CRH動車組停車對位視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究

屈 東

(西安鐵路局 陜西西安 710000)

一、問題的提出

動車組在停車對位鏇修作業(yè)中存在兩方面問題:1、鏇輪作業(yè)輔助時間較長,大大降低了作業(yè)效率。由于動車組夜間入庫檢修,其他一、二級修正常作業(yè)完成后才進(jìn)行鏇輪作業(yè)。鏇輪作業(yè)的時間十分有限,作業(yè)效率成為需要解決的重要問題。2、設(shè)備壽命、加工精度受到影響。雖然 10公分的范圍允許使用,但如果經(jīng)常使用邊緣位置,會造成鏇輪機(jī)頂輪擺架經(jīng)常受力不均,容易發(fā)生偏磨,降低設(shè)備壽命;影響輪對對中,降低加工精度。

二、方案及基本原理

為了使 CRH動車組在出站進(jìn)站中能準(zhǔn)確、迅速的停在維修位置上,在動車庫部署無線監(jiān)控不失為一種高效的方式。WLAN通過電磁波在空氣中發(fā)送和接收數(shù)據(jù),而無須線纜介質(zhì),與有線網(wǎng)絡(luò)相比,WLAN具有安裝便捷、使用靈活、易于擴(kuò)展和經(jīng)濟(jì)節(jié)約等優(yōu)點(diǎn)。無線網(wǎng)絡(luò)訪問點(diǎn)(AccessPoint,簡稱 AP)可增大 AD-Hoc網(wǎng)絡(luò)移動室 PC之間的有效距離到原來的兩倍。因?yàn)樵L問點(diǎn)是連接在有線網(wǎng)絡(luò)上,每一個移動式 PC都可經(jīng)服務(wù)器與其它移動式 PC實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連互通,每個訪問點(diǎn)可容納許多 PC,視其數(shù)據(jù)的傳輸實(shí)際要求而定,一個訪問點(diǎn)容量可達(dá) 15到 63個 PC。該技術(shù)集成光電傳感器、數(shù)字圖像處理、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、IP傳輸網(wǎng)絡(luò)、自動智能控制等技術(shù)的一種新型數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng),可在任意一臺計(jì)算機(jī)上由互聯(lián)網(wǎng)通過 Web瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理,監(jiān)控畫面可存儲于 PC的硬盤中。

無線網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和 PC之間有一定的有效距離,在室內(nèi)約為 150米,戶外約為 300米。在大的場所例如動車倉庫中,可能需要多個訪問點(diǎn),網(wǎng)橋的位置需要事先考察決定,使有效范闈覆蓋全場并互相重迭,使每個用戶都不會和網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)絡(luò)。用戶可以在一群訪問點(diǎn)覆蓋的范圍內(nèi)漫游(roam)。訪問點(diǎn)把用戶在不知不覺中從一個訪問點(diǎn)的覆蓋范圍轉(zhuǎn)移到另一個訪問點(diǎn)的覆蓋范圍,確保通訊不會中斷。為了解決覆蓋問題,在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時可用接力器(ExtensionPoint,簡稱 EP)來增大網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接范圍,接力器看起來和功能上都像是訪問點(diǎn),但接力器并不接在有線網(wǎng)絡(luò)上。接力器望文生義,其作用就是把信號從一個 AP傳遞到另一個 AP或 EP來延伸無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。EP可串在一起,將訊號從一個 AP傳遞到遙遠(yuǎn)的地方。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是傳統(tǒng)攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)相結(jié)合的新一代產(chǎn)品,除了具備一般傳統(tǒng)攝像機(jī)所有的圖像捕捉功能外,機(jī)內(nèi)還內(nèi)置了數(shù)字化壓縮控制器和基于 WEB的操作系統(tǒng),使得視頻數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮加密后,通過局域網(wǎng),INTERNET或無線網(wǎng)絡(luò)送至終端用戶。而遠(yuǎn)端用戶可在自己的 PC上使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)自帶的 IP地址,對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行訪問,使能實(shí)時監(jiān)控目標(biāo)現(xiàn)場的情況,并可對圖像資料實(shí)時編輯和存儲,另外還可以通過網(wǎng)絡(luò)來控制攝像機(jī)的云臺和鏡頭,進(jìn)行全方位地監(jiān)控。

監(jiān)控軟件由于內(nèi)嵌了標(biāo)尺功能,與 CRH動車組車身的定位裝置配合使用,可輕松實(shí)現(xiàn)對位停車的功能,還可根據(jù)現(xiàn)有平臺結(jié)合行為識別技術(shù)做接近信號提示及自動判斷距離實(shí)現(xiàn)停車的功能(需與LZJ-2000安全行車記錄儀的 TAX箱通訊后實(shí)現(xiàn))。

三、實(shí)現(xiàn)方式及應(yīng)用流程

基于 IP視頻監(jiān)控的應(yīng)用軟件的主要模塊結(jié)構(gòu)如下:

Renderer流程圖如下:

Remderer主要工作原理:

在應(yīng)用軟件中,需要在畫面上疊加特殊的圖片(如標(biāo)尺)。這些圖片稱為水印,文件一般是 BMP或JPEG格式,真顏色(24Bit)。文件名在這里固定為watermark.bmp。

在 DirectX中,顯存中被用來存儲各種位圖和視頻緩沖的部分均被稱作表面(surface)。而當(dāng)前被顯示在屏幕上的表面被稱作主表面(primarysurface)。每路視頻畫面在顯存中都申請一個后臺表面,畫面大小與圖像的分辨率相同。

YUV數(shù)據(jù)能夠直接被 DirectX表面識別,但水印文件需要預(yù)先加載到顯存中,并轉(zhuǎn)換為表面,以便疊加。加載過程在軟件啟動時完成。

顯示時,首先將解碼后的 YUV數(shù)據(jù)直接拷貝到后臺表面上,覆蓋原來的內(nèi)容,然后再將水印表面疊加上去,從而實(shí)現(xiàn)畫面的合成。

最后將后臺表面 Blt(塊拷貝)到主表面上,顯示在顯示器中。這種方式實(shí)際上是雙緩沖技術(shù),可以避免在疊加過程中出現(xiàn)的畫面閃爍的問題。

根據(jù)應(yīng)用需求,只需要顯示水印的特定部分(如標(biāo)尺部分),其他部分應(yīng)該透明。水印的透明顏色在這里被設(shè)定為純白色,RGB值為(255,255,255)。

由于在 B1t到主表面的過程中,如果后臺表面的大小和主表面在顯示器中顯示的畫面的大小不一致時,DirectX會進(jìn)行縮放,圖像會失真。因此,為了保證最好效果,應(yīng)該設(shè)置攝像機(jī)分辨率與顯示器中顯示畫面的大小相同。水印圖片的大小也應(yīng)如此。在應(yīng)用軟件中,顯示畫面的大小主要有 320×240或 640×480兩種。

CRH2動車組入庫實(shí)時圖像實(shí)時司機(jī)的手提電腦中,司機(jī)通過監(jiān)控軟件內(nèi)嵌標(biāo)尺隨時監(jiān)控車輪位置,當(dāng)動車組車身定位標(biāo)記與監(jiān)控軟件標(biāo)尺位置接近時開始控制車速,確保動車組準(zhǔn)確停入修理位置。

四、結(jié)論

動車組停車對位視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)工作已經(jīng)結(jié)束,樣機(jī)已經(jīng)在西安鐵路局西安動車運(yùn)用所安裝試用,試用中能夠使列車輪對定位對中,不偏斜,整個系統(tǒng)精度符合設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求。應(yīng)用該系統(tǒng)減少了反復(fù)試對停車位置,縮短輔助時間,提高了作業(yè)效率。

[1]王普舟,基于機(jī)器視覺技術(shù)的推焦裝煤車自動對位控制方法,公開號CNl01109960

[2]黃采倫,基于CTN的網(wǎng)絡(luò)化旅客列車輪對狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng),湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2008(5)

[3]李劍,動車組停車對位視頻監(jiān)控系統(tǒng),申請?zhí)?00810150813.3