基于AutoCAD的铁路综合视频监控系统图辅助设计软件的研发

軒AutoCAD的铁路综合视频监控系统图辅助设计软件的研发
李扬李国盛
（中铁第四勘察设计院集团有限公司通号处武汉430063）
【摘要】为了提高在AutoCAD平台进行铁路综合视频监控系统图设计的效率，加强综合视频系统图设计的可靠性、规范性，开发了一套基于AutoCAD的铁路综合视频监控系统图辅助设计软件。

软件的业务逻辑模块包括标准化输入模块、预处理模块、绘图模块及统计分析模块。

将标准化的Excel视频布点表和参数化的CAD依赖图块作为软件的输入;经标识符识别、结构化存储等预处理步骤后,在绘图模块中以视频接入节点为基本单元进行顺序布点、连线，实现系统图的“一键成图”;最后在统计分析模块中，对视频布点表中的基础数据进行汇总、分析和统计，实现了前端摄像机、月艮务器等主要设备数量的自动化统计。

【关键词】AutoCAD铁路综合视频布点表自动成图
Development of AutoCAD-based Graphic-aided Design Software for
Railway Integrated Video Surveillance System
LI Yang LI Guosheng
(China Railway SIYUAN Survey and Design Group Co.,Ltd.Wuhan430063) [Abstract]In order to improve the efficiency of integrated video system graphic design on the AutoCAD, and enhance the reliability and standardization of integrated video system graphic design,a set of integrated vi­deo surveillance system graphic-aided design software based on AutoCAD was developed.The business logic module of this software includes standardized input module,pre-processing module,drawing module and statis­tical analysis module.The standardized Excel video layout table and parameterized CAD dependent blocks are used as the input of the software.After the pre-processing steps such as identifier identification and structured storage,the video access node is used as the basic unit for sequential layout in the drawing module.Connect to achieve**one-click mapping"of system diagram.After the pre-processing steps such as identifier identification and structured storage,the video access node is used as the basic unit to sequentially arrange and connect in the drawing module to achieve"one-click mapping”of t he system diagram.Finally,in the statistical analysis module, the basic data in the video distribution table is summarized,analyzed,and statistics,and the automatic statistics of the number of main equipment such as front-end cameras,servers,etc.are realized.
[Key words]AutoCAD,Railway Integrated Video,Point table,Automatic mapping
在铁路通信工程的勘察设计中通常需要进行综合视频监控系统设计，该系统对于保障铁路安全运营，提升服务质量具有重要作用。

铁路综合视频监控系统包括与行车、货运、客运、公安等有关的各类视频监控系统，提供铁路各业务部门和信息系统所需的视频信息,实现网络和视频信息资源的共享,为防范治安、行车指挥调度、业务监督、日常维修、辅助应急防灾等提供直观的决策手段。

综合视频系统图的设计过程主要有四个步骤:视频布点（包含采集点、汇集点、I类II类接入节点）、制作视频布点表、绘制系统图、设备数量统计。

由于该系统图数据量大、专业接口多，导致设计工作量大、变更修改频繁、错误率较高、存在一定的生产责任风险，因此亟需开发一套综合视频监控系统辅助设计软件来实现自动化标准化出图、减小错误率,提高设计质量和生产效率。

1软件功能需求
在施工图阶段，通信专业进行综合视频监控系统图的设计步骤可总结如下：
第一步:视频布点，即确定视频采集点（各通信
机械室、咽喉区、隧道口、紧急出口、桥梁救援通道
等重要区域）、汇集点（需设置交换机的通信机械
室）、I 类II 类接入节点（设置于大中型车站）,并确 定各采集点摄像机选型及数量；
第二步:为各个视频采集点选择合适的视频汇
集点，同时为每个视频汇集点选择合适的视频接入 节点,并结合确定好的视频采集点、摄像机选型、数
量以及里程信息制作视频布点Excel 表；
第三步：根据视频布点表在AutoCAD 中绘制 综合视频监控系统图；
第四步:根据视财J 点表进行工®、设备数量统计。

目前综合视频系统制图过程存在以下问题：
（1）数据量大，制图工作量大；
⑵专业接口多，某一专业的信息（如四电房屋 征地、桥隧里程）发生变化，会导致视频布点方案的 变更,导致图纸修改次数多、耗时长；
（3） 制图过程易出现文字、数量、里程信息的错
误，存在一定的生产风险；
（4） 工程、设备数量的统计依赖Excel 于表格,
自动化程度不高。

针对以上问题，确定综合视频系统图辅助设计 软件需具备的基本功能如下：
（1） 能够读取标准化的Excel 格式的视频布点
表，具备表格格式校验功能；
（2） 能够根据视频布点表进行自动化系统图绘
制，即“一键成图”；
（3） 能够对视频布点表中的数据进行统计分
析，计算摄像机、服务器、存储设备等相关设备的数 量，并以Excel 格式输出。

2软件总体设计
软件采用AutoCAD 插件形式发布,利用Auto-lisp 语言实现对AutoCAD 平台的二次开发。

从业
务逻辑角度出发，软件可以划分成四个模块：标准 化输入模块、预处理模块、自动成图模块，统计分析 模块，其逻辑架构如图1所示：
樓块
预处理樓块
图樓块 统廿务析樓块
图1软件逻辑架构图
标准化输入模块中，用户通过人机交互界面, 选择制作好的标准化的视频布点Excel 表,软件实 现表格格式校验及数据导入；预处理模块实现数
据读取和临时存储，并根据读取的文字、数据、标
志符等信息对数据的逻辑关系进行初步“理解”；
自动成图模块中，程序将预定义的“参数化”图块
作为程序的输入，根据读取的数据,选择合适的图 块并为其赋予“参数”，并写入图纸，最后形成完整 的系统图；统计分析模块进行部分工程数量的统
计，并以Excel 表格的形式输出。

3关键技术研究及实现
3.1标准化视频布点表的设计
Excel 格式的视频布点表中存在文字、数据及
部分标志符信息，每个设计师制表有个人的偏好习
惯，虽然表达的信息和设计意图差别不大，但是布 点表的表头、布局、排列顺序确千差万别，这是不利
于计算机软件进行批量导入和读取的。

因此，必须
对Excel 布点表进行标准化、格式化,以满足软件程 序的输入要求。

本文对不同设计师的设计习惯进行了充分
调研，结合当前综合视频监控系统设计的实际 情况，制定了适合软件进行批量数据读取的标
接入车站
序号
II
节点类型节点名称里程接入方向
E
半球摄像 机（不带 分析）「快球摄像 机（不带 分析牛
定焦枪机（焉j •析
、夜视I,
变焦枪机
（带夜视 、不带分 析）W
激光摄像
机（350）
£
激光摄像机（750）
红外球机
视频监控
终端
1直放站直放站
DK134+280★
1
1
1
12
隧道入口
上廖屋隧道入口
DK134+294t
13
隧道出口
上磨屋隧道出口DK134+5521
1
4
直放站
直放站
DK134+630★
1
1
5隧道入口高窝隧道入口DK134+672t 1
6隧道出口
高窝隧道出口DK134+884
i 27隧道入口
枫树夹一号陡道入口DK135+132t 2
8隧道出口
枫树夹一号隧道出口DK135+3394
19
隧道入口
枫树夹二号隧适入口
DK135+570；I
10
区间基站+直放站*2区间基站+直放站*2DK135+600★
1111
11
隧道出口
枫树夹一号隧道出口
DK135+721t 112隧道入口园段一号陡道入口
DK137+055
1-
1
13
直放站
直放站
DK137+100
★
1
1
1
1
图2标准化视频布点Excel
表示例
准化Excel布点表模板，其表头及内容示例如图2所示：
从图2中可以看出,表格包含了视频布点名称、位置、接入方向、摄像机类型、摄像机数量等信息，各种信息已文字、数据、字符等形式表达，各数据间逻辑清晰、关系明了，适合计算机进行批量数据读取。

3.2人机交互界面设计
在人机交互界面,用户需要进行Excel表格的选取，绘图指令的发送等操作。

本文通过Autolisp 提供的可视化图形界面接口，开发了如图3所示的操作主界面：
铁路信息综合视瘫统图目动出图程序
铁路综合视频系统图
输入文件
表格路径：|c：\Users\thc2tM8\Desktop\软件论文\3.0版本\0612视频布点表|浏览「|执行|备用
图3软件操作主界面
软件以CAD插件的形式发布，用户在加载插件后，在CAD命令栏中输入本文定义的指令“shipin”后，CAD就弹出图3所示的对话框，点击“浏览”选择需要导入的Excel表格后，点击“执行”按钮，后台程序即可根据导入的表格执行绘图程序。

在读入数据前，程序将对Excel表格的格式进行校验,若表头与模板不一致，则会弹出“导入失败”的对话框。

3.3EXECL布点表数据的读取和预处理
Excel布点表中存在文字、数字、标志符等信息。

本文通过Autolisp语言提供的数据结构一一“表”来依次存储Excel表格中的数据。

程序读取Excel 表格数据之前，需要先对表格的格式(表头、关键字等)进行校验，校验结果会以对话框的形式呈现，如图4所示：
AutoCAD消息X
Excel布点表格式错误
确定
AutoCAD消息X
Excel布点表读取成功
确定
图4Excel布点表格式校验结果对话框
预处理阶段，程序需要根据读取的数据及标志符对各个数据的逻辑关系进行初步的“理解”。

由图2可知，程序不仅需要读取文字、数据等信息，还需要读取“★”、“t”、“I”等标志符,并根据识别结果判断节点的类型(视频釆集点、视频汇集点等)，并判断各个点之间的接入关系。

3.4基于参数化“依赖图块”的自动成图算法
综合视频系统图中，表达1个视频汇集点(设置交换机的节点)及接入该点的各视频采集点的图形,构成了系统图的“最小单元”，如图5所示。

每1个视频采集点对应1个摄像机图标，其对应的位置、里程、接口信息以文字标注的形式呈现于图标附近的相应位置;每1个视频汇集点对应1个交换机和若干个视频采集点，这和Excel布点表中的信息是一一对应的。

布点表中的数据是不断变化的,但是系统图中的图标和“最小图元”是不断重复出现的。

室内
對卜
尖峰顶瞬出口DK17减6
下营隧道入U DK17(H798
下营隧道出口DK17(M990
区间基站+直放站
DK170+650
图5构成铁路综合视频系统图的“最小单元”
基于以上分析，本文提出了一种基于参数化“依赖图块”的自动成图算法来实现综合视频系统图的“一键成图”。

首先，本文建立了参数化“依赖图块”的模板库，如图6所示：
践路吐删帕58+300(1)践路监控丧焦DK1詡300(1)
视频1讎终端(2)线路监控长蟻DK1刖300(1)
FE(o)
FE
FE(o)
名称
里程
弋——守妞名称
耐•妞名称
(1)晰吟端图6参数化“依赖图块”
模板库示例
“依赖图块”中的参数是缺省的,绘图程序依次 为存储于“表”中的数据匹配对应的“依赖图块"，再
将读取的数据作为参数值传递给“依赖图块”，并写
入图纸。

对于每个视频汇集点及接入该点的视频 采集点，重复这几个步骤即可得到图5所示的“最
小单元”。

因此，可以将整个自动成图算法步骤大 致总结如下：
Stepl ：从数据结构“表”中取1行布点数据；
Step2：为取出的数据匹配“依赖图块”,并为根
据布点数据向“依赖图块”传递文字、数据等参数,
将写入参数后的“依赖图块”写入图纸；
Step3：当取出1个“最小单元”的所有布点数据
时，执行Step4；否则，继续执行Stepl 、Step2；
Step4：将表示交换机图标写入图纸，为写入图
纸的各个“依赖图块”执行连线等操作,即可形成“最
小单元”；
Step5：重复执行Stepl~4,直到系统图生成完
毕。

系统图自动生成之后，图纸设计人员补充设计 说明等信息后即可得到完整的综合视频系统图。

3.5设备数量统计
在数据读取及绘图程序执行过程中，程序同时 对摄像机、监控终端、服务器等主要设备数量进行
统计,统计结果以Excel 表格格式保存于本地，如图
7所示：
图7设备数量统计结果示例
序号工程项目名称
单位
数量
备注
1
安装视频监控终端(硬件+软件)套66
2安装调测视频管理服务器
套
23安装调测视频分转发服务器
43
4
安装调测云存储节点服务器乏
57
5安装磁盘阵列
TB
6243
6
安装与调测室内摄像头半球机
台
136
7
安装与调测室内摄像头高清球机
台
336
8安装与调测室外摄像头定焦枪机(带分析)
台
171
9
安装与调测室外摄像头变焦枪机(不带分析)
台294
10安装摄像头室外长焦距激光摄橡机(350mm)台29
11
安装摄像头室外长焦距激光摄像机(750mm)
台11412
安装摄像头红外球机
台
138
4软件测试分析
新研发的软件在福厦铁路、赣深铁路、建衢铁路 咨询版施工图中进行了对比试验和测试,从功能实现、 准确性、成图效率3个方面对软件进行了测试分析。

功能实现方面，软件实现了 Excel 数据批量读
取、一键成图、数量自动统计等功能,各项功能经过
200次以上的重复试验，均未出现异常。

准确性方面，经统计试验表明，软件自动绘制 的图纸中，名称、位置、数量等数据正确率达到
100%,保证了自动生成图纸信息的准确性。

自动成图效率方面，经统计实验表明，“一键成
图”过程中,软件运行约为7s 左右。

而完成整个系 统图还需要进行增添图纸说明、图框等必要过程。

因此，分组对照试验记录了完成整个图册过程的用
时，结果如表1所示。

可以看出，三条线综合视频 系统图的绘图耗时均降低50%以上,达到了提升绘
图效率的目的。

表1完成综合视频系统图耗时对比
人工绘图
耗时(h)
软件绘图
耗时(h)
降低人工时
比例
福厦铁路21766.7%赣深铁路37
10
73.0%建衢铁路
125
58.3%
5结束语
本文开发了一套基于AutoCAD 的铁路综合
视频监控系统图辅助设计软件，提出了一种基于
参数化“依赖图块”的自动化成图方法，通过标准 化输入、预处理、自动化成图及统计分析4个模块 的实现，达成了综合视频系统图“一键成图”的目
标。

经对照试验分析,该软件各项功能运行稳定、
信息表达准确、执行效率高，有助于提升设计质量
和生产效率。

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收稿日期：2020-3-1。