CN101349916B - 动车组停车对位视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动车组停车对位视频监控系统，包括对被检修动车组的运动状态进行实时监测的图像采集及处理单元、内嵌有标尺功能模块的监控单元及由监控单元进行控制的报警提示装置，图像采集及处理系统对应被检修动车组需停位的维修位置进行安装，图像采集及处理系统与监控单元相接，所述监控单元与用户PC机相接，用户PC机的数量至少为一个，图像采集及处理系统与用户PC机间以及各用户PC机间均通过无线网络进行连接通讯；标尺功能模块实时计量被检修动车组的移动速度以及被检修动车组需镟修轮与维修位置之间的距离。本发明能准确显示被检修动组车需镟修轮对与加工位置间的距离，便于司机精确掌握停车位置，轮对对位精确且作业效率高。

Description

动车组停车对位视频监控系统 

技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，特别是涉及一种动车组停车对位视频监控系统。 

背景技术

2007年是我国铁路计划在既有线路开行时速200km/h动车组的一年，为了这一目标的顺利实现，必须保证各组机车时刻保持在良好的运行状态，这就对检修工作提出了更高的要求。动车组运行20万公里需要进行一次轮对修形，对于8辆短编组动车，每次需要镟修32条轮对。目前，许多动车组维修库在建设时，由于受场地、资金等限制都没有配置牵车机，通常在一个动车组维修库内设置有多个维修位置；但镟轮作业时，需要动车组自轮运行对位，对位精度要求控制在10公分之内。在实际运用中发现：司机依靠地面停车标将动车组停在所要求的10公分范围内不容易实现，在停车对位时，还需要地面人员使用对讲机进行对讲指挥；再加上由于司机对地面实际情况没有精确掌握，也不可能完全精确掌握，因而在实践中往往需要反复控车对位。 

实践中，反复进行控车对位存在以下两方面问题：1、镟轮作业辅助时间较长，大大降低了作业效率；但由于动车组一般在夜间入库检修，待其他一、二级维修正常作业完成后，才进行镟轮作业，因而镟轮作业的时间十分有限，作业效率成为需要解决的重要问题；2、设备寿命、加工精度受到影响，虽然停车对位时在10公分的范围内均允许进行，但如果经常使用边缘位置，会造成镟轮机顶轮摆架经常受力不均，容易发生偏磨，降低设备寿命，同时也影响轮对对中，降低加工精度，因而能够实现精确对位非常重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种动车组停车对位视频监控系统，其能准确显示被检修动组车需镟修轮对与加工位置间的距离，便于司机精确掌握停车位置，轮对对位精确且作业效率高。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种动车组停车对位视频监控系统，其特征在于：包括对被检修动车组的运动状态进行实时监测的图像采集及处理系统、内嵌有标尺功能模块的监控单元以及由监控单元进行控制的报警提示装置，所述图像采集及处理系统对应被检修动车组需停位的维修位置进行安装，所述图像采集及处理系统与监控单元相接，所述监控单元与用户PC机相接，所述用户PC机的数量至少为一个，图像采集及处理系统与用户PC机之间以及各用户PC机之间均通过无线网络进行连接通讯；所述标尺功能模块实时计量被检修动车组的移动速度以及被检修动车组需镟修轮与维修位置之间的距离； 

所述监控单元由依次相接的网络模块、解码模块和呈现模块组成；所述图像采集及处理系统通过网络协议将其所采集并编码的视频流传送至网络模块，网络模块将其所接收的视频流转换成视频帧并传送至解码模块，解码模块将其所接收的视频帧解码转换为YUV格式数据并传送至呈现模块；所述呈现模块与用户PC机相接； 

所述呈现模块将其所接收的经解码模块解码的YUV格式数据信号显示于用户PC机显示器的后台表面上，所述标尺功能模块将其所要显示的水印图片叠加到后台表面上并最终显示于所述显示器的主表面上。 

所述图像采集及处理系统接报警提示装置。 

所述图像采集及处理系统由能够上下、左右旋转的云台以及安装在所述云台上的网络摄像机组成；所述云台上下旋转的角度为90°且其左右旋转的角度为360°。 

所述网络摄像机依次连接的镜头、图像传感器、A/D转换器、视频编码器、控制器及网络视频服务器，所述控制器接存储器，控制器通过外部报警/控制接口分别与报警提示装置和监控单元相接，网络视频服务器通过无线网络分别与一个或多个用户PC机相接，控制器分别与云台和镜头相接。 

所述无线网络中设置有一个或多个无线网络接入点，所述多个无线网络接入点中的相邻两个无线网络接入点间接有接力器。 

所述无线网络接入点通过依次连接的WLAN干线放大器、功分器和耦合器，将无线网络信号均匀覆盖在被检修动车组所处的维修库中。 

所述功分器为二功分，所述无线网络接入点、WLAN干线放大器、二功分以及耦合器间依次连接且两两之间均通过1/2馈线进行连接，所述耦合器通过两根1/2馈线分别与两个板式天线相接。 

所述图像采集及处理系统安装在检修轨道外侧且正对所述被检修动车组需停位的维修位置。 

所述网络摄像机为DCS-3410感红外POE网络摄像机，所述用户PC机为位于被检修动车组内的移动式PC机。 

本发明与现有技术相比具有以下优点：1、结构合理，安装使用方便，非常易于安装调试；2、其监控单元中的嵌入式标尺功能模块能够实时精确计量被检修动车组(目标)的移动速度、被检修动车组需镟修轮与维修位置(基准参照物)之间的距离，计量单位精确到厘米；其嵌入式标尺功能模块结合网络摄像机所传送的图像信号，而司机则可以通过设置在被检修动车组内的移动式PC机，直观看出被检修动车组的当前位置以及距离维修位置的距离，从而相应调整车速；3、全方位、多点位进行监控且监控性能可靠，通过在动车组的维修库中的部署无线监控系统，轻而易举地解决信号长距离传输问题，WLAN(无线网络)通过电磁波在空气中发送和接收数据，而无须线缆介质，其与有线网络相比，具有安装便捷、使用灵活、易于扩展和经济节约等优点，因而能够简单方便地实现多点远程监控，同时也不存在单点失效而影 响整体系统运作问题；最终能够实现多个用户PC机上同时进行远程监控的目的，各用户均可在自己的PC机上透由互联网通过Web浏览器进行远程监控和管理，同时将监控画面进行存储；4、所使用的网络摄像机能够简易地接入现存网络系统，其能将视频数据压缩加密后，通过局域网、INTERNET或无线网络送至终端用户；而远端用户则可在自己的用户PC机上通过标准的网络浏览器，并根据网络摄像机自带的IP地址，对网络摄像机进行访问，因而能实时监控目标现场的情况，并可对图像资料实时编辑和存储，另外还可以通过网络来控制网络摄像机的云台和镜头，从而进行全方位地监控。综上，本视频监控系统充分体现了分散监控、集中管理、功能集成、操作简便以及高度开放性的特点，是一套高度智能化和综合性的数字视频监控系统，在被检修动车组入库后将其实时图像实时显示司机的移动式PC机(手提电脑)中，司机通过监控单元中内嵌的标尺功能模块随时监控需镟修车轮的位置，当预先标注在动车组车身的定位标记与监标尺功能模块所显示的需镟修车轮位置接近时开始控制车速，确保被检修动车组准确停入维修位置，因而本监控系统便于司机精确掌握停车位置，其与设置在动车组车身的定位装置配合使用，可轻松实现对位停车的功能，减少反复试对次数，缩短辅助时间，提高作业效率；同时能够尽量使轮对对中、不偏斜，保证设备使用寿命和精度。 

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。 

图2为本发明网络摄像机的结构框图。 

图3为本发明的实际使用状态参考图。 

图4为本发明监控单元及用户PC机显示器的结构框图。 

图5为本发明无线网络信号传输系统的结构示意图。 

图6为本发明无线网络信号传输系统中板式天线的分布图。 

附图标记说明： 

1-图像采集及处理系统；  2-监控单元；         3-报警提示装 

                                             置； 

4-无线网络接入点；      5-网络摄像机；       6-云台； 

7-镜头；                8-图像传感器；       9-A/D转换器； 

10-视频编码器；         11-控制器；          12-存储器； 

13-网络视频服务器；     15-WLAN干线放大器；  16-耦合器； 

17-二功分；             18-1/2馈线；         19-板式天线； 

20-被检修动车组；       21-用户PC机；        22-移动式PC机； 

23-维修位置；           24-轨道；            25-监控室； 

26-走线架；             27-网络模块；        28-解码模块； 

29-呈现模块；           30-后台表面；        31-水印图片； 

32-主表面。 

具体实施方式

如图1所示，本发明包括对被检修动车组20的运动状态进行实时监测的图像采集及处理系统1、内嵌有标尺功能模块的监控单元2以及由监控单元2进行控制的报警提示装置3，其中，监控单元2为核心，通过其实现对整个系统的控制和协调管理。其中，图像采集及处理系统1对应所述被检修动车组20需停位的维修位置23进行安装。所述图像采集及处理系统1与监控单元2相接，向监控单元2实时传送其检测到的被检修动车组20的实时图像。同时，所述监控单元2与用户PC机21相接，所述用户PC机21的数量为一个或多个，图像采集及处理系统1与用户PC机21之间、各用户PC机21之间均通过无线网络进行连接通讯。其监控单元2中的标尺功能模块实时计量被检修动车组20的移动速度以及被检修动车组20需镟修轮与维修位置23之间的距离，同时监控单元2将检测结果传送至各用户PC机21，各用户PC机21间也通过无线网络进行通讯连接。另外，图 像采集及处理系统1接报警提示装置3。 

如图2所示，所述监控单元2由依次相接的网络模块27、解码模块28和呈现模块29组成。所述图像采集及处理系统1通过网络协议将其所采集并编码的视频流传送至网络模块27，网络模块27将其所接收的视频流转换成视频帧并传送至解码模块28，解码模块28将其所接收的视频帧解码转换为YUV格式数据并推送至呈现模块29。所述呈现模块29与用户PC机21相接。所述标尺功能模块将其所要显示的水印图片31叠加到后台表面30上并最终显示于所述显示器的主表面32上。 

具体而言，网络模块27通过网络协议(如HTTP，RTSP/RTP等)从图像采集及处理系统1接收编码后的视频流，该视频流常见的格式有MJPEG、MPEG4和H.264。本实施例中，视频流的编码格式为MPEG4；之后，网络模块27根据网络协议将连续的视频流分解为一幅幅的视频帧(对MPEG4格式而言分解为I帧或P帧)，并推送到解码模块28；解码模块28将视频帧在解码为YUV格式数据(常用的格式为YUY2)，并推送到呈现模块29。所述呈现模块29将其所接收的经解码模块28解码的YUV格式数据信号显示于用户PC机21显示器的后台表面30上，具体是：呈现模块29调用Microsoft DirectDraw接口，刷新所述显示器显示卡中的显存，最终显示画面。本实施例中，访问显卡的接口为DirectX，经解码模块28解码的YUV数据能够直接被DirectX表面识别，但水印文件需要预先加载到显存中并转换为表面，以便叠加。显示时，首先将解码后的YUV数据直接拷贝到后台表面30上，覆盖原来的内容，然后再将水印表面叠加上去，从而实现画面的合成；再将后台表面30拷贝到主表面32(在DirectX中，当前被显示在屏幕上的表面被称作主表面)上，最终将合成的画面显示在主表面32上。这种显示方式实际上是双缓冲技术，可以避免在叠加过程中出现的画面闪烁的问题。 

实际应用过程中，根据应用需求，只需要显示水印图片31的特定部分即标尺，其他部分应该透明。本实施例中，水印图片31的透明颜色设 定为纯白色，其RGB值为(255，255，255)。另外，在将后台表面30到主表面32的过程中，如果后台表面30和主表面32在所述显示器中显示的画面大小不一致时，DirectX会进行缩放，图像就会失真。因此，为了保证最好显示效果，应将摄像机、显示器中的显示画面以及水印图片31的分辨率大小设置为相同数值，本实施例中，显示画面的大小主要有320×240或640×480两种。 

结合图3、图4，所述图像采集及处理系统1由能够上下、左右旋转的云台6以及安装在所述云台上的网络摄像机5组成，并且图像采集及处理系统1安装在检修轨道24外侧且正对所述被检修动车组20需停位的维修位置23。所述云台6上下旋转的角度为90°且其左右旋转的角度为360°。而网络摄像机5依次连接的镜头7、图像传感器8、A/D转换器9、视频编码器10、控制器11及网络视频服务器13，所述控制器11接存储器12，并且控制器11通过外部报警/控制接口分别与报警提示装置3和监控单元2相接，网络视频服务器13通过无线网络分别与一个或多个用户PC机21相接。另外，控制器11分别与云台6和镜头7相接，实现由控制器11对云台6和镜头7的实时控制。 

本具体实施例中，所选用的网络摄像机5为DCS-3410感红外POE网络摄像机，其基于网络及数字视频处理技术，集成光电传感器、数字图像处理、嵌入式计算机系统、IP传输网络等技术为一体，可在任意一台用户PC机21上透由互联网通过Web浏览器进行远程监控，监控画面可同时存储于用户PC机21的硬盘中。本网络摄像机5的工作过程是：图像信号经过镜头7输入，由图像传感器8转化为电信号，再经A/D转换器9将模拟电信号转换为数字电信号，之后，经过视频编码器10按一定的编码标准(网络摄像机5的图像压缩编码标准主要有MJPEG、MPEG-1、MPEG-4等)进行编码压缩，再在控制器11的控制下，由网络视频服务器12按一定的网络协议上传局域网或INTERNET。控制器11还可以通过外部报警/控制接口接收报警及向外发送报警信号，并通过报警提示装置3同步进行报警 提示，同时控制器11也能够按要求发出控制信号，控制镜头7以及云台6，实现网络摄像机5的自动摇镜和自动巡视模式。需注意的是：镜头7聚焦影像到图像传感器8(CCD靶面)，但在这些影像信号到达图像传感器8之前要先通过光学滤镜，这样，使得只有合适的光线才可以被显示出来。最终，图像采集及处理系统1将网络摄像机5检测的被检修动车组20的实时图像通过无线网络及时传送至各用户PC机21，本实施例中，用户PC机21为位于被检修动车组20内的供司机直接参照使用的移动式PC机22。 

如图5、图6所示，为解决无线信号的远程传输问题，在被检修动车组20的维修库中均匀覆盖无线网络信号传输系统。本实施例中，被检测动车组20维修库的无线网络中设置有两个无线网络接入点4。其无线网络接入点4(Access Point，简称AP)是连接在有线网络上的，每一个移动式PC机22都可经服务器与其它移动式PC机22实现网络的互连互通，每个AP可容纳多台PC机，实践中AP的设定视其数据的传输实际要求而定，一个AP能同时容纳15到63个PC机。而网桥的位置需要事先考察决定，使信号传输有效范围覆盖全场并互相重迭，使每个用户PC机都不会和网络失去联络，确保通讯不会中断。为解决覆盖问题，在设计无线网络时，可以在相邻两个无线网络接入点4间接有接力器，通过接力器来增大无线网络的转接范围，将信号从一个AP传递到另一个AP或EP来延伸无线网络的覆盖范围。 

本实施例中，无线网络接入点4通过依次连接的WLAN干线放大器15、功分器和耦合器16，将无线网络信号均匀覆盖在被检修动车组20所处的维修库中。所述功分器为二功分17，无线网络接入点4、WLAN干线放大器15、二功分17以及耦合器16间依次连接且两两之间均通过1/2馈线18进行连接，所述耦合器16通过两根1/2馈线18分别与两个板式天线19相接，而1/2馈线18均通过支线架26进行固定安装。这样，最终将与每一个无线网络接入点4相接的4个板式天线19均布在检修轨道24与监控室25之间。 

本发明的工作过程是：当被检修动车组20进入维修库后，图像采集 及处理系统1即开始实时对被检修动车组20的运动状态进行检测，并且将被检修动车组20的运动状态图像信息及时传送至司机所用的移动式PC机22。同时，监控单元2中的标尺功能模块结合图像采集及处理系统1所采集的图像信息，对被检修动车组20(目标)的移动速度、被检修动车组20需镟修轮与维修位置23(基准参照物)之间的距离进行精确计量，同时将其计量检测的结果通过移动式PC机进行同步显示。也就是说，司机通过监控单元2中内嵌的标尺功能模块随时监控需镟修车轮的位置，当预先标注在被检修动车组20车身的定位标记与标尺功能模块所显示的需镟修车轮位置接近时，开始控制车速以确保被检修动车组20准确停入维修位置23。 

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。 

Claims (8)

1.一种动车组停车对位视频监控系统，其特征在于：包括对被检修动车组(20)的运动状态进行实时监测的图像采集及处理系统(1)、内嵌有标尺功能模块的监控单元(2)以及由监控单元(2)进行控制的报警提示装置(3)，所述图像采集及处理系统(1)对应被检修动车组(20)需停位的维修位置(23)进行安装，所述图像采集及处理系统(1)与监控单元(2)相接，所述监控单元(2)与用户PC机(21)相接，所述用户PC机(21)的数量至少为一个，图像采集及处理系统(1)与用户PC机(21)之间以及各用户PC机(21)之间均通过无线网络进行连接通讯；所述标尺功能模块实时计量被检修动车组(20)的移动速度以及被检修动车组(20)需镟修轮与维修位置(23)之间的距离；

所述监控单元(2)由依次相接的网络模块(27)、解码模块(28)和呈现模块(29)组成；所述图像采集及处理系统(1)通过网络协议将其所采集并编码的视频流传送至网络模块(27)，网络模块(27)将其所接收的视频流转换成视频帧并传送至解码模块(28)，解码模块(28)将其所接收的视频帧解码转换为YUV格式数据并传送至呈现模块(29)；所述呈现模块(29)与用户PC机(21)相接；

所述呈现模块(29)将其所接收的经解码模块(28)解码的YUV格式数据信号显示于用户PC机(21)显示器的后台表面(30)上，所述标尺功能模块将其所要显示的水印图片(31)叠加到后台表面(30)上并最终显示于所述显示器的主表面(32)上。

2.按照权利要求1所述的动车组停车对位视频监控系统，其特征在于：所述图像采集及处理系统(1)接报警提示装置(3)。

3.按照权利要求1或2所述的动车组停车对位视频监控系统，其特征在于：所述图像采集及处理系统(1)由能够上下及左右旋转的云台(6)以及安装在所述云台上的网络摄像机(5)组成；所述云台(6)上下旋转的角度为90°且其左右旋转的角度为360°。

4.按照权利要求1或2所述的动车组停车对位视频监控系统，其特征在于：所述无线网络中设置有一个或多个无线网络接入点(4)，所述多个无线网络接入点(4)中的相邻两个无线网络接入点(4)间接有接力器。

5.按照权利要求4所述的动车组停车对位视频监控系统，其特征在于：所述无线网络接入点(4)通过依次连接的WLAN干线放大器(15)、功分器和耦合器(16)，将无线网络信号均匀覆盖在被检修动车组(20)所处的维修库中。

6.按照权利要求5所述的动车组停车对位视频监控系统，其特征在于：所述功分器为二功分(17)，所述无线网络接入点(4)、WLAN干线放大器(15)、二功分(17)以及耦合器(16)间依次连接且两两之间均通过1/2馈线(18)进行连接，所述耦合器(16)通过两根1/2馈线(18)分别与两个板式天线(19)相接。

7.按照权利要求1或2所述的动车组停车对位视频监控系统，其特征在于：所述图像采集及处理系统(1)安装在检修轨道(24)外侧且正对所述被检修动车组(20)需停位的维修位置(23)。

8.按照权利要求3所述的动车组停车对位视频监控系统，其特征在于：所述网络摄像机(5)为DCS-3410感红外POE网络摄像机，所述用户PC机(21)为位于被检修动车组(20)内的移动式PC机(22)。

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