铁路通信信号电源视频监控技术的应用及分析解析

1、POWER SUPPLY TECHNOLOGIES AND APPLICATIONS第13卷第3期 2010年3月Vol.13No.3Mar2010 44铁路通信信号电源视频监控技术的应用及分析刘军启(北京电铁通信信号勘测设计院有限公司,北京 100036摘 要:文章结合工程实际,对铁路铁路通信信号电源视频监控系统进行了全面介绍和分析,对工程中存 在的问题通过试验分析得出了针对性的解决方案,并就铁路电力视频监控技术的发展进行了有益的探讨。 关键词:通信信号;10kV配电所;视频监控;电力远动,通信通道Applications and Analysis on the Video Monitori

2、ng Technology for RailwaySignalling & Communication Power SupplyLIU Junqi(Beijing Electrification Railways Telecommunications & SignalDesign Institute Co., Ltd., Beijing 00036, ChinaAbstract: In combination with the engineering practice, this paper gives comprehensive description and analysi

3、s on the Video Monitoring System for Railway Signalling & Communication Power Supplies, and obtains targeted solutions through testing and analyzing problems in engineering. Also, this arcticle carries out useful discussions on the development of Video Monitoring Technology for Railway Electric

4、Power System.Keywords: Signaling & Communication; 0kV Distribution; Video Monitoring; SCADA; Communication Channel收稿日期:2009-11-20中图分类号 : TP277 文献标识码 : B 文章编号 : 02 9-27 3(20 003-0044-050 引言铁路通信信号电源由分布在铁路沿线的铁路 10kV配电所、自动闭塞电力线路、电力贯通线 路、站场供电线路及车站变配电装置等组成,它 与提高运输效率,保证行车安全有着密切关系。 目前随着铁路装备水平的大幅提高,高科技、现

5、 代化供配电装置大量被采用。虽然铁路10kV电力 远动系统在新建及改造铁路上得到了广泛推广。 但目前铁路10kV配电所的自动化管理水平不高,设备巡视、倒闸作业、故障抢修、恢复供电等主 要依赖工区人员现场作业,对设备的工作状况不 能进行实时的视频监控,对配电所的非法外来侵 入不能及时报警。为提高铁路通信信号供电的可靠性,以及铁路 10kV配电所运营维护管理水平,在郑徐线电气化改 造工程中引入了铁路10kV配电所视频监控技术。1 铁路 10kV 配电所视频监控系统概述铁路10kV配电所视频监控系统,是利用计算 机、网络和通信技术,采用1:N 集中监控型计算机系统,实现对铁路沿线10kV配电所供配电

6、设施实时视频监控的系统。本系统由主控站、被控站、 通信通道三部分设备构成,在主控站调度中心设置 视频监视主机,在被控站各10kV配电所设置视频 监控终端,通信通道采用铁路通信网络。通过各 10kV配电所视频监视终端,实现音、视频信息采 集及上传处理等功能。在调度端视频监视主机完成 录像回放、语音对讲以及告警联动等功能。铁路10kV配电所视频监控系统的应用,可以 对10kV配电所内的所有高低压设备、微机保护装 置等,以及10kV配电所室内外空间等进行实时画 面传送和存储。拉近了10kV配电所与供电段调度 中心,乃至铁道部调度中心的距离,使设备运营 维护变得更加直观,可以在第一时间观察到故障 设备

7、,指导工作人员进行现场操作。门禁与红外 报警功能,更便于人员的管理,以及及时发现外 来入侵。从而大大提高了铁路10kV配电所运营维 护自动化水平,以及通信信号供电的可靠性。2 郑徐线 (郑州局管段 10kV 配电所视频监 控系统概况郑徐线(郑州局管段10kV配电所视频监控系 统(以下简称郑徐10kV配电所视频监控系统是郑 徐线(郑州局管段电气化改造工程的一部分,是 在改造后列车开行时速200km/h,通信信号等 专业供电可靠性要求大大提高的前提下应用的。 10kV配电所视频监控系统共包括1个调度主站,5座10kV配电所视频终端,以及连接调度主站和10kV配电所视频终端的视频数据传输通道。调度主

8、站设在郑州供电段内,10kV配电所分布在铁路沿线。郑徐10kV配电所视频监控系统网络拓扑图如图1所示。1系统构成(1调度主站设备调度主站设备设置在供电段电力调度所内,配置一台监控主机(视频工作站,用于完成远程安全视频监控功能。监控主机选用高性能工控 机,采用与硬解码相对应的通过计算机软解压, 在计算机上安装网络视频管理软件,所有功能都 能在计算机上完成。(2被控站设备网络视频服务器网络视频服务器是监控系统的核心设备,其 性能决定了整个系统的稳定性和实用性,采用嵌 入式网络数字硬盘录像机。它具备数字音视频录 像机(DVR和数字视音频服务器(DVS的功能。它 完全脱离PC平台,建立在嵌入式处理器和

9、嵌入式 操作系统上,不采用PC处理器和PC操作系统。设 备具有超强的稳定性、强大的功能性和网络互联 性,已广泛应用于各种监控场合。具有强大的远程监控功能:支持远程音视 频浏览控制;远程多路音视频传输;远程双向音 频对讲;支持多路监控业务台;远程录像资料调 阅、下载;远程软件升级;支持IE浏览。具有8个开关量采集接口,能够采集红外、烟 感、门开等开关量信息,该采集信息和控制信息 共一个串口与网络视频编码器连接。采集部分主 要完成实时采集各监测点的环境信息;组成交叉 立体式安防系统,实现对设备运行、操作状况及 其发热、防火、防盗和人为事故的监控。摄象机适应10kV配电所运行环境,具有抗过电压、 抗

10、电磁干扰、防污、防雨等功能。具有逆光补偿 图1 郑徐10kV配电所视频监控系统网络拓扑图技术应用 应用案例45POWER SUPPLY TECHNOLOGIES AND APPLICATIONS第13卷第3期 2010年3月Vol.13No.3Mar2010 46功能,可手动/自动聚焦,自动光圈。红外微波双鉴、红外对射报警器用于大门安全监控。本系统采用总线扩充的 优势,通过报警主机进行集中监控,并采用多束 主动红外线在防范区域形成一张无形的“网”, 设防后,在防范区域形成一道看不见的光栅墙。 当侵入者通过警戒区域,即可发生现场报警,并 通过报警主机,将信号发送到10kV配电所当地监 控系统,并

11、通过通信系统传送到调度主站。门禁控制器采用单门控制器,引用先进的卡存储技术 及时钟技术,加大了控制器的存储空间,时钟走 时更准确;支持通用Wiegand格式的读卡器;设 计工艺更新,提高抗干扰性,系统整体性能更稳 定;能支持联网操作,具有防潜回功能。适合使 用于智慧型出入控制系统、考勤系统等。云台配置选择室外全方位云台。 通信通道调度主站与各视频终端之间采用铁路通信系 统提供的专用数据传输通道。系统通信通道采用环形通道,每个被控站到 控制中心配置一路通信传输速率为2.048Mbps的 E1通道。2系统功能设置 (1图像监视在调度主站的值班员可以实时地监视各个 10kV配电所的图像,分布在10k

12、V配电所的各个摄 像机不停地将现场的情况传给值班员,只要摄像 机布置合理,完全可以实现10kV配电所的无人值 班远程监控。10kV配电所各摄像机将模拟视频信号接入当 地的视频监控终端,视频监控终端将其进行数字 化并进行压缩,压缩标准为H.264,然后将压缩 的图像数据打包,以IP包的形式在网络上传输。 网络上任意一台计算机都可以接受视频数据,并 解压播放。具有视频图像的时序切换、分组切换、关联 切换、报警自动切换及锁定功能。可用摄象机记 录仪表盘的读数,达到远程抄表功能。视频软件界面如图2所示。(2硬盘录像由于在变电站前端设置了硬盘录像机,硬盘 容量可达120GB。所有的图像数据均可在10kV

13、 配电所进行录像;另外由于按照标准压缩编码格 式进行了数字化,因此凡是可以看到图像的计算 机都可以进行本地录像,将视频数据保存在硬盘 上,这样就形成了10kV配电所录像、调度主站录 像以及临时录像等多级录像体系。这种分布录像 体系实际上增加了整个系统的录像容量,提高了 系统的性能。录像的策略有手动录像、自动循环录像、报 警触发录像等。录像文件的回放有逐帧、慢放、 正常、快速、放大/缩小等方式。(3远程控制远方控制摄像机、云台、雨刷、除尘、矩 阵、画面分割器、灯光、布防撤防以及其他各种 动力设备。所有远程的视频监控终端经过授权都可以控 制和操作10kV配电所内的各种视频监控设备及其 他各种动力设

14、备,系统根据用户级别进行了权限 设置。系统可以人工进行当地或远程布防/撤防,也 可以事先确定布防/撤防策略,由系统按照制定的 策略自动进行布防/撤防。(4电子地图系统以地图的方式显示摄像头所在位置及各 种探头、门禁的位置,并显示布防区域以及在图图2 郑徐10kV配电所视频软件界面图上进行布防撤防操作,有报警时,图上相应的图 标闪烁,准确判断报警地点,有多级地图功能。 (5语音对讲系统内装有音视频设备的终端或工作站,能 够选取相应的对象实现语音对讲或广播,同时显示 图像,即初步的电视会议功能。通过语音对讲功能 可实现与站内维护人员用对讲机进行远程对讲。 (6现场操作指示10kV配电所的各种操作严

15、格遵守操作规程, 但是10kV配电所的各种操作比较繁琐,因此必须 结合相应的保证措施,将误操作的可能性降低到 最小。视频监控系统可以利用远程实时监控和语 音对讲功能,由调度主站的值班人员对远方10kV 配电所操作人员所进行的操作进行指导,如果发 现不正确的操作或误入带电间隔,可以通过广 播、电话及时提醒操作人员,从而确保操作的万 无一失。另外,也可以发现一些在地面上不容易察觉 的遗留工作物品,从而消除一些安全隐患。 (7报警及报警联动可以接入各种报警信号,包括从电力远动系 统通过通讯传输过来的报警信号,视频监控终端 接收到报警信号后,按照事先的设置作相应的报 警联动处理,如启动灯光、开始录像等

16、动作。 报警种类有安防报警、图像报警、动力环境 监控报警、广义报警(从其电力远动系统传输过来 的报警信号等几种。当报警事件发生时,电子地图的图标开始闪 烁,摄像头预置位联动显示相应的画面,警铃动 作、存储、打印、录像等。(8事件记录系统能对远方周界、火灾等报警信号进行记 录,从而增加了传统监控、调度系统中事件记录 的类型。(9系统管理系统具备用户管理、设备管理、数据管理的 功能。(10软件在线维护、修改、扩展功能系统具有在线对应用软件维护修改功能。对 各种用户画面和数据库进行在线修改、编辑和定 义。数据库具有良好的可扩充性,并具有强大的 适应性。3 通道测试分析比选10kV配电所视频监控系统的

17、成功应用,通信 通道起到至关重要的作用,直接影响到图像传输 的速率和质量。本系统初始方案为采用铁路TMIS 骨干网作为视频数据传输通道。由于TMIS骨干网 传输带宽<2M,并承载了其它重要的数据信息, 因此需要在该传输网络中现场测试大流量的视频 数据传输的可行性和可靠性。运营单位、设计单位和设备厂家在郑州供电 段(调度主站、海棠寺(网络节点进行了联合测 试。测试结果如表1所示,图象传输16帧/秒,有 10秒左右延迟,图象传输基本流畅,8路同时传输 时有马赛克,边缘有锯齿。由于考虑到在多路图象同时传输过程中,网络 带宽的占用,以及TMIS骨干网承载的正常业务受 到视频数据流传输的影响。本系

18、统对通信通道进行 了调整,经过经济技术比较,最终采用与既有电化 视频通道整合的方案,取得了满意的效果。4 有待进一步完善提高由于投资和铁路运营管理既有模式的限制, 如铁路电力投资低,运营维护人员多等,目前只 能对铁路10kV配电所实现视频监控,随着铁路 装备自动化水平的不断提高,沿线重要的供电设 施,如箱式变电站等也应纳入视频监控系统。 随着铁路站段的整合,10kV配电所视频监控 视频路数 占用带宽(Kbps备注第1路 200-270图象基本流畅,偶有跳帧现 象,图象有10秒左右延时 第2路 210-290同上第3路 200-280同上第4路 200-270同上第5路 200-270同上第6路 210-280同上第7路 200-270同上第8路 200-280同上表1 郑徐10kV配电所视频通信通道测试表技术应用 应用案例47POWER SUPPLY TECH