铁路区间全天候监控系统技术解决方案.docx

铁路区间全天候监控系统技术解决方案目录1概述12主要功能与技术指标 22.1 主要功能22.2 主要技术指标及规格32.2.1 可见光镜头42.2.2 云台护罩一体化设备42.2.3 控制技术要求53方案设计3.1 系统组成53.2 外部设备接口733工作方式和原理733.1 工作方式733.2 2工作原理说明83.4 系统设计说明83.4.1 云台护罩一体化系统 83.4.2 电视摄像系统93.4.3 计算机及显示设备 153.5 操控软件173.5.1 软件功能174可靠性和维修tt设计204.1 可靠性设计204.2 维修性设计205包装、装卸、贮存和运输216产品质量保证措施217系统配置清单22铁路区间全对I矣监控系统是对一定区段火车运行安全、轨道设施安全进行观察、监视和管理 的重要设备，随着铁路提速的发展，传统的监控设备由于监控范围小、解晰度低、夜视能力 差等问题已经不能满足铁路安全管理的应用需求。近年来由于星光级低照度摄像技术的发展 和大变倍镜头的应用,可以实现几倍或几十倍于传统监控设备的观察范围和夜视能力并逐渐 得到了用户认可，并逐步开始应用于不同需求行业，如边海防、油田防盗、海洋管理等。本 公司借鉴国外先进技术，研制的远距离夜视监控系统具有全天候、跟踪速度快、覆盖面广、 作用距离远、图像稳定清晰的特点，能为铁路运营、安全控制提供装备技术上的强力支持。铁路区间全天候监控系统是针对铁路运营安全,轨道设施安全需要而设计的视频监控综合处 理系统，它集成了高性能成像系统和云台控制系统。该系统的前端采集设备安装在铁路轨道 沿线，采用光缆或其它设备进行传输，显示录像设备安装在控制室内。系统组合采用高解晰 度感红外摄像子系统、红外激光照明子系统进行观察、搜索监视、跟踪目标,无论是在白天、 夜间均能全天候24小时工作，能高效的发现、识别和确认目标。本方案采用了先进的机械传动技术和计算机图像处理及控制技术,能有效地降低震动对前端 设备造成的损伤获得稳定的图像。该系统可以根据用户的要求，灵活选配多种规格的光学镜 头、高性能星光级低照度摄像机。系统具有如下特点：I采用高端图像传感器和智能图像处理，显著提高产品性能；I组合使用多种主被动光学传感器，无论是在晴朗的白天、漆黑的夜间，都能有效发现、捕 获目标；I采用先进的云台传动机构，提升抗震性能，图像稳定清晰；I采用标准化、模块化设计技术，扩展性好，维修方便;I采用"三防"、密封设计技术，利于恶劣环境长期使用;I全中文监控控制界面，操作直观方便。2主要功能与技术指标2.1主要功能铁路区间全天1戾监控系统的主要功能如下：通过在铁路沿线安装的全天候监控设备，全天候24小时成像，实时监控铁路运营、安全状 况；在监控指挥中心采用视频综合管理软件，实现对全程各监控点多画面实时监控、录像、远程 遥控、报警处理和权限分配；有突发事件可以及时调看现场画面并进行实时录像，记录事件发生时间、地点、及时报警联 运公安系统进行处理，事后可对事件发生视频资料进行查询分析；1）昼夜成像功能可见光成像系统的彩色模式利用CCD高解晰度成像对一定范围内的铁路情况进行观察监视; 夜晚利用星光级低照度摄像机实现黑白转换的模式在零照度环境清晰监控火车、轨道、周边 人员、车辆活动状态；红外热成像无论昼夜均能轻松发现与环境有温差的物体，对飞机、车 辆等物体以及夜间侵入者均能有效发现；2）三维遥控全方位监视，并可实现大倍数变焦 该系统操作十分方便。通过三维操纵单杆可以对监控范围内目标进行搜索、观察和监视，对 需要重点监视的目标可放大特写、抓拍图片等操作。2）具有良好的长期工作稳定功能前端采集设备采用一体化安装结构，具有风阻小，抗震能力强的优点；采用蜗轮蜗杆传动机 构配合减震装置能够有效地降低震动对设备长期工作的影响,从而保持光电摄像系统的稳定, 得到清晰、稳定的图像，而且保证目标图像始终在电视屏幕上而不丢失。3）具有电动变倍、聚焦等光学参数调整功能4）采用三防处理，密封防水结构，有利于室外环境长期使用。5）具有抓图、实时硬盘录像功能；2.2主要技术指标及规格0 成像器件：1/4 SONY Exview HAD CCD ;0 彩色 540TVL ,黑白 600TVL0成像光谱范围宽，支持可见光和近红外成像，满足昼夜成像的需求；0最低照度：0.0002lux ;2.2.1 云台护罩一体化设备0防护等级：IP66全密封设计，做到防水、防尘，坚固耐用；0视察玻璃：双视窗光学玻璃，镀近红外增透膜0 工作温度：-4(C +70 ;0耐风能力：风速20ms以下正常工作，风速40ms以下不损坏；0水平转速：0-60度/秒（变速）;0垂直转速：0-40度/秒（变速）;0水平旋转角度：360度连续；0垂直旋转角度：向下90度，向上90度；0备注：一体化护罩，集成安装摄像机、镜头和红外激光器；2.2.2 控制技术要求0实时控制云台上、下、左、右、自动巡航，镜头变倍、聚焦、摄像机彩转黑、激光开/关 等操作；0控制线路采用RS485 ,具有抗干扰能力强、传输距离远的优点；0控制协议为通用PELCo协议，多种波特率设置。3方案设计3.1 系统组成系统主要由安装于铁路沿线的限顷采集摄像系统、传输系统和安装于指挥中心的显控设备三 部分组成，传输系统采用光缆或其它方式。系统拓扑结构图 前端采集摄像系统由高性能可见光摄像传感器、近红外激光照明器、云台护罩一体化系统等 组成。I可见光摄像传感器由自动聚焦长焦镜头和高性能彩色黑白转换CCD摄像机组成。I云台护罩一体化：由高速旋转云台搭配一体化双视窗防护罩组成。I红外激光照明器：由近红外激光光源、电源控制系统及光束控制机构组成。传输部分包括：传输介质光缆、光电转换、网络编码设备等。室内显控设备包括高性能城流服务器、三维操控键盘（带操控杆），以及19寸液晶显示 屏，数字矩阵切换，电视墙或大屏幕显示系统。系统的组成原理框图如下图所示。系统组成原理框图3.2 外部设备接口视频输出接口输出标准模拟视频信号，可通过网络编码设备进行模数转换，利用光纤等传输介质输送到给 监控指挥中心,视频制式为PAL;连接器接口形式为BNCo电源输入接口供电采用AC220V 5060Hz电源,系统工作功耗60W.可根据监控点实际状况选择搭配不间断供电电源。控制信号接口系统留有远程通讯控制接口，RS485通讯方式，通用PELCO D/P协议,可与网络视频编码 器设备的接口通讯，实现远程控制前端云台、镜头动作。3.3 工作方式和原理3.3.1 工作方式(1)摇杆手动搜索方式由操作人员手动操纵摇杆，控制系统接收到操作员的操纵信息后，驱动云台、镜头扫描搜索 目标。(2)自动巡航搜索方式由操作人员设定方位观察范围，自动水平循环巡视搜索目标。(3)手动跟踪目标方式操作人员在屏幕上发现可疑目标后，手动操纵摇杆，控制系统接收操作人员的操纵信息，驱 动云台、镜头，使目标始终成像在光学系统视场中心部分，并可进行放大特写。3.3.2 工作原理说明系统工作时，操控人员通过操控输入设备(包括控制杆、按键、鼠标)进行操作，执行云台、 镜头功能控制。操作员向前端采集设备发送指令，驱动云台转动，使摄像系统搜索或指向目 标。当目标进入传感器的视场之后，根据需要，调节光学系统参数，实现最佳图像显示。在 此过程中始终可以通过显示器观察、监视目标区域。3.4 系统设计说明3.4.1 云台护罩一体化系统激光夜视云台一体化系统具备传统红外夜视产品无法比拟的夜视能力功耗小不易发热， 使用寿命长；全天候环境设计，高强度铝合金精铸壳体，抗冲击、防腐蚀，防护等级IP66 ; 360度连续旋转，仰视角度180度,无盲点；6条巡视轨迹，128个预置位；普通监控场 合电源电压输入AC24V/AC220V机械性能旋转：水平360度连续旋转速度：060度/秒倾斜：垂直+90。-90°巡航形式：不标配，需定制电气性能输入电压：24VAC/220VAC频率：50/60 HZ工作温度：非加热：-4(rC7(C ;3.4.2 电视摄像系统(1)电视摄像系统特点本产品采用的电视摄像系统具有如下特点：I具有电动变焦机构和电动调焦机构,可以遥控驱动摄像光学系统连续变焦；I相对孑LS大,成像亮度高，作用距离远；I采用自动光圈调整方式，调光范围满足目标照度从黎明到黄昏变化范围的需要，有利于对 动目标的搜索与跟踪；I选用高分辨率光学镜头和高灵敏度CCD器件，以满足系统对不良环境下目标探测的需要；I图像分辨率高、易于识别目标细节；I使用寿命长。(2)摄像系统技术参数主要技术参数如下所示：I镜头焦距：3.1-122.4mm连续变焦I 水平解析：540TVL/600TVLI感光器件：高灵敏度CCDI靶面规格：1/4”I 励氐照度：00002Lux(FL2)I信噪比：54dB(AGC关)（3）摄像系统的作用距离影响电视作用距离的因素很多，主要有：大气水平能见度、景物的亮度、目标与景物的对比 度、大气透过率、目标尺寸和形状等等。作用距离可从目标压行数要求进行分析，同时要综 合考虑目标在靶面的照度、对比度、分辨率等方面因素。人眼在观察显示器上的场景或处于一定背景上的目标时,有一个复杂的生理感知和判断过程。 工程实践上把这个过程分为发现（或探测）、识别、认清等几个等级。根据JohnSon准则， 采用光学等效距离测算。根据有关资料，对目标的发现、识别和认清有下列定义：发现目标能感觉到视场中有变化（有新的信息），目标在监视器上的压行数24TVL ;识别目标看出目标轮廓，识出目标的种类,压行数10-16TVL认清目标能看清目标种类，如车辆、人员类型,压行数16-30TVL.电视摄像系统距离公式：式中：H目标高度,H=2m;f'镜头焦距，长焦端为122mm ;NC电视垂直分辨率：720像素 nC目标成像的压行数；B CCD靶面的高度，B=4.8mm在大气能见度良好条件下，发现车辆、人员的距离为2km ,识别该目标的距离为Ikm ,认 清目标距离车辆1公里、人员300米。(4)像场指标对于高度为2米的目标，采用不同镜头焦距，在不同距离时，其在像场中所占的高度比例 如下表所示。焦距距离50mmIOOmm122mm300m0.050.10.2500m0.030.060.121000m0.010.030.062000m0.0070.010.033.43计算机及显示设备在监控平台设置总控工作站、监控服务器、海量存储、彩色打印机、UPS电源等。总控工 作站可以同屏16路监控前端任意视频编码器的任何多路的视音频，通过授权可以控制前端 云台和镜头。监控服务器是整个网络视频监控的核心,它对下连接前端各种数字设备并接入前端视频画面、 接收存储并转发前端的各种报警信号、转发监控终端对前端的控制指令，对上接受报警终端 或数字矩阵的视频调度命令、转发皿至相应终端、按监控终端的指令对相关视频进行实时 录像，其自身又提供了对前端视频编码器的分层次管理，对用户的分级权限管理；用户通过 网络将前端音视频数据实时存储在中心服务器上;服务器数据库记录了重要的视频