車(chē)載IP視頻監控解決方案的未來(lái)

為了更好的監測列車(chē)運行情況，以確保乘客安全，防止意外或非法事件的發(fā)生，越來(lái)越多的鐵路應用采用車(chē)載CCTV 視頻監控系統。但是，要將車(chē)載CCTV 視頻啊監控系統與列車(chē)其他系統，例如PA 系統進(jìn)行整合，就不是那么容易的事，因為有大量的限制條件，例如惡劣的環(huán)境、高振動(dòng)、空間狹小、布線(xiàn)困難等。對列車(chē)而言，通訊系統和視頻監控系統必須具備充分的彈性來(lái)應對惡劣的現場(chǎng)環(huán)境。因此，所使用的設備必須專(zhuān)為車(chē)載應用而設計，并具備一定的標準，包括IEC 60571、EN 50155、EN50121-2-3，未來(lái)還將滿(mǎn)足IEC 62850 的車(chē)載標準。
　　一、IP視頻監控是未來(lái)的不二之選
　　根據 IEC-62580-2 草案，車(chē)載CCTV 視頻監控系統必須接入列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )（TCN），由此實(shí)時(shí)視頻可傳回至地面車(chē)站或遠程控制中心。這意味著(zhù)，IP視頻監控解決方案是最佳之選，也將可能成為唯一的選擇，因為它具備兼容IEC-62850 標準的能力。因此，系統集成商和車(chē)輛制造商需要為未來(lái)的項目物色符合車(chē)載應用的IP 視頻監控解決方案。但通常會(huì )發(fā)現，市面上大多數的IP 視頻產(chǎn)品并不符合車(chē)輛應用，即便專(zhuān)為車(chē)載應用而設計的產(chǎn)品也極少能滿(mǎn)足新系統的需求，因為相比傳統的車(chē)載CCTV 視頻監控系統而言，需求不同、環(huán)境不同、安裝方式也發(fā)生了很大的變化。

（圖 1：IEC-62580-2 標準下的車(chē)載視頻監控系統拓撲圖）

　 二、傳統的列車(chē)通信系統
　　對于傳統的列車(chē)通信系統而言，模擬攝像機和DVR 解決方案是比較常用的，但是，這已不再是最佳的解決方案，原因如下：
　　 ● 因為它是一個(gè)封閉且獨立的系統，所以較難與其他系統整合，例如PA、火災報警、緊急電話(huà)網(wǎng)絡(luò )等。
　　 ● 錄制視頻主要存儲在可拆卸硬盤(pán)中，因此在每次查看或備份錄制視頻時(shí)，都需要管理員手動(dòng)更換硬盤(pán)，這是非常麻煩且耗力的。
　　 ● 無(wú)法支持實(shí)時(shí)查看。當發(fā)生意外或緊急情況下，在遠程控制中心的管理員無(wú)法看到事件的具體情況，無(wú)法及時(shí)作出響應。

（圖 2：傳統支持DVR 的視頻監控系統）

三、IP攝像機是必需品
　　在 IP 視頻監控系統中，IP 攝像機才是焦點(diǎn)。目前，IP 攝像機已迅速成為主流，因為它們更容易安裝、管理和整合，且支持遠程訪(fǎng)問(wèn)，減少布線(xiàn)，具有較高的性?xún)r(jià)比。最重要的是，IP 視頻監控系統可確保整個(gè)列車(chē)系統可應對未來(lái)多年的快速發(fā)展。

（圖 3：支持IP 攝像機的IP 視頻監控系統）

　　基于以上對于技術(shù)趨勢和產(chǎn)品發(fā)展的說(shuō)明，選擇IP 攝像機的四大理由如下：
　　易于安裝和使用：
　　● 所有 IP 攝像機和NVR 都可以輕松連接到TCN。連接到的列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )。
　　● 與模擬攝像機相比，減少布線(xiàn)的工作。無(wú)需額外預留同軸電纜，非常適用于空間狹小的車(chē)廂環(huán)境。
　　● IP 攝像機和NVR 可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行遠程訪(fǎng)問(wèn)和管理。
　　具有高性?xún)r(jià)比：
　　相比通用的同軸電纜而言，在火車(chē)上適用電線(xiàn)是非常昂貴的，因為電線(xiàn)還必須具備防火的能力。IP 攝像機本身對線(xiàn)纜的需求量就少，大部分IP 攝像機還支
　　持PoE 的功能，這樣可以大大減少布線(xiàn)成本和電源線(xiàn)成本。
　　易于集成：
　　列車(chē)監控系統擁有眾多的子系統，要管理好這些子系統是非常辛苦的。IP 攝像機可以很容易的與子系統進(jìn)行整合，也可以很輕松的與每個(gè)車(chē)站控制室的SCADA 系統進(jìn)行整合，這樣就大大提升了管理的整體效率。
　　可遠程訪(fǎng)問(wèn)：
　　IP 視頻監控系統的最大優(yōu)勢是可實(shí)現遠程配置和訪(fǎng)問(wèn)。在世界上的任何地方，多個(gè)授權用戶(hù)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )隨時(shí)遠程訪(fǎng)問(wèn)實(shí)時(shí)視頻和錄制視頻。
　　四、如何選擇一臺正確的IP視頻監控攝像機
　　未來(lái)，車(chē)載視頻監控系統將規范其應用標準，因此，必須選擇正確的解決方案供應商，才會(huì )獲得滿(mǎn)足標準的最佳解決方案和產(chǎn)品。不僅如此，供應商必須具備充分的能力，確保產(chǎn)品可滿(mǎn)足車(chē)載應用的惡劣環(huán)境，例如溫度、沖擊、震動(dòng)和電磁干擾等。
　　以下幾個(gè)標準，可作為您選用正確IP 攝像機的一個(gè)判斷：
　　設計堅固：
　　EN 50155 和IEC 60571 標準對車(chē)載設備提供了基本的要求，主要包括設備性能、抗沖擊、抗振動(dòng)、工作溫度和抗EMC，確保設備可在車(chē)載環(huán)境中可靠運行。
　　最佳的視頻效果：
　　分辨率、幀速率和視頻質(zhì)量是衡量視頻性能的幾個(gè)標準。視頻性能更高，視頻質(zhì)量就更清晰，但也需要更高的帶寬和額外的存儲需求。由于網(wǎng)絡(luò )帶寬和存儲空間的受限，傳統車(chē)載視頻監控系統無(wú)法提供晝夜高清監控視頻。在5 到15幀每秒的速度下，系統常用的是分辨率為640x480 的VGA 視頻；而MJPEG 格式是首選的編解碼器。隨著(zhù)HD（1280×720）圖像和H.264 編解碼器的流行，整個(gè)視頻監控系統可以提供更好的視頻質(zhì)量、支持更高的壓縮率和更低的延遲時(shí)間。也難怪，IEC62580-2 標準也推薦采用HD 和H.264格式。

分辨率 　　 最大幀速率

（ 表格 1：IEC 62850-2 對視頻質(zhì)量的比較）

　　圖像質(zhì)量：
　　相機鏡頭、傳感器和控制參數會(huì )直接影響到圖像的質(zhì)量。為了獲得最佳的圖像質(zhì)量，你應該考慮到所使用的IP 攝像機具備以下幾個(gè)條件：
　　1. 視角范圍（FOV）：FOV 可以決定攝像機“捕獲圖像”的范圍，這個(gè)和鏡頭的視角有關(guān)。一般情況下，鏡頭的焦距和安裝位置（高度和角度）是決定FOV 的兩個(gè)關(guān)鍵因素。
　　2. 照明度（lux）：圖像質(zhì)量很大程度上依賴(lài)于照明度。如果環(huán)境比較昏暗，IP 攝像機會(huì )采用一個(gè)高性能的低照度傳感器，具有抓取晝夜圖像的能力，可確保在低照度環(huán)境下，仍能提供良好的圖像質(zhì)量。CCD 傳感器通常比CMOS 傳感器在低照度環(huán)境中有更好的表現。但最近，CMOS 技術(shù)得到迅猛發(fā)展，而部分最先進(jìn)的CMOS 傳感器，在低照度下情況下提供的圖像質(zhì)量和CCD 傳感器一樣的出色。
　　3. 相機控制參數：相機控制參數包括寬動(dòng)態(tài)范圍（WDR）、背光補償（BLC）、數字降噪（DNR）、白平衡（ATW/AWC），電子快門(mén)和曝光等，所有這一切都是為了增強圖像質(zhì)量，以適應不同的現場(chǎng)環(huán)境。這些參數也應該根據不同環(huán)境進(jìn)行配置，確保生成最佳的圖像質(zhì)量。
　　安裝輕松：
　　不用說(shuō)，安裝輕松可以讓系統集成商省下更多的時(shí)間去做更重要的事情。
　　1. 安裝方便：由于列車(chē)的車(chē)廂空間有限，IP 攝像機的安裝方法有兩種：一種是表面安裝（直接安裝在天花板平面上），另一種是嵌入式安裝（安裝在天花板內部，只能看到部分攝像機和防護罩）。
　　2. 減少布線(xiàn)：PoE 可有效降低電源布線(xiàn)的成本，也無(wú)需考慮接地，因為在列車(chē)上要為電氣設備實(shí)現接地是一個(gè)很麻煩的事情。
　　3. 體積小巧：IP 攝像機的理想大小取決于可用于的安裝空間有多大，以及攝像機到底要作何用，例如監視、預防犯罪等。由于大多數人不喜歡被監視，所以攝像機的尺寸越小越好，重量越輕越好。當然，最重要的還是要看攝像機本身是否通過(guò)EN 50155 抗振標準。
　　4. 軟件配置：某些車(chē)輛項目可能涉及到十輛、二十輛甚至更多列車(chē)，這意味著(zhù)有數以百計的車(chē)廂要安裝這個(gè)系統。正因如此，一定要選擇易于使用的軟件配置工具，這樣會(huì )節省大量配置的時(shí)間和人力。