青藏鐵路安多段護(hù)路技防系統(tǒng)方案研究

韓宜君

（中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京100055）

1 引言

青藏鐵路具有自然環(huán)境惡劣、線路區(qū)間跨度大、站段管理維護(hù)難度較大等特點(diǎn)，在促進(jìn)西藏經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展方面有著十分重要的戰(zhàn)略地位。青藏鐵路安多段位于西藏北部安多縣范圍，平均海拔4700m，空氣稀薄、晝夜溫差大、多風(fēng)雪天氣，是典型的藏北高原地帶。目前，青藏鐵路護(hù)路主要依靠人防和物防。人防由鐵路公安部門的日常防護(hù)及地方政府鐵路護(hù)路部門的日常巡防實(shí)現(xiàn)；物防基本靠鐵路沿線的防護(hù)柵欄實(shí)現(xiàn)全線封閉，以避免人、牲畜、野生動(dòng)物等侵入鐵路限界。因此，青藏鐵路護(hù)路需要建立一套完善的技防系統(tǒng)，通過(guò)科技化護(hù)路手段，保障鐵路的安全暢通運(yùn)行，進(jìn)而支撐西藏地區(qū)整體聯(lián)動(dòng)的維穩(wěn)工作格局。本文將基于西藏自治區(qū)鐵路護(hù)路部門的實(shí)際工作需求，通過(guò)人防、物防向技防的轉(zhuǎn)變及三者的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建一套信息化、智能化的鐵路護(hù)路技防系統(tǒng)。

2 護(hù)路技防系統(tǒng)概述

青藏鐵路安多段護(hù)路技防系統(tǒng)，是通過(guò)部署業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)（視頻監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)巡查系統(tǒng)、運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)）及應(yīng)用支撐系統(tǒng)（GIS 地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)、軟件綜合集成系統(tǒng)、應(yīng)急預(yù)案管理系統(tǒng)），構(gòu)建一套完善的監(jiān)視、預(yù)警、指揮、控制體系。

如圖1 所示，技防系統(tǒng)通過(guò)整合通信、監(jiān)控、對(duì)講及定位等功能實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)路工作人員的集中調(diào)度、分級(jí)管控及應(yīng)急聯(lián)動(dòng)，從而提升鐵路護(hù)路的安全保障能力。

3 護(hù)路技防系統(tǒng)建設(shè)方案

3.1 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

3.1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

青藏鐵路安多段技防系統(tǒng)主要建設(shè)內(nèi)容為視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)按照組織層級(jí)，可分為自治區(qū)指揮中心、那曲市指揮中心、安多縣指揮中心、鐵路沿線的護(hù)路大隊(duì)監(jiān)控室、前端視頻采集設(shè)備5 個(gè)部分。區(qū)、市、縣、大隊(duì)級(jí)節(jié)點(diǎn)分別部署匯聚交換機(jī)，鐵路沿線部署區(qū)間接入工業(yè)交換機(jī)和前端視頻采集設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。為保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性，區(qū)間接入交換機(jī)與各大隊(duì)匯聚交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎铆h(huán)狀結(jié)構(gòu)。如圖2所示，通過(guò)建設(shè)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，視頻監(jiān)控資源從大隊(duì)級(jí)節(jié)點(diǎn)依托視頻專網(wǎng)縱向傳輸[1]。

圖1 護(hù)路技防系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖

前端視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)的選型需考慮高原低壓的惡劣氣象環(huán)境，使用低氣壓定制版的固態(tài)電容、化學(xué)鋼化玻璃和防腐蝕面罩、寬壓電源等配置。同時(shí)，外漏線纜均需加鎧，防止長(zhǎng)時(shí)間太陽(yáng)直射造成線纜老化。根據(jù)不同的監(jiān)控目標(biāo)及業(yè)務(wù)需求，攝像機(jī)主要采用以下3 種：重載云臺(tái)攝像機(jī)、熱成像雙光譜中載云臺(tái)攝像機(jī)、無(wú)紅暴智能球機(jī)。

1）重載云臺(tái)攝像機(jī)以廣角模式進(jìn)行大場(chǎng)景、廣覆蓋的監(jiān)控，架設(shè)在鐵路沿線GSM-R 或運(yùn)營(yíng)商鐵塔上，實(shí)現(xiàn)巡檢預(yù)警、智能識(shí)別、GIS 聯(lián)動(dòng)等功能。

2）熱成像雙光譜中載云臺(tái)攝像機(jī)以長(zhǎng)焦小場(chǎng)景進(jìn)行視頻巡邏，通過(guò)熱成像技術(shù)的使用[2]，有效進(jìn)行鐵路沿線的入侵報(bào)警及目標(biāo)跟蹤。每臺(tái)攝像機(jī)警戒距離按1km 考慮，采用鐵路兩側(cè)交織立桿的方式安裝。攝像機(jī)沿線路走向設(shè)置定時(shí)輪詢規(guī)則，保障鐵路沿線均在監(jiān)視探測(cè)范圍內(nèi)。

3）鐵路沿線部分大橋下會(huì)存在以上2 種攝像機(jī)的監(jiān)控盲區(qū)，采用無(wú)紅暴智能球機(jī)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以減低鐵路運(yùn)行的安全威脅。

3.1.2 應(yīng)急調(diào)度指揮系統(tǒng)

針對(duì)目前發(fā)生應(yīng)急事件時(shí)缺乏圖、文、語(yǔ)音、視頻、位置等多維度融合的報(bào)警方式及應(yīng)急處置問(wèn)題，技防系統(tǒng)采用軟交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建設(shè)一套集遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)度指揮、視頻會(huì)議、實(shí)時(shí)通信等多種功能的可視化應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)，如圖3 所示。該系統(tǒng)涵蓋突發(fā)事件預(yù)警、上報(bào)、響應(yīng)、指揮等各個(gè)環(huán)節(jié)，可顯著提高護(hù)路部門工作效率。

圖3 調(diào)度指揮系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.1.3 無(wú)人機(jī)巡查系統(tǒng)

技防系統(tǒng)主體采用定點(diǎn)視頻監(jiān)控，當(dāng)發(fā)生停電、自然災(zāi)害或人為破壞等突發(fā)情況時(shí)，利用無(wú)人機(jī)從空中進(jìn)行機(jī)動(dòng)應(yīng)急巡查并聯(lián)動(dòng)指揮調(diào)度，是一種有效的應(yīng)急手段。

無(wú)人機(jī)具有較強(qiáng)的靈活性，可懸停、掛載喊話器并拋投物品進(jìn)行協(xié)助支援。考慮青藏鐵路沿線氣候條件復(fù)雜，出現(xiàn)應(yīng)急情況后，可選擇采用地面保障車輛（攜帶地面站）趕赴現(xiàn)場(chǎng)后，再放飛無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)全景立體監(jiān)控的方式[3]。

3.1.4 運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)

運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)的建設(shè)，將對(duì)整個(gè)技防系統(tǒng)內(nèi)的各類硬件設(shè)備及軟件系統(tǒng)等進(jìn)行有效整合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的全面監(jiān)控與集中管理。通過(guò)技術(shù)、流程、服務(wù)三者的有機(jī)結(jié)合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行問(wèn)題并修復(fù)，為整個(gè)技防系統(tǒng)提供一套統(tǒng)一、完善、主動(dòng)的流程化運(yùn)維、規(guī)范化服務(wù)和集中化管理系統(tǒng)，全面提升技防系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)管理能力。

3.2 應(yīng)用支撐系統(tǒng)

為提升支撐服務(wù)與業(yè)務(wù)應(yīng)用的靈活性，提供獨(dú)立于業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)服務(wù)，技防系統(tǒng)還需建設(shè)一套應(yīng)用支撐系統(tǒng)，包括以下內(nèi)容。

1）GIS 地理信息系統(tǒng)

搭建GIS 地理信息服務(wù)，為各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供GIS 展現(xiàn)、GIS 分析服務(wù)，同時(shí)，加載衛(wèi)星遙感影像作為底圖，提升各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的易用性[4]。

2）數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)

對(duì)系統(tǒng)涉及的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)影像數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理，包括數(shù)據(jù)資源編目、數(shù)據(jù)資源檢查、數(shù)據(jù)服務(wù)運(yùn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)異常預(yù)警與處理等功能。

3）軟件綜合集成系統(tǒng)

軟件集成包括業(yè)務(wù)的縱橫集成和界面集成，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)涉及的軟件進(jìn)行綜合集成并提供與公安、綜治等橫向業(yè)務(wù)部門的服務(wù)接口，為指揮調(diào)度等管理決策提供一站式可視化的信息服務(wù)。

4）應(yīng)急指揮預(yù)案系統(tǒng)

本部分為應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)平臺(tái)的一部分，主要提供預(yù)案模板管理、預(yù)案編制與管理、預(yù)案動(dòng)態(tài)推演等相關(guān)功能。

依托以上系統(tǒng)，采用松耦合架構(gòu)搭建一個(gè)功能強(qiáng)大、部署靈活的應(yīng)用支撐平臺(tái)，以服務(wù)的方式支持業(yè)務(wù)部署與應(yīng)用。同時(shí)，應(yīng)用支撐平臺(tái)具備強(qiáng)大的集成和管理功能，通過(guò)SOA 的方式將專業(yè)軟件集成到平臺(tái)中，為業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供不同的服務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

青藏鐵路安多段護(hù)路技防系統(tǒng)的建設(shè)，形成了以監(jiān)測(cè)預(yù)警、快速處置、協(xié)同指揮為特征的鐵路護(hù)路模式，起到了人防、物防所不可替代的重要作用，在西藏地區(qū)整體聯(lián)動(dòng)的維穩(wěn)工作格局中有著重要意義。