桂學義

摘要：針對機車機械電器間監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)進行研究的目的在于明確該系統(tǒng)的主要功能，突出設(shè)計過程中的技術(shù)要點，確保該系統(tǒng)能夠在機械電器間的監(jiān)視上發(fā)揮出切實作用?；诖耍疚尼槍C械電器間監(jiān)視系統(tǒng)的基本功能進行了簡單分析，然后從性能參數(shù)與設(shè)計要點兩個方面進行了論述，最后闡述該系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)，希望可以對相關(guān)人員起到一定參考作用。

關(guān)鍵詞：機車 機械電器間 監(jiān)視系統(tǒng) 設(shè)計實現(xiàn)

機械電器間是機車中的重要環(huán)節(jié)，在機車運行時間和路程不斷增長的情況下，機械和電器發(fā)生故障問題的概率也隨之增大。由于機械電器間環(huán)境較為惡劣，不可能安排人員駐守監(jiān)視，因此只能通過監(jiān)視系統(tǒng)對其進行全天候的監(jiān)視，確保能夠及時發(fā)現(xiàn)問題予以解決。因此，需要對監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)進行要求，使其能夠發(fā)揮出重大作用。

一、 機車機械電氣間監(jiān)視系統(tǒng)功能分析

對于一個監(jiān)視系統(tǒng)而言，其所具備的功能不僅僅是對機械電器進行持續(xù)性的監(jiān)視，還應該體現(xiàn)出其他方面的功能，具體有以下幾點。

首先，該系統(tǒng)應該具備多形式的顯示功能，即可以通過多種不同的渠道實現(xiàn)監(jiān)視畫面的顯示，以滿足不同的使用需求。比如，可以實現(xiàn)全屏顯示，其就是將某一個監(jiān)視畫面進行全屏。還可以實現(xiàn)多幅同屏顯示，也就是在同一個屏幕上，顯示多個監(jiān)視畫面，一般是4個或者9個。

其次，應該實現(xiàn)監(jiān)視系統(tǒng)和多人員的連接，既要讓機車的乘務(wù)員、車長等能夠?qū)崟r查看監(jiān)視系統(tǒng)的具體畫面，明確機械電器的實時運行狀態(tài)，也要讓進行相關(guān)檢修的工作人員，通過移動設(shè)備查看到監(jiān)視畫面內(nèi)容。

最后，需要對監(jiān)視系統(tǒng)所產(chǎn)生的各類監(jiān)視數(shù)據(jù)、信息、圖像以及視頻等進行儲存和保存，以便在以后的相關(guān)工作中可以直接調(diào)用。

二、 機車機械電器間監(jiān)視系統(tǒng)的性能參數(shù)和設(shè)計要點

在進行設(shè)計之前，需要確定監(jiān)視系統(tǒng)的基本原理。其主要是通過攝像頭采集監(jiān)視數(shù)據(jù)，將其傳輸?shù)綀D像采集器，然后進行編碼和儲存，基于控制協(xié)議傳輸?shù)斤@示屏上，以供分析只用，下圖所示即為原理流程。

在明確監(jiān)視原理流程的基礎(chǔ)上，就需要探討系統(tǒng)的性能和設(shè)計要點了。就性能參數(shù)而言，監(jiān)視屏一般可以使用分辨率為1024x768像素的屏幕，就能夠滿足基本要求。若是條件允許，可以使用分辨率更高的屏幕。視頻采集通道數(shù)量在1到32個之間，以實際情況為準。為了應對大量數(shù)據(jù)存儲，可以設(shè)置500GB的儲存硬盤，可視具體情況增大硬盤容量。系統(tǒng)電源一般為110V直流電源。CCD器件選擇1/311SONY CCD，其最低照度為0LUX/F1.2，水平分辨率為480TVL。

在明確性能參數(shù)之后，就需要進一步掌握系統(tǒng)的設(shè)計要點。首先，電磁干擾的問題在機車內(nèi)是比較常見的，這會對監(jiān)視系統(tǒng)的線路和設(shè)備產(chǎn)生較大的干擾，導致監(jiān)視信號的質(zhì)量下降，這在系統(tǒng)設(shè)計中需要注意。其次，在機車的運行過程中，可能出現(xiàn)長時間的連續(xù)震動，這對設(shè)備的穩(wěn)定可靠性提出了較高的要求。第三，從機車機械電器間到控制室之間存在較長的距離，要將監(jiān)視信號從機械電器間傳輸?shù)娇刂剖?，其中就會受到很多外部因素的影響，會降低圖像質(zhì)量。第四，機械電器間空間使用度高，可供安裝監(jiān)視設(shè)備的空間有限，可能會影響到攝像頭的監(jiān)視范圍，造成監(jiān)視死角。最后，監(jiān)視系統(tǒng)需要的工作溫度和存放溫度都比較低，這就需要做好相應的降溫措施，確保監(jiān)視系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

三、 機車機械電氣間監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

（一）系統(tǒng)主機設(shè)計

系統(tǒng)主機是監(jiān)視系統(tǒng)的核心功能部分，為了使其能夠正常的發(fā)揮公用，在選擇上應該以抗振動抗沖擊性能優(yōu)良的工控主機為主，同時需要加強主機內(nèi)部器件和板卡的緊固連接，優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，強化其整體性能，由此消除因為機車震動對監(jiān)視系統(tǒng)造成的影響。其次，主機對監(jiān)視器的控制上，一般是1臺主機控制2臺監(jiān)視器，同時將視頻信號劃分為2類分別進行傳輸，但是這2路視頻信號在各方面標準上都是保持一致的。另外，由于在長距離傳輸中，VGA信號會出現(xiàn)較為嚴重的衰減，以此需要按照網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議對其進行轉(zhuǎn)換，通過超五類傳輸線實現(xiàn)信號衰減的弱化，提升監(jiān)視信號的傳輸效果。下圖所示即為監(jiān)視系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中虛線部分就表示了系統(tǒng)主機。

（二） 攝像頭設(shè)計

攝像頭是整個監(jiān)視系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是獲取對象狀態(tài)信息的直接手段，相當于監(jiān)視系統(tǒng)的“眼睛”。對于攝像頭的設(shè)計而言，首先需要確保其能夠滿足全天候24h的運行要求。由于24h時間內(nèi)，機械電器間的光線變化是非常明顯的，攝像頭必須適應這種光線變化，能夠在黑暗的環(huán)境下達到監(jiān)視目的，因此需要帶有紅外功能。其次，由于振動和電磁干擾問題的存在，攝像頭的信號傳輸和穩(wěn)固都會受到影響。因此，在攝像頭的設(shè)置上，需要通過全金屬外殼對其進行防電磁干擾處理，同時需要做好加固，抵抗振動。最后，由于機車機械電器間內(nèi)部空間有限，因此在安裝之前，就需要規(guī)劃處幾個適當?shù)奈恢?，對其監(jiān)視范圍和效果進行分析對比，找到最優(yōu)的攝像頭安裝點位。此外，還可以設(shè)計一個攝像頭托座，設(shè)置一個球形殼體，將相關(guān)的器件設(shè)置在該殼體內(nèi)部，這樣攝像頭就可以在其中實現(xiàn)三維轉(zhuǎn)動，提升其監(jiān)視范圍。

（三） 監(jiān)視屏設(shè)置

監(jiān)視屏是顯示監(jiān)視畫面的重要器件，在進行設(shè)置時，需結(jié)合實際情況合理進行。首先，為了在控制室內(nèi)留足空間，需要選擇外形小巧的液晶屏，并且按照相關(guān)規(guī)范進行安裝。其次，顯示屏的選擇前文已經(jīng)說到，至少要滿足1024x768的分辨率。可視空間大小對顯示屏大小進行合理調(diào)整。再次，在TB/T3021-2001中規(guī)定了機車電子設(shè)備的使用溫度：在零下45oC時能夠安全存放，在零下25oC時能夠正常工作。因此，基于這一要求，就需要選擇符合這一溫度規(guī)定的顯示屏。最后，機車運行過程存在的長時間振動問題，需要加強對顯示屏的固定，以及相關(guān)線路的連接，弱化其受到的振動影響，保證監(jiān)視信號傳輸穩(wěn)定。

（四） 電源設(shè)計

前文已經(jīng)對電源的性能參數(shù)作了簡單說明，但是實際上110V電源是機車上的直流電源，對于監(jiān)視系統(tǒng)而言，并不需要如此大的電源，這就需要通過轉(zhuǎn)化器將110v電源轉(zhuǎn)化為5V和12V為監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)備器件進行供電。不僅如此，電磁干擾、溫度、適度、脈沖、靜電等因素都會影響到供電質(zhì)量，在電源設(shè)計中也許通過合理措施避免這些問題。

結(jié)束語：

設(shè)計機車機械電器間監(jiān)視系統(tǒng)的意義在于為其提供全天候24h的監(jiān)視服務(wù)，取代傳統(tǒng)的人力檢查，以此及時發(fā)現(xiàn)問題，并解決問題。在進行監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計時，需要明確其設(shè)計要點和系統(tǒng)功能，從系統(tǒng)主機、攝像頭、顯示屏以及電源等方面逐一完善設(shè)計，并予以實現(xiàn)。

參考文獻：

[1]于永生.機車機械電器間監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，2008，No.26208：32-33.