守着中国轨道交通安全,为中国铁路安防事业的发展奉献着微薄之力。

1.工程概况

宜万线(宜昌东至凉雾段)重点桥隧视频监控系统工程,包括(1)武汉铁路局综合视频监控系统视频区域节点的互联互通;(2)宜万线(宜昌东至凉雾段)重点桥隧监控系统视频接入节点;(3)监控视频采集汇聚点包含沿线2个车站、1个信号中继站、50个基站,视频采集点包括24处重点桥头区域、135个重点隧道口;(4)行调台、业务处、公安处、通信段、沿线车间、公安所等用户终端设备;(5)视频网络,宜昌东、恩施至武汉铁路局综合视频监控系统区域监控中心的视频网络等。

2.技术规范及难点

(1)材料和工艺

所选择的材料和工艺适应预期功能,且适应工程现场条件。通用工艺具最高质量,且采用高档设备和最好的现代化工艺。

系统采用的材料和零部件应经选择以使其能够满足相关性能、物理和功能特性的要求,以及关于安全性、可靠性和可维护性的要求。材料、加工和零部件按相应的规范和图纸进行控制。

系统元件应以良好的商业惯例制造加工,:锡焊、配线、零部件铭牌、电镀、喷涂、铆接、机械化装配、电焊气焊,以及零部件的倒角和去毛刺。

(2)设备检测和测试

l前面板上具有视觉指示,表明设备中各主要组成模块的运行状态。

l设备和模块应具有测试点,便于在线运行时进行测量。

l根据需要而设的内置仪表。

l所有微处理器控制设备应内置诊断程序,周期运行,至少可将故障定位到模块级。能够周期性实时输出测试结果,实现远程监督、测试和诊断。

(3)雷电防护

旅客/工作人员可能接触到的所有金属部分(诸如钢杆和钢管以及其它金属设备)应接地,以防电击。北京和普威视所提供的系统设备包括屏蔽、滤波、其它器材及技术以抑制自我产生的电磁干扰,电磁辐射不超过可以接受的向外辐射电平。采取雷电防护措施,保证设备的正常工作及因强电电缆对通信系统产生的电磁干扰,并采用有效方式防护通信系统电子设备及人身安全,在通信设备、通信线路、电源、机架结构、地线、室外设施等方面采取电磁兼容和防雷设计。

(4)环境条件

l工作环境温度:室内温度:-5~40℃;室外温度:-45~55℃;

l存储温度:-20~65℃。

l相对湿度:当温度为25℃时,周围空气相对湿度不大于85%。

l隧道洞室内风压:10k

3.系统功能及性能指标

沿线设置的综合视频监控系统设备应具备与武汉局调度所既有视频区域节点设备互联互通条件。

视频监控图像的存储采用两级存储的方式实现视频图像的存储。

沿线车站存储采用基于高速以太网的S架构,通过iSCSI(IrSCSI,Ir小型计算机系统接口)协议来实现存储数据在服务器和存储设备之间高速传输。

发生报警后,监视终端上自动显示弹出相关画面(多画面轮巡播放),并将报警信息发送给综合视频监控系统,由综合视频监控系统在视频接入节点实现对相应画面进行录像。查询告警信息时,综合视频监控系统可以自动查找告警时间及相应时段保存的对应视频文件,支持场景重现。

接受来自防灾系统的告警信息,如落物、火灾等,触发视频画面在相关的监视终端上显示,同时在系统中心对相应的画面进行录像;反之,可以通过视频分析功能,检测出某些异常,作为报警信息传送到防灾系统中,作为辅助监测手段。

任意场景发生报警,应能够自动抓拍2-3幅照片,截图(视频快照)显示能够帮助操作员快速找到需要的视频。

系统能实现远程实时监控、远程控制管理、智能图像处理,可对图像进行放大、缩小、历史图像回放及局部放大操作,可以为每路图像配置文字注释和编号设置,可以叠加时间信息。

综合视频监控系统使用灵活方便,具有用户鉴权、分级管理的功能,可实现多用户同时观看功能。系统可支持程控制终端优先权的设置。

在沿线通信车间、通信工区各设置监控网管管理终端,在电务处、工务处、武汉通信段、荆门桥工段、铁路公安局、襄阳铁路公安处及沿线公安派出所各设置监控终端,沿线工务综合工区、工务工区各设置监控终端。

综合视频监控系统图像清晰,视频编解码应基于M-4编码协议,图像分辨率应达到4CIF(704*576),图像帧达到25帧/秒。

全部室内监视点均应具有双向声音传送的支持能力,要求以能够传送人语音频带之外的声音。

设置智能分析的监控点。

所有设置在室外的视频监控系统室外摄像头、云台、隧道内壁装支架、摄像机防风罩、设备箱、监控杆等相关设施,均应满足结构设计风压;且结构坚固密封、防尘、防潮、防腐蚀、防雨淋(等级达到I66);

所有设置在室外的通信设施应进行防盗处理,满足防盗要求。隧道内安装的设备须确保设备安装不侵入铁路限界,隧道外安装的视频监控杆应确保满足倒杆距离。

系统设备的具有高可靠性、可维护性。

五、结束语

地铁路交通是中国国民经济的大动脉,有着举足轻重的作用,做好铁路交通夜视监控系统必然是保证铁路交通安全运输的关键。在此要强调的一点是,为了能掌握重点路段和场景全方面的清晰监控图像,夜视监控设备必须合理布置,尽量减少监控死角,这样才能有效地应对恶劣环境,保障铁路安全。

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