采用嵌入式WEB服务器技术实现铁路分布式监控管理系统的设计

一、概述：

近年来，随着铁路系统信息化改革的不断深入，网络技术已经广泛的应用在铁路系统日常生产和管理之中。目前，铁路系统作为国家重要的运输部门，其日常的稳定运行决定了国民生产、生活的正常运转，加之，铁路系统部门众多、地点分散，现场环境复杂，成为日常维护工作的主要障碍。

在铁路系统内部推行远程网络视频监控系统，将能极大的解决上述矛盾。远程网络视频监控系统采用嵌入式WEB服务器技术，操作员和各部门领导可利用铁路系统现有的计算机网络和办公电脑，在调度中心或者当地机务段实现对全部监控现场或者当地的道口，车站和铁路沿线环境的监控，大大减轻日常人员巡视的工作量，便于及时发现危险隐患，保障安全生产。

二、需求分析：

1、利用铁路现有的网络条件，针对铁路监控点分散、难以管理的特点，铁路网络视频监控系统具体所要实现的功能有：

2、集中对车站广场、候车大厅及旅客通道等人员稠密处，通过监控系统多屏显示功能，同时监控多现场的安全情况。

3、铁路货场范围较广，需要随时监控货场安全保卫情况。

4、利用专有通信线路，对铁路沿线的无人值守变电站和照明等重要配电设备集中监控，及时了解设备运行情况。

5、随时监控重要道口、路口的人流、车流情况，保证车辆安全运行。

6、利用电子地图功能，以静态图像显示来全面直观地反映铁路沿线的运营状况具有电视墙功能，将需要的视频信号、数字信号、模拟信号动态显示系统能根据沿途气象信息报警信号，及时作出行车速度限制系统连接，对出现的紧急状况如泥石流、洪水、交通意外等及时做出反应。

1.“分布式监控管理”结构：

所谓“分布式监控管理”是指在大规模的监控管理系统中，为了避免最上层机构因顾及不暇而出现管理疏漏的现象，因此化整为零，将整个系统分布成几块/组，多级管理，就像一个国家从中央到省、市、区县，层层隶属管理，一个市只能管辖本市内的各区，不能垮市区管理，而最上层的中央机构则可通过中间各级机构管理到最基层。如下图1：

2.双工可视对讲：

在图1的结构图中，分区中心与所管辖的站点之间，可以通过艾勒普司网络艾勒普司网络视频编解码器双向对讲通话；当同时出现2个或2个以上的呼叫请求时，系统将按时间顺序自动排序，接听对讲。中央中心与任何一个分区中心都可以进行双向对讲，同样，当同时出现2个或2个以上的呼分区中心与非管辖站点之间不能进行对讲通话。双向对讲的同时，中心还希望能够看到站点的图像，所以图像、语音的同步传送和即时性是系统的关键。如果传输的带宽有限，故而图像只从下往上的单项传输，所以只是单项可视，即上级可以查看下级的图像，而下级不能看到上级的图像。这样既符合管理的制度，又有比较高的性价比。

三、系统组成

采用基于嵌入式WEB服务器为核心的远程网络视频监控系统，在组网方式上与传统的模拟监控和基于PC平台的监控方式有极大的不同，整套监控系统主要由三个互相衔接的部分组成：现场设备（或简称分站设备）、通道传输设备和调度/集控站、调度中心监控终端（或简称主站设备）。现分别加以介绍。

1、分站设备

主要由前端设备和艾勒普司网络视频编解码器组成。前端设备，如监控摄象机（彩色或黑白、固定或活动云台、定焦或变焦）、各类报警输入/输出装置与传统工业电视所使用的设备完全一致。因此分站设备的核心是艾勒普司网络视频编解码器。本系统采用嵌入式的操作系统，这种设备可以将摄象机的接入和控制、图象的数字化、压缩编码、网络传输全部集成在一个设备中，安装、调试极为方便。同时，由于这种设备可通过网络远程设置和管理，无须现场日常维护。在实际的安装使用中，该系统的实时性、稳定性、可靠性较微机平台大为提高，并且日常维护工作量相当小，非常适合无人值守的环境。远程网络视频监控系统安装了视频服务器之后，完全可取代视频矩阵的作用，不仅设备安装调试简便，更重要的是，能支持网络中多个用户同时观看或控制所有的监控现场，这对于监控工作有更加重要的意义。

2、通道传输设备

这部分设备要根据通信通道选取。目前，主要有数字专线（有线或无线）、ISDN、网络（有线或无线）三种。要取得比较满意的图象质量，通道带宽建议在384Kbps以上。

3、主站设备

主站设备主要实现对登录用户、分站设备的集中管理和视频图象解压，存储等功能。简单的主站由一个或数个监控终端组成，它们往往以分时形式完成一对一或一对多的视频监控任务。如果需要实现报警、录象等监控任务，主站设备可添加报警数据库服务器、数字录象数据库服务器以及多个监控终端和大量的辅助监控终端。这样，用户只需要在铁路局调度中心，建立了一个视频系统服务器。局领导、总工和相关处室可利用现有的办公电脑建立分控终端。在调度所和集控站也可方便地建立了数个监控终端。这些监控终端不用铺设专门微机和铺设视频/控制电缆，利用IE浏览器就可在办公室内监控辖区内的车站，道口和营业厅等不同地点，通过视频系统服务器完成用户管理；机务段、摄象机分组；遥控优先级设置和调度；视频图象的存储、检索和回放等功能。系统提供的电子地图模块，随监控中心服务器软件一起运行，在网上任意客户端用IE浏览器即可观看图像，可方便的察看各监控现场，直观的显示各级地图；值得一题的是，本套视频系统采用了WEB技术和标准，可与企业MIS系统等其它系统兼容，成为企业内部信息管理的一个重要的组成部分。

中心服务器可将视频流传输到中心的电视墙上，值班人员可清楚直观的监控到各分站传输的视频，及时做出决策。本系统还可与GIS系统完美融合，以便将各种地理环境变化造成的影响减少到最小程度。

4、系统功能

实时对机房重点部位24小时视频监控，可数字录像供事后调用。系统可以连接大量报警设备，例如门磁，红外，烟感，玻璃破碎器等，一但捕获到异常信号，系统能自动报警，上传报警信息并进行本地及远程数字录像。

在系统中可以加入门禁接口，可以将门禁系统无缝接入，加强对机房进出人员的管理。通过音视频监控使机房管理人员能够随时随地看到机房设备和现场工作人员的工作情况，还可以当地的人员对话，加强机房管理的互动性。

结合当地的配电系统，如一级配电，二级配电，UPS和防雷器等，工作人员可以随时随地得到机房的电力供应情况。

在系统中结合大量专业的环境监测设备，及时反应空调系统，温湿度，新风机和漏水监测等机房环境保障设备的数据。

系统能对所有设备设置报警上下限，任何设备数据超出这个范围，系统能够产生报警信。并能在一定范围联动设备，例如录像，后备发电机，喷淋，新风机等。

监控系统应具有友好的人机对话界面和汉字支持能力；故障告警应有明显的声光电形式。

四、系统特点

1.数字化：随着科学技术的不断提高，数字产品以其强大的功能、灵活的操作性和网络服务器、远程管理等全方面功能于一身。

2.全网络化：通过WAN网络，网络视频服务器可传输高质量的图象、声音、控制信号，非常方便的供管理者随时随地调看任意路图象和对讲。

3.完美的数字技术和模拟设备相结合。

4.可靠性：采用性能可靠、互相兼容的设备组成系统，确保系统长期可靠的运行。

5.灵活实用性：整个系统的设计贯彻以用户需求为准则，面向用户，非常的人性化，操作方便、实用性强。

6.可扩展性：所选器材均具有较强的兼容性和可扩展性，便于系统的充实完善和升级。

五、系统拓朴图：

拓扑图

作为国家重要的运输部门，其日常的稳定运行决定了国民生产、生活的正常运转，加之，铁路系统部门众多、地点分散，现场环境复杂，成为日常维护工作的主要障碍。在铁路系统内部推行远程网络视频监控系统，将能极大的解决上述矛盾。建立远程网络视频系统，操作员和各部门领导可利用铁路系统现有的计算机网络和办公微机，在调度中心或者当地机务段实现对全部监控现场或者当地的道口，车站和铁路沿线环境的监控，大大减轻日常人员巡视的工作量，便于及时发现危险隐患，保障安全生产。

系统设计描述：

1）首先是建立覆盖车站、货场、道口的无线网络。

无线网络技术是非常成熟的技术，有国际规范的IEEE802.11系列标准。根据铁路部门的需求和具体地理情况分析，系统设计方案以大功率基站加特殊方向图天线的方式为设计原则，如果有特别的地方无法覆盖，再考虑使用中继方式，做到无线信号的针对性全面覆盖。

2）监控点：采用嵌入式技术的无线网络摄像机，一方面非常适合于野外无人职守的工作方式，另一方面与无线局域网结合，可以利用IP网络传输现场图像，非常适合远距离监控。

3）中央控制室：无线网络最终在中控室与内部有线网络结合。中控室的工作人员可以在高档PC机担当的监控服务器上，通过监控软件，观看现场情况，也可以再利用投影仪，将图像投射到银幕上，供多人观看，或现场集中指挥等。如果有必要，还可以通过另一台服务器，将现场的图像录下来，以便存档或回放。

铁路机务段占地面积大，部门众多，人员复杂，承担着车辆调度，维护，检修等重要任务，并且担负着货物运输，检验，储存等任务。因此，机务段的管理、安全保障是首要考虑问题。

利用先进的电视监控保安设备，可有效的加强对机务段的管理，直观及时的反映重要地点的现场情况，增强安全保障措施，如实地显示和记录各个场所现场图象资料。是机务段现代化管理的有力工具。

本系统保证各级图象清晰逼真，满足画面处理质量;绝对保证设备质量、系统稳定、控制可靠，可昼夜持续工作，并具有操作方便、易学易用的特点;满足用户各种监控和控制功能;系统具有一定的扩展冗余，可随时扩展和升级;在保证以上几项前提下，精心选型，科学配置，降低造价。

系统特点

采用先进数字化监控设备，功能齐全，操作简便;

基于现有局域网设备开发，在保证效果的前提下节约开支;

主控室通过计算机可以随时监视各监视点的情况并可回查录象资料;

可控制云台镜头的动作;

外装监视装置造型美观;

各分控室可监视和记录本地的图象资料，并可控制云台镜头的动作;

所有视频资料可保存于多种介质上，如CD-ROM，DVD;

整个系统具有一定的扩容能力。

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