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1概述   目前，無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，具有代表性的、應(yīng)用也最廣泛的無(wú)線通信技術(shù)有RFID、紅外、藍(lán)牙、WIFI、GSM和3G等。一般認(rèn)為，通信距離在100m以內(nèi)的為近程無(wú)線通信，在100m以上的為遠(yuǎn)程無(wú)線通信。其中RFID、紅外、藍(lán)牙通信距離為10m以內(nèi)，為近程無(wú)線通信技術(shù)，而WIFI、GSM、3G為遠(yuǎn)程無(wú)線通信技術(shù)。近程通信技術(shù)一般通信帶寬較窄，如藍(lán)牙最高帶寬為1Mb/s，而遠(yuǎn)程通信技術(shù)一般帶寬較高，其中WIFI無(wú)線局域網(wǎng)的傳輸帶寬已由11Mb/s逐步發(fā)展到54Mb/s，目前最高可達(dá)到300Mb/s。3G技術(shù)的上行峰值帶寬可達(dá)5.76Mb/s，正在試驗(yàn)的4G遠(yuǎn)程通信技術(shù)，帶寬甚至達(dá)到100Mb/s。無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬越來(lái)越高，這大大促進(jìn)了多媒體技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。從20世紀(jì)90年代的純語(yǔ)音通信，發(fā)展到目前的3G音視頻通話，在這個(gè)“視頻無(wú)處不在”的世界，無(wú)線通信技術(shù)正在日益發(fā)揮其巨大的威力。尤其是3G技術(shù)的發(fā)展，使無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)滲透到了安防領(lǐng)域的各個(gè)行業(yè)。鐵路專用無(wú)線通信技術(shù)GSM-R已經(jīng)在中國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（CTCS）中廣泛應(yīng)用，鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)和發(fā)展，也在逐步引入無(wú)線通信技術(shù)。   2視頻傳輸對(duì)無(wú)線通信技術(shù)的要求   視頻數(shù)據(jù)傳輸具有帶寬要求高、實(shí)時(shí)性好、私密性強(qiáng)等特點(diǎn)。目前視頻傳輸?shù)母袷街饕蠧IF、4CIF（D1）、720p和1080p，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求分別為512kb/s、2Mb/s、4Mb/s和8Mb/s，其中720p和1080p通常定義為高清格式。依據(jù)視頻傳輸特點(diǎn)，如采用無(wú)線技術(shù)傳輸，則首先是帶寬必須滿足，其次是實(shí)時(shí)性要好，并且網(wǎng)絡(luò)要具備一定的安全性。當(dāng)前，可承載無(wú)線視頻傳輸?shù)某墒旒夹g(shù)主要有以下幾種：（1）基于802.11a/b/g/n協(xié)議的，利用免許可的2.4GHz、5.8GHz頻段的WIFI無(wú)線局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；（2）基于WCDMA（聯(lián)通）、CDMA2000-EVDO（電信）、TD-SCDMA（移動(dòng)）協(xié)議的3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；（3）基于COFDM技術(shù)、利用336～344MHz專用頻段的無(wú)線通信傳輸。目前商業(yè)領(lǐng)域較多采用WIFI和3G技術(shù)進(jìn)行視頻傳輸，而第3種技術(shù)因?yàn)轭l點(diǎn)需要申請(qǐng)和帶寬限制，其商業(yè)應(yīng)用較少，一般在公安、消防等專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多。   基于鐵路行業(yè)特點(diǎn)，采用無(wú)線方式傳輸視頻需要滿足以下要求：（1）有效距離要求高。鐵路視頻監(jiān)控點(diǎn)通常大部分集中在車站內(nèi)，但是各業(yè)務(wù)部門對(duì)于車站與區(qū)間結(jié)合部的咽喉部位也有監(jiān)控需求。隨著高速鐵路的建設(shè)發(fā)展，各鐵路部門對(duì)區(qū)間的監(jiān)控需求日益強(qiáng)烈，希望做到全線“無(wú)縫監(jiān)控”。（2）清晰度（帶寬）要求高。業(yè)務(wù)部門對(duì)監(jiān)控目標(biāo)圖像的清晰度要求，已經(jīng)由CIF分辨率提升到4CIF（D1）分辨率，相對(duì)應(yīng)地提升了對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求。按照目前的H.264編碼格式，D1分辨率可接受的最小碼率≥1Mb/s，而CIF格式分辨率可接受的最小碼率≥384kb/s。   高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的單路視頻對(duì)于帶寬的要求達(dá)4Mb/s以上。（3）實(shí)時(shí)性好。視頻監(jiān)控系統(tǒng)最重要的質(zhì)量要求就是實(shí)時(shí)性。模擬監(jiān)控系統(tǒng)具有很好的實(shí)時(shí)性，而數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)則存在一定的延時(shí)。一般認(rèn)為，視頻系統(tǒng)可接受的端到端延時(shí)應(yīng)≤2s。過(guò)大的延時(shí)將影響攝像機(jī)云臺(tái)的可操控性。（4）可靠性和性價(jià)比高。隨著業(yè)務(wù)部門對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求增加，對(duì)可靠性的要求也越來(lái)越高，對(duì)系統(tǒng)成本的敏感性較高。在不降低質(zhì)量的前提下，希望以更少的投入獲得更高的性能。   3無(wú)線通信技術(shù)在鐵路綜合視頻系統(tǒng)的應(yīng)用   無(wú)線視頻監(jiān)控利用無(wú)線電波傳輸視頻、音頻等數(shù)據(jù)信號(hào)，是視頻監(jiān)控和無(wú)線通信技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用。它擺脫了線纜的約束，可將現(xiàn)場(chǎng)視頻信息通過(guò)無(wú)線通信實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心。目前已應(yīng)用到設(shè)備維護(hù)遠(yuǎn)程技術(shù)指導(dǎo)、突發(fā)事件應(yīng)急處理、特殊環(huán)境視頻監(jiān)控、機(jī)車車輛視頻監(jiān)控等場(chǎng)景中。隨著無(wú)線信號(hào)的覆蓋面積、傳輸帶寬和傳輸可靠性的提高，無(wú)線通信技術(shù)必將更多地應(yīng)用在鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。   3.1應(yīng)用原理   在鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，目前可采用WIFI和3G2種視頻傳輸方式。由于WIFI和3G均為純數(shù)字傳輸系統(tǒng)，因此前端攝像機(jī)如采用模擬攝像機(jī)，需要先進(jìn)行編碼；如采用IPC（IP攝像機(jī)），則可省卻前端編碼器。經(jīng)過(guò)編碼后的音視頻數(shù)據(jù)，如采用WIFI傳輸，其傳輸設(shè)備主要是無(wú)線網(wǎng)橋。一般在車站信號(hào)樓頂部建設(shè)WIFI基站，直接與車站的視頻監(jiān)控局域網(wǎng)相連。根據(jù)前端攝像機(jī)的分布情況及距離遠(yuǎn)近，基站天線可分別采用全向、扇區(qū)或定向天線。前端實(shí)時(shí)采集的視頻數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋傳到車站局域網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)。采用3G技術(shù)傳輸，需在視頻監(jiān)控中心設(shè)置3G接入服務(wù)器，前端編碼后的音視頻數(shù)據(jù)，需通過(guò)3G模塊傳輸?shù)竭\(yùn)營(yíng)商基站，再傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)，之后通過(guò)3G接入服務(wù)器傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控中心局域網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)。無(wú)線通信技術(shù)視頻應(yīng)用原理見(jiàn)圖1。   3.2應(yīng)用場(chǎng)景   3.2.1設(shè)備維護(hù)遠(yuǎn)程技術(shù)指導(dǎo)   信號(hào)設(shè)備是保障鐵路運(yùn)輸安全的核心設(shè)備，設(shè)備維護(hù)的質(zhì)量和及時(shí)性是影響鐵路運(yùn)輸安全和效率的重要因素。近年來(lái)，信號(hào)設(shè)備和技術(shù)升級(jí)換代迅速，對(duì)于復(fù)雜的信號(hào)設(shè)備故障往往需要電務(wù)段或電務(wù)處等上級(jí)單位專家指導(dǎo)。以往通過(guò)電話溝通方式難以形象直觀地反映現(xiàn)場(chǎng)情況，大部分還需要專家到現(xiàn)場(chǎng)診斷，此種方式不利于故障的及時(shí)解決。采用一體化便攜式音視頻交互設(shè)備移動(dòng)視頻方式，可快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，監(jiān)控中心能清晰查看儀表讀數(shù)、設(shè)備指示燈狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的操作等，可通過(guò)語(yǔ)音對(duì)講功能聽(tīng)取現(xiàn)場(chǎng)人員故障現(xiàn)象描述，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員排查故障。一體化便攜式音視頻交互設(shè)備可采用WIFI技術(shù)、3G技術(shù)，還可以采用3G+WIFI技術(shù)綜合方式傳輸音視頻數(shù)據(jù)。   3.2.2突發(fā)事件應(yīng)急處理   鐵路沿線地理環(huán)境復(fù)雜，地震、山體滑坡、泥石流、臺(tái)風(fēng)、暴雪、暴雨等重大自然災(zāi)害，還有人為破壞等因素，對(duì)鐵路系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)的能力提出了更高的要求。所有突發(fā)事件均有緊迫性、不可逆轉(zhuǎn)性、高風(fēng)險(xiǎn)性等特點(diǎn)。發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，往往搶險(xiǎn)指揮的決策者不可能快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。基于無(wú)線方式傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)，以其靈活機(jī)動(dòng)、便攜快捷的特點(diǎn)，可以第一時(shí)間到達(dá)突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)，上傳的視頻圖像可以讓決策者基于真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)情況，快速準(zhǔn)確地做出決策。此時(shí)的一體化便攜式音視頻交互設(shè)備可采用3G或WIFI技術(shù)。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#   3.2.3特殊環(huán)境視頻監(jiān)控   所謂特殊環(huán)境指兩類，一類為特殊位置，一類為特殊工作環(huán)境。對(duì)于特殊位置，敷設(shè)光纜或同軸電纜施工難度大、投資高，這類環(huán)境包括部分車站的咽喉，山區(qū)的防災(zāi)監(jiān)控點(diǎn)，如防洪、泥石流、易塌方路段等。另一類為特殊工作環(huán)境，這些工作環(huán)境需要監(jiān)控位置經(jīng)常變化，而且工作環(huán)境相對(duì)惡劣，如隧道、橋梁施工，工務(wù)施工等。對(duì)于特殊環(huán)境，采用有線方式傳輸視頻不夠靈活方便，無(wú)線方式是更好選擇。采用無(wú)線方式傳輸視頻的咽喉區(qū)，可增設(shè)WIFI基站，只要和車站基站可視，就可以在任意地點(diǎn)布設(shè)咽喉監(jiān)控點(diǎn)，不需要考慮施工布線、挖溝埋纜。監(jiān)控設(shè)備采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線WIFI網(wǎng)橋進(jìn)行傳輸。為提高安全性，WIFI網(wǎng)橋可設(shè)置為互相綁定MAC地址的橋接方式，杜絕其他無(wú)線設(shè)備接入無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。隧道、橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)，隨著施工進(jìn)程的推進(jìn)，對(duì)于沒(méi)有3G信號(hào)覆蓋的區(qū)域，可通過(guò)組建WIFI局域網(wǎng)的方式進(jìn)行視頻傳輸；而對(duì)于存在3G信號(hào)的區(qū)域，可采用3G方式傳輸視頻，也可采用WIFI與3G結(jié)合應(yīng)用。這樣可滿足建設(shè)單位隨時(shí)監(jiān)看現(xiàn)場(chǎng)情況，發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患、提高施工質(zhì)量、掌握工程進(jìn)度的要求。   3.2.4機(jī)車車輛視頻監(jiān)控   鐵路機(jī)車從應(yīng)用上分為運(yùn)營(yíng)（客運(yùn)、貨運(yùn)）機(jī)車和調(diào)車機(jī)車等。鐵路第六次大面積提速及高速鐵路運(yùn)營(yíng)后，列車的行車組織方式發(fā)生了巨大變化，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)交路、重載、單司機(jī)值乘等重大變革，對(duì)乘務(wù)員要求越來(lái)越高，對(duì)機(jī)務(wù)系統(tǒng)提高行車安全提出了新的要求。對(duì)于運(yùn)營(yíng)機(jī)車車輛，需要對(duì)機(jī)車運(yùn)行前方路況、車輛重要區(qū)域、機(jī)務(wù)人員標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)情況及非操縱端的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。因此可在機(jī)車前方、駕駛室、電氣機(jī)械間等位置安裝監(jiān)控?cái)z像機(jī)，實(shí)時(shí)記錄機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)，查看機(jī)務(wù)人員操作是否規(guī)范，提高管理水平，并可進(jìn)行事故取證。對(duì)于調(diào)車機(jī)車，由于機(jī)車駕駛室在機(jī)車中部，而車鉤安裝在機(jī)車車身前后端的下部，處于機(jī)務(wù)人員盲區(qū)，因此，當(dāng)進(jìn)行摘掛鉤操作時(shí)，駕駛室內(nèi)的機(jī)務(wù)人員無(wú)法直觀地看清機(jī)車車鉤的鉤位狀態(tài)。可以在調(diào)車機(jī)車的車鉤附近安裝監(jiān)控?cái)z像機(jī)，使機(jī)務(wù)人員在駕駛室內(nèi)就能及時(shí)了解機(jī)車車鉤的鉤位狀態(tài)，做出正確的判斷，采取對(duì)應(yīng)措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車掛鉤及解鉤操作的全程實(shí)時(shí)監(jiān)控，也有利于提高機(jī)車掛鉤及解鉤的效率。以往的機(jī)車視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)只能本地查看，無(wú)法實(shí)時(shí)上傳，因此車站內(nèi)的調(diào)度員無(wú)法及時(shí)獲知機(jī)車情況。隨著WIFI、3G等無(wú)線傳輸技術(shù)的成熟，為機(jī)車車輛視頻監(jiān)控提供空中傳輸通道，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)看無(wú)線上傳的視頻圖像，調(diào)度員可更高效地指揮調(diào)度作業(yè)，有效預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率。運(yùn)營(yíng)機(jī)車在整條線路上運(yùn)行，可采用覆蓋面廣的3G無(wú)線技術(shù)；而調(diào)車機(jī)車在較為固定的環(huán)境下作業(yè)，可建立一個(gè)覆蓋機(jī)車作業(yè)范圍的WIFI無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)，也可以直接采用3G技術(shù)。   4鐵路綜合視頻采用無(wú)線傳輸?shù)膬?yōu)劣分析   4.1優(yōu)勢(shì)   （1）組網(wǎng)容易，施工成本低。采用視頻無(wú)線傳輸方式，可以迅速將新的無(wú)線監(jiān)控點(diǎn)加入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)需敷設(shè)光纖、增加設(shè)備，降低了系統(tǒng)成本。（2）全數(shù)字化傳輸。無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)均采用數(shù)字化編碼和傳輸，在此過(guò)程中減少了AD/DA的次數(shù)，在帶寬充裕的條件下，視頻質(zhì)量能夠保證，視頻數(shù)據(jù)的處理相對(duì)簡(jiǎn)單。（3）監(jiān)控點(diǎn)可靈活移動(dòng)。利用無(wú)線傳輸優(yōu)勢(shì)，前端監(jiān)控點(diǎn)可適應(yīng)移動(dòng)的要求，將攝像機(jī)的監(jiān)控范圍擴(kuò)大到有無(wú)線信號(hào)覆蓋的區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)快速部署或撤離。   4.2劣勢(shì)   （1）可靠性較差。無(wú)線通信方式穿透能力弱，有高大阻隔物時(shí)信號(hào)強(qiáng)度會(huì)變?nèi)酰煽啃越档停蝗菀资軔毫犹鞖夂碗姶鸥蓴_，在雷電、大雨雪、冰雹等惡劣天氣下數(shù)據(jù)傳輸可靠性會(huì)大幅降低；在前端圖像采集設(shè)備快速移動(dòng)時(shí)，無(wú)線通信的誤碼率會(huì)提高，圖像出現(xiàn)卡頓、丟幀等現(xiàn)象。（2）3G流量費(fèi)用高。目前運(yùn)營(yíng)商對(duì)3G接入的流量收費(fèi)很高，對(duì)于大數(shù)據(jù)量的視頻應(yīng)用業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，費(fèi)用成本很高。（3）構(gòu)建WIFI基站成本高。由于WIFI無(wú)線通信技術(shù)復(fù)雜，所以對(duì)于設(shè)備維護(hù)人員的專業(yè)知識(shí)、維護(hù)水平要求更高，導(dǎo)致維護(hù)成本較高。（4）數(shù)據(jù)存在安全風(fēng)險(xiǎn)。由于3G網(wǎng)絡(luò)為電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，在公網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)存在較高風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于重要數(shù)據(jù)的傳輸需要考慮安全防護(hù)措施。   5結(jié)束語(yǔ)   目前正在試驗(yàn)的4G無(wú)線通信技術(shù)寬帶可達(dá)到100Mb/s，如此高的帶寬，必將為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展注入新的活力，“讓我們看得更清楚”的用戶需求將進(jìn)一步得到滿足。視頻的高清化、智能化、移動(dòng)化將展示得更加淋漓盡致，“視頻無(wú)處不在”的世界將更加接近。那時(shí)，無(wú)線通信技術(shù)在鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的運(yùn)用將更加普遍，視頻無(wú)線傳輸將從輔助方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕绞健?/p>