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0 引言
随着技术的不断发展和进步，视频监控技术已成为社会公共安全防范技术的重要组成部分，被广泛应用于金融、交通运输管理、商业、医院、工厂、学校、住宅小区等各种安防应用领域。而时至今日，动车组已成为当下主要的交通工具，是一个具有流动性大、人员高度集中的公共场所；尤其需要运用视频监控技术对整个列车的内部环境进行监控，方便列车工作人员的安全管理[2-3]。 目前，动车组车厢视频监控设计工作中，因为前期视频监控分析不够清晰、准确而造成监控盲区问题。其整改带来大量返工，影响整车生产进度及质量问题。为此，研发一种可视化监控设计方法来提高车厢设计质量、保证车辆生产效率刻不容缓。 1 视频监控相关定义及设备选型
1.1 定义
焦距：指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离。
视场角：以镜头为顶点，以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角。
1.2 车厢视频监控设备选型
夺刀器目前，动车组车厢视频监控设备主要选用有全景网络摄像机和半球网络摄像机[1]，其主要设备参数如下：1.2.1 全景网络摄像机
（1）视场角： 180°；（2）方位视场角： 360°；
（3）焦距： 1.3 mm~1.4 mm，范围内定焦可选；（4）道光孔径： 2.0。1.2.2 半球网络摄像头
（1）水平视场角 ：>55°；（2）垂直视场角：> 28°；
（3）焦距： 2.8 mm、4 mm、6 mm 可选；（4）道光孔径： 2.0。
半球网络摄像机视场角及焦距示意图可参见图
1。图1 半球摄像机焦距选配示意图
2 车厢视频监控设计现状及典型案例
2.1 车厢视频监控要求
内红瞄准镜
动车组车厢视频监控要求车厢内客室、端部上、下门及小走廊区域、餐车厨房及吧台等公共区域，要求监控清晰、无死角[1]。
2.2 视频监控设备设置
动车组上的视频监控设备设置如下：在端部小走廊及上、下门区域、餐车厨房及吧台等敞开式的公共区域内，选择视场角广大、焦距小的全景网络摄像机；
在较长的客室车厢内部，选择视场角小、焦距大的半球网络摄像机[8]。
2.3 视频监控分析现状[4-6]
在摄像头视野角度一定的情况下，摄像头位置的设置直接影响着车厢内监控范围。由于车厢内的还有其他设备，如吊顶电视、行李架等可能会出现遮挡问题。在设计阶段，我们会使用二维CAD 进行简单的监控视角分析，二维分析见图2，阴影部分为监控盲区。
作者简介：张海雁（1982-），女，山东梁山人，本科，高级工程师，主要从事高速动车组电气设计及研发工作。
动车组车厢视频监控的可视化设计方法
张海雁，庄绪明，陈晓辉，李勇序
（中车青岛四方机车车辆股份公司 技术中心，山东 青岛 266000）
摘 要：为更好的辅助铁路安保工作，所有车型的动车组都要求在车厢公共区域设置监控摄像头。为预防监控设备装车后出现的监控盲区，造成大量返工整改问题，需要研究开发一种可视化监控分析方法。能够在设计阶段预测监控的范围及程度，提高车厢视频监控设计质量。
关键词：视频监控；可视化设计；焦距；视场角；摄像头；三维模型；盲区
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因二维分析不够直观、准确，有时无法发现视频监控准确范围及盲区问题。等到后期车辆调试阶段出现车厢视频监控盲区问题时，再进行设计整改，就会造成大量返工，直接影响设计质量及生产进度。
2.4 视频监控的典型案例分析
在之前项目中，由于设计阶段分析不够清晰、准确，导致后期车辆调试阶段发现一些视频监控盲区问题。主要盲区问题如下，现车监控图像见图3。
（1）被行李架遮挡，客室端部靠近侧窗侧的乘客，监控不到清晰的人脸面部图像；
（2）被车厢吊顶电视遮挡，靠近端部的乘客，起身站立在门口时，监控不到乘客肩部以上的部位。
解决此监控盲区问题，需要重新调整监摄像机位置。但此时调整位置，就必须拆除车厢内的顶板、灯具等设备，甚至需要重新布线。整个加改过程会浪费大量人力、物力，还
耽误车辆生产周期。
图3 视频监控盲区图
为此，我们需要开发一种可视化监控设计方法，在设计阶段就可以预视监控的程度及范围，提高车辆设计质量。
3 可视化监控设计方法
利用现有的CATIA 软件，开发一种可视化监控方法。以复兴号（CR400AF）车厢内部半球摄像头视野分析为例，其具体操作如下。
3.1 搭建车厢内装三维模型
建立车厢内装（如顶板、墙板、端墙、地板等）及车厢内设备布置三维模型，车厢设备布置应包含可能影响摄像头
视野的设备（如：行李架、吊挂电视、座椅等），对于前期方案分析，可采用美工发布的三维模型，建好的车厢三维模型见图
4。
图4 视频监控盲区图
3.2 建立摄像头视野边界三维模型
化工复合软管
车厢视频监控目前采用半球摄像头。根据选定的摄像头视角参数，分别定义垂直视角、水平视角边界
曲面及视角中心线；视角中心线可用于调整垂直方向视线方向，视角边界曲面设置为半透明，方便后续视野分析[10-11]
。
图5 摄像头垂直、水平视角及视角立体图
3.3 摄像头在车厢内的布置
将摄像头视野边界三维模型装配至车厢内装三维模型中，半球摄像头一般布置在车厢内装顶板上，采用两个摄像头对向布置。具体布置如下：
视线与摄像头视线重合。
通过摄像头的视野边界曲面，并适当调整两个摄像头之
图2 视频监控范围的二维分析图
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间的位置，以消除摄像头覆盖范围的视野盲区，图纸中标注出的位置。
3.4 视野可视化操作过程
可视化方法是利用人机工程中人体模型的视野（Vision）可视化功能，将人体模型的眼睛移至车厢摄像头位置，模拟仿真摄像头成像[7]。
（1）选中带有摄像头的内装三维模型产品，从开始种进入“人机工程学设计与分析”界面—Human Builder。
（2）通过如下命令创建人体模型，选默认设置即可，并选中”Camera field of view analysis.product”。
（3）右键显示人眼视线，以用于装配模型中人眼。
图6 人眼与摄像头同视线操作图
（4）将人眼移至摄像头透镜位置，将人眼视线（蓝线）与摄像头视角中心线（白线）进行相合约束。此处可借助罗盘坐标系对人体位置进行微调，直至眼视线与摄像头视角中心线接近重合。
（5）通过人眼视窗功能，从人眼视角模拟可视化角度，通过调节人眼睛上下、左右角度，可以模拟摄像机镜头上下、左右调整功能，从而得到整个车厢客室内部的可视化图像，如图7
所示。
图
7 人眼视线模型操作图
图8 人眼模拟的监控范围图
3.5 可视化结果分析
动车组视频监控是通过GPRS 网络，把中心控制模块构建的数据帧上传到监控中心，其成像清晰可辨[9]。我们将与模型分析相同车厢监控图像调出，将监控图像（图9）与视频监控分析图（图8）进行对比。从车厢监控左右范围、座椅的排数、内端门处高度可以看出，可视化监控设计效果与实车监控结果并无差异。
由此可见，车厢视频监控的可视化设计方法对于车辆的
视频监控设计工作大大裨益。
图9 实车视频监控范围图
4 结束语
人类在进步，科技在发展；同样伴随着快速发展的脚步，一些涉及安全的危险性事件也在不断发生。动车组车厢视频监控作为铁路安保工作一个重要组成部分，势必要与时俱进。为了适用快节奏的发展脚步，提高设计质量、避免返工性设计加改是每个设计师努力的保持方向。而利用现有资源，视频监控可视性设计方法的研发是具有代表性的一个阶段性提升。
在3D 设计盛行的时代，动车组虽然内部结构复杂、包含设备繁多，但是也在大力发展整车的3D 设计。设计出可视化产品结构模型，为后续出产高质量、高品质的动车组提供基础。
参考文献：
（下转第84页）
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毛纺织品
异，所以，就需要针对运行的环境进行分析，这样才能够满足其实际的有效管控。如，在暖通空调制冷系统中应用节能环保技术，可以利用除湿式新风来实现制冷系统的预处理，这样不仅可以满足实际的节能需求，同时也能够有效的控制机器，从而规避冷热低效的问题出现。
3.3 加强新型技术运用
图
2 冷却除湿焓湿图
图3 溶液除湿焓湿图
随着国家不断深入推进环保节能政策的实施以及科学技术水平的持续提升，为环保节能技术注入新力量。空气源和水源热泵等都是可再生能源系统，运用这些新型技术确保在暖通空调制冷系统中运用环保节能技术取得显著的进步。与此同时，处理新风的传统方式为表现冷却器冷却除湿，把空气处理
文摘卡成机器露点温度以后大大降低空气温度，通过再热技术就可以提高送风温度，但这种冷却+再热方式的冷热抵消较大，如图2所示，浪费大量能源。在空调制冷系统中运用新型溶液除湿技术就可以有效解决问题，技术要点在于：把空气的除湿处理过程从等焓过程转变成等温过程，如图3
所示，促使空调制冷系统的运作效率与制冷效果得到极大的提升，成为国内暖通空调制冷系统非常重要的一项技术创新成果。和传统空调制冷方式比起来，新型技术运用可以节省更多能源，同时起到有效保护环境的作用，提高相关领域及行业的技术能力、技术水平。将环保节能技术运用于空调制冷系统还体现在循环利用和持续使用方面。3.4 促进设备技术整合
环保节能技术的运用不仅通过暖通空调制冷设计来体现，还可以通过暖通空调制冷系统应用来体现，相关设备和环保节能技术的整合利用能够促成环保节能技术更有效的应用于推广，构建无害化环境，比如促进经济转型及发展中国家健康发展的无害化节能技术。暖通空调就是有机结合变频技术和多回路技术，形成国内目前应用最广泛的一个系统，在网络上也得到推广[3]。除此以外，在暖通空调制冷系统中引入设备与技术的组合，成功扩大电压产品使用范围，在控制能耗的基础上改善电压不稳的状况。
4 结束语
对于人类生产和生活而言，暖通空调系统的作用举足轻重，不管是生产生活的便利程度还是舒适程
度都有显著的提升，为人类提供更便捷适宜的环境，展示人们的高水平生活。但是暖通空调系统能耗高的问题不容忽视，所用热气调节剂也会带来环境污染问题，在使用暖通空调系统特别是制冷系统时务必要引入环保节能技术，尽可能减少空调制冷系统的能源消耗，通过对环境资源的合理利用科学控制空调制冷系统能源消耗及热处理带来的污染，提高资源利用效率，提升环境保护水平。
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（上接第26页）
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