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探討數(shù)字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用

文檔作者：黃興斌文檔來(lái)源：廣州佳都新太科技股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月11日
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上一篇：鐵路交通環(huán)境中視頻系統(tǒng)的應(yīng)用與技術(shù)特征

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應(yīng)用研究數(shù)字技術(shù)
與應(yīng)用
102
為了保障運(yùn)輸?shù)陌踩?保護(hù)乘客的財(cái)產(chǎn)不受損失,減少犯罪行
為的發(fā)生,軌道交通越來(lái)越多的運(yùn)用安全保障手段,其中,頻監(jiān)控系
統(tǒng)作為一種行之有效的管理方式,在軌道交通中得到了廣泛的應(yīng)
用。然而就目前一般的視頻監(jiān)控來(lái)看,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息流的形
態(tài)并沒(méi)有很大的改變,采取的仍然是模擬的視頻信號(hào)。在這種方式
下,監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)只是一種單向的、單功能的、集總方式進(jìn)行的
信息采集網(wǎng)絡(luò),其作用存在著某些局限,因此,為了提高監(jiān)控視頻的
工作能力,應(yīng)該在軌道交通中應(yīng)用數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
1 數(shù)字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在以往的傳統(tǒng)視頻監(jiān)控中,主要采取的是工控機(jī)加采集卡的結(jié)
構(gòu)方式,這種結(jié)構(gòu)要求攝像設(shè)備必須具備優(yōu)良的清晰度。其工作的
實(shí)現(xiàn)是對(duì)經(jīng)過(guò)交叉路口的違反交通規(guī)則如闖紅燈等機(jī)動(dòng)車輛進(jìn)行
車牌號(hào)碼拍攝,以記錄其違法過(guò)程。其中,需要提供一張?zhí)貙懸约叭?
張全景照片,主要包括了紅燈信息、停車線、車牌號(hào)以及車身顏色等
等。
不同于傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的工控機(jī)加采集卡結(jié)構(gòu),數(shù)字高清視頻是
以嵌入式結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)。這種新的結(jié)構(gòu)方式具有維護(hù)容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)
單、功耗較低以及定性好等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控相比,數(shù)字高清
視頻監(jiān)控除了能記錄紅燈信息、停車線、車牌號(hào)以及車身顏色等信
息外,在晚上還可以利用輔助補(bǔ)光單元進(jìn)行補(bǔ)光控制,改變了以往
在低噪度的情形下傳感器圖像模糊的情況,因此無(wú)論是白天還是夜
晚,數(shù)字高清視頻所記錄的信息都能夠清晰、完整。
2 高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通中應(yīng)用的主要功能
2.1 違法監(jiān)控功能
當(dāng)交通信號(hào)燈為紅燈時(shí),如果還有車輛強(qiáng)行通過(guò),那么系統(tǒng)就
會(huì)對(duì)此車輛進(jìn)行拍攝,包括車身顏色、車牌號(hào)碼、車型、貨車裝載情
況以及司機(jī)外貌等。在高清數(shù)字監(jiān)控的拍攝下,車牌的可辨認(rèn)率大
大增加,超過(guò)90%。
2.2 抓拍功能
為了完整了解違法車輛,需要對(duì)車輛進(jìn)行3張彩色的全景圖抓
拍。其中,在交通信號(hào)燈為紅燈的前提下,當(dāng)車輛的車身的1/3進(jìn)入
了停車線時(shí),進(jìn)行第一張全景圖抓拍;當(dāng)車輛的車身離開(kāi)停車線時(shí),
進(jìn)行第二張以及第三張全景圖的抓拍,保證車輛的違法過(guò)程被全程
拍攝。在抓拍的同時(shí),還要完整地記錄下違法車輛闖紅燈的精確時(shí)
間、前進(jìn)方向以及違法地點(diǎn)等重要信息。要保證所抓拍的信息要與
實(shí)際信息相對(duì)應(yīng),要能清楚的辨析出車身顏色、車牌號(hào)碼、車型、貨
車裝載情況以及司機(jī)外貌等。其中,抓拍的全景圖片要以《中華人民
共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為參考。
2.3 雙線圈控制功能
在數(shù)字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,選取的是雙線圈控制功能,即把
兩個(gè)線圈埋設(shè)在一條車道上,通過(guò)雙線圈的控制,當(dāng)車輛剛開(kāi)始經(jīng)
過(guò)時(shí),第一個(gè)線圈就被觸發(fā)并及時(shí)進(jìn)行抓拍,而第二個(gè)線圈則用來(lái)
測(cè)速,并把車輛的終止時(shí)間記錄下來(lái)。因此,為了使線圈發(fā)揮最大的
作用,保證精確測(cè)速,我們應(yīng)該結(jié)合實(shí)際地理位置、車道、車速,把地
感線圈的距離設(shè)計(jì)成不同的尺寸。此外,還要注意防止相鄰方向的
車輛或者左轉(zhuǎn)車輛壓到線圈,造成誤拍。
2.4 自動(dòng)檢測(cè)功能
自動(dòng)檢測(cè)功能既包括對(duì)車輛的檢測(cè),也包括對(duì)紅燈的自動(dòng)檢
測(cè)。采用嵌入式系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)全天候的工作。在信號(hào)燈為紅燈的前
提下,當(dāng)車輛已經(jīng)進(jìn)入了停車線并且還繼續(xù)往前行駛的話,視頻監(jiān)
控系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行圖像拍攝;當(dāng)車輛剛進(jìn)入停車線,而紅燈恰好亮起
的情況則不進(jìn)行拍攝。
此外,系統(tǒng)還能對(duì)紅燈進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)紅燈存在著工作故障時(shí),系
統(tǒng)就能自動(dòng)判斷出故障的存在,從而避免紅燈信號(hào)異常時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行
誤拍、漏拍以及錯(cuò)拍等等現(xiàn)象。
2.5 系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)功能
當(dāng)系統(tǒng)、傳感器存在著異常時(shí),它們能自動(dòng)對(duì)自身的工作狀態(tài)
進(jìn)行診斷,并自我恢復(fù)。
2.6 數(shù)據(jù)自動(dòng)斷點(diǎn)傳輸功能
系統(tǒng)前端的運(yùn)行方式較為科學(xué)。一方面既可以獨(dú)立進(jìn)行工作,
另一方面也可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的時(shí)候,路口前端
的存儲(chǔ)介質(zhì)可以進(jìn)行違法數(shù)據(jù)存儲(chǔ),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)正常進(jìn)行工作后,系統(tǒng)
可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的斷點(diǎn)傳輸。
2.7 中心設(shè)置路口參數(shù)功能
負(fù)責(zé)違法處罰工作的計(jì)算機(jī),通過(guò)網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)前端各個(gè)
路口的控制主機(jī)進(jìn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程設(shè)置,還可以調(diào)整抓拍條件參數(shù)以
及運(yùn)行參數(shù)。
3 高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊
高清數(shù)字視頻監(jiān)控的關(guān)鍵模塊主要有車輛檢測(cè)單元、圖像采集
單元、圖像傳輸單元、圖像存儲(chǔ)單元。
3.1 車輛檢測(cè)單元
地感線圈模式、視頻模式以及雷達(dá)檢測(cè)模式等等,都是常用的
車輛檢測(cè)模式。就我國(guó)軌道交通目前的情況來(lái)看,車輛檢測(cè)應(yīng)用最
廣泛的是地感線圈檢測(cè)模式。
車輛檢測(cè)單元,主要包括車輛檢測(cè)線圈、車輛檢測(cè)器、車輛檢測(cè)
線圈、檢測(cè)箱以及檢測(cè)電源。當(dāng)車輛檢測(cè)線圈有車輛經(jīng)過(guò)時(shí),線圈的
磁通量就會(huì)隨之發(fā)生變化,我們就可以通過(guò)分析磁通量的變化情況
而分析出車輛的情況。當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)到了測(cè)量后,就會(huì)隨即產(chǎn)生觸
發(fā)信號(hào),TTL電平被輸出,然后再結(jié)合TTL電平,系統(tǒng)主控機(jī)就可以
對(duì)車輛通行的情況作出判斷。
3.2 圖像采集單元
就目前技術(shù)水平來(lái)看,數(shù)字高清攝像機(jī)的分辨率已經(jīng)大約達(dá)到
探討數(shù)字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用
黃興斌
(廣州佳都新太科技股份有限公司 廣東廣州 510665)
摘要:隨著人口不斷向城市集中,軌道交通安全問(wèn)題日益突出。由于交通軌道人流量大、人群擁擠,偷竊犯罪等事件時(shí)有發(fā)生。為了保護(hù)人們
的財(cái)產(chǎn)以及人身安全不受損害,必須提高城市軌道交通的安全。而數(shù)字高清視頻監(jiān)控作為軌道交通管理重要的輔助手段,在軌道交通的安全管理應(yīng)
用中具有積極的意義。本文一二部分分別介紹了數(shù)字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通中應(yīng)用的主要功能,第三部分
對(duì)高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊進(jìn)行了分析,以期能給相關(guān)人員提供有益的參考意見(jiàn)。
關(guān)鍵詞:數(shù)字高清 視頻監(jiān)控 軌道交通 應(yīng)用
中圖分類號(hào):TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2013)05-0102-02
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應(yīng)用研究數(shù)字技術(shù)
與應(yīng)用
104
電壓(V) 電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頻(Hz)
減速器入軸
彈性軸轉(zhuǎn)頻(Hz) 齒輪噬合頻率一級(jí)傳動(dòng)(Hz) 齒輪噬合頻率二級(jí)傳動(dòng)(Hz) 摩擦輪轉(zhuǎn)頻(Hz)
減速器出軸
650±20 7.22(7.00-7.44) 1.91(1.85-1.97) 333.22(322.00-342.44) 76.37(74.02-78.72) 0.68(0.66-0.70)
700±20 7.78(7.56-8.00) 2.06(2.00-2.11) 357.78(347.56-368.00) 82.25(79.90-84.60) 0.73(0.71-0.76)
750±20 8.33(8.11-8.56) 2.20(2.14-2.26) 383.33(373.11-393.56) 88.12(85.77-90.47) 0.79(0.77-0.81)
800±20 8.89(8.67-9.11) 2.35(2.29-2.41) 408.89(398.67-419.11) 94.00(91.65-96.35) 0.84(0.82-0.86)
850±20 9.44(9.22-9.67) 2.5(2.44-2.56) 434.44(424.22-444.67) 99.87(97.52-102.22) 0.90(0.88-0.92)
900±20 10.00(9.78-—10.02) 2.64(2.58-2.70) 460.00(449.78-470.22) 105.75(103.39-108.01) 0.96(0.94-0.99)
表1 主要特征頻率
2.2 振動(dòng)故障診斷的有限元分析
有限元是近似求解一般連續(xù)問(wèn)題的數(shù)值方法。對(duì)與連續(xù)域問(wèn)題
如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、流體力學(xué)等的應(yīng)用較為普遍。本文將整個(gè)提升系統(tǒng)的
振動(dòng)抽象成一個(gè)線性的動(dòng)力學(xué)模型,運(yùn)用有限元的分析方法輔以計(jì)
算機(jī)軟件進(jìn)行計(jì)算,從而達(dá)到振動(dòng)故障的診斷與震源位置的判斷。
3 基于有限元分析法的提升振源分析與診斷
3.1 振源因素
一般振源主要來(lái)自三方面:
(1)機(jī)器旋轉(zhuǎn)部分的偏心。其特征是振動(dòng)頻率與偏心旋轉(zhuǎn)部件
的旋轉(zhuǎn)頻率成正比。
(2)非力偶傳遞力矩。它的特征是振幅與載荷成正比,頻率和非
力偶傳遞元件的相同。
(3)其他振源。其特征是振動(dòng)頻率與產(chǎn)生振源設(shè)備的轉(zhuǎn)數(shù)(沖擊)
頻率相同
為了從旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)信號(hào)中檢出激振頻率,確定激振原因,
一般采用頻域分析,利用有限元分析算法分析計(jì)算采樣的振動(dòng)數(shù)
據(jù),計(jì)算得到固有頻率、阻尼、應(yīng)變等參數(shù),對(duì)比下表,在編程中實(shí)現(xiàn)
查找比較,確定振動(dòng)的振源,一旦振動(dòng)出現(xiàn)異常,我們即可根據(jù)振源
診斷確定故障原因,便于故障的排除和后期的故障分析處理以及改
進(jìn)工作。
3.2 振源分析與診斷
為了從旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)信號(hào)中檢出激振頻率,確定激振原因,
一般采用頻域分析,利用前面介紹的有限元分析算法分析計(jì)算采樣
的振動(dòng)數(shù)據(jù),計(jì)算得到固有頻率、阻尼、應(yīng)變等參數(shù),對(duì)比表1,在編
程中實(shí)現(xiàn)查找比較,確定振動(dòng)的振源,一旦振動(dòng)出現(xiàn)異常,我們即可
根據(jù)振源診斷確定故障原因,便于故障的排除和后期的故障分析處
理以及改進(jìn)工作。
4 結(jié)語(yǔ)
煤礦立井提升機(jī)主軸及天輪振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以有效地對(duì)提升
系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)位置及類型進(jìn)行監(jiān)控和反饋,保證提升機(jī)的長(zhǎng)期
安全穩(wěn)定運(yùn)行。研究結(jié)果表明,這對(duì)提高煤礦的立井提升的安全生
產(chǎn)起著極其重要的作用,節(jié)省大量的人力物力,能有效解決煤礦立
井提升機(jī)主軸振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題,具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效
益。
參考文獻(xiàn)
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
m0 m5 m15 m19
第一跨度第二跨度第三跨度
圖2 提升機(jī)振動(dòng)力學(xué)模型
(表中括號(hào)內(nèi)的值為考慮調(diào)壓波動(dòng)±20V時(shí),相應(yīng)頻率變化范圍。)
了320萬(wàn)像素,并以PAL制式作為掃描系統(tǒng),1/3英寸面陣CMOS、電
子快門1/50—1/10000。在鏡頭方面,采用的是5——50mm的變焦
鏡頭。這種配置方式大大提高了攝像機(jī)的曝光模式,白天的逆光問(wèn)
題、晚上的眩光問(wèn)題等都得到了有效的解決,攝像機(jī)所拍攝的照片
識(shí)別率更高了,圖像也更為清晰。由于數(shù)字高清攝像機(jī)采取的是網(wǎng)
絡(luò)接口方式,因此圖片的傳輸更加科學(xué)。最終形成了車輛測(cè)速、圖片
抓拍采集、同步輸出為一體的方式。
3.3 圖像輸出單元以及存儲(chǔ)單元
把網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)放置在前端,通過(guò)攝像機(jī)的RJ—45口接入網(wǎng)絡(luò)
交換機(jī),并通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)控制主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的連接,然后,處在
中心的控制主機(jī)就可以順利地實(shí)現(xiàn)對(duì)前端路口攝像機(jī)的控制功能。
3.4 輔助補(bǔ)光單元
根據(jù)夜晚交通軌道照明較差的實(shí)際情況,在工作中,采取了恒
定照明燈與智能頻閃等相結(jié)合的方式進(jìn)行了補(bǔ)光,以保證亮度。其
中,以光敏電阻控制恒定照明燈,它能根據(jù)實(shí)際環(huán)境的光線變化,啟
動(dòng)或者關(guān)閉照明燈。而照明燈所選用的方式則是新型的LED自動(dòng)閃
光方式,這種方式也能對(duì)所處的環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)感應(yīng),當(dāng)感應(yīng)到周圍
的光照不足、車輛違法強(qiáng)行通過(guò)時(shí),LED就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮開(kāi)始進(jìn)行工
作。這種工作模式的實(shí)現(xiàn)不僅不會(huì)影響其他車輛的正常行駛,而且
也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成光污染。
4 結(jié)語(yǔ)
要使視頻監(jiān)控發(fā)揮最大的作用,其首要關(guān)鍵點(diǎn)就是對(duì)圖像清晰
度的要求。所拍攝的圖像越清晰,就能越清楚的查看各種細(xì)節(jié),此外
在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛。因此,發(fā)展數(shù)字高清視頻監(jiān)控系
統(tǒng)已經(jīng)成了目前視頻監(jiān)控市場(chǎng)的必然趨勢(shì)。然而,任何事物都有兩
面性,就高清系統(tǒng)來(lái)說(shuō),前端實(shí)現(xiàn)了高清,并不表示整體監(jiān)控系統(tǒng)的
高清,顯示、傳輸?shù)鹊葐?wèn)題都還會(huì)直接影響制約著其全面發(fā)展。因
此,我們必須在原有的基礎(chǔ)上,進(jìn)行更加深入的研究,并理論聯(lián)系實(shí)
際,進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用,在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,改正問(wèn)題,以求更大
的進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)
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