铁路车务段监控控制.docx
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铁路车务段监控控制
目录
1、背景概述…………………………………………………2
2、技术简介…………………………………………………2
3、系统构成指导思想………………………………………4
4、系统设计原则……………………………………………5
5、系统功能…………………………………………………7
3、系统结构设计……………………………………………10
6．1系统结构组成………………………….......................10
6．1．1前台子系统……………………………………...10
6．1．2后台子系统………………………………………11
6．1．3远程数据传输子系统……………………………12
6．1．4既有办公网络子系统…………………………...12
6．2系统信息处理结构…………………………………………13
6．3系统结构图….………………………………………………13
7、系统主要硬件技术指标………………………………….14
7．1摄像部分……………………………………………..14
7．2音视频服务器………………………………………..14
7．3控制主机……………………………………………..15
8、经费预算表……………………………………………….16
1、背景概述
车务段位于京广线处，管辖京广线17个中间站，京广上行方向至XXX站，下行方向至XX站，两站距车务段中心里程分别为76和106公里，由于中间站点多间距远,日常管理工作难度相当大。
车务段对各站日常工作情况掌握主要是靠电话和下站检查两种方式获得，电话方式明显缺乏及时性、直接性和连续性；而下站检查方式不仅缺乏连续性，而且增加了管理工作对检查的依赖性，加大了管理成本、降低了工作效率。
随着提速的逐步推进，传统的安全管理在安全可控上逐渐表现出了滞后现象。
为此，为了提高安全可控力度，最大化的保证行车安全系数，车务段在以后的管理上必须借助高科技手段对管理加以辅助。
经调查分析，目前在技术上已经成熟的远程视讯监控技术，非常适合应用于车务段这种点多线长结构式布局的企业，作为日常管理工作的辅助工具。
2、技术简介
远程视讯监控技术是近期发展起来的新技术，它以其直观方便、信息及时而被广泛应用于生产管理，是科技应用于安全防范上的重要手段；视讯监控技术融合了现在数字技术、网络技术、图象信息压缩技术等高科技新技术，它是电子集成、通信、计算机等不同技术领域完美结合的产物。
为规范其发展，近年来国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）为数字图象的处理和传输建立了一套国际统一的相关标准，如：
MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4数字视频编码标准，从而更加促进了数字视频监控的产业化发展，使得数字视讯监控可以借助于先进的网络资源，实现从局域网到广域网甚至到全球通信，可以说只要有网络延伸到的地方，均可方便地实现远程监控。
远程视讯监控系统工作的一般过程和作用是：
在一些重要的场所安放一个或若干个摄像机拍摄监控现场，然后将视频和音频信号通过一定的传输网络（线缆、无线、光纤或以太网），传到指定的监控中心，监控中心通过监视器同步的再现被监控现场的状况；系统的存储设备自动的把各监控点信息进行不见断的存储，作为备查资料；通过控制设备，监控中心或分控点可以对现场设备进行调焦和转动控制，对现场目标实行锁定、放大、多角度等监控，当发现问题时，通过系统中提供的语音功能，可及时的向现场发出提醒并与现场进行对话。
远程视讯监控作为企业生产管理和安全控制的一种辅助手段，起到了“千里眼”与“顺风耳”的作用，它能随时为管理者在同一地点实时提供不同生产现场的真实情况，使管理者同步全面的掌握现场生产和安全状况；这样不仅给管理者及时的提供了决策信息，而且也极大的提高了工作效率增强了安全管理的可控性。
3、系统构成指导思想
考虑投资成本及从车务段现场实际出发，在拟定方案上采用选择重点、压缩投资、性能可靠、便于扩展、维护方便相结合的思想：
1）前端监控点（中间站）设计先着重考虑重点部位，如：
运转室、信号楼、外勤、站台、两端咽喉等位置。
2）分控点和本地控制点采用监视器或现有办公用计算机。
3）监控中心采用计算机屏幕分屏显示和大屏幕监视器定点显示相结合。
4）充分利用既有网络和设备资源，避免设备重复投资造成资源浪费。
5）远程信道在选取上充分考虑图像传输的连续性、稳定性、清晰性及性能价格比。
6）对于系统设备和系统支持软件，选择国内技术成熟、性能稳定、信誉好的产品，以便于维护和更换，硬件设备选用工业级产品。
7）在接口上充分考虑可扩展性。
8）追求信道利用率，实现同一信道传递多种信息，如：
声音、图像、文字、控制等信息。
4、系统设计原则
因为该监控系统直接应用于铁路行车安全的辅助管理，系统设计的好坏以及使用的可靠性，直接影响预期作用的发挥和投资的目的，并关系到人力和物力资源的安排与配置的合理性。
因此在系统设计上遵循精艺求精、充分考虑、全盘兼顾的原则：
标准化
视讯远程监控系统不仅要实现远距离的图像、声音与控制等信息的传输，而且要实现在网络系统上图像、声音与控制等信息共享，从而本系统采用的产品均应遵循网络协议和传输标准的要求。
实用性
实用性是系统预期目的实现的根本基础，因此要求系统应具备强大实用的功能。
可扩展性
考虑以后需求的不断发展，监控数量将随之扩大，系统设计保证足够的冗余接口和扩展功能，后期增加监控点只要增加前端设备和升级软件，不用添加其他附加设备，以保证前期投资的时效性。
可靠性和可维护性
充分考虑实际情况，操作系统采用嵌入式，以减少其它因素造成故障的可能性；对于硬件设备采用可插拔嵌入式功能模块，以保证系统工作的稳定及方便后期维护。
易用性
软件选取界面良好、操作简单、安装方便、功能完善、性能稳定及具有完全智能控制，不用单独设置的软件。
信号传输稳定性
前端监控点设置在电气化铁路区段，需充分考虑对干扰信号采取消隐措施；另一方面优先选择信息在远距离传输过程中衰耗较小、性能稳定的数据传输系统。
图像传输连续性和清晰性
远程图像传输至各监控点，必须要求动态、连续、清晰的效果，以达到实时真实反映现场情况的目的。
因此，除传输信道必须要有足够的带宽给予支持外，在监控设备的选择和安装上还需考虑夜间和阴雨天的情况。
设备安全性
设备之间的信息传递，大多采用金属介质进行物理上的连接，连接介质暴露于电气化区段或室外时，极易受到强感应电或雷电的侵袭造成设备的损坏，从而要求系统和设备应具有较强的抗强电保护功能。
相关破坏性
监控设备属于精密类电子设备，极易受到相关因素的破坏，如：
设备供电电源的脉动、人为因素、后期安装其它设备的破坏等，在施工设计中应全面考虑相关破坏性。
五、系统功能
根据实用性原则，系统在用途上需要提供和达到以下几方面基本功能：
远程图像和语音监控功能
在监控中心和分控点，可实现对车务段各监控点状况实施远程图像和语音监控。
全景覆盖面积在90％以上，夜间在室内，40瓦的日光灯应能保证画面质量；通过控制电动云台摄像机镜头的旋转、推拉和聚焦，可以清楚的观察值班人员的工作情况、站台接发列车情况和咽喉区道岔的开合情况；可以清晰看到行车室的值班日志和站存车揭示板的记录内容；能监视各中间站调车作业、干部上岗等情况；可以清晰的监视信号操作台上的各种表示灯及股道光带的显示状态，听到值班人员的工作用语。
系统可同时监控一个站的多个图像画面或同时监控多个站的图像画面。
系统远程传递的声音与图像应清晰、同步、无延时。
远程指挥和调度功能
系统在实现远程图像、语音监控的同时，可以实现远程语音双向传输，供各级领导在监控中心或分控点对远方车站的作业过程实施监控指挥。
当遇有重点列车、非正常情况下行车及现场施工等情况发生时，可实时对现场作业情况进行工作指导和指挥调度。
视讯会议功能
系统在实现远程图像、语音监控的车站范围内，可在监控中心和各车站之间、车站和车站之间便捷的实现会议功能；可以把监控中心或任一中间站作为主会场召开视讯会议。
事故追忆及分析功能
系统配置大容量具有图像和语音记录存储功能的设备，系统24小时不间断的对各监控点信息进行存储记录。
当需要时可提取出来，为各种状况的事后分析提供公正的资料。
办公网络传输功能
系统充分利用投入的信道资源和既有的计算机设备资源，为每个车站提供一带宽为64Kbps的以太网接口，可以在车务段和各车站间建立一个星型网络拓扑结构的计算机网络，可进行办公自动化等各种网络应用。
车站本地监控功能
系统除提供远程监控控制功能外，还提供车站范围内的本地控制功能，供中间站站长、值班人员对本站内各种作业情况进行监控。
逐级汇接功能
系统采用分层式结构，在将车站、车务段组成独立网络的同时，提供向上汇接的网络接口，以便汇接到总公司和集团公司。
总公司和集团公司上级领导可实时的查看系统内的音像信息，实现双向语音和图像交流，优先级的控制权由系统提供。
事故救援功能
系统预留一个专用的视频、音频接口，当两车站之间发生行车事故时，可通过无线设备或有线通道将现场的声音和图像传到临近的车站，再通过车站的监控设备传到监控中心，经监控中心上传到上级领导。
同时上级领导的图像和声音也可以传到现场，供各级领导对现场进行实时的监控指挥。
异地移动监控功能
根据发展的需要，系统在监控中心提供异地移动监控接口，在任意地方通过计算机和电话、GPRS（通用无线分组业务）、CDMA（码分多址数字无线技术）以及广域网等各种通信手段可以远程连接到中心的监控网络上，便于领导在外地任意位置，随时对各车站的工作情况进行掌握。
冗余扩展功能
系统的各种功能均为可配置型功能模块的结构方式，在基本监控功能的基础上提供各种扩展接口，当需要时可对其它功能模块进行任意增删。
6、系统结构设计
6．1系统结构组成
根据系统的功能特点，整个系统在结构上细分为前台子系统、后台子系统、远程数据传输子系统、既有办公网络子系统组成，在每一子系统中又含有更加具体的设备或部件：
6．1．1前台子系统
由控制主机、控制部分、摄像部分（摄像机、云台）及音箱、拾音器等外围器材组成。
控制主机是前台的控制核心，各外围设备都连接在控制主机上，其提供具有可扩展性功能齐全的各种标准接口，完成图像语音的编解码、处理、记录以及通道控制、云台控制等功能。
控制主机的最小配置为四路图像输入，如有需要可通过简单的扩展接入更多的摄像机；控制部分是中间站站长用于进行本地监控的控制设备；摄像部分及音箱、拾音器安装在监控点，如：
信号楼、运转室、外勤、办公室等部位，其交互信息根据实际情况可由无线或有线方式和控制主机相连接。
前台子系统具体连接如下图：
6．1．2后台子系统
后台子系统主要是监控中心系统，由系统服务器、电视墙或监视器、连接处理设备组成。
系统服务器由控制服务器和视频服务器（MCU）构成，其主要起到：
对音视频数据实时处理和同步、音像存储、支持多种网络通信环境下的远程监控和控制、移动检测、多播网关功能、实现不同的局域网中多用户同时查看远程视频图象功能等；电视墙和监视器是图像显示设备，它用于实时再现现场状况；连接处理设备用于把外部设备和监控中心相连接并进行相应处理；后台子系统具体结构图如下：
6．1．3远程数据传输子系统
远程数据传输主要由通信专业部门提供，根据系统多点分布的特点，信息传输至少需要PCM2M（数字复接一次群E1系统）或以上系统支持；结合实际情况，在监控中心两侧即京广上下行方向各使用一条传输电路，以串行通信方式汇接各中间站至监控中心。
6．1．4既有办公网络子系统
为了充分利用原办公网资源、信息传输资源及达到车务段与各站信息资源共享的最大化，在系统中提供办公信息传递功能，从而延伸了监控网络的拓扑结构，增强了系统的整体功能。
6．2系统信息处理结构
车务段管内17个中间站信息由PCM2M链路连接至车务段监控中心后，通过一台数字交换设备进行处理。
处理后的信号一部分通过通信和网络处理连接到中心的监控网络上，由解码器单元将数字信号还原为模拟信号，供电视墙或大屏幕监视器等设备进行显示，其中声音部分单独进行混音、分配处理然后送往服务器；处理后的另一部分信号通过基群处理设备和接口转换设备和办公网进行汇接，同时还有一部分信号转到上级监控中心。
6．3系统结构图
7、系统主要硬件技术指标
7．1摄像部分
根据系统要求，摄像部分主要技术指标应满足以下要求：
摄像头
像素：
影像像素在38万以上
制式：
PAL制水平分辨率：
420线以上
灵敏度（最小照度）：
0.1LUX左右
信噪比：
50db以上
环境温度：
-10℃～45℃
相对湿度（25℃）：
5%～95％
云台
旋转最大角度：
350度
倾斜最大角度：
60度
水平转速：
4度/秒以上
垂直转速：
4度/秒以上
7．2音视频服务器
监控画面数量：
4个可扩展至8画面
系统配置：
P4XEON处理器，512M内存，INTEL865G主板
ATI显卡，120G硬盘，专业工控机箱，冗余电
源
传输格式支持：
MPEG标准
速率支持：
96kbps以上速率
网络支持：
支持IP（LAN,MAN,WAN）,ADSL,ATM/SDH,HFC
组网方式：
支持分布式，集中式，分布+集中混合式
图像：
速度每秒1-30幅（可编程）
环境温度：
-30°C至50°C
湿度：
50°C温度下95%不冷凝
7．3控制主机
分辨率：
720×576
传输速率：
64Kbps—2Mbps范围可调
视频输入制式：
默认设置PAL制式
视频物理接口：
BNC接口，阻抗75欧姆
音频输入：
1路线路电平或麦克风电平输入
音频输出：
1路线路电平或扬声器输出
音频频率响应：
G.721300Hz～3.4kHz
音频通信通道：
双向64Kbit/s
通信接口：
标准E1接口符合G.703标准
通讯速率：
2.048Mbps±50ppm
信道码型：
HDB3
视频采集：
4路以上
工作温度：
0～50°C相对湿度：
20～80%
8．经费预算表
车务段远程监控系统分类预算清单
前端监控点（个）
序号
名称
预计经费（元）
说明
1
摄像枪
1000
420－480线
2
镜头
3500
6－45倍光学变焦
3
云台
800
4
支架
500
5
解码器
3400
6
彩色监视器
3500
可选
7
控制主机
3000
8
连接电缆
8000
音视频线和控制线
9
施工费
8500
10
工程耗材费
6000
11
其它
3000
前端监控点费用合计：
41200（元）
监控中心（个）
序号
名称
预计经费（元）
说明
1
系统服务器
18000
专业配置
2
大型显示器
14000
可用2－4个监视器
3
控制台
16000
32路入4路出
4
数据复合器
8000
5
切换卡
15000
6
其它
5000
含通信卡等
监控中心费用合计：
76000（元）
分控点费用（个）：
11000（元）
PCM通道年租费：
12000（元）
升级会员 