列車無線監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及方案設(shè)計

一、系統(tǒng)設(shè)計要求

1. 實現(xiàn)列車各個車廂的監(jiān)控圖像通過無線監(jiān)控傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)搅熊囬L和乘警辦公室，集中監(jiān)控。

2. 當(dāng)列車車廂重新編組時，系統(tǒng)能自動重新建立，無需人員調(diào)整每節(jié)車廂的無線設(shè)備參數(shù)。

3. 列車行進(jìn)中，系統(tǒng)能穩(wěn)定工作。

4. 設(shè)備架設(shè)方便，不會對列車的行進(jìn)安全造成影響。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

1. 系統(tǒng)示意圖

2. 系統(tǒng)構(gòu)成說明

上圖中，每個紅點代表一套設(shè)備，包括攝像機、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和無線網(wǎng)橋。為適應(yīng)多路圖像傳輸對網(wǎng)絡(luò)帶寬的高要求，系統(tǒng)設(shè)計選擇使用了54M的無線網(wǎng)橋。

在9號車廂(通常列車長和乘警的辦公車廂)安排了兩臺無線網(wǎng)橋，分別通過5類網(wǎng)線連接至交換機，并與監(jiān)控用計算機相連。每個車廂的無線網(wǎng)橋配備有高增益低風(fēng)阻定向天線，經(jīng)過低損耗高頻饋線連接，固定在該車廂外頂棚上。

考慮到列車高速運行安全的要求，天線的高度不能高過車廂的弧頂，因此選擇在車頂?shù)囊粋?cè)，架設(shè)天線。

我們選用美國54M無線網(wǎng)橋，其特別的功能為網(wǎng)橋的自動識別組網(wǎng)功能。當(dāng)若干臺無線網(wǎng)橋分別放置在相互的天饋系統(tǒng)覆蓋范圍之內(nèi)時，具有相同SSID設(shè)置的無線網(wǎng)橋?qū)⒆詣优袆e并認(rèn)證對端的無線設(shè)備，符合組網(wǎng)條件的無線網(wǎng)橋?qū)⒆詣舆B接成點對點或者點對多點的網(wǎng)絡(luò)，而不必事先將對方設(shè)備的參數(shù)設(shè)置到本機。這樣，完全可以滿足列車車廂任意重新編組后，系統(tǒng)無需人工干預(yù)而自動重新建立的功能要求。

3. 實際測試數(shù)據(jù)

a. 按照前述設(shè)計，我們在各個車廂上分別放置成套無線監(jiān)控設(shè)備，每套包括攝像機、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和無線網(wǎng)橋及配套天饋部件，測試系統(tǒng)中最遠(yuǎn)的兩臺設(shè)備之間的帶寬。考慮到行車安全，天線的架設(shè)高度受到嚴(yán)格限制，而且，車廂均為金屬結(jié)構(gòu)。在這樣的惡劣工作條件下，實際測得最遠(yuǎn)兩臺無線網(wǎng)橋的鏈路，其凈數(shù)據(jù)帶寬高達(dá)約14Mbps(理想條件下，去除無線傳輸協(xié)議占用的帶寬后，54Mbps的無線網(wǎng)橋?qū)嶋H有效數(shù)據(jù)傳輸帶寬可以到20Mbps以上)。完全滿足系統(tǒng)傳輸多路圖像的帶寬要求。

b. 啟動全部車廂上的無線監(jiān)控設(shè)備，到9號車廂上觀察由各個車廂上傳輸來的圖像畫面，結(jié)果是畫面非常流暢。系統(tǒng)設(shè)計和測試取得圓滿成功。

c. 在列車高速行進(jìn)中，經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的情況。為了保證彎道行駛時系統(tǒng)仍然可以正常工作，本系統(tǒng)特別設(shè)計選擇了寬輻射角度的高增益低風(fēng)阻定向天線，以保持無線信號的穩(wěn)定連接，并能完全適應(yīng)列車運行環(huán)境下的系統(tǒng)使用要求。

三、結(jié)論

經(jīng)過理論設(shè)計和列車實際系統(tǒng)調(diào)試及測試，本方案設(shè)計和設(shè)備選型完全滿足列車無線監(jiān)控系統(tǒng)對于系統(tǒng)各項技術(shù)指標(biāo)的要求，具有技術(shù)先進(jìn)性和實用性，適合在鐵路行業(yè)大面積推廣。

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