河道無線視頻監(jiān)控傳輸技術(shù)方案
1、項目背景:
水資源短缺已經(jīng)成為性的問題,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,日益增長的用水需求與水資源短缺之間的矛盾迫使世界各國都在尋求解決的有效辦法。因此,采用現(xiàn)代化手段,建設水資源實時監(jiān)控系統(tǒng),動態(tài)掌握區(qū)域水資源變化及利用情況,zui大限度的調(diào)控使用效率,對區(qū)域內(nèi)的雨情水情進行自動監(jiān)測,實現(xiàn)雨情水情監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時采集和準確傳輸;對各類水資源信息和防汛抗旱信息進行快速、準確的查詢、分析和處理,是促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。為此深圳萊安科技有限公司研制開發(fā)了水資源遠程監(jiān)控系統(tǒng),是一種軟件與硬件結(jié)合的自動化網(wǎng)絡式管理系統(tǒng)。對區(qū)域內(nèi)的水資源實時評價、實時預測、實時管理;實現(xiàn)了重點工程圖像實時監(jiān)控、政務公開,進行水資源相關(guān)業(yè)務的網(wǎng)上審批及港航局日常管理辦公自動化,將河道管理業(yè)務工作和辦公自動化結(jié)合在一起。
本系統(tǒng)采用*的無線視頻傳輸技術(shù),同時支持C/S結(jié)構(gòu)的客戶端監(jiān)控和B/S結(jié)構(gòu)的IE瀏覽器監(jiān)控,還支持手機隨時隨地移動監(jiān)控。
2、用戶需求:
計劃在各河道安裝無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)和河道水位遙測設備,在監(jiān)控中心安裝遠程監(jiān)控系統(tǒng),因為監(jiān)控點都在較偏遠的山區(qū)、野外,沒有寬帶傳輸條件,如果租用光纖則費用太高,所以,主干傳輸網(wǎng)絡選用萊安科技的WLAN無線視頻監(jiān)控技術(shù),配合目前疾速發(fā)展的3G數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、CDMA無線監(jiān)控技術(shù),*可以滿足常規(guī)的視頻監(jiān)控需求。
縱觀目前無線傳輸技術(shù),利用WLAN傳輸方案是zui為經(jīng)濟實用運行穩(wěn)定的,此系統(tǒng)利用目前zui有優(yōu)勢的基于2.4G頻段的Wifi無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。該系統(tǒng)以率圖像的壓縮算法為手段,以Wifi無線傳輸作為數(shù)據(jù)傳輸方式,通過現(xiàn)場終端和監(jiān)控中心的信息交互,實現(xiàn)對遠程作業(yè)現(xiàn)場的有效實時圖像監(jiān)控。線方案進行視頻傳輸。視頻采用D1格式傳輸、每路視頻圖像碼流為1-1.5Mbps。
1.2總體規(guī)劃和設計原則
1、 設計依據(jù)
根據(jù)中華人民共和國國家安全行業(yè)標準GB50348-2004《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》、GB/T74-2000《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號》、GA/T75-1994《安全防范工程程序與要求》及相關(guān)標準的內(nèi)容,并考慮本系統(tǒng)今后發(fā)展擴充的要求,本系統(tǒng)的設計原則:
XXXX河道船載無線視頻監(jiān)控項目用戶需求說明
GB/T 2887-2000電子計算機場地通用規(guī)范
GB/ 50198-1994民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范
GA/T 75-1994安全防范工程程序與要求
GA 308-2001安全防范系統(tǒng)驗收規(guī)則
GA/T 367-2001視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求
DB/T 334-2001安全防范系統(tǒng)
2、 設計原則
本方案設計遵循技術(shù)*、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的原則。并綜合考慮施工、維護及操作因素,并將為今后的發(fā)展、擴建、改造等因素留有擴充的余地。本系統(tǒng)設計內(nèi)容是系統(tǒng)的、完整的、全面的;設計方案具有科學性、合理性、可操作性。
系統(tǒng)采用成熟的、穩(wěn)定的、完善技術(shù)設備,系統(tǒng)具有一致性、升級能力,所有整個無線網(wǎng)絡的拓撲設計、設備配置、協(xié)議支持都必須充分體現(xiàn)出對高可靠性的支持。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡不僅本身就具有高可靠性,而且還有高適應性。在系統(tǒng)故障或事故造成中斷后,能確保數(shù)據(jù)的準確性、完整性和一致性,并具備迅速恢復的功能,同時系統(tǒng)具有一整套完成的系統(tǒng)管理策略,可以保證系統(tǒng)的運行安全。無線網(wǎng)狀網(wǎng)具有自愈的能力,并不需要網(wǎng)絡管理員手動完成新路由設置。
網(wǎng)絡系統(tǒng)應具備多種可選安全機制,以適應不同應用情況下的需求;
無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)以現(xiàn)有成熟的產(chǎn)品為對象設計,同時還考慮到周邊信息通信環(huán)境的現(xiàn)狀和技術(shù)的發(fā)展趨勢,可以與消防、防盜、聚光系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動,具有RJ-45網(wǎng)絡通訊口,可實現(xiàn)遠程控制。
系統(tǒng)設計中考慮到今后技術(shù)的發(fā)展和使用的需要,具有更新、擴充和升級的可能,系統(tǒng)規(guī)模和功能易于擴充,系統(tǒng)配套軟件具有升級能力。同時,本方案在設計中留有冗余,以滿足今后的發(fā)展要求。
該系統(tǒng)具備只需一次性建設投入及后期相對低廉的維護費用的特點,而無需租用運營商光纜,長期成本更加經(jīng)濟合理。同時網(wǎng)絡設備及無線監(jiān)控設備還可以根據(jù)實際需求在一定范圍內(nèi)進行遷移,保護投資;
站點數(shù)量設計采用覆蓋和容量綜合設計的方法,達到覆蓋、容量、質(zhì)量和投資成本的平衡,確保網(wǎng)絡以zui少的投資,滿足用戶的需求。
本項目系統(tǒng)設備控制需要率、準確及可靠。本系統(tǒng)通過中央控制系統(tǒng)對各子系統(tǒng)運行情況進行綜合監(jiān)控,時時動態(tài)撐握監(jiān)視情況。閉路電視監(jiān)控大大減少勞動強度,減少設備運行維護人員;另外,系統(tǒng)的綜合統(tǒng)籌管理可使設備按*組合運行,在*情況下運行,既可節(jié)能,又可大大減少設備損耗,減少設備維修費用,從而提高監(jiān)管力度與綜合管理水平
1、系統(tǒng)帶寬計算:根據(jù)需求描述,項目一期有15個河道監(jiān)控點(每個監(jiān)控點使用1只監(jiān)控攝像機),視頻預計視頻使用D1(高清視頻格式)格式傳輸,視頻碼流為2Mbps,只有視頻碼流達到2Mbps的時候,才能保證在監(jiān)控中心解碼輸出高質(zhì)量的視頻畫面,但碼流高,如果網(wǎng)絡丟包就會出現(xiàn)馬賽克圖像或者圖像卡殼。
2、接入點設計:接入點架設應遵循:a、應建立在航道沿線能夠無遮擋直視河道的地點;b、能夠建立制高點的監(jiān)控地點。
3、無線設備選型 :由于監(jiān)控圖像屬于固定傳輸,建議使用外接天線型遠端無線收發(fā)器或者無線DVS外接定向天線,以避免在傳輸過程中無線圖像的失真等等問題,加強點對多點的無線傳輸。
4.接入點無線設備選型:由于河道的地理位置以及制高點不相同,前端設備的天線則使用定向型天線,使無線收發(fā)器設備能*的與覆蓋網(wǎng)絡建立無線傳輸鏈路,達到無線視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)男Ч?/div>
5.船載攝像機選型:由于設備長期處于戶外,潮濕、陰冷的環(huán)境中,建議使用,防水,防霧的一體化無線網(wǎng)絡攝像機/無線網(wǎng)絡視頻服務器設備。由于項目監(jiān)控點有可能需要音頻輸出需求,無線網(wǎng)絡攝像機/無線網(wǎng)絡視頻服務器設備均支持音頻輸入輸出功能。

圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖
系統(tǒng)架設了VPN服務器,為監(jiān)管部門開放視頻監(jiān)控端口和賬號,使監(jiān)管部門監(jiān)控聯(lián)動中心能通過公前端視頻情況了解到的視頻取閱以及視頻控制、系統(tǒng)錄像的檢索、回放、下載等操作。
系統(tǒng)在監(jiān)控中心部署了存儲服務器,存儲服務器配置了10T的存儲空間,可實現(xiàn)無線監(jiān)控點視頻圖像歷史視頻備份≥15天的需求。
系統(tǒng)所使用的網(wǎng)絡攝像機及網(wǎng)絡視頻服務器設備采用H.264視頻編碼標準,圖像達到D1(720*576)的分辨率,圖像質(zhì)量得到保證,船載網(wǎng)絡視頻服務器均帶有基于G.722音頻編碼標準的音視頻輸入輸出端子。
圖2 應用場景圖
1、在河道沿岸安裝15臺150Mbps無線收發(fā)器外接120/60度扇區(qū)天線(天線選型視具體環(huán)境決定)實現(xiàn)對北岸至南岸兩條航道北岸部分的無線覆蓋;河道兩岸根據(jù)現(xiàn)場情況進行無線設備安裝,150Mbps無線收發(fā)器外接120/60度扇區(qū)天線(天線選型視具體環(huán)境決定)實現(xiàn)對南岸至北岸兩條航道北岸部分的無線覆蓋;
2、在渡船、河道執(zhí)法船渡船船載150M無線收發(fā)器設備,與兩岸的覆蓋設備建立無線鏈路,傳輸無線視頻監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)。
工作原理: a、一體化網(wǎng)絡攝像機采集的模擬視頻信號直接采用H.264進行數(shù)字化處理; b、數(shù)字視頻數(shù)據(jù)通過雙絞線接入無線遠端網(wǎng)橋; C、無線遠端網(wǎng)橋外接全向天線將視頻流媒體數(shù)據(jù)傳到相應的無線接入點。
3、河道沿線無線接入設備落地接入有線網(wǎng)絡,將船載監(jiān)控設備采集到的數(shù)字視頻回傳到江心碼頭監(jiān)控指揮中心;
工作原理:
a、無線接入設備通過與船載無線遠端網(wǎng)橋建立通信,接收回傳的數(shù)字視頻;
b、無線接入設備接入有線網(wǎng)絡,江心碼頭監(jiān)控指揮中心通過有線網(wǎng)絡與河道沿線無線接入設備建立通信;
c、無線接入設備通過有線網(wǎng)絡與江心碼頭監(jiān)控指揮中心服務器建立通信后,將數(shù)字視頻圖像傳回監(jiān)控中心。
圖3
河道無線遠程監(jiān)控點的結(jié)構(gòu)如上圖所示,包括無線傳輸系統(tǒng)、網(wǎng)絡攝像機兩部分。執(zhí)法船只采用的防水,防震一體化網(wǎng)絡攝像機采集到模擬視頻信號,通過自身視頻編碼系統(tǒng)得到H.264格式的數(shù)字視頻。無線傳輸系統(tǒng)包括無線遠端網(wǎng)橋和外接全向天線,之間通過射頻饋線進行連接。無線遠端網(wǎng)橋與無線網(wǎng)絡攝像機之間直接采用無線網(wǎng)絡系統(tǒng)連接,數(shù)字視頻通過無線遠端網(wǎng)橋回傳到河道沿線的無線接入點。
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