动车组检修作业视频实时传输系统的研制

陈自传

【摘  要】动车组检修现场作业指挥通信目前主要依靠模拟对讲机、移动电话，无法实时了解作业人员现场图像，不能全面反映现场作业状况，工作日志、摄像视频等都要事后人工进行录入，工作量大且严重延后，无法对数据进行及时的汇总、分析和挖掘。

【关键词】动车组;检修作业;视频传输系统

1. 研制内容及技术方案

1.1研制内容

针对关键检修作业内容（如视频传送及分发等）的长期不能实时传输问题，建设一套动车所现场作业智能化管理系统的承载网络平台，配套提供TD-LTE无线宽带专用网络（第四代无线通信LTE），提供一种高带宽、高速率、低时延及安全可靠的无线传输技术，并通过改进和扩容一部分现场作业设备（如现场作业拍摄设备）来解决。

同时开展动车组检修作业视频实时传输系统的研究和开发，实现在远程监控终端对远程视频终端进行实时操作控制，实现视频实时浏览、检索、评分、统计分析等功能。

（1）采用TD-LTE 无线网络技术，提供一种高带宽、高速率、低时延及安全可靠的无线传输网络。（2）定制改造多功能摄像手电筒的软硬件，使它可通过专网1.8G频段网络实时传输拍摄的动车组作业检修视频，可以实时了解作业人员现场图像，全面反映现场作业状况。（3）通过作业表单的生成、自动派工、作业人员作业摄像、分析人员在线分析视频、数据统计等解决动车所整个检修作业管理的系统化、智能化。

1.2技术方案

（1）LTE网络技术方案。

①概述：南宁动车所使用LTE网络传输手电筒摄像机图像及视频，工作流程为：工作人员使用手电筒摄像机拍摄、录像，形成相应文件;通过LTE专网传输至应用服务器;应用服务器记录数据，供控制中心调取使用

②系统设计方案。系统性能优异。系统容量大，资源浪费小，性能优异，极大减少商用风险。资源利用率高。采用专用信道方案以小区为单位，只有寻呼响应的小区建立资源。该机制百倍减小了系统资源浪费，使得商用能力大幅提升，减小了方案的商用风险。集群业务旁路核心网，建网成本和风险更低。采用通用EPC网元，降低集群业务与公网业务的耦合度，降低建网风险将LTE业务和集群业务接口完全隔离，降低集群标准与LTE标准的耦合度，使得ZiLTE方案不受LTE的协议后续演进影响，同时还能享受到LTE协议演进可能带来的好处。

③核心网设计方案。TD-LTE的核心网采用高集成小型化19英寸设备，高度5U，包含了MME、S-GW、HSS、DSS等功能，型号为ZXTS eTC 500，基于ALL-IP平台架构进行设计，它具有技术先进性、前瞻性、集成度高、价格低等特点，在安装时，可以和其他19英寸设备共用机柜，无需再增加机柜。

④基站设计方案。基站建设采用分布式SDR基站，基带和射频分离（即BBU+RRU），颠覆了传统的一体化基站架构设计，大大简化了设计结构，在集成度、体积、重量、散热等方面都有了极大的突破。

⑤终端接入方案本项目终端为定制手电筒，支持1.8G专网和WIFI功能，直接接入或为降低终端定制开发难度，终端接入可以设计为使用CPE转接WIFI，将手电筒视频通过CPE的WIFI接入LTE网络。

（2）LTE摄像手电筒改造。定制改造多功能摄像手电筒的软硬件，使它可通过专网1.8G频段网络实时传输拍摄的动车组作业检修视频，可以实时了解作业人员现场图像，全面反映现场作业状况。

集摄像、拍照、录音、存储、回放、1.8G专网或运营商网络视频传输、照明等功能一体的智能手电筒。

目前动车所采用的高清摄像手电筒集成了照明、摄像、拍照、录音、巡检功能的产品，支持插拔显示屏，音、视频数据采集功能，数据存储功能以及强光照明的多功能高清摄像手电筒。

（3）软件方案。信息采集层：也是感知层，通过传感器、多功能摄像手动筒、仪器、仪表和智能终端可以采集、测量设置信息，获取人员的位置信息、运动轨迹和作业摄像视频。

2.设计方案

2.1应用系统设计

系统主要分为视频存储管理系统、视频分析管理、派工管理系统、统计分析系统、系统管理系统等。

（1）视频存储子系统。检修视频通过专网实时上传到存储服务器，并根据视频分类及上传的参数进行归档，按要求把检修视频进行系统分类。（2）视频分析。视频分析员，对归档的视频进行评分，每个视频对应不同的评分表。（3）派工管理。作业工长，对作业人员派工;分析工长对视频分析员派工;系统根据派工策略自动或手动对任务进行派发。（4）统计分析系统。对作业情况、问题情况、视频分析员等进行于详细的分析统计。（5）系统管理子系统。系统管理模块通过对系统的进行各种设置，保证系统的正常运行。具体功能有：部门/机构管理、用户管理、角色管理、权限管理、用户认证管理、参数设置、系统日志、数据字典、数据备份等。

部门/机构管理：部门/机构管理主要是对系统用户的所属单位进行管理。可添加部门人员。在创建系统用户时，必须指定用户所属部门。

用户管理：增加系统登录用户、修改用户信息、禁用用户等。

角色管理：根据系统用户不同的管理级别设置角色拥有的权限集合，并将权限集合以角色名称赋予用户。

权限管理：权限管理对系统安全和信息安全扮演着非常重要的角色，在本系统中，因为信息的敏感性，不可能把系统收集到的信息全部提供给各部门，对于同一个功能模块，要求不同机构的用户能看到的信息各不相同。为此将权限管理分为两种类型，其一为访问权限，也叫做功能权限，限制用户能否使用本模块，其二为数据权限，即在访问权限的基础上，再对登陆用户所能看到的信息进行限制。

用户认证管理：对于本系统而言，确保应用系统访问者身份的合法性是一个重要的问题。为保证采集到的原始信息可信可靠，信用数据采集终端必须对数据提供方提供身份鉴别。登录的用户需要通过身份认证系统确认后，才能进行各种数据采集与应用功能的操作。身份认证系统预留CA接口，便于以后平滑升级到基于PKI的身份认证。

参数设置：提供信用信息系统及业务的参数设置，如数据上传文件格式设置，系统默认信息分类等。

系统日志 ：系统操作日志内容有：系统用户操作记录;系统运行记录;系统异常报错信息记录;该页面提供多条件查询功能（如时间、单位、用户、操作类型），用户可自由组合查詢条件进行筛选查询。查询结果提供打印输出或导出（Excel）功能。

数据字典：数据字典是代码和名称的一个对照表，由数据字典项、数据子项和名称组成，是为了用户操作系统时更直观。系统数据字典项在系统初始化时已将大部分数据录入到系统，用户可根据需求增加、修改、删除商品数据字典项。

数据备份：数据是系统的重要资源，要经常备份，制定日常的备份制度。当数据损坏时，可以从备份数据里恢复。该功能提供手动远程备份数据库到服务器指定的硬盘下。

制定日常备份制度，养成数据备份的习惯。可选择采用增量备份的方式、备份的方式、自动备份的方式、定时备份的方式。

3.项目研制总结

本方案针对关键检修作业内容（如视频传送及分发等）的长期不能实时传输问题，建设一套动车所现场作业智能化管理系统的承载网络平台，配套提供TD-LTE无线宽带专用网络（第四代无线通信LTE），并改造原有摄像工具，通过高速网络即摄即传提供移动视频监控，为监管部门解决远程指挥及实时监控等难题，并与互联网结合起来进行视频实时监控，使人们可以在任何时间、任何有网络覆盖的地点、以任何方式轻松的接入互联网，实现在远程监控终端对远程视频终端进行实时操作控制，和Web浏览器登录，实现视频实时浏览、检索、分析、评分等功，保障动车组列车停放、检修全过程的安全。

参考文献

[1]张玉清，动车组检修流程监控系统设计与实现[D[，兰州交通大学，2017-4月