牵引供电视频监控系统建设方案研究

邵 明

0 引言

随着电气化铁路的发展和技术的进步，牵引供电视频监控系统得到了越来越广泛的应用，成为电气化铁路牵引供电设施管理的一种有效手段。目前，新建电气化铁路几乎均设置视频监控系统。

电气化铁路牵引供电远动系统实现了对沿线牵引供电设施的遥控、遥信、遥测、遥调即“四遥”，为实现牵引变电所、开闭所、分区所无人值班创造了基本条件，视频监控系统实现了“遥视”功能，使调度所值班人员能直观地监视变电所、开闭所、分区所现场情况及变电设备的运行情况，提高了无人值班的安全性和可靠性[1～3]。

牵引供电视频监控系统，又称视频安全监控系统，主要有视频图像监视和安全监控2大功能。视频图像监视是通过现场摄像机扫描牵引变电所、开闭所、分区所图像，利用多媒体数字压缩技术，通过通信网络将现场图像传送到远方调度所，调度所也可以实现对现场摄像机转动、变焦等操作；安全监控是在现场设门磁开关、火灾（温感、烟感）传感器、玻璃破碎探测器、红外线防侵入等安全设施，当报警发生时将信号传送到调度所。目前国内普速电气化铁路设独立的牵引供电视频监控系统，实现上述功能，高速铁路不设独立的牵引供电视频监控系统，将视频监控纳入铁路综合视频监控系统，远方安全监控纳入远动系统。

本文分析了目前牵引供电视频监控系统存在的问题，提出了视频监控系统统一平台的建设方案和视频监控系统与远动系统的互联方案。

1 视频监控系统统一平台建设

1.1 既有视频监控系统介绍

一直以来，国内普速铁路牵引供电视频监控系统为一条线一套系统的模式。究其原因，一是各供电段管理的体制决定的，二是电气化铁路通车里程所占比重较少，管辖范围也仅限于1～2条线，一条线一套系统的模式适应了当时的需要。随着国内铁路建设的飞速发展，牵引供电调度模式发生了调整，调度所由供电段逐步调整至铁路局，统一管理管辖范围内牵引供电设施，同时，电气化通车线路和里程也迅速增长，这样就形成了调度所内多套牵引供电视频监控系统并存的局面。

1.2 既有视频监控系统存在的问题

调度所内多套视频监控系统之间不能共享硬件设备和交换数据信息，并且占地面积和电能损耗随着新系统的投入运行不断增大，资源浪费严重。调度所值班人员及维护人员需要熟悉各个不同系统的操作，增加了运行维护的复杂性。

因此，有必要在新线建设或既有系统改造时对调度所内既有多套视频监控系统进行整合，形成一套或少数几套视频监控系统统一平台，实现对管内牵引供电设施的视频信息的统一、高效管理。

1.3 视频监控系统统一平台方案

视频监控系统由主控站、传输通道、被控站3部分设备构成。主控站为多条线共用统一平台建设，结构形式采用客户机/服务器模式的计算机局域网络。配置视频监控主机，用于完成远程安全视频监控功能；每个调度台各配置1台视频工作站，为调度人员提供视频监视窗口；配置打印机，用于报警信息打印和图像信息打印；配置交换机、路由器、编解码设备等，用于通信处理。

通信通道由铁路通信系统提供，传送速率一般应大于2 M，实现被控站和主控站的数据传送。

被控站配置用于视频图像采集的摄像机及云台，配置用于安全监控的门禁系统、感温/感烟传感器、激光对射探测器、碎窗探测器、灯控器等前端设备，配置编码/解码器，用于信息的预处理，配置画面分割器，将本站的所有视频信息集中管理，根据控制命令选择不同的视频画面输出。

不同线牵引供电视频监控系统之间存在较大差异，除网络结构及硬件设备存在差异外，软件系统的差异主要有2个方面。一是视频数据信息的压缩方式不同，主要有MPEG-4压缩算法、H.263、H.264等；二是数据传输协议不同，当视频监控系统数据在通信网络中传输时，不同厂家上传数据的通信协议不同。

因此，要想实现视频监控系统统一平台建设，首先要构建统一的主控站系统，主控站组网形式、硬件配置、软件配置、系统容量应能满足接入既有及规划管辖范围被控站的需要。其次，通信协议、视频压缩算法应采用标准协议并能够实现对常见非标准协议的转换。既有被控站接入能够通过主控站的协议转换实现，新建被控站接入时要求采用标准通信协议。

2 视频监控系统与远动系统的互联

国内电气化铁路普遍采用牵引供电视频监控系统与远动系统独立运行的方式。随着无人值班牵引变电所、分区所、AT所的发展，这种运行方式逐步暴露出了不足。调度所值班人员对现场的遥控操作及现场的遥信信息的视频查看时，需要同时操作视频监控终端，对需要查看的部位进行摄像机定位和图像传送及显示，不仅增加了值班人员的操作复杂性，而且影响了视频显示的速度。因此，有必要实现“四遥”和“遥视”的信息交换，当需要通过图像显示“四遥”信息时能够自动显示。

牵引供电系统实现“四遥”和“遥视”的信息交换，有2种方式。

一是视频监控系统与远动系统的深度集成，将遥视及安全监控功能集成于远动系统中。实现方式有：在被控端将遥视纳入远动系统（即综合自动化系统）中；监控端采用统一系统，分别接入被控端的综合自动化系统和视频监控系统。由于远动系统的重要性，为防止视频信息处理及传输对系统资源和通信通道资源的占用以及不可预见的冲突，目前不建议采用该方式。但可以预见，随着技术的发展，遥视功能必将与“四遥”功能有机结合，并融入到远动系统中。

二是视频监控系统与远动系统的互联互通。互联方式可以在调度所通过串口或网络接口方式将视频监控系统调度端与远动系统调度端互联，也可以在牵引变电所、开闭所、分区所等被控端将视频监控系统与综合自动化系统互联。图1和图2是这2种连接方式的示意图。

被控端互联方式与调度端互联方式各有优缺点：

（1）被控端互联方式。视频监控系统把远动系统提供的远动数据作为告警信息源，被控端视频监控服务器主动对远动系统的告警实现联动，省去了调度端下发远动系统告警联动命令的过程，可靠性高。调度所视频监控系统终端不做任何改动即可接收子站返回的告警画面。但是，该互联方式需要对多个被控端进行改造，数量众多，而且部分被控端的视频监控系统没有设置当地监控服务器，改造工作量很大。

图1 被控端互联方式示意图

（2）调度端互联方式。视频监控系统作为远动系统辅助部分工作，视频监控系统终端可以从远动系统主站得到所有子站的远动数据。远动系统通过串口向视频监控系统发送远动数据，各被控站视频监控系统不像综合自动化系统发送信息，保证了综合自动化系统的安全运行。这种互联方式只需对调度所视频监控系统客户端软件进行更新既可实现系统互联。该方式改造方便，工作量小。

视频监控系统与远动系统的互联需要注意：保证现有远动系统和视频监控系统的相对独立性；视频监控系统充分利用远动系统提供的远动信息实现遥控联动、遥信变位联动；视频监控系统和远动系统的信息传送通过不同的通信通道，保证远动系统的安全性。

图2 调度端互联方式示意图

3 系统建设方案

3.1 系统结构

牵引供电视频监控系统主站统一平台采用计算机局域网络，客户机/服务器网络结构，接入管辖范围内各线牵引变电所、开闭所、分区所安全监控系统子站，并实现与远动系统的互联。系统结构如图3所示。

图3 牵引供电视频监控系统结构示意图

（1）控制站主网络。网络访问方式为客户机/服务器方式，网络通信协议为TCP/IP协议。设网络核心交换机构成主网络，各线通过接入交换机接入主网络。

（2）管理服务器。用于管理网络用户和网络设备，管理系统用户和用户权限，管理和配置系统设备；用于和远动系统实现互联，接收远动系统的信息实现遥视与远动的联动。

（3）视频服务器。用于被控站视频信息的转发和存储。

（4）GIS服务器。用于显示铁路沿线各所摄像机和报警探头布点信息和当有报警产生时报警位置信息。

（5）WEB服务器。为管理、维修等部门提供WEB浏览服务。

（6）视频工作站。实现实时图像查阅、录像文件查阅、报警信息查阅和打印等功能。

（7）维护工作站。用于维护系统软件、定义系统运行参数、定义系统数据库及编辑、修改、增扩人机界面等工作。

3.2 系统功能

牵引供电视频监控系统统一平台的基本功能如下：

（1）视频控制功能。控制任何一个被控站的摄像机，实现水平扫描运动和垂直俯仰运动。能够对被控站多路图像自由切换。能够对多个被控站自由切换。对所显示的图像进行缩小及放大操作，同时完成对其焦距的调整。

（2）安全监控功能。该功能实现对被控站的门禁系统进行远程开断和对被控站进行火灾监视。

（3）视频监视功能。实现对被控站设备运行状态进行图像监视并实时显示，还可对视频图像随时进行硬盘录像。在探测范围内出现移动目标时，能发出报警信号。

（4）远动联动功能。能够接收远动系统信息实现“四遥”与遥视的联动。

（5）用户画面显示功能、数据库管理功能等其他系统应用功能。

4 结束语

本文分析了电气化铁路既有视频监控系统的现状及不足，提出了牵引供电视频监控系统统一平台建设方案以及与牵引供电远动系统的互联互通方案。该系统方案能够实现调度所视频监控系统控制站的资源整合，实现远动系统与视频监控的联动，提高生产效率。目前各电气化铁路牵引供电视频监控系统模式多样，部门的管理方式和理念不同，新建或改造视频监控系统时，应视情况具体分析，提出合理方案，从而实现对生产效率的提升以及牵引供电自动化水平、可靠性的提高。

[1]钱清泉.电气化铁道微机监控技术[M].北京：中国铁道出版社.2000.

[2]黄慧汇，何三波，陈维荣，等.牵引变电站多媒体远程监控系统设计及开发[J].电力系统自动化，2001，25（12）：45-48.

[3]杜银龙.视频安全监控系统在浙赣线牵引变电所的应用[J].电气化铁道，2008，（5）：13-15.