高铁智能视频监控系统

　　一、方案概括

　　铁路是国家的重要基础设施，是国家的大动脉，是大众化交通工具。我国幅员辽阔、内陆深广、人口众多，资源分布及工业布局不平衡，铁路运输在各种运输方式中占有的优势更加突出，在经济社会发展中具有特殊重要的地位和作用。目前中国大量的长距离物资运输和中长途旅客运输主要由铁路承担。

　　随着中国高速铁路的快速发展，轨道交通安全已经成为人们关注的焦点。目前，铁路安防监控手段仍以人定时巡检为主，这不仅耗费了资金、人力，而且并不能作 到实时监控，安全隐患仍然存在。在原有技术手段已达不到有效的安全防范目的的情况下，为有效避免列车运行中治安事故和意外事故的发生率，必须采用先进的技术手段，建立铁路列车运行安全监控系统。列车夜间行驶频繁，由于夜间能见度低、视线较差，这对铁轨沿线、交通枢纽以及机车编辑组视频监控画面的清晰度提出了更高的要求。只有选择使用合适的设备，运用夜间监控技术，才能保证夜间监控视频的效果。

　　二、需求描述

　　目前，高速铁路要做到全线都设置视频监控系统，重点监控区域为区间和站点、桥梁、隧道、公跨铁、区间基站、变电所等。其中站点属于有人值守，其它区域属于无人值守，监控的具体对象可能包括：区间公跨铁区段、通信、信号机房、牵引供电、电力供电机房内外、车站内候车室、站台、进站大厅、站前广场、进站咽喉等场所的监控。在未来的铁路发展中，大城市快速运输系统将同全国铁路网连接，紧密配合，形成客运统一运输网。

　　三、系统架构

　　铁路视频监控系统主要由三大部分组成：前端图像采集系统、视频传输系统、后端监控管理指挥系统。该系统满足本地监控和中心联网多级网络化视频监控的需求。可24小时实时监控铁路沿线安全情况，降低了安全监控人员的劳动强度，为监控中心指挥提供强有力的保障，使各级监视中心的调度人员通过监视远端传送上来的现场图像，直观、准确、及时地了解各工区的实际情况。前端图像采集系统的数据传输至各采集站，作业区，厂区监控中心后，视频解码器设备还原出视频信号至数据接收器，即可完成数据的采集，传输，汇总。

　　图1 系统架构图

　　1.前端采集系统

　　(1)HP-RC系列远距离无红曝激光摄像机

　　和普HP-RC系列远距离无红曝激光摄像机，专门针对铁路复杂环境下监控所设计的产品，可有效解决车灯强光干扰、昼夜全天候清晰成像等问题。满足对铁路沿线、隧道、桥梁500米-1500米范围内24小时实时监控需求。

　　安全性：激光光源采用940nm长波和光学滤波双重无红曝设计。

　　优异的图像效果：最大60倍1.2～80mm超短焦连续变焦激光镜头，大角度激光发射器，保证激光照射覆盖双向铁轨。特有集束非线性渐变折射率光纤整形匀化技术，达到高清晰度的照明效果。红外校正高清成像镜头，昼夜焦点一致，车灯与激光照明重叠无虚焦现像。

　　精准同步控制：独有DSS数字化照明角度控制自主专利技术，激光与摄像倍率自适应匹配算法，0.1o精确随动控制，可使激光光斑与成像视场实时保持一致。独立光敏控制，保证摄像机的彩转黑与激光开关精确同步，内部智能延时分析，不受迎面车灯照射影响。

　　高可靠性免维护：采用密封充高纯氮的高功率半导体激光器，防止结霜露和霉菌产生，有效保护激光管芯，20000小时长寿命工作无衰减。整机内部器件均采用工业级宽温器件，整机采用一体化热平衡设计，无需内置加热、制冷等温控元件，即可在低温和高温环境下工作，可节省电量。整机采用超强铝合金外壳进行整机全密封处理IP66防护，防淋雨、防灰尘可适应各种恶劣环境。

　　(2)HP-TVC系列远距离无红曝激光摄像机

　　和普HP-TVC双波段远距离热成像摄像机是专门针对铁路复杂环境下监控所设计的产品。内部采用长焦高清镜头配合200万可见光高清彩转黑摄像机与336X256/640X512大口径非制冷热成像摄像机，并辅以重载360度全方位云台，实现500m—1.5km以上昼夜全天时视频监控。

　　高灵敏度：探测灵敏度(NETD)可达50mk，比常规产品更高的灵敏度，获得更细腻画面质量，受雾雨雪天气影响小。

　　先进的图像增强技术：优异的非均匀图像校正技术，无需TEC恒温控制，具有良好的图像均匀性和动态范围。SDE图像细节增强技术，图像平滑无噪声，多种伪彩色和热黑热白极性图像格式可选，适应性强，易发现低对比隐藏目标。

　　体积小重量轻：第五代超精细小型化探测技术，在保证相同的作用距离基础上，降低了整机体积与成本，体积与重量减为第四代的1/2。

　　高精度光机设计：独特的AS光学设计和高精度光机设计，优异的成像质量。

　　高可靠性：整机采用超强铝合金外壳IP66防护，防淋雨、防灰尘，可适应各种恶劣环境。

　　图2 前端设备

　　2.传输系统

　　本方案遵循统一规划、合理布局、互联互通、资源共享的原则，采用先进的视频监控技术，基于铁路系统的IP网络，构建数字化、智能化、分布式的网络视频监控系统，实现视频网络资源和信息资源共享。整体思路如下：

　　(1)设计思路

　　因地制宜、需求为基、品质优先。 借用铁路原有传输链路选用稳定可靠的传输设备。

　　(2)确保可靠性

　　由于网络数据的重要性，任何失误都可能造成及其重大的后果。所以，准确、安全、不间断的数据传输与存储都十分重要。

　　(3)确保技术的先进性

　　为了确保技术的先进性，我们将从如下几个方面入手： 首先，选用厂家新推出来的设备以及那些推出时间较长并且获得了良好的市场声誉的有生命力的产品;其次，采用新的技术。

　　(4)确保系统的可扩展性

　　可扩展性也即可伸缩性，即网络应能自如的适应规模的变化。良好的可扩展性表现之一就是当用户的规模增大时，无需增加新的设备，只需要增加相应的设备模块即可，这既能有效的降低 。

　　3.指挥系统

　　目前监控系统联网架构模式主要有全数字和数模结合模式两种，前者的典型标志是采用网络摄像机和数字矩阵，后者的典型标志是采用模拟摄像机加视频编码器。通过铁总建设[2016]18号文，我们认为全数字更符合本次项目，原因如下：

　　(1)全数字网络视频监控系统是当前网络视频监控最先进的架构，是网络视频监控今后的发展方向，其它网络监控模式会逐步过渡到全数字模式。

　　(2)全数字网络视频监控系统是实现高性价比的高清视频监控的基石。

　　(3)全数字网络视频监控系统易于扩容，易于开发应用新功能，是一套符合发展规律的、具有可持续性的、先进的网络视频监控系统。

　　(4)全数字网络视频监控系统运作于监控专网内，对未来跨公网网络监控系统改造具有指导意义。

　　故此，本系统架构按全数字模式设计网络视频监控系统。

　　本系统功能包括：实时监看、可疑目标锁定与自动跟踪、边界入侵检测、图像增强、图片融合等多种功能可方便优化用户操作，是系统具有实用性、先进行、可靠性、可扩展性、方便易用性等优势。