動車組車廂視頻監控系統研究

武文 劉彥志

摘要：高速鐵路客運專線的大建設，我國鐵道進入一個快速發展期，運力和速度得到極大提升，高鐵和動車組建設達到了世界領先水平。伴隨著鐵路覆蓋范圍廣，速度高，運行密度大，鐵路運輸安全越來越重要。本文介紹了動車組車廂網絡視頻監控系統的組成及應用場景，分析了動車組車廂網絡視頻監控系統的功能需求，闡述了視頻監控系統的結構和功能，以期能夠對相關從業人員起到一定的幫助。

關鍵詞：動車組;視頻監控系統;結構;功能

1.引言

高速鐵路是當今世界鐵路發展的潮流，因其速度高、運量大、準點率高、環保、安全、可靠等優勢在世界各國得到了大力發展。隨著動車組規模的快速發展，如今動車組的發車密度越來越大、運行速度越來越高，輸送旅客人數越來越多，己經成為人們出行的一種非常重要運輸工具。車廂視頻監控系統是保障動車組旅客出行安全的重要系統，因此，開展車廂視頻監控系統研究具有十分重要的意義。

2.視頻監控系統需求分析

（1）對于新造加裝車廂視頻監控系統的動車組，車廂視頻監控存儲裝置應用于動車組車廂視頻監控服務器，在各節車廂均有安裝，和受電弓視頻監控系統共用受電弓視頻監控服務器。整個視頻監控存儲系統實時、全天候（動車組上電時）對動車組車廂進行監控，并將監控視頻存儲在服務器的硬盤上。網絡攝像機采集視頻監控數據，經以太網線傳輸至車廂視頻監控服務器進行錄制存儲，可通過車廂視頻監控服務器服務接口連接至外接授權終端。車廂視頻監控系統包含網絡攝像頭、視頻監控服務器等設備，整個動車車廂視頻監控系共同的應用場景如圖1所示。

（2）對于后加裝的車廂視頻監控系統的既有動車組，由于通過改造布設線纜連接攝像機與服務器工作量巨大且成本較高，所以目前主要采用的是加裝自帶存儲功能的攝像頭方案。該方案也分為兩種，一種是移動式攝像頭，自帶電池供電，每次司機退乘時需將攝像頭拆卸并充電，使用較為復雜但安裝簡單;另一種是利用車輛電源（就近取電或配電柜取電）進行供電的攝像頭，無需充電，使用方便但加裝時需重新布線，相對復雜。

3.視頻監控系統結構及功能

以目前主流的車廂視頻監控系統來說，服務器是整個動車視頻監控系統的核心。車廂視頻監控服務器是由一塊電源輸入板、一塊電源輸出板、一塊以太網板、一塊I/O檢測板、一塊NVR嵌入式主板、兩個2.5寸硬盤、一塊底板及機箱組成。其中電源輸入板為整個服務器提供電源，電源輸出板為安裝有受電弓的車廂的云臺裝置以及車廂攝像頭提供電源，一般車廂的視頻監控服務器只用來為攝像頭供電;服務器的以太網板用來充當交換機功能，I/O檢測板用來檢測受電弓為升弓還是降弓狀態;兩個硬盤其中一個用來存儲車廂監控視頻，另一個用來存儲受電弓監控視頻;NVR嵌入式主板是整個服務器的核心部分，用來存儲和轉發IPC的視頻流，并監測整個服務器的運行。動車組車廂視頻監控服務器的系統功能框圖如圖2所示。

通過底板，其余單板和NVR主板構成一個完整的動車車廂視頻監控服務器。NVR嵌入式主板作為服務器的一個核心部分，實現了動車組視頻監控服務器的主要功能，IPC攝像頭通過專口的以太網線將視頻碼流傳給服務器的以太網板，接著以太網板將收到的視頻碼流直接通過底板送給NVR嵌入式主板，NVR主板對視頻碼流進行封裝再存到相應硬盤。這里以太網板的主要作用是可以外接多個IPC攝像頭以及前面應用場景提到的外接授權設備。

4.功能需求

目前，車廂視頻監控系統在日常運用過程中也存在一些可以改進的地方。

（1）目前車廂視頻監控絕大多數視頻數據存儲在服務器機械硬盤內，但由于機械硬盤不適應動車組多振動的運行環境，壽命偏短，需結合480萬公里高級修修程換新，仍有部分硬盤未到修程便發生故障，多為磁盤壞道故障，導致視頻丟失，存在一定安全隱患。今后應考慮使用壽命更久、可靠性更高的存儲設備，如固態硬盤。

（2）車廂視頻監控視頻畫面質量與攝像機分辨率有直接關系，若畫面質量低，則可能對后期視頻分析使用帶來一定的困難;若要提高畫面質量，會導致視頻較大，對視頻傳輸網絡的帶寬和儲存設備的容量提出了更高的要求。后續應著手研究在保證視頻質量的前提下，壓縮視頻體積的方案。

（3）車廂視頻攝像機功能單一，只具備錄像和采音功能。結合目前的疫情及安保需求，可在攝像機中集成人臉識別與溫度采集功能。

5.結束語

動車組視頻監控系統是高速鐵路的重要子系統，是保障動車組乘客出行安全的重要系統，動車組視頻監控系統的安全、可靠運行，對高速動車組列車來說至關重要。本文介紹了動車組車廂網絡視頻監控系統的組成及應用場景，分析了動車組車廂網絡視頻監控系統的功能需求，闡述了視頻監控系統的結構和功能，能夠對相關從業人員起到一定的幫助。從業人員更好的從事動車組視頻監控系統研究，提升視頻監控系統設計制造水平，保障軌道交通列車安全可靠運行。

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