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《牵引变电站多媒体远程监控系统设计及开发》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2001年6月25日June25,200145牵引变电站多媒体远程监控系统设计及开发1112黄慧汇,何三波,陈维荣,陈学光(1.西南交通大学电气化自动化研究所,成都610031;2.铁道部第三勘测设计院电化处,天津300142)摘要:针对电气化铁路牵引供电系统的实际情况,讨论了用于变电站自动化系统中的远程视频监控技术。在视频信息的压缩方法上选用自适应能力强的H.263标准,以适应电气化铁路系统恶劣的通信环境。变电站与调度中心采用DDN方式组网通信,并讨论了先进的基于嵌入式WebServer的远程视频监控方法。分析及开
2、发实践表明,该方案能满足变电站自动化系统对视频监控的可靠性和实时性的要求,为进一步实现变电站无人值班打下了良好的基础。关键词:牵引变电站;视频监控;多媒体;网络通信;无人值班中图分类号:TM764;TN919.80引言考虑到电气化铁路通信的特殊性,传统的视频压缩方法如MotionJPEG,H.261和MPEG—1等都变电站自动化的主要目的之一是实现无人值[2,3]有一定的缺陷。MotionJPEG软硬件实现较简班。传统的远动“四遥”虽能提高变电站的自动化水单,它全部采用I帧压缩,各帧之间相关性小,在丢平,但由于管理、
3、技术等多方面的原因,目前还难以帧严重时仍能获得较好的图像质量,但较低的压缩实现无人值班,不能彻底达到减员增效的目的。无人率增加了通信负担;MPEG—1除I,P帧外,还有双值班的实现必须考虑对变电站的重要设施和场所进向预测的B帧,使其压缩率较高,但正由于大量相行环境监控,如防盗、防火、防爆、防渍及防水气泄漏关预测帧的存在,使得因干扰而丢掉参考帧时,不得等,为调度中心(controlcenter,缩写为CC)的操作不丢掉大量的预测帧,从而严重影响图像效果。而人员提供现场图像,实现“遥视”功能。电气化铁路牵H.261建议则
4、定位于ISDN上的视频会议和可视电引供电的一个SCADA系统绵延几百公里,视频信话业务,它只有P帧,没有双向时间预测的B帧,且息的处理,尤其是传输技术与当地监控有本质的区运动估计的精度仅达到像素级,限制了压缩比的进[1]别。采用多媒体视频处理技术和现代网络通信技一步提高,采用的BCH(511,493)前向纠错法在通术组成的多媒体监控系统,结合变电站自动化系统信线路受到较大的随机干扰时,突发误码率很高,尤和智能报警系统,可实现变电站的多媒体智能监控,其在动态图像显示时图像紊乱的现象较为明显。并最终实现变电站无人值班。I
5、TU—T在H.261的基础上进行改进,于1视频信息处理及视频库结构1995年7月提出了H.263建议“甚低码率通信的视[2,3]频编码”。H.263比H.261支持更多的原始图像1.1视频信息的压缩分辨率,且没有限定帧频,因此可通过减少帧频来限电气化铁路通信线路一般靠近铁路沿线,受到制最大码率。另一方面,H.263也吸收了MPEG等的随机干扰非常大,通信环境比较恶劣,现有线路以其他一些国际标准中有效、合理的部分,它采用PB传统的远动通道为主,如音频实回线,能提供的带宽帧预测和半像素精度的运动估计,其预测算法可在一般不
6、超过128kbit/s;考虑到经济因素,新建通道宏块级(16×16)和块级(8×8)运动估算之间采取自(如光纤)也最多提供一个E1信道(2.048Mbit/s)。适应切换,平时变电站图像基本上是静止的,采用块而视频数据量非常庞大,以25帧/s的速度实时传级估算进行压缩,可大大减少传输信息量;而在动态输未经压缩的640×480的彩色图像,占用的带宽高图像,如隔离开关动作时,则自动变换成宏块级估达23Mbit/s,因此采用高效率的压缩方法,以降低算,以提高图像分辨率。H.263对信道带宽的要求带宽要求,减少视频数据的存储
7、空间和传输时间就很低(可低到Modem传输级的15kbit～20kbit),显得尤为必要。并且无论在低于还是高于64kbit/s带宽的信道上,均能产生分辨率比H.261更高的图像;同时它在线收稿日期:2000-12-20。路干扰较大时,也能保证得到较好质量的图像。采用铁道部科技攻关项目资助(99J32)。H.263技术以纯软件进行图像编解码,即可达到较第25卷第12期Vol.25No.1246高的帧率(约20帧/s)和较好的图像质量,无需专用信道,以解决多个变电站的数据竞争通道问题。的硬件设备,降低了成本。1.2视频
8、监控数据库及控制结构视频监控数据库(videomonitoringdatabase)[4]相对于一般的多媒体数据库来说,结构比较简单,如图1所示。由于是无人值班,前端变电站省掉了当地监控的视频回显模块。CCD视频信号采集后经压图2链式环和双T结构的物理分布模式缩,直接送视频发送缓冲区,当检测到CC端处于视Fig.2Thephysicaldist
