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北京案例
新闻来源:www.zzcq.com作者:陈君发布时间:2013-11-22 19:50:35点击数:76【PDF格式下载】

项目名称:北京市铁路监护道口安全防护视频监督信息系统升级改造
项目存在问题分析:
    本项目建立在所有监护道口已经安装了基本的报警设备以及户外灯管驱动设备,为了更好的实现集中管理,在此基础上进行升级改造,存在问题:
    现有防护设施的功能及道口安全监管方式为:
    1、列车接近预警防护功能:当列车接近道口时,防护装置发出预警信息,通知道口监护人员和过往行人及车辆注意,防止事故的发生。
    2、道口防护栏门装置功能:当列车接近道口时关闭道口,阻止过往行人和车辆通行,保证列车运行安全。
    3、道口安全管理监督方式:监管部门的管理者采取人工现场日、夜巡查抽检方式,检查道口监护人员值岗情况,同时查阅道口监护员作业日志。
    目前存在的不足
    1、现有道口防护设施仅局限于列车接近时的报警提示。因此功能单一,无法表述列车通过时道口接车状态。
    2、每日列车通过道口没有固定时刻,因此要求值岗的监护人员具有很强的责任心。但鉴于现有监护队伍素质的局限,故对目前现场存在的脱岗、不接车、晚接车、早离场等现象无法实施监督
    3、无法满足对道口作业流程的隐患事项以及异常事件发生时的现场取证、隐患分析等提供依据的需求。
解决方案设计思路
根据社会发展与安全形势对安全监管工作的要求,首先从完善目前监护道口现场防护设施功能出发,升级道口防护设施的信息采集、分析和接车作业过程的跟踪装置以及道口场景视频记录存储设备,完善对监护道口安全防护作业过程的自动监测功能,同时通过计算机软件实现监护道口信息的自动统计、分析与隐患判查与场景视频图像保存工作。同时在市、区两级道口管理部门建立道口安全监管中心,对辖区内监护道口实施作业监督,强化制度落实。达到完善监管手段,消除安全隐患的目的,同时满足事故及治安等事件发生时责任分析,以及对监护道口现场场景视频图像等各项信息资料的需求。  
    故此次系统升级改造工作,针对监护道口分布的地域条件和环境限制(个别道口相互间距近百公里)及监护人员素质的局限等诸多不利安全监管因素局限。意在结合目前铁路监护道口已有的各种安全防护设施,从完善监管手段和强化作业规范性监督方面出发。以期通对全作业过程的动态自动监测,达到监督预防、消除隐患的目的。具体系统升级完善内容为:
首先在现有防护设施基础上升级改造如下:
(1)完善监护道口现场场景视频图像存储记录与查询检索功能;
(2)完善监护道口现有防护设施工作过程信息的采集存储功能;
(3)完善监护道口接车作业过程的各项作业信息的采集存储功能;
(4)建立无线网络通讯环境(现有条件局限所致),构建网络信息交互通道;
进而建立监护道口监管信息中心,主要完善功能如下:
(1)建立远程信息汇总、分析、查询、检索能力;
(2)建立完善信息综合分析,隐患判查,统计能力;
(3)建立完善视频信息播放、查询、检索能力;
(4)建立完善道口接车作业过程安全监管能力,丰富查询检索功能。
    以满足铁路监护道口管理部门的管理者监管需求。满足直观简洁的检索道口过车作业场景的信息查询需求;满足自动判查作业隐患的需求;满足事故分析以及辅助社会治安对道口区域视频图像资料的需求等。为监护道口的安全监管工作提供及时、可靠的依据。
升级改造方案
(一)系统功能扩展和完善
    系统升级改造意在完善管理手段,提升安全监督能力。目前由于现场设备条件局限,不具备信息采集手段,也就无法实现信息记录、统计、汇总、分析等管理,无法满足排查隐患、纠正违规、检查落实等安全管理需求。为此首先升级完善各监护道口作业过程的各项信息采集、汇总能力,并在现有条件下建立铁路监护道口安全监督管理中心,以现场视频监测为前提,完善监护道口安全监管手段、强化作业过程监督能力、规范作业流程,保障安全管理工作的落实。满足当前社会形势对道口安全管理与监管要求。
1、具体系统功能扩展与完善
(1)设施运况信息采集:首先对目前现有防护设备的各种工作状态及运行轨迹,实行全过程信息采集和跟踪,其中包含:列车接近信息获取时刻与预警时间和道口防护栏门开、闭时间以及运行轨迹等信息。完善道口防护设施各功能单元的自行诊断和恢复能力,保证系统可靠性;
(2)由于道口工作条件和环境以及道口监护人员素质的局限,系统运行环境实为无人职守、独立运行模式。因此其系统各独立单元设备运行的时钟一致性,设备的自监测、自纠错、自恢复等对保障系统运行的可靠性及稳定性尤为重要。特别是必须适应铁路部门对线路抢险、养护等作业时保障系统可靠、稳定工作能力的特殊需求。
(3)监护人员值岗检查:结合道口现有防护设备,增配的道口接车作业监测装置,实现对道口监护人员值岗与接车作业流程规范性的跟踪、监测及信息收集,满足对道口作业流程隐患的判查和对监护人员脱岗、不接车、晚接车以及中途开门等隐患实施动态、自动实时记录、监督。
(4)视频图像记录存储:增加道口视频图像监测、记录功能。并结合道口防护信息,将记录的视频信息进行分类处理。实现重点过程、重点监测,满足对现场作业过程的动态跟踪和隐患评估、警示提醒以及对道口异常事件的现场取证、分析等提供依据的需求。
(5)监测信息汇总上报:将监护道口采集收集到的各种作业过程信息及道口视频图像等,依据作业内容进行分类统计、整理汇总,并存储与道口本地待查。同时将除道口视频以外的各种信息,如接车作业信息、设备运况信息及监护人员值岗信息等内容组成安全监督管理信息(以下简称“监管信息”),并对其进行动态跟踪、分析判别,当监管信息发生变化时,道口监督系统即刻汇同道口地理(如辖区、地点等)信息与监管信息发生变化时道口现场场景图片和监管信息内容一同上传,利用网络通道及时报与监督管理中心。同时道口本地监督系统,依据信息变化内容,对相应事项进行重点跟踪及判别、报警提示等。
(6)构建道口监管中心:以市道口办为核心,建立铁路监护道口安全监督管理信息中心,依据各道口上报的信息内容,在对其进行存储汇总、统计分析的基础上,对全市监护道口的安全管理工作的落实情况实施监督管理。同时可根据需求将道口视频图像信息使用U盘通过下载转储方式,带回监督中心进行播放查看。 以达到对铁路监护道口安全监管、消除隐患、保障安全的目的。
2、系统功能升级架构框图及功能单元:
(1)系统升级架构拓扑如示
(A)系统监管中心网络架构拓扑如示

(B)道口视频监督系统框图如示

(C)道口视频监督系统升级完善功能单元如示

(D)道口视频监督系统功能设施构成如示:

3、系统功能升级具体实施如下
1、系统运行状态自检测及故障提示装置 

    该单元装置主要实现:对监护道口的现有防护设施升级完善信息采集能力,实现对防护设施在作业运行过程中的轨迹跟踪和信息采集汇总以及完成对道口视频监督系统内各运行功能单元运行状况的自检测和故障、隐患等现象报警提示功能。保证系统运行的可靠性。
    为保障系统运行的可靠性,系统各运行单元间均具备自检测信息交互能力,用以侦测单元设备运行状态。系统运行状态自检测及故障提示装置配合系统主控管理单元负责对各功能单元的管理及自动监测切换控制,以实现系统的自监测和自纠错功能。监测范围包含:道口各路视频图像录制状况;存储设备、系统供电、网络通讯、道口各种防护设备信息交互和接车状况等,并实现系统时钟统一校时、自动纠错、自动复位等功能。同时为保障设备运行的可靠性,设计了自动上传自监测故障信息能力,保证道口监督管理中心的管理者,可以便捷的实现远程对现场运行设备的掌控。
装置功能框图如示:
 
其中采集汇总的信息内容为:
(A)道口栏门动作信息:包含栏门关闭开始时间、打开开始时间、关闭就绪时间、打开到位时间、关闭中途状态等运行信息。
(B)列车接近报警信息:包含列车来车方向、列车接近报警时间、列车到达道口时间、列车出清道口时间等运行信息。
(C)道口栏门装置工作自检测信息:包含装置供电状况、走行状况以及完整性和与检测装置的通讯等工作状态完好性信息采集、跟踪。
(D)接近报警装置工作自检测信息:包含装置供电、传感设施、通讯线缆、公路警示灯光和与检测装置的通讯等工作状态完好性信息采集、跟踪。
另:由于安全防护设施是分散与各道口内独立运行,其功能行使安全预警防护警示工作,因此道口监护人员的防护工作开展,在一定程度上依赖于设备运行的结果。所以设备在现场运行状况与完好性,直接制约现场防护工作的进行。因此其出现故障亦将直接危害安全,故系统运行状况的自检测的全面性也是现场监护人员及管理者重点关注事项。
(E)接车作业装置工作自检测信息:包含供电、监护人员方位、识别范围以及与检测装置的通讯等工作状态完好性信息采集、跟踪以及监护人员在接车时值岗状态和出场、立场时间等。
(F)道口视频采集、记录等装置工作自检测信息:包含装置供电、记录时钟、视频信号线缆以及记录存储设备的完好性、道口场景照片抓取等工作状态完好性的信息采集、跟踪。
(G)系统主控及网络通讯装置工作自检测信息:包含系统供电状况、各功能单元间信息交互的通畅性、系统时钟以及上传网络状况等工作状态完好性的信息采集、跟踪。
1)系统各装置主控管理及通讯
    该单元装置主要实现道口视频监督系统运行状态的主控管理,本单元与“系统运行状态自检测及故障提示装置”单元和“视频及图片采集存储设备”单元相配合,完成视频图像的分级管理和道口场景图片的采集,以及通过对系统的功能单元运况信息的汇总评估系统整体运行状态和信息本地存储管理并将各种信息经整理后,通过网络上报至监督管理中心。
完成道口现场各种作业信息的统计、汇总、分析、存储、上传等功能。
另由于系统网络带宽瓶颈的局限,上报监督管理中心的信息内容组成结构为:

监护道口基本信息为:监护道口所属区县、道口名称、铁道线路名、线路公里标等;
道口监管信息为:由系统采集到的监护道口接车作业信息、设备运况信息及监护人员值岗信息等内容组成安全监督管理信息;
道口场景图片为:当道口监管信息发生变化时,采集到的道口现场场景图像;
    由于上报监护道口监管中心的信息构成多为数字信息,不涉及视频图像传输,各监护道口实际上传的信息流量平均100MB/月(上传信息平均间隔10分钟/次),因此上传信息量完全可以适应目前无线网络通讯模式。而现场视频信息则通过现场巡查等采取手工下载方式通过U盘转储,带回监督中心后播放查看,因而系统完全可以在现有条件下保障稳定运行。其工作流程为:
    本装置单元实时接收系统自检测单元采集的各种信息和图片采集单元采集的图片信息与道口接车作业信息(即监护人员值岗信息),在对各种采集信息进行存储、整理、分析的同时对录制记录的视频信息进行存储分类整理,当出现采集信息中的“监管信息”发生变化时,本单元即可通过网络向道口监督管理中心上报,以保证道口监督管理中心的管理者,对监护道口作业状况,实现网络化、数字化监管。
2)视频及图片采集存储设备
    该单元装置主要实现:监护道口现场场景的实时视频图像信息的存储、记录,同时配合道口接车作业监测单元装置(即监护人员值岗监测),实现重点过程、重点监测,满足对现场作业过程的动态跟踪和自动分类监测需求。并配合系统其他功能单元实现隐患信息的采集等功能。
    该单元根据现场条件局限,采取道口场景视频图像本地存储,人工下载转储分析和图片抓拍自动上传模式。其主要组成部分为:视频图像采集、存储、抓拍和接车作业自动检测两部分功能构成。其中: 
(A)视频图像采集、抓拍、存储功能:
    即系统首先要求对各监护道口监护区域单体实现视频全范围覆盖监测,包含室内和道口铺面两侧公路场景。包含:
道口室内视频外摄像机:(支架、云台、电源、防雷等附件)
    视频外摄像机控制:连接控制云台解码器输出,对权限范围内的摄像机进行远程控制,包括镜头上下左右移动、镜头缩放、光圈调整、调焦,并根据现场供电条件检测和后备电源管理。并根据现场条件要求,系统室内外摄像机均支持交直流双路供电能力,并自动根据变化实现转换。但由于直流供电能力局限,因此系统在此状况下不支持户外摄像机变焦及云台操作。
室内视频监视器:包含图像监视器、画面分割器及视频分配器等,满足道口人员日常管理需求。监护道口室内视频浏览方式支持单画面、4画面等显示界面。
    道口视频系统管理功能:包含道口接车作业信息接入和各单元自监测、系统自监测和互校纠错、后备电源、时钟校准、防雷监测、联动控制以及故障信息自动上报等,并通过与道口现有各种防护装备工作状态信息的交互,实现系统各种作业跟踪和重点环节监测、判查等。满足系统各单元在无人条件下工作的可靠性。
    道口视频采集、存储、抓拍功能:包含嵌入式网络硬盘录像机及电源管理等。其中:嵌入式网络硬盘录像机:集成了视频移动检测、图像压缩编码/解码、数字录像/回放、影像资料管理、资料备份/还原、音、视服务等多种功能。采用高速嵌入式微处理器和嵌入式实时操作系统,具有极高稳定性是监控系统中功能高度集成的数字化监控设备之一。嵌入式的优势:具有可靠性高,防死机、病毒,性价比高等优点,具有传统的模拟监控系统无法比拟的优越性,能堵塞安全漏洞,为突发事件提供证据。
    视频压缩采用H.264压缩技术。图像中文标识格式: 
    地名+轨道线路+公里标+道口名+主副侧图像+等级标识 
    另此单元建设由于道口环境的特殊性,设计上还存在户外摄像机接地(简易)以及各种线缆防护和过轨、入户等各种防护设施。
(B)作业自动监测(即人员值岗检查)功能:
    本项功能是通过与道口现有报警防护设施结合,满足系统对道口作业流程的规范性进行跟踪及评估,进而实现违规纠正、隐患排查的能力的构建,以及完成违规、隐患场景抓拍的记录、驱动与传输。
    其实现过程:系统通过与监护道口接近报警、险情报警和护栏门驱动等装置联动,监测道口接近报警时间与道口护栏门开/闭和列车通过道口时间等时序以及通过对道口现场当时场景状态的跟踪、判别结果,实现规范接车和晚接车甚至脱岗没有接车等作业隐患,严重危害安全过失现象的判查,通过系统自动隐患判查结果和当时现场视频图像的留存以及接车场景照片资料的信息上传,达到完善管理手段、深化安全监管,消除隐患强化落实的管理目的。 具体工作过程如示:

道口监督管理中心构建
铁路道口监督管理中心,主要责任对全市范围铁路监护道口的安全,实行监督管理,检查落实安全管理要求,监督排查违规隐患事件,消除安全隐患。中心依据计算机服务器管理软件和客户端浏览查询等软件,对监护道口实施网络化、数字化、自动化的科学管理。
由于监护道口安全监督管理工作,主要是从监护人员值岗状况和防护设施完好状态两方面进行,因此监护道口监管中心面对全市124处监护道口,每日各道口的各种信息若依靠人员手工方式进行查询、筛选、排查是根本无法实现的,根本无法满足管理需求。为此本次系统功能升级的同时,要求系统自动对采集信息进行分类汇总的同时,对录制的视频信息内容进行分类分级处理并对现场防护设施、作业流程进行自动分析、汇总、归类,为监管部门管理者的日常管理工作提供直观、便捷的查询、检索手段和突出重点、隐患提示机制。因此该中心的建立主要涉及的内容包含如下: 
监护道口基础档案信息
监护道口列车通行信息
监护道口防护设施状态信息
监护道口违章、隐患信息
其中视频录制分类原则依据防护作业过程分为三种:
A类、普通查询检索:等同于目前市场传统的视频监控系统,满足对现场场景任何时段的视频图像查询、检索、下载需求。
B类、防护作业监管:结合道口现场防护设备,满足各监护道口每趟列车通过时,对监护员防护作业过程视频信息的重点检索与作业流程违规的判查和提示的需求。
C类、险情隐患监管:结合道口现场防护设备,满足辖区监护道口发生险情或事故等重大事件时,对视频信息的重点检索、查询及责任分析的需求。
3)主要技术指标:
a.系统供电
采用交直流双路供电 AC:110 ~ 220V; DC 12 V 17AH*2
(直流供电方式为后备模式,不支持云台移动)
b.道口接车作业监控范围:夹角60度,纵深10米
c.系统主要端口
4路音、视频输入和一路音、视频输出并一路线路音频输入(用于双向语音对讲);一个10兆/100兆自适应以太网口。
d.道口户外摄像机:216倍变焦(18倍光学×12倍电子变焦)480线;最低照度:彩色0.7. 
e.压缩功能
支持4路PAL/NTSC制式视频信号,每路皆可实时每秒25帧CIF分辨率的独立硬件压缩,视频压缩采用H.264压缩技术,支持变码率、变帧率。视频图像质量的设定和压缩码流;视频和音频信号支持双码流技术 支持分辨率; NTSC、 PAL: 4CIF ,2CIF,DCIF, CIF, QCIF。
f.视频存储本地功能
视频录像:文件记录有多种模式,并可与道口报警设备联动实现自动分级管理,录像记录时间不少于30天。
查询浏览:道口图像回放、浏览查询。
云台控制:支持变速、斜向运动;支持预置点(直流供电方式不支持云台移动)。
系统报警:本地报警(包括异常、移动侦测)联动;报警时间表(布防、撤防)。
系统安全:内建防火墙,支持域名过滤和MAC地址过滤;具有病毒自动隔离功能 。
后备电源:保证不少于6小时的后备供电。
1、数据库建设以及应用管理软件的完善
1)系统数据库建设 
    由于系统应用功能升级其目的为安全监管手段的完善,但限于当前现场条件的局限,因此此次升级后系统视频图像资料的存储仍以各现场道口为单位,实行本地图像资料存储(按照要求本地图像资料保存不少于30天),图像信息的浏览查询以转储回放为主,远程信息查询主要为道口作业的数字信息,监护道口监管中心数据库可建于北京市交通委路政局监控中心机房内,与各监护道口安全防护视频监督系统通过互联网络(暂已无线窄带网络为主)连接,由于各道口上传信息以接车作业信息及场景图片为主,因此信息量不大其数据库选取普通的SQL Server即可,并按月自动进行一次转储维护。 
2)应用管理软件的完善 
    此次项目升级改造主要目的是要在当前条件环境下,加强作业监督,达到消除隐患的目的。因此系统应用功能升级的具体表现,实为系统监管应用软件的查询与检索的应用效果以及使用上的直观性和便捷性,是目前道口过车统计软件应用的实质性的延伸。设想通过计算的应用,解决目前人工模式所无法实现的作业监测、隐患判查等安全监督手段。 
    所以本次系统此次升级改造,系统软件的完善过程方式为,在现有的道口过车分析管理流程的基础上,使用计算机手段结合新增系统功能和作业规范要求,重点增加隐患汇总、查询和道口作业日常巡查功能,事故分析,并辅助治安案件的调取等。并同时利用无线网络条件实现出现隐患及时提示功能和重点视频信息搜索回放功能(另视频播放支持本地和远程能力,以适应今后发展需求)。
监管中心具体涉及的相关应用软件功能完善如下: 
监护道口档案信息检索 
功能作用: 
   对于道口网络检测,由于铁路监护道口现场环境几乎各不相同,因此实行远程监管首先需掌握该道口相关资料信息和现场状况,如:道口所处区县、监护人员名称、铁道线路名称、公里数、道口监护方式(单/双侧监护)、道口铺面宽度、线路股道数、机车走行方向、机车运行速度等信息,因此系统在建立应用查询时首先需建立监护道口的基础档案,并依此对照信息事项,辅助分析及确立防护作业监管细则等。
(b)检索界面(参考)

监护道口接车信息检索:
(a)功能作用: 建设目的在于解决人员素质和地域条件造成监管难问题,所以此项检索主要是对接车作业的全过程实施自动跟踪,满足动态实时监测每一次作业、判查隐患的目的。实现目前人工监管无法实现的作业监督。可以有效的保障监督力度的深入。
(b)检索界面(参考

监护道口场景图片上传查询与现场视频转储播放
(a)功能作用: 
    鉴于当前现场条件,此次对于现场图像的浏览采取道口场景图片上传查询和现场视频转储播放相结合模式,以满足当前管理需求。
监护道口场景图片上传查询:该功能是目前现场条件制约的一种弥补方式。为满足监护道口日常管理对道口作业过程以及现场状况的巡查需求。
现场视频转储播放:实现本地(现场下载的视频信息)或远程网络视频图像的回放,查询功能,满足对接车作业过程规范性和对防护过程的动态监督;满足对作业流程的隐患分析以及异常事件发生时现场取证后对视频浏览播放需求。)
(b)检索界面(参考)

监护道口隐患重点查询

(a)功能作用:
    该项查询功能同于“监护道口接车信息检索”但重点实现对作业的每一次隐患实施自动汇总及区分,满足直观、简洁的检索、观测隐患内容以及发生的具体时间、地点等,并可通过作业过程视频或图片信息的分级信息,浏览现场作业场景,为管理者提供便捷的查询检索手段及图像信息。为强化监管提供有力证据。
(b)检索界面(参考)

道口设备运行状态信息查询
(a)功能目的:
由于道口工作条件和环境以及道口监护人员素质的局限,系统运行为无人、独立运行状态。而现场运行设备为接近防护的预警设施,因此设备出现故障对安全因素的危害尤为重大。所以远程若能实时掌握现场设备运行状态,并设备异常自动提示功能不仅仅保障系统运行可靠,而且对保障道口人员安全方面责任更为重大,同时也可有效地约束售后服务人员的服务质量,
检索界面(参考)

监护道口信息统计汇总以及报表输出

(a)功能目的:
根据信息内容,按照管理需求自动对道口过车频度、设备运行状态、隐患统计等内容生成统计报表,监护道口安全防护管理提供科学的分析依据。
(b)检索界面(参考)
系统监督管理中心主机与系统安全及机房设施和软硬件选型
    由于道口运行条件的局限,道口的主要信息保留在各监护道口本地,系统监督管理中心主服务器主要保留道口过车状况和道口接车过程的数字信息以及部分隐患照片资料,故此次功能升级系统监督管理中心主机的选取无需特殊要求。本次系统监督管理中心主服务器选用 联想【万全  R630 G7-7420×4/2G×12/SAS146G×4/RAID6】,服务器系统支持Microsoft Windows Server 即可。浏览终端系统支持windows 2000以上版本,客户端浏览计算机选用目前普通PC机(即CPU 型号:Intel 酷睿2双核 ,内存不小于1G 硬盘容量不小于160GB)即可满足要求。
    系统安全设计,由于监护道口安全防护视频监督系统与监督中心信息交互采取预约协议格式通讯方式,因此可以有效的保障信息安全,阻止不良信息的干扰。同时根据目前信息可浏览查询内容以及应用范围,系统主服务器,计划安置在局内监控中心机房内,系统网络支持固定和移动IP,因此可以灵活的适应各种使用条件。

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