地铁线车地通讯设计

-.z系统方案设计系统概述*地铁工程列车车载图像监控系统是地铁系统的重要子系统，由列车载CCTV子系统，各站台、停车场、车辆段的地面CCTV子系统和控制中心子系统3种类型子系统组成。系统组成的根本原理图见以下图。图表SEQ图表\*ARABIC3系统组成原理图本技术方案包括车载CCTV子系统、地面CCTV子系统。车载CCTV子系统概述车载CCTV子系统是专门为地铁应用开发的高可靠性的数字视频监控系统，本系统由车载车载视频效劳器、媒体网关、彩色防暴半球摄像机组成。应用冗余技术，在主车载车载视频效劳器发生故障时，系统自动切换到备用车载车载视频效劳器上，切换时间不超过1秒，故障设备自动退出并被隔离，并保证整个系统功能可用性不受到单点故障影响，系统运行不连续、数据不丧失。系统故障排除后，自动恢复系统默认的运行模式。车载CCTV子系统实现与列车紧急报警系统、PIS系统、TCMS系统、OCC等系统的协同工作，图像质量可以到达4CIF〔704×576〕质量，系统具有功能强、可靠性高、易于维护、易于扩展与升级等优点，为地铁列车带来更大的经济效益和社会效益。该系统由以下几个功能模块构成：网络支撑、系统配置组件：为视频监控图像的传输控制提供网络承载通道，进展系统技术参数等的整体配置；实时显示、人工操作控制组件：为视频监控提供实时显示功能，视频监控图像通过网络支撑模块传输至驾驶室车载视频效劳器后进展实时显示，显示终端通过KVM切换器和乘客资讯系统复用液晶触摸屏共用；数字录像、查询控制组件：为视频监控提供数字录像，通过该组件，可以根据需要选择不同的录像方式，并可以实现对数字录像进展快速查询、回放等功能；设备运行状态监测、管理组件：车载车载视频效劳器定时收集网络中各个设备的运行状态和实时统计信息，用户可直接通过效劳器提供的人机界面查询系统设备的运行状态，可以通过该组件对网络中各个设备进展管理。车载CCTV子系统拓扑图车载CCTV系统是由无风扇车载视频效劳器、网络交换机，KVM切换器、媒体网关、摄像机组成。系统组成如图表3所示：图表SEQ图表\*ARABIC4车载CCTV系统网络拓扑构造系统通过摄像机采集车厢和驾驶室模拟视频图像和驾驶室音频模拟信号，模拟视频图像信号和音频信号通过媒体网关模拟/数字变换，转换成数字信号，此时每路摄像机视频数字信号流量可达155Mbit/s，此信号用于记录或网络传输都无法承受，必须经过压缩处理，媒体网关内DSP数字处理器可将视频数字信号和数字音频信号按MPEG4压缩方式压缩成384K-4M的视频数字信号流，压缩好的音/视频信号可在媒体网关记录，同时将压缩音/视频信号通过车载网络传输到列车两端驾驶室视频效劳器记录和显示处理，在视频效劳器硬盘中记录所有摄像机音/视频压缩信号，同时可将选择摄像机信号显示在列车显示器上。通过信号系统无线网络，压缩视频信号可通过无线网络传输到地面解码器，供地面监视/记录使用。驾驶室安装的车载视频效劳器，用于车载CCTV系统控制、管理、记录、显示、与列车TCMS、OCC控制中心等通信。车载视频效劳器包含一个防震活动硬盘用于记录音/视频数据，一个CF卡用于安装操作系统和配置数据。车载视频效劳器外部接口主要有VGA输出，USB、RS232、RS485、LAN通信接口，PS2鼠标/键盘接口，音频输入/输出接口等。车厢内的媒体网关，用以车厢摄像机信号编码压缩处理，向摄像机提供12VDC电源，媒体网关内部集成一个含6个100M电端口和2个1000M电端口的工业冗余以太网交换机，交换机的接口不是采用标准的RJ45接口，而是使用抗震性能好的WAGO压接类型接口，此设计使得设备高度集成化、安装布线最简化，这是为地铁运营环境而特别设计的功能。车载CCTV系统通过每个车厢媒体网关嵌入式的工业以太网交换机形成具冗余的环网。环网上任何一处传输介质断裂则触发自愈机制，不会造成传输的中断。驾驶室另外连接2台交换机，用于和无线AP和地面CCTV系统和OCC控制中心连接，用于车载音/视频压缩信号、列车设备信息下传和控制信号上传。车载CCTV子系统设备组成系统由如下主要部件构成〔每列车〕：序号设备名称对应标书设备名称数量/列车功能1车载视频效劳器数字视频网络硬盘录像机、110VDC/12VDC电源变换器2台实时视频录像为PTU设备提供控制接口与TCMS通信无线传输接口存储系统视频图像VGA输出2媒体网关〔2路〕数字编码器、工业以太网交换机1、110VDC/12VDC电源变换器4台客室车厢内视频图像采集、编码为摄像机提供DC12V电源集成工业以太网交换机，视频信息传输预留图像存储接口3媒体网关〔3路〕数字编码器、工业以太网交换机1、110VDC/12VDC电源变换器2台司机室及客室内视频图像采集、编码司机室音频信号采集、编码为摄像机提供DC12V电源集成工业以太网交换机，视频信息传输预留图像存储接口4彩色半球摄像机模拟摄像机14个客室视频图像采集驾驶室图像采集5音频监听头2个驾驶室声音采集6工业以太网交换机工业以太网交换机2、2台无线AP连接为TCMS提供网络接口图表SEQ图表\*ARABIC4系统组成地面CCTV子系统概述地面CCTV系统主要是使列车车载CCTV系统和地面CCTV系统连接起来，主要功能有下面几项：1〕通过无线IP网络，把列车车载CCTV系统的音/视频压缩信号，下传到地面网络系统，地面8路音/视频解码器通过地面网络把下传的音/视频MPEG4压缩信号解码成模拟视频信号和音频信号输出，给OTN节点把已解码音/视频模拟信号送到大屏幕系统显示。为了使得地面运营控制中心等其他地方能够实时查看在线运营车辆上指定车厢/司机室内摄像机的视频图像，需要将车辆上的选定的视频图像通过由无线网络和有线网络组成的信号系统传输至运营控制中心8路解码器解码，最后输出给地面CCTV视频监控系统设置在地面运营控制中心的视频切换矩阵输入，8路解码器解码的模拟音/视频输出进入地面CCTV系统当作8个摄像机信号处理，可输出在大屏幕显示，增加八路MPEG2视频编码卡可将列车下传图像转为MPEG2格式接入地面网络，供各地调用。2〕列车车载设备信息通过无线网络上传到TCMS通信工作站列车TCMS收集列车所有设备信息，可通过无线下传到各车站TCMS通信工作站或OCC控制中心。3〕OCC控制中心通过无线网络系统控制列车车载效劳器，按要求选择需要上传信号的摄像机信号。把列车所有摄像机信息建立一个数据库，OCC控制中心从数据库调出摄像机信息，控制8路视频解码器通过无线AP控制音/视频数据上传给解码器解码输出。4〕OCC控制中心把统一的时钟信号通过无线网络系统上传到列车车载CCTV系统，实现整条地铁线路全部设备时钟的一致性。OCC控制中心每天定时发送校时信息给车载CCTV系统，将车载CCTV时钟保持和OCC一致。地面CCTV子系统拓扑图图表SEQ图表\*ARABIC6地面CCTV系统网络拓扑构造地面CCTV子系统设备组成序号设备名称对应标书设备名称数量/列车功能1中央视频效劳器中央视频效劳器2台系统控制，视频处理2中央网络交换机中央网络交换机1台网络信号交换3网管维护工作站网管维护工作站2台网络管理维护4视频回放工作站视