平舞鐵路道口無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘 要:本文提出了一種鐵路道口無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案，并在平舞鐵路部分道口進行了實驗安裝，實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的鐵路道口無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)是可行的，可以作為一種鐵路道口無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)模式進行推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:無線網(wǎng)橋網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機鐵路道口無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號:TN92文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(b)-0106-02

平舞鐵路是舞陽鋼鐵有限責(zé)任公司的企業(yè)專用線，承擔(dān)著舞鋼生產(chǎn)所需的各種原材料和外發(fā)鋼板的運輸任務(wù)。平舞鐵路線路全長75km，周圍村莊眾多，人口密集，沿線有鐵路道口97處，其中無人看守道口80處。由于鐵路沿線村民鐵路安全知識比較匱乏，在鐵路道口經(jīng)常會發(fā)生行人、車輛與火車搶道的現(xiàn)象，如果機車司機稍不留神，就會發(fā)生路外事故，自舞鋼建廠30對年來發(fā)生過多起類似的路外事故。為了保證平舞鐵路的行車安全和鐵路沿線人民的生命財產(chǎn)安全，我們有必要設(shè)計一套完善的鐵路道口無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，讓機車司機在到達道口前就能夠通過系統(tǒng)的終端顯示設(shè)備看到道口的實時情況，發(fā)現(xiàn)有行人、車輛搶道時，及時采取措施，預(yù)防或減少路外事故的發(fā)生。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

鐵路道口無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)從功能來講，可以分為道口視頻采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)和機車監(jiān)控中心三個部分，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 道口視頻采集系統(tǒng)設(shè)計

在道口視頻采集系統(tǒng)設(shè)計中，我們選用網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機和寬帶網(wǎng)絡(luò)交換機作為主要設(shè)備。我們可以根據(jù)道口的實際情況選用2～4臺網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機和1臺8口寬帶網(wǎng)絡(luò)交換機。網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機用于采集道口視頻圖像，并對圖像數(shù)據(jù)進行壓縮、編碼后經(jīng)RJ45接口傳輸至寬帶交換機，寬帶交換機將多路攝像機的圖像數(shù)據(jù)傳輸至無線傳輸設(shè)備。

1.2 數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計

在數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計中，我們選用2.4G室外工業(yè)級無線網(wǎng)橋，采用點對點組網(wǎng)模式或者中繼組網(wǎng)模式進行組網(wǎng)。我們首先在所有運用機車上安裝無線網(wǎng)橋，然后根據(jù)道口所處的位置選擇相應(yīng)的組網(wǎng)模式和設(shè)備安裝方式。

對于直線型道口(處于直線區(qū)段的道口)，我們采用點對點組網(wǎng)模式:在道口處安裝一個無線網(wǎng)橋，當(dāng)機車運行至無線網(wǎng)橋的信號覆蓋區(qū)域后，機車和道口無線網(wǎng)橋之間就形成了中繼組網(wǎng)模式。

對于彎道型道口(處于彎道區(qū)段的道口)，我們采用中繼組網(wǎng)模式:在道口處安裝一個無線網(wǎng)橋，并在道口的上下行方向上各安裝一個無線網(wǎng)絡(luò)中繼站，當(dāng)機車運行至道口無線網(wǎng)絡(luò)中繼站的信號覆蓋區(qū)域后，機車和道口無線網(wǎng)橋之間就形成了中繼組網(wǎng)模式。

當(dāng)機車進入道口無線網(wǎng)橋(中繼站)的信號覆蓋區(qū)域(根據(jù)平舞鐵路的實際情況，我們要求無線網(wǎng)橋的有效傳輸距離為1000m)后，安裝在道口的無線網(wǎng)橋和安裝在機車上的無線網(wǎng)橋構(gòu)成無線鏈路，就可以實現(xiàn)機車和道口之間的數(shù)據(jù)傳輸。

1.3 機車監(jiān)控中心設(shè)計

在機車監(jiān)控中心設(shè)計中，我們選用工業(yè)級工控機和壁掛式液晶監(jiān)視器作為主要設(shè)備。工控機通過視頻軟件對車載無線網(wǎng)橋接收到的圖像數(shù)據(jù)進行解壓、解碼后，在監(jiān)視器上進行顯示。

通過以上敘述我們不難得出以下結(jié)論:

(1)數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)發(fā)射部分安裝在道口，圖像數(shù)據(jù)接收部分安裝機車。因此，我們也可以把鐵路道口無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備可以分為道口設(shè)備和機車車載設(shè)備兩個部分。

(2)當(dāng)機車進入前方道口無線網(wǎng)橋(中繼站)的信號覆蓋區(qū)域后，安裝在機車上的無線網(wǎng)橋自動與前方道口的無線網(wǎng)橋進行連接，道口視頻采集系統(tǒng)采集到的道口視頻圖像就通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綑C車監(jiān)控中心，機車司機可以在監(jiān)視器上提前看到前方道口的實時視頻監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時采取措施，從而有效預(yù)防路外事故的發(fā)生。

2 系統(tǒng)設(shè)備安裝

2.1 道口設(shè)備安裝

道口設(shè)備包含網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機、網(wǎng)絡(luò)交換機等道口視頻采集系統(tǒng)設(shè)備和數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)發(fā)射部分設(shè)備，道口設(shè)備的安裝方式如圖2所示。

安裝說明:

(1)道口設(shè)備要安裝在高度為6m以上建筑物或者立桿上，并且需要為其提供AC220V電源。

(2)為了保證圖像數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、流暢傳輸，我們?yōu)榈揽诘臒o線網(wǎng)橋配備2.4G高增益室外板狀定線天線。

(3)為了保證列車上下行方向運行時，機車監(jiān)控中心都能夠接收到道口的視頻圖像，我們?yōu)榈揽诘臒o線網(wǎng)橋配備兩面定向天線，采用背靠背方式安裝，兩面定線天線通過功分器與無線網(wǎng)橋連接。

(4)道口前后1000m范圍內(nèi)有彎道、影響無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，要加裝無線網(wǎng)絡(luò)中繼站。

(5)網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機的數(shù)量和安裝位置根據(jù)道口的具體情況確定。

2.2 機車車載設(shè)備安裝

機車車載設(shè)備包含工控機、監(jiān)視器等機車監(jiān)控中心設(shè)備和數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)的圖像接收部分設(shè)備，機車車載設(shè)備的安裝方式如圖3所示。

安裝說明:

(1)工控機、監(jiān)視器、無線網(wǎng)橋等要安裝在機車內(nèi)部，天線要安裝在機車頂部。

(2)機車內(nèi)供電電壓為DC110V，而各設(shè)備所需的供電電壓為AC220V。為了解決這一個問題，我們可以選用DC110V/AC220V逆變器把機車所提供的DC110V電壓轉(zhuǎn)換成AC220V，然后為機車車載設(shè)備供電。

(3)為了保證圖像數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、流暢傳輸，我們?yōu)檐囕d無線網(wǎng)橋配備2.4G高增益室外板狀定線天線。

(4)因機車為雙室駕駛，為了保證機車上下行方向運行時，機車監(jiān)控中心都能夠接收到道口的視頻圖像，我們?yōu)檐囕d無線網(wǎng)橋配備兩面定向天線，采用背靠背方式分別安裝在機車頭部和尾部，兩面定線天線通過功分器與無線網(wǎng)橋連接。

3 結(jié)語

本文提出了一種道口無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案，該方案已經(jīng)在平舞鐵路部分道口實驗安裝，實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)是可行的，并具有可擴展性、經(jīng)濟性和實用性等優(yōu)點。道口無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)在平舞鐵路的廣泛應(yīng)用必將有效減少平舞鐵路路外事故的發(fā)生，為平舞鐵路的行車安全和鐵路沿線人民的生命財產(chǎn)安全提供強有力的技術(shù)保障。

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