前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的铁路视频监控运用无线通信技术，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
1概述 目前，无线通信技术的应用越来越广泛，具有代表性的、应用也最广泛的无线通信技术有RFID、红外、蓝牙、WIFI、GSM和3G等。一般认为，通信距离在100m以内的为近程无线通信，在100m以上的为远程无线通信。其中RFID、红外、蓝牙通信距离为10m以内，为近程无线通信技术，而WIFI、GSM、3G为远程无线通信技术。近程通信技术一般通信带宽较窄，如蓝牙最高带宽为1Mb/s，而远程通信技术一般带宽较高，其中WIFI无线局域网的传输带宽已由11Mb/s逐步发展到54Mb/s，目前最高可达到300Mb/s。3G技术的上行峰值带宽可达5.76Mb/s，正在试验的4G远程通信技术，带宽甚至达到100Mb/s。无线通信技术的发展使无线网络带宽越来越高，这大大促进了多媒体技术的发展及应用。从20世纪90年代的纯语音通信，发展到目前的3G音视频通话，在这个“视频无处不在”的世界，无线通信技术正在日益发挥其巨大的威力。尤其是3G技术的发展，使无线通信技术已经渗透到了安防领域的各个行业。铁路专用无线通信技术GSM-R已经在中国列车运行控制系统（CTCS）中广泛应用，铁路综合视频监控系统的大规模建设和发展，也在逐步引入无线通信技术。 2视频传输对无线通信技术的要求 视频数据传输具有带宽要求高、实时性好、私密性强等特点。目前视频传输的格式主要有CIF、4CIF（D1）、720p和1080p，对网络带宽的要求分别为512kb/s、2Mb/s、4Mb/s和8Mb/s，其中720p和1080p通常定义为高清格式。依据视频传输特点，如采用无线技术传输，则首先是带宽必须满足，其次是实时性要好，并且网络要具备一定的安全性。当前，可承载无线视频传输的成熟技术主要有以下几种：（1）基于802.11a/b/g/n协议的，利用免许可的2.4GHz、5.8GHz频段的WIFI无线局域网联网技术；（2）基于WCDMA（联通）、CDMA2000-EVDO（电信）、TD-SCDMA（移动）协议的3G无线网络技术；（3）基于COFDM技术、利用336～344MHz专用频段的无线通信传输。目前商业领域较多采用WIFI和3G技术进行视频传输，而第3种技术因为频点需要申请和带宽限制，其商业应用较少，一般在公安、消防等专业领域应用较多。 基于铁路行业特点，采用无线方式传输视频需要满足以下要求：（1）有效距离要求高。铁路视频监控点通常大部分集中在车站内，但是各业务部门对于车站与区间结合部的咽喉部位也有监控需求。随着高速铁路的建设发展，各铁路部门对区间的监控需求日益强烈，希望做到全线“无缝监控”。（2）清晰度（带宽）要求高。业务部门对监控目标图像的清晰度要求，已经由CIF分辨率提升到4CIF（D1）分辨率，相对应地提升了对网络带宽的要求。按照目前的H.264编码格式，D1分辨率可接受的最小码率≥1Mb/s，而CIF格式分辨率可接受的最小码率≥384kb/s。 高清数字摄像机的单路视频对于带宽的要求达4Mb/s以上。（3）实时性好。视频监控系统最重要的质量要求就是实时性。模拟监控系统具有很好的实时性，而数字监控系统则存在一定的延时。一般认为，视频系统可接受的端到端延时应≤2s。过大的延时将影响摄像机云台的可操控性。（4）可靠性和性价比高。随着业务部门对视频监控系统需求增加，对可靠性的要求也越来越高，对系统成本的敏感性较高。在不降低质量的前提下，希望以更少的投入获得更高的性能。 3无线通信技术在铁路综合视频系统的应用 无线视频监控利用无线电波传输视频、音频等数据信号，是视频监控和无线通信技术的结合应用。它摆脱了线缆的约束，可将现场视频信息通过无线通信实时传送到监控中心。目前已应用到设备维护远程技术指导、突发事件应急处理、特殊环境视频监控、机车车辆视频监控等场景中。随着无线信号的覆盖面积、传输带宽和传输可靠性的提高，无线通信技术必将更多地应用在铁路综合视频监控系统中。 3.1应用原理 在铁路综合视频监控系统中，目前可采用WIFI和3G2种视频传输方式。由于WIFI和3G均为纯数字传输系统，因此前端摄像机如采用模拟摄像机，需要先进行编码；如采用IPC（IP摄像机），则可省却前端编码器。经过编码后的音视频数据，如采用WIFI传输，其传输设备主要是无线网桥。一般在车站信号楼顶部建设WIFI基站，直接与车站的视频监控局域网相连。根据前端摄像机的分布情况及距离远近，基站天线可分别采用全向、扇区或定向天线。前端实时采集的视频数据，通过无线网桥传到车站局域网进行转发和存储。采用3G技术传输，需在视频监控中心设置3G接入服务器，前端编码后的音视频数据，需通过3G模块传输到运营商基站，再传输到互联网，之后通过3G接入服务器传输到视频监控中心局域网进行转发和存储。无线通信技术视频应用原理见图1。 3.2应用场景 3.2.1设备维护远程技术指导 信号设备是保障铁路运输安全的核心设备，设备维护的质量和及时性是影响铁路运输安全和效率的重要因素。近年来，信号设备和技术升级换代迅速，对于复杂的信号设备故障往往需要电务段或电务处等上级单位专家指导。以往通过电话沟通方式难以形象直观地反映现场情况，大部分还需要专家到现场诊断，此种方式不利于故障的及时解决。采用一体化便携式音视频交互设备移动视频方式，可快速到达现场，监控中心能清晰查看仪表读数、设备指示灯状态、现场维护人员的操作等，可通过语音对讲功能听取现场人员故障现象描述，指导现场人员排查故障。一体化便携式音视频交互设备可采用WIFI技术、3G技术，还可以采用3G+WIFI技术综合方式传输音视频数据。 3.2.2突发事件应急处理 铁路沿线地理环境复杂，地震、山体滑坡、泥石流、台风、暴雪、暴雨等重大自然灾害，还有人为破坏等因素，对铁路系统风险防护的能力提出了更高的要求。所有突发事件均有紧迫性、不可逆转性、高风险性等特点。发生突发事件时，往往抢险指挥的决策者不可能快速到达现场。基于无线方式传输的视频监控系统，以其灵活机动、便携快捷的特点，可以第一时间到达突发事件现场，上传的视频图像可以让决策者基于真实的现场情况，快速准确地做出决策。此时的一体化便携式音视频交互设备可采用3G或WIFI技术。#p#分页标题#e# 3.2.3特殊环境视频监控 所谓特殊环境指两类，一类为特殊位置，一类为特殊工作环境。对于特殊位置，敷设光缆或同轴电缆施工难度大、投资高，这类环境包括部分车站的咽喉，山区的防灾监控点，如防洪、泥石流、易塌方路段等。另一类为特殊工作环境，这些工作环境需要监控位置经常变化，而且工作环境相对恶劣，如隧道、桥梁施工，工务施工等。对于特殊环境，采用有线方式传输视频不够灵活方便，无线方式是更好选择。采用无线方式传输视频的咽喉区，可增设WIFI基站，只要和车站基站可视，就可以在任意地点布设咽喉监控点，不需要考虑施工布线、挖沟埋缆。监控设备采用点对点或点对多点无线WIFI网桥进行传输。为提高安全性，WIFI网桥可设置为互相绑定MAC地址的桥接方式，杜绝其他无线设备接入无线通信网络。隧道、桥梁施工现场，随着施工进程的推进，对于没有3G信号覆盖的区域，可通过组建WIFI局域网的方式进行视频传输；而对于存在3G信号的区域，可采用3G方式传输视频，也可采用WIFI与3G结合应用。这样可满足建设单位随时监看现场情况，发现潜在安全隐患、提高施工质量、掌握工程进度的要求。 3.2.4机车车辆视频监控 铁路机车从应用上分为运营（客运、货运）机车和调车机车等。铁路第六次大面积提速及高速铁路运营后，列车的行车组织方式发生了巨大变化，实现了长交路、重载、单司机值乘等重大变革，对乘务员要求越来越高，对机务系统提高行车安全提出了新的要求。对于运营机车车辆，需要对机车运行前方路况、车辆重要区域、机务人员标准化作业情况及非操纵端的工作状态进行监视。因此可在机车前方、驾驶室、电气机械间等位置安装监控摄像机，实时记录机车运行状态，查看机务人员操作是否规范，提高管理水平，并可进行事故取证。对于调车机车，由于机车驾驶室在机车中部，而车钩安装在机车车身前后端的下部，处于机务人员盲区，因此，当进行摘挂钩操作时，驾驶室内的机务人员无法直观地看清机车车钩的钩位状态。可以在调车机车的车钩附近安装监控摄像机，使机务人员在驾驶室内就能及时了解机车车钩的钩位状态，做出正确的判断，采取对应措施，实现对机车挂钩及解钩操作的全程实时监控，也有利于提高机车挂钩及解钩的效率。以往的机车视频监控数据只能本地查看，无法实时上传，因此车站内的调度员无法及时获知机车情况。随着WIFI、3G等无线传输技术的成熟，为机车车辆视频监控提供空中传输通道，通过实时监看无线上传的视频图像，调度员可更高效地指挥调度作业，有效预防风险，提高生产效率。运营机车在整条线路上运行，可采用覆盖面广的3G无线技术；而调车机车在较为固定的环境下作业，可建立一个覆盖机车作业范围的WIFI无线局域网络，也可以直接采用3G技术。 4铁路综合视频采用无线传输的优劣分析 4.1优势 （1）组网容易，施工成本低。采用视频无线传输方式，可以迅速将新的无线监控点加入现有网络中，无需敷设光纤、增加设备，降低了系统成本。（2）全数字化传输。无线视频监控系统均采用数字化编码和传输，在此过程中减少了AD/DA的次数，在带宽充裕的条件下，视频质量能够保证，视频数据的处理相对简单。（3）监控点可灵活移动。利用无线传输优势，前端监控点可适应移动的要求，将摄像机的监控范围扩大到有无线信号覆盖的区域，可实现快速部署或撤离。 4.2劣势 （1）可靠性较差。无线通信方式穿透能力弱，有高大阻隔物时信号强度会变弱，可靠性降低；容易受恶劣天气和电磁干扰，在雷电、大雨雪、冰雹等恶劣天气下数据传输可靠性会大幅降低；在前端图像采集设备快速移动时，无线通信的误码率会提高，图像出现卡顿、丢帧等现象。（2）3G流量费用高。目前运营商对3G接入的流量收费很高，对于大数据量的视频应用业务来说，费用成本很高。（3）构建WIFI基站成本高。由于WIFI无线通信技术复杂，所以对于设备维护人员的专业知识、维护水平要求更高，导致维护成本较高。（4）数据存在安全风险。由于3G网络为电信运营商网络，在公网上传输数据存在较高风险，对于重要数据的传输需要考虑安全防护措施。 5结束语 目前正在试验的4G无线通信技术宽带可达到100Mb/s，如此高的带宽，必将为视频监控系统的发展注入新的活力，“让我们看得更清楚”的用户需求将进一步得到满足。视频的高清化、智能化、移动化将展示得更加淋漓尽致，“视频无处不在”的世界将更加接近。那时，无线通信技术在铁路综合视频监控系统中的运用将更加普遍，视频无线传输将从辅助方式转变为主要方式。
