陳 冬 中國鐵路上海局集團有限公司車輛處

1 背景

基于目前上海局鐵路車輛5T系統(tǒng)設(shè)備維保作業(yè)過程無法實時監(jiān)管，僅依靠單警執(zhí)法記錄儀手動對作業(yè)過程進行視頻錄制的現(xiàn)狀，管理層只能待作業(yè)完成后，依據(jù)作業(yè)人員提交的視頻對作業(yè)過程進行檢查，存在嚴重的滯后性。管理層無法及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)組織、安全管理、作業(yè)質(zhì)量等方面存在的問題，給作業(yè)及人員安全帶來隱患。

為了提升作業(yè)過程監(jiān)管實時性、提高作業(yè)效率、保證作業(yè)安全，特研發(fā)鐵路車輛5T設(shè)備維保作業(yè)安全可視化管理系統(tǒng)，實時采集作業(yè)視頻，管理層可實時監(jiān)控作業(yè)過程，從而提高作業(yè)過程標(biāo)準(zhǔn)化程度，保證作業(yè)過程可視、可追、可查。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

本套系統(tǒng)主要由以下幾部分功能部件組成：

2.1 可視化管理平臺

探測站作業(yè)監(jiān)控模塊提供實時預(yù)覽、作業(yè)過程記錄、視頻采集設(shè)備控制、錄像回放、錄像下載等功能。

當(dāng)申請作業(yè)天窗點即將到達時，車輛段管理人員可通過進入本模塊選擇對應(yīng)探測站進行現(xiàn)場作業(yè)實時視頻預(yù)覽，可通過視頻檢查是否有不規(guī)范作業(yè)情況發(fā)生（如天窗點未到已進入作業(yè)區(qū)或天窗點已結(jié)束仍然未離開作業(yè)區(qū)）。

管理人員在實時預(yù)覽現(xiàn)場作業(yè)視頻時，如果發(fā)現(xiàn)視頻采集設(shè)備焦距、角度等需要調(diào)節(jié)，可通過視頻采集設(shè)備實時控制功能，對攝像頭進行實時調(diào)整，以達到實時監(jiān)控最佳效果。當(dāng)有檢查需要時，管理人員可選擇對應(yīng)探測站，對該探測站內(nèi)外某一時間段內(nèi)視頻進行回放，保證作業(yè)過程可追蹤。當(dāng)有備份需要時，可通過錄像下載功能，下載探測站內(nèi)外某一時間段內(nèi)作業(yè)視頻，以作備份。

可視化管理平臺作為系統(tǒng)核心，具體功能如下：

2.1.1 系統(tǒng)登陸

在整個軟件安裝完成后，管理員需進行相應(yīng)的配置，給用戶提供登錄地址、用戶名、密碼，如圖1所示。

圖1 軟件登陸界面

點擊【登錄】按鈕，進入系統(tǒng)主界面，以南京東車輛段為例，主界面包括【京滬線】、【隴海線】、【水蚌線】、【寧蕪線】、【歷史回放】、【系統(tǒng)管理】6個主要的功能模塊，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)默認界面

2.1.2 實時作業(yè)

以京滬線上行場探測站為例（見圖3），選擇左邊導(dǎo)航京滬線上行場探測站，默認跳轉(zhuǎn)至上行場室內(nèi)、室外作業(yè)監(jiān)控畫面，雙擊某個畫面，可以全屏。

圖3 上行場實時監(jiān)控畫面

2.1.3 進站視頻及下載視頻

進站視頻采用分布式存儲方式進行視頻存儲。

拖動左邊導(dǎo)航欄的滾動條，選擇【上行場（進站）】進入進站視頻播放畫面，如圖4所示。鼠標(biāo)左鍵先選擇錄像文件中的其中一段視頻，再點擊右邊播放畫面的播放按鈕，即可觀看此段進站行走路線的視頻了。也可通過對進度條的拖拽完成視頻的快進、后退。，

圖4 進站視頻播放畫面

點擊錄像文件的列表右側(cè)的下載按鈕，可以在線下載進站視頻，如圖5所示。

圖5 視頻下載頁面

2.1.4 出站視頻

出站視頻采用集中式存儲方式進行視頻存儲，出站視頻操作方式同以上的進站視頻一樣。

2.1.5 歷史回放

當(dāng)有檢查需要時，管理人員可選擇對應(yīng)探測站，對該探測站內(nèi)、外某一時間段內(nèi)視頻進行回放，保證作業(yè)過程可追蹤。

在【選擇回放攝像頭】欄中，用戶選擇需要查詢的攝像頭名稱，再選擇對應(yīng)的日期，點擊右邊畫面的【播放】按鈕，即可回放當(dāng)天的歷史視頻，可以通過拖拽下方的滾動條進行視頻回放的快進與快退，如圖6所示。

圖6 視頻回放頁面

2.2 視頻采集設(shè)備

視頻采集設(shè)備部署于探測站內(nèi)、外，完成現(xiàn)場作業(yè)視頻采集，主要實現(xiàn)視頻采集、視頻上傳、遠程控制等功能，可通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制視頻采集設(shè)備角度、焦距等，以達到最佳視頻角度與畫面。

2.3 視頻服務(wù)器

視頻服務(wù)器部署于探測站內(nèi)，與視頻采集設(shè)備相連。接收并存儲視頻采集設(shè)備所發(fā)送視頻，同時可將視頻轉(zhuǎn)發(fā)至可視化管理平臺。其主要實現(xiàn)視頻接收、壓縮存儲、視頻轉(zhuǎn)發(fā)等功能，視頻服務(wù)器提供工作狀態(tài)指示燈，方便巡檢人員更加直觀的判斷設(shè)備運行狀態(tài)。

2.4 智能終端

智能終端部署于探測站內(nèi)，接收并存儲手持終端（單警執(zhí)法記錄儀）所發(fā)送的視頻，同時可將視頻發(fā)送至可視化管理平臺，其主要實現(xiàn)視頻接收、壓縮存儲、視頻轉(zhuǎn)發(fā)等功能，智能終端提供工作狀態(tài)指示燈，方便巡檢人員更加直觀的判斷設(shè)備運行狀態(tài)。

3 設(shè)備的主要性能指標(biāo)

（1）可視化管理軟件前臺基于asp.net，后臺基于C#語言開發(fā)，用戶界面友好，通用性強。

（2）視頻服務(wù)器與智能終端采用嵌入式硬件架構(gòu)，配合Linux操作系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時利用C語言進行應(yīng)用程序開發(fā)，增強軟件可移植性與運行效率。

（3）可視化管理平臺與智能終端、視頻服務(wù)器采用Socket方式進行視頻傳輸。

（4）作業(yè)視頻通過分布式方式進行存儲，連續(xù)視頻存儲1年以上。

（5）視頻傳輸延時小，實時視頻延時5s以內(nèi)。

4 設(shè)備的技術(shù)先進性與創(chuàng)新點

基于視頻可視化的5T設(shè)備維保作業(yè)，與當(dāng)前5T設(shè)備維保方式相比，技術(shù)先進性與創(chuàng)新點如下：

4.1 現(xiàn)場作業(yè)實時查看功能

本套系統(tǒng)采用帶云臺功能高清IP攝像頭作為前端視頻采集設(shè)備，配備自主研發(fā)視頻終端進行實時視頻存儲及轉(zhuǎn)發(fā)，并配合web展示技術(shù)對實時視頻進行解碼展示。在維保人員進行作業(yè)申請時即安排相關(guān)管理人員登錄平臺，進行對應(yīng)作業(yè)點實時監(jiān)控，當(dāng)作業(yè)人員進入作業(yè)區(qū)間后，即可通過云臺實時查看作業(yè)人員現(xiàn)場作業(yè)情況，當(dāng)發(fā)生不規(guī)范作業(yè)時，進行實時提醒，保障作業(yè)安全及作業(yè)質(zhì)量。

4.2 視頻碼流實時壓縮功能

目前鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)帶寬僅為2 M，其中還要承載其他5T業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸，由于攝像頭所采集視頻為高清視頻，碼流占用帶寬最高可高達8 M，顯然，傳統(tǒng)的視頻方案已不能在當(dāng)前鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)進行傳輸。為了保證視頻數(shù)據(jù)在不影響其他5T業(yè)務(wù)的前提下進行正常傳輸，同時保證視頻質(zhì)量，系統(tǒng)選用動態(tài)壓縮碼流的方式進行碼流壓縮，將單路視頻碼流壓縮至512 kbps，同時在web展示端對碼流進行還原。

4.3 分布式視頻存儲技術(shù)

由于5T系統(tǒng)探測站點多，每個站點都需要實時進行視頻監(jiān)視及歷史視頻存儲，所以本系統(tǒng)采用分布式存儲架構(gòu)，在每個站點建立視頻存儲服務(wù)器，單機點存儲容量達到1 TB，可靠保證該站點1年歷史視頻存儲。在有查閱需求時，通過RTSP協(xié)議，及視頻服務(wù)器自帶的碼流壓縮功能進行歷史視頻查閱。同時視頻服務(wù)器內(nèi)部帶有搜索查詢引擎，用戶可根據(jù)歷史作業(yè)時間點、時間段、站點等進行歷史視頻搜索查詢，提升用戶體驗。

4.4 執(zhí)法記錄儀自動接入技術(shù)

本系統(tǒng)為了解決進、出站行進過程中視頻監(jiān)控問題，且結(jié)合原有作業(yè)規(guī)范，采用了執(zhí)法記錄議自動接入技術(shù)。現(xiàn)場作業(yè)人員在進、出站過程中配備手持執(zhí)法記錄儀對行進過程進行監(jiān)控，在進站作業(yè)時，當(dāng)進入站點后，將執(zhí)法記錄儀插入智能終端，智能終端進行行進視頻檢閱，并拷貝至智能終端進行存儲。出站時，回到班組，同樣將執(zhí)法記錄儀插入智能終端，即可解決視頻自動上報問題。