車載IP視頻監(jiān)控解決方案的未來

為了更好的監(jiān)測列車運行情況，以確保乘客安全，防止意外或非法事件的發(fā)生，越來越多的鐵路應(yīng)用采用車載CCTV 視頻監(jiān)控系統(tǒng)。但是，要將車載CCTV 視頻啊監(jiān)控系統(tǒng)與列車其他系統(tǒng)，例如PA 系統(tǒng)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、空間狹小、布線困難等。對列車而言，通訊系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須具備充分的彈性來應(yīng)對惡劣的現(xiàn)場環(huán)境。因此，所使用的設(shè)備必須專為車載應(yīng)用而設(shè)計，并具備一定的標(biāo)準(zhǔn)，包括IEC 60571、EN 50155、EN50121-2-3，未來還將滿足IEC 62850 的車載標(biāo)準(zhǔn)。
　　一、IP視頻監(jiān)控是未來的不二之選
　　根據(jù) IEC-62580-2 草案，車載CCTV 視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須接入列車通信網(wǎng)絡(luò)（TCN），由此實時視頻可傳回至地面車站或遠(yuǎn)程控制中心。這意味著，IP視頻監(jiān)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(biāo)準(zhǔn)的能力。因此，系統(tǒng)集成商和車輛制造商需要為未來的項目物色符合車載應(yīng)用的IP 視頻監(jiān)控解決方案。但通常會發(fā)現(xiàn)，市面上大多數(shù)的IP 視頻產(chǎn)品并不符合車輛應(yīng)用，即便專為車載應(yīng)用而設(shè)計的產(chǎn)品也極少能滿足新系統(tǒng)的需求，因為相比傳統(tǒng)的車載CCTV 視頻監(jiān)控系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)下的車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D）

　 二、傳統(tǒng)的列車通信系統(tǒng)
　　對于傳統(tǒng)的列車通信系統(tǒng)而言，模擬攝像機(jī)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：
　　 ● 因為它是一個封閉且獨立的系統(tǒng)，所以較難與其他系統(tǒng)整合，例如PA、火災(zāi)報警、緊急電話網(wǎng)絡(luò)等。
　　 ● 錄制視頻主要存儲在可拆卸硬盤中，因此在每次查看或備份錄制視頻時，都需要管理員手動更換硬盤，這是非常麻煩且耗力的。
　　 ● 無法支持實時查看。當(dāng)發(fā)生意外或緊急情況下，在遠(yuǎn)程控制中心的管理員無法看到事件的具體情況，無法及時作出響應(yīng)。

（圖 2：傳統(tǒng)支持DVR 的視頻監(jiān)控系統(tǒng)）

三、IP攝像機(jī)是必需品
　　在 IP 視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，IP 攝像機(jī)才是焦點。目前，IP 攝像機(jī)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(yuǎn)程訪問，減少布線，具有較高的性價比。最重要的是，IP 視頻監(jiān)控系統(tǒng)可確保整個列車系統(tǒng)可應(yīng)對未來多年的快速發(fā)展。

（圖 3：支持IP 攝像機(jī)的IP 視頻監(jiān)控系統(tǒng)）

　　基于以上對于技術(shù)趨勢和產(chǎn)品發(fā)展的說明，選擇IP 攝像機(jī)的四大理由如下：
　　易于安裝和使用：
　　● 所有 IP 攝像機(jī)和NVR 都可以輕松連接到TCN。連接到的列車通信網(wǎng)絡(luò)。
　　● 與模擬攝像機(jī)相比，減少布線的工作。無需額外預(yù)留同軸電纜，非常適用于空間狹小的車廂環(huán)境。
　　● IP 攝像機(jī)和NVR 可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問和管理。
　　具有高性價比：
　　相比通用的同軸電纜而言，在火車上適用電線是非常昂貴的，因為電線還必須具備防火的能力。IP 攝像機(jī)本身對線纜的需求量就少，大部分IP 攝像機(jī)還支
　　持PoE 的功能，這樣可以大大減少布線成本和電源線成本。
　　易于集成：
　　列車監(jiān)控系統(tǒng)擁有眾多的子系統(tǒng)，要管理好這些子系統(tǒng)是非常辛苦的。IP 攝像機(jī)可以很容易的與子系統(tǒng)進(jìn)行整合，也可以很輕松的與每個車站控制室的SCADA 系統(tǒng)進(jìn)行整合，這樣就大大提升了管理的整體效率。
　　可遠(yuǎn)程訪問：
　　IP 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的最大優(yōu)勢是可實現(xiàn)遠(yuǎn)程配置和訪問。在世界上的任何地方，多個授權(quán)用戶可通過網(wǎng)絡(luò)隨時遠(yuǎn)程訪問實時視頻和錄制視頻。
　　四、如何選擇一臺正確的IP視頻監(jiān)控攝像機(jī)
　　未來，車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)將規(guī)范其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，因此，必須選擇正確的解決方案供應(yīng)商，才會獲得滿足標(biāo)準(zhǔn)的最佳解決方案和產(chǎn)品。不僅如此，供應(yīng)商必須具備充分的能力，確保產(chǎn)品可滿足車載應(yīng)用的惡劣環(huán)境，例如溫度、沖擊、震動和電磁干擾等。
　　以下幾個標(biāo)準(zhǔn)，可作為您選用正確IP 攝像機(jī)的一個判斷：
　　設(shè)計堅固：
　　EN 50155 和IEC 60571 標(biāo)準(zhǔn)對車載設(shè)備提供了基本的要求，主要包括設(shè)備性能、抗沖擊、抗振動、工作溫度和抗EMC，確保設(shè)備可在車載環(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標(biāo)準(zhǔn)。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(tǒng)車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)無法提供晝夜高清監(jiān)控視頻。在5 到15幀每秒的速度下，系統(tǒng)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HD（1280×720）圖像和H.264 編解碼器的流行，整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)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間。也難怪，IEC62580-2 標(biāo)準(zhǔn)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(jī)鏡頭、傳感器和控制參數(shù)會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(yīng)該考慮到所使用的IP 攝像機(jī)具備以下幾個條件：
　　1. 視角范圍（FOV）：FOV 可以決定攝像機(jī)“捕獲圖像”的范圍，這個和鏡頭的視角有關(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 的兩個關(guān)鍵因素。
　　2. 照明度（lux）：圖像質(zhì)量很大程度上依賴于照明度。如果環(huán)境比較昏暗，IP 攝像機(jī)會采用一個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(xiàn)。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(jī)控制參數(shù)：相機(jī)控制參數(shù)包括寬動態(tài)范圍（WDR）、背光補(bǔ)償（BLC）、數(shù)字降噪（DNR）、白平衡（ATW/AWC），電子快門和曝光等，所有這一切都是為了增強(qiáng)圖像質(zhì)量，以適應(yīng)不同的現(xiàn)場環(huán)境。這些參數(shù)也應(yīng)該根據(jù)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，安裝輕松可以讓系統(tǒng)集成商省下更多的時間去做更重要的事情。
　　1. 安裝方便：由于列車的車廂空間有限，IP 攝像機(jī)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(nèi)部，只能看到部分?jǐn)z像機(jī)和防護(hù)罩）。
　　2. 減少布線：PoE 可有效降低電源布線的成本，也無需考慮接地，因為在列車上要為電氣設(shè)備實現(xiàn)接地是一個很麻煩的事情。
　　3. 體積小巧：IP 攝像機(jī)的理想大小取決于可用于的安裝空間有多大，以及攝像機(jī)到底要作何用，例如監(jiān)視、預(yù)防犯罪等。由于大多數(shù)人不喜歡被監(jiān)視，所以攝像機(jī)的尺寸越小越好，重量越輕越好。當(dāng)然，最重要的還是要看攝像機(jī)本身是否通過EN 50155 抗振標(biāo)準(zhǔn)。
　　4. 軟件配置：某些車輛項目可能涉及到十輛、二十輛甚至更多列車，這意味著有數(shù)以百計的車廂要安裝這個系統(tǒng)。正因如此，一定要選擇易于使用的軟件配置工具，這樣會節(jié)省大量配置的時間和人力。