机车运用安全视频监控系统方案

1、. . 2011 浙江大华技术股份有限公司浙江大华技术股份有限公司 产品中心产品中心 2011-9 大华机车监控系统解决方案 . . 目录目录 术语定义术语定义 .1 1系统概况系统概况.2 1.1概述 .2 1.2设计目标 .2 1.3设计依据 .3 1.4设计原则 .4 2需求分析需求分析.5 2.1业务需求分析 .5 2.1.1司机室监控需求.5 2.1.2轨道前方路况监控需求.5 2.1.3电气间设备监控需求.5 2.1.4机械间设备监控需求.5 2.2系统需求分析 .6 2.2.1视频压缩编码及监控监视需求.6 2.2.2视频录像存储需求.6 2.2.3数据下载分析需求.6 2.2.

2、4系统报警需求.6 2.2.5系统网络传输功能需求.6 3系统设计方案系统设计方案.7 3.1系统总体功能 .7 3.1.1视频监控功能.7 3.1.2音频采集功能.7 3.1.3录像功能.7 3.1.4机车信息采集和记录功能.7 3.1.5信息备份、查询管理功能.7 3.1.6系统布线功能.8 3.1.7系统报警功能.8 3.1.8系统数据传输功能.8 3.2系统结构 .8 . . 3.3系统组成 .9 3.3.1机车监控子系统.9 3.3.2图像信息地面分析子系统.10 3.3.3远程视频信息监控子系统.11 3.4系统技术参数 .13 3.4.1主要设备选型和技术参数.13 4系统平台管

3、理设计系统平台管理设计.20 4.1软件平台特点 .20 4.2车载监控系统关键技术 .21 4.2.1无线视频防火墙穿透技术.21 4.2.2视频流低带宽无线网传技术.21 4.2.3流媒体转发技术.21 4.2.4多服务器负载均衡技术.22 4.2.53G 视频无线网传制式的选择 .22 4.3软件平台组成 .22 4.3.1中心管理服务器(CMS).23 4.3.2流媒体转发服务器(MTS).23 4.3.3流媒体存储服务器(SS).24 4.3.4WEB 远程管理服务器 .25 4.3.5电子地图模块(GIS).25 4.3.6网络数字矩阵软件(SNVD) .26 4.4软件平台功能

4、.26 4.4.1基本业务功能.26 4.4.2数字矩阵功能.29 4.4.3车载 GIS 功能.30 4.4.4扩展业务功能.32 4.4.5网管业务功能.32 4.4.6数据交换与共享功能.35 5系统安装设计方案系统安装设计方案.37 5.1东风型机车系统设施布局 .37 5.2东风型系统设备安装 .37 . . 5.2.1司机室.37 5.2.2电气间.37 5.2.3机械间.38 5.3和谐型机车系统设施布局 .38 5.4和谐型机车系统设施布线 .42 5.5扩展设计（车厢设施布局） .43 5.6机车设备接口 .44 5.6.1监控主机接口.44 5.6.2摄像机接口.46 5.

5、6.3液晶显示器接口.47 5.6.4网络接口.48 5.7机车设备尺寸图 .48 5.7.1监控主机尺寸.48 5.7.2机车半球摄像机尺寸图.49 5.7.3机车枪型摄像机尺寸图.50 5.7.4机车显示器尺寸.51 5.7.5烟雾探测器尺寸.52 5.7.6温度探测器尺寸.52 5.8系统施工组织 .53 5.9安装工程材料 .53 6系统设备清单系统设备清单.55 7项目案例项目案例.57 7.1.项目案例 .57 7.2.现场图片 .58 . . 术语定义 DSS：综合监控管理平台软件 SNVD：软解码服务器 PAL：视频制式，特点是分辨率 720576，25帧/秒 NTSC：视频制

6、式，特点是分辨率 720480，30帧/秒 BNC：同轴电缆连接器，一种带固定卡子的连接 LJK2000：列车机车运行监控记录装置系统，由车载设备、数据转存器和地面微 机系统组成，用于记录列车行车状态实时数据 TX2：列车机车安全信息综合监测装置，由通讯记录单元和电源单元组成。 . . 1 系统概况 概述概述 铁路是一个庞大机体，运输安全是铁路各部门工作的综合反映，同时受到 社会经济和自然环境等诸多因素的影响，其中任何一个环节的失误都可能对行 车安全产生严重后果。发生行车事故，会给人民生命财产造成巨大损失，还会 对社会造成不良影响。发生行车事故的原因是错综复杂的，但主要原因是由人 的因素引起的

7、。国内外重大行车事故分析都表明：人的因素，特别是铁路司机 所起的作用越来越突出。对人的因素进一步分析发现，铁路司机的生理和心理 素质是引起行车事故的决定因素。为保证行车安全，铁路司机必须具备良好的 生理和心理素质，司机的责任心、劳动纪律、技术业务素质及先天体质都和生 理、心理素质密切相关。 铁路行车安全系统是一个由“人一机一环”构成的复杂巨系统，是运输安 全工程与安全可靠性工程、安全人机工程交叉、融合的边缘领域。行车安全是 铁路永恒的主题，而机车乘务员在驾驶过程中的表现是安全的关键所在。铁路 机车安全视频监控系统是浙江大华技术股份有限公司自主开发研制的机车运用 安全辅助系统。 本系统与 LKJ

8、 列车运行监控记录装置进行实时通讯，结合监控信息全程摄 录机车运行和司机标准化作业状况。能提供监视画面及报警信息代替司机巡检； 通过移动硬盘或无线传输对文件进行下载；具备完善的地面分析处理功能，完 美的图像、语音、监控信息三合一的分析界面，能够结合机车 LKJ 装置信息和 地面数据同步、多画面重现机车运行状态及司机作业状况，对事故预防、事故 分析以及监督乘务作业都将起到很大作用。该装置还可支持火灾烟雾报警。 1.2设计目标设计目标 系统设计的目标是构建路局级的机车运用安全视频监控系统。实现： 1、通过安装在机车司机室、机械间、电器间的摄像机采集机车视频图像， 利用在操作台上的显示设备，向司机提

9、供对机车内部设备的实时监看，为铁路 . . 行车安全提供有力的技术手段。 2、通过监控主机进行本地视频图像记录，为机车设备运行状况及行驶情况 的分析提供历史图像依据。 3、通过接入列车数据监控设备，有效的整合机车 TX 箱运行数据，为铁路 行车数据分析提供了可靠的保障。 4、通过铁路内部网络或者覆盖广泛的 3G 网络，实现网络共享，可是使机 务系统安全管理相关人员直接调取回放机车实际行车视频情况。 1.3设计依据设计依据 针对铁路监控系统的特点，系统的设计、施工、产品与设备的安装调试、 系统验收标准等所涉及的技术要求和规范都应依据中华人民共和国和铁道部的 有关技术标准和规范。 铁道机车车辆电子

10、装置 TB/T 3021-2001 铁路机务设备设计规范 TB/T 10004-1998 轨道交通机车车辆设备冲击和振动实验 GBT 21563-2008 铁路图像通信设计规范 TB10082-2009 铁路综合视频监控系统技术规范 （运基通信【2008】630 号） 安全防范工程技术规范 GB 50348-2004 社会治安动态视频监控系统技术规范 DB33/T 5022004 铁路技术管理规程 ； 电业安全工业规程 DL-408-91 工业企业通讯设计规范 GBJ42-81 工业电视工程工程设计规范 GBJ115-87 安全防范工程程序与要求 GA/T75-94 民用闭路监控电视系统工程技

11、术规范 GB02198-94 计算机软件开发规范 GB8566-88 计算机软件质量保证计划规范 GB/T 12504-90 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50168-92 . . 以太网 100BASE-T 标准 IEEE802.3U 1.4设计原则设计原则 本次项目设计本着“可靠、先进、经济、实用”和“综合效益第一，统一 规划，重点实施，分批进行”的原则，充分利用现有资源，结合铁路路局监控 管理的具体情况和实际需求，建设高质量、高标准的铁路监控系统。 （1）可靠性 系统具备在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。系统具备 全天候长期、不间断稳定工作的能力。尤其是要满足机

12、车电子使用环境对设备 的稳定性的高要求。 （2）实用性 系统具备完成工程所要求功能的能力和水准；系统符合本工程实际需要和 国内有关规范的要求，并且实现容易，操作方便，维护便捷。 （3）先进性 系统是满足可靠性和实用性要求前提下的最先进的系统。系统是一个符合 集散系统发展趋势，特别是符合计算机技术和网络通信技术最新发展潮流并且 应用成熟。 （4）开放性 系统遵循开放系统的原则。系统提供符合国际标准和软件、硬件、通信、 网络、操作系统和数据库管理系统等诸多方面的接口和工具，使系统具备良好 的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。 （5）经济性 系统满足性能与价格之比同类系统和条件下达到最优。其经济性包

13、括以下 内容：系统本身的价格；系统运行、系统升级及维护费用；对系统实施现场的 特殊要求所需的费用。 (6)兼容性 系统设备选型和平台设计应遵循开放的设计思路，能保证新建系统各应用 系统的无缝连接。 . . 2 需求分析 业务需求分析业务需求分析 司机室监控需求司机室监控需求 机车司机室分单司室和双司机室两种。双司机室分主副司机驾驶作业，两 个司机可以互相监测，在其中一个司机可能出现人为失误时，另外一个司机可 以及时纠正；对单司机驾驶作业，缺少第三方的监测机制。为保障行车安全， 减少人为业务作业失误，迫切需要增加视频监控报警装置，同过“人防”+“技 防”措施，提高机车运用安全。建设监控点目标监视

14、远程监视和本地记录乘务 人员的值乘作业活动状态，主要监控区域为司机正面为主，及时发现解决疲劳 驾驶以及驾驶过程中出现的问题。 2.1.22.1.2 轨道前方路况监控需求轨道前方路况监控需求 在机车行进过程中，司机值乘期间主要靠人员视觉观察前方路况；建设监 控点，对双司机室机车值乘人员可同时兼看路轨、信号机、道岔、道口及其他 前后路况，当发现道路的异物或异常情况，及时作出应急措施。监控范围主要 观察前进方式路轨情况为主，兼看后方情况为辅，进行全天候连续图像监视记 录，覆盖范围机车运行前方 0100m 内。 2.1.32.1.3 电气间设备监控需求电气间设备监控需求 观察电气间设备全貌和重点设备运

15、行情况。建设监控点位监控记录机车供 电、电气设备以及非操纵设备运转状况，防止设备运转不良等危险情况。 2.1.42.1.4 机械间设备监控需求机械间设备监控需求 观察机械间设备全貌和重点设备运行情况。建设监控点位监控记录机车各 主要机械设备以及非操纵设备运转情况，防止设备运转异常等危险情况。 . . 2.2系统需求分析系统需求分析 视频压缩编码及监控监视需求视频压缩编码及监控监视需求 视频数据采用 H.264/MPEG4 国际编码标准进行高质量数据编码压缩，支持 多种分辨率以及日期、时间等数据叠加，为历史分析提供视频和机车数据依据。 2.2.22.2.2 视频录像存储需求视频录像存储需求 支持

16、覆盖方式的硬盘数据循环存储，视频录像文件和机车 TX2 箱无缝融合。 提供两路 D1 标清图像及多路 CIF 图像视频数据。为机车地面视频分析人员提供 直观可靠的历史数据进行分析。 2.2.32.2.3 数据下载分析需求数据下载分析需求 需要支持多种数据下载方式，可包括 SATA 硬盘下载、USB 设备下载或网络 接口下载。便于铁路机务管理人员定期采集存储数据。 2.2.42.2.4 系统报警需求系统报警需求 系统设备提供外部报警功能，接入温度传感器、烟感探测器设备，对机车 车内当前环境温度进行监测，达到一定值（人工预先设定）实现报警，防止控 制区域内的设备温度过高造成事故发生。同时，监测发生

17、火灾或即将发生火灾 的情况下实现报警，防止火灾发生及蔓延。提供声光报警装置，减轻机车乘务 人员劳动强度。 2.2.52.2.5 系统网络传输功能需求系统网络传输功能需求 支持 tcp/ip 协议，窄带传输（ppoe）网络实时预览及控制命令。通过网络 设置参数、查看视频设备状态，支持网络报警联动及网络控制云台和镜头。支 持 3G、GPS 或 WIFI 无线传输，以便列车沿线附近的车站可以进行无线动态监控 . . 和数据传输，方便指挥调度。 . . 3 系统设计方案 系统总体系统总体功能功能 视频监控功能视频监控功能 全程摄录机车运行前方路况、机车重要区域、司机标准化作业情况。通过 八路视频采集，

18、可实现对机车电器间、动力间、机械间、弓网装置等重要区域 及非操纵端的情况进行监视。 彩色枪型摄像机分辨率在 540TVL 以上。彩色红外半球摄像机分辨率在 480TVL 以上，内置拾音器。 系统在驾驶室布置 2 台 10 英寸彩色液晶显示屏（前后司机室各一台） ，驾 驶员可切换显示车内视频监控情况。 3.1.23.1.2 音频采集功能音频采集功能 彩色红外半球内置高灵敏度的拾音器，对车内驾驶员与工作人员间对话以 及其他重要语音信息进行录音。 3.1.33.1.3 录像功能录像功能 车载硬盘录像机编码采用 H.264 方式，保证 2 路 D1 和 6 路 CIF 以上录像不 少于 7 天（每天约

19、 24 小时的工作时间） 。 3.1.43.1.4 机车信息采集和记录功能机车信息采集和记录功能 通过 RS485 接口能和列车的 TAX 箱通信，并将 TAX 数据记录到录象数据中， 保存在硬盘里。 3.1.53.1.5 信息备份、查询管理功能信息备份、查询管理功能 提供机车视频分析专用播放软件，实现机车音视频查询、播放、管理、备 . . 份等功能。实现机车 TAX 信息数据的分析、图表显示、管理等功能。 3.1.63.1.6 系统布线功能系统布线功能 列车上敷设的所有线缆必须采用阻燃线，符合列车车辆安全要求，所有设 备在安装过程中，应考虑列车车辆的特点，设备精简、安装美观、拆卸方便， 应仅

20、可能与列车车辆的相关设备充分兼容和共享，减少投资，保证列车车辆的 安全行驶与运营。所有线缆接头都应采用航空接插件，确保在列车行驶环境中 数据传输的可靠性。 3.1.73.1.7 系统报警功能系统报警功能 在司机室，机械间及电气室安装有温度报警器和烟雾报警器，可实时监测 车内温度及烟雾情况，一旦发生报警，司机室显示屏可提示司机注意。 3.1.83.1.8 系统数据传输功能系统数据传输功能 车辆安装无线传输设备,把前端采集到的视频、音频信号通过 3G 网络传送 到后端监控平台。 3.2系统结构系统结构 根据路局现在的机车运营情况和对视频监控的要求，建设机车监控系统， 该系统可以通过建立机车监控业务

21、系统、局段数据分析业务系统、路局监控管 理平台进行前端音视频信息、机车报警信息、机车运行信息的采集，通过铁路 基础网络系统完成这类数据的传递路局监控中心。 . . 图-1 系统结构示意图 3.3系统组成系统组成 根据系统建设需要，为实现机车监控业务、局段数据分析业务和监控管理 业务，系统由以下部分组成：机车监控子系统、图像信息地面分析子系统和远 程视频信息监控子系统。 3.3.13.3.1 机车监控子系统机车监控子系统 系统结构如下： . . 司机室摄像机D1 司机室摄像机D2 电气间摄像机D3 机械间摄像机D5 机械间摄像机D6 司机室摄像机D7 司机室摄像机D8 D1 视频监控 主 机 D

22、2 D3 D5 D6 D7 D8 TAXT2 485 端司机室液晶显示屏D9 端司机室液晶显示屏D10 机车110V电源 110 K1 D1 K2 D9 电气间摄像机D4 D4 无线发送设备 烟雾、温度 传感器 图-2 机车监控子系统示意图(DF4B 为例) 3.3.23.3.2 图像信息地面分析子系统图像信息地面分析子系统 子系统功能如下图： 录录像像查查询询 T TA AX X箱箱数数据据记记录录 按按路路径径查查询询 T TA AX X箱箱数数据据查查询询 录录像像播播放放多多路路同同步步播播放放 快快放放，慢慢放放 T TA AX X箱箱数数据据查查询询 按按时时间间查查询询 T TA

23、 AX X箱箱数数据据显显示示 图图 像像 分分 析析 子子 系系 统统 图-3 图像信息地面分析子系统功能图 地面分析子系统主要由分析工作站、数据转换装置、分析软件等组成，其 主要功能是回放显示车载监控子系统所记录的录像数据和 TAX 箱数据，让地面 分析人员不需要外加其它数据源就可更加形象直观地分析司机的操纵情况及机 车运行状况。 地面分析子系统的软件支持录像与 TAX 箱监控数据同步显示，可以实时显 . . 示机车的限制速度、实际运行速度、制动缸压力、均衡风缸压力、公里标、车 站、车次、车辆数、计长、司机操作等信息；软件的操作根据需要，直接跳转 到相应的时间、公里标所对应的视频位置进行播

24、放，方便地面分析人员的分析。 3.3.33.3.3 远程视频信息监控子系统远程视频信息监控子系统 数据基本流程： 机机务务段段局局域域网网 （资资源源共共享享） 机机车车视视频频地地面面服服务务器器 （转转录录、分分析析） 机机车车视视频频 主主机机 车车载载无无线线 发发射射装装置置 3G传传输输网网 络络 通讯电缆无线通讯无线通讯局域网络 前端机车载视频监控主机作为主控设备，所有监控数据以及 TAX 箱信息等 先写入车载视频监控主机，并通过 3G（EVDO/WCMDA）等网络将数据发回监控中 心，并在远程监控系统上显示相关机车的运行轨迹及车内视频信息（CIF 画质， 基本保持在 10 帧/

25、秒左右,视网络情况而定） 。 . . 3.3.3.1 系统功能 功能结构示意图 3.3.3.2 系统主要功能特点 机车运用视频安全监控系统，是针对列车独有的环境，开发了具有以下七 大特点的视频监控系统。 1、嵌入式专业车载设计，稳定性高、不死机、不丢失数据、经久耐用维护 方便、抗机车震动及抗电磁干扰性能优越，是工业级专用产品。主机的录像部 分采用专业嵌入式八路数字监控录像机，具有启动快、可靠性高、压缩比高、 清晰度高、抗高温、抗震等特点。 2、与 LKJ 监控装置通讯。采用 RS485 协议通讯，共享 TAX2 综合监测装置 平台的监控装置的速度、时间、公里标、车次、司机号、工况等信息，地面解

26、 析文件与监控记录数据完全同步一致 3、无线传输数据，使用目前覆盖广泛，传输快速的 3G 网络，可以把机车 视频图像通过无线网络传输到机务段视频管理服务器内。加强了司机作业的监 . . 管力度，提高视频分析人员的工作效率。 4、主机对外接口均采用机车专业的航空接插件，稳定性好，使用方便。 5、项点事件记录。本装置记录的项点包括：开车、停车、人为紧急、侧线 运行、进入调车、调车开行、退出调车、红黄信号、开关视频、继乘交接等项 点。项点记录主要针对机车运用安全管理的薄弱环节，密切结合 LKJ 装置实时 提供的各类数据信息，分时段和地点形成一系列音视频文件。项点的形成紧密 关联安全隐患，为运用安全分

27、析管理提供了智能化手段，进一步完善机车安全 监控系统的“防” 、 “控”功效。 6、程序升级更新方便。可以通过 USB 接口直接升级更新装置的控制程序和 修改软件。 7、完善的地面分析界面。完美的图像、语音、监控信息三合一的分析界面， 同步、多画面重现机车运行状态及司机作业状况。 3.4系统技术参数系统技术参数 3.4.13.4.1 主要设备选型和技术参数主要设备选型和技术参数 监控主机设备参数：监控主机设备参数： 主处理器高性能工业级嵌入式微控制器 操作系统嵌入式 LINUX 系统资源多工操作，可同时多路录像、同时录像回放、同时网络操作 操作界面人性图形化菜单会话界面 图像压缩H.264 音

28、频压缩G711A . . 视频输入8 路复合视频(NTSC/PAL) 航空接口（1.0VP-P，75） 视频输出2 路 TV/VGA 视频切换输出 画面分割1、4、9 画面 图像分辨率 PAL：实时监视 D1 704576 录像回放 D1 704576 、CIF 352288 、QCIF 176144 支持双码流功能，辅码流分辨率 CIF 352288/ 352240 、QCIF 176144/176120 画面信息通道信息、时间信息、GPS 信息、车牌信息、保密遮盖区域 音频输入8 路航空接口 200-2000mV 10K 硬 盘内置 1 个 SATA 接口，可挂接 1 个硬盘 占用硬盘空

29、间 音频： PCM 28.8M 字节/小时 视频： 56900M 字节/小时 录像模式 手动录像、动态检测录像、定时录像、报警录像 支持录像的优先级：手动录像报警录像动态检测定时录像 录像查询根据时间、类型、通道号查询录像 回放模式多种慢放速率，多种快放速率，手动单帧播放、倒放等模式 多路回放支持 4 路同时回放 备份方式 支持普通硬盘保存备份 支持外接 USB 存储设备（如普通 U 盘、移动硬盘） 支持网络下载保存 网络控制 远程访问前端通道监控画面 通过网络客户端软件或浏览器访问、设置系统参数 通过客户端或浏览器网络升级程序，实现远程维护 可以通过网络查看外部报警、动态检测、视频丢失等报警

30、信息 支持录像文件下载存储及录像回放 与相关软件（多机版客户端）配套可实现多台设备联网共享信息 双工透明串口 网络方式报警输入、输出 . . 无线网络 支持短信发送功能 支持短信激活和电话激活 支持自动选择网络 可配置网络类型和参数 支持网络信号强度显示 动态检测 区域设置：每画面可设置 396(PAL 2218 NTSC 2215)；检测 灵敏度设置：区域可设置多级灵敏度；可联动录像或外部报警或弹 出屏幕提示 报警响应时间5s 视频丢失 可联动外部报警输出或弹出屏幕提示 报警响应时间5s 报警预录报警联动录像预录时间为 5-30S 外部报警可联动录像，或在设置的时间段内联动外部报警或弹出屏幕

31、提示 手动报警控 制 可以使能或禁止某个报警输入通道 可以模拟产生报警信号输出到某个报警输出通道 报警输入3 路报警输入(通过设置常开或常闭开关，可选择报警产生类型) USB 接口1 个 USB 2.0 接口 网络接口RJ45 10M/100M 自适应以太网口 RS485支持 TAX 信息箱 RS232 1 个 RS232 串口，用于普通串口（调试） 、键盘接口及透明串口 （通过网络转发串口的输入输出）用于连接外部低速设备，串口设 置有硬件握手 日志查找 显示系统日志，可达 1024 条，并支持按时间和类型的查找日志信 息 用户管理 多级用户管理，多种管理模式，本地、串口、网络的用户统一管理，

32、 特殊用户权限可设置，支持用户和组的添加和权限修改，用户和组 的数量不限制 . . 密码安全性 保护 支持密码修改，有用户管理权限的用户还可设置其它用户的密码 帐号锁定策略：每 30 分钟内仅可试密码 5 次，否则锁定 电源DC +44V+140V 自适应 功耗12W（不含硬盘） 使用温度2070 使用湿度10%90% 大气压86kpa106kpa 尺 寸长宽高=340mm255mm144mm 安装方式台式安装 机车枪型摄像机设备参数：机车枪型摄像机设备参数： 名称名称参数参数 视频制式PAL 有效像素 PAL:752(H)582(V) 分辨率540TVL 电子快门1/50s1/100,000s 镜头类型25mm 标配(16mm 可选) 视频输出1Vp-p Composite Output（75 欧姆/BNC） 信噪比大于 50dB(AGC OFF)