移动高速公路无线视频监控技术方案.docx
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移动高速公路无线视频监控技术方案
移动高速公路安全生产
施工现场远程无线视频监控
解
决
方
案
引言
由于高速公路线性特点、投资规模、供电及传输通道等因素的限制，监控系统布设密度非常有限，存在很多监控盲区。
如何充分利用现有无线网络资源突破地理距离的限制，实现对远程监控路段和地区的实时视频信息传输实现管理者远程指挥、调度交通异常事件最大限度地减少突发事件造成的损失，是高速公路信息监控急待解决的问题。
无疑远程无线视频监控系统是有效的解决途径。
摄像机为了满足用户把高清晰的声音/视频数据远程传输而专门设计的音视频编/解码设备，该产品充分考虑远程监控需求的特点，结合了我公司在视频技术方面的优势和最新IT技术。
旨在为用户提供一个专业的、高性价比的远程视频解决方案。
应用3G传输产品可以在无需任何动土工程的情况下非常简单的实现模拟CCTV向网络视频系统升级。
先进的IT技术保证所有硬件24小时无间断工作，异常自动恢复功能保证即使出现任何人为、意外、技术中断设备也能立即重新工作或者自动连接，可通过远程网络进行控制管理、升级、实现了远程管理维护，极大的方便了工程商的维护和用户的使用。
采用摄像机和3G无线传输模块构成的远程监控系统，为管理部门提供了一套有效的道路工地监管工具。
对促进和规范建筑工地经营活动，加强对工地及周边场所管理，改善建筑企业安全防护起到了积极作用。
需求分析
根据高速公路建筑工地的特点，及整个系统的实际情况。
我们对整个系统进行了详细的分析，总结出了大型建筑工地监控管理系统应具有如下的功能要求：
1.系统技术水平先进、运用现代监控技术。
2.系统具有可升级性和可扩容性。
3.系统具有可设置性，管理人员可根据需要对系统进行设置。
4.可实现24小时不间断监视。
5.系统基于B/S体系构成。
6.视频码率连续可调，帧率连续可调，音频码率可调。
7.系统支持多种协议（TCP/IP,ARP,ICMP,FTP,DHCP,HTTP，PPPOE，DNS，组播）。
8.中心可进行实时视频预览、配置、控制。
9.视频帧率、码率可根据带宽自动调节，不影响建筑工地正常业务使用带宽。
10当前端网络断开、视频丢失、视频被遮挡能自动报警，上传中心。
11.在报警时能自动切换录像。
12.能实现语音对讲。
13.系统具有故障自我诊断、及简单故障恢复功能。
14.能实时叠加建筑工地相关信息，工人工作状态，以及与其他设备的连接。
利用现有网络建立数字化视频监视系统可以为用户节省投资、提高系统的开放性以及带来额外的投资回报。
通过将视频数字化、网络化，网络内部/外部的权限使用者可以通过网络随时、随地观看现场清晰的视频图像和录像。
设计思想：
方案设计的基本目的是满足用户的要求，并且尽量利用现有资源，节省建设成本，同时必须满足系统技术成熟稳定，技术在未来一段时间内保持先进，且操作方便灵活。
本设计在实用的基础上，充分发挥系统的先进性、成熟性、可靠性和可扩展性，充分考虑用户的需求，兼顾整体效益和前期投资，照顾长远利益，最大限度地发挥用户投资效益。
1）分布式系统结构：
基于本系统需求和方便的可扩展性，采用分布式系统结构可以更好的将各的监控点信号通过宽带接入到INTENET，统一传到监控中心。
实现方式是以数据库为中心，以网络为主干，以系统的网络设备和前端摄像机为节点，组成一个基本的数字监控系统。
2）实用性：
本方案采用的主要技术和产品，具有成熟、稳定、实用的特点，完全满足应用、技术开发及信息管理的需求，在中国有实例，开发厂商在中国，本地武汉有办事机构，有足够的备品，有良好的信誉、服务和多方面的技术支持。
3）先进性：
本方案建立在自主开发的具有世界一流水平的控制平台上，采用了信息流控制、网络均衡和操作系统底层控制的核心控制技术，具有分层处理、信息优先级控制、信息队列、均衡负载等先进技术，保证平台下各子系统可以紧密配合，与其它子系统可以互连和集成，提供强大的系统集成功能。
而控制核心有稳定可靠、效率高、速度快等特点。
本系统代表了目前网络视频应用的最先进成熟技术和今后一段时期的发展方向。
3）灵活性：
系统采用基本组网方式为TCP/IP，是目前广域网和本地网都通用的组网方式，保证了本系统和所有设备在网络的基础上可以平滑地过渡到新的网络化、数字化、多种用途、集中监控，分级管理的方式，而网点、控制点、设备可方便地实现数量的增减、控制逻辑的改变。
5）稳定性：
本系统具有独特的联网管理功能，严格控制带宽，保证网络传输的顺畅；管理、操作权限的分级实现，保障管理的统一、规范；信息流分层，保证基本信息畅通。
强大的设备管理、实时状态监控、自我诊断、远程恢复等功能，可保障系统长期稳定运行；
6）可扩展性：
系统预留开放的接口以便扩充之用；控制部件（软、硬件）采用模块式结构、内部总线化，控制协议接口等技术措施，可以方便灵活进行扩充和裁减，保证未来的适应性；本系统还支持国际工业标准控制协议，在将来的设备选择和选型上有更多的选择和空间。
这是许多其他系统所不能做到的。
7）安全性：
本方案采用的是高安全机制，128位随机密钥，密码和安全验证符合国家和行业标准。
前端网络摄像机设备置于安全访问机制的保护之下。
8）易用性：
采用B/S方式，网络用户可以在任何电脑上通过经过授权，进行管理和监控操作。
系统基于优良的操作平台，模块式设计，全部采用图形化界面，操作简单，界面人性化，对操作人员没有特殊的专业要求。
3G视频监控技术简述
1.3G视频监控概述
随着移动通信技术的发展和3G时代的到来，移动通信数据网络为监控视频数据的传输提供了更好的传输条件。
无线网络视频监控技术，在有线视频监控技术的基础上，迅速发展成为视频监控应用领域的另一重要分支，并根据行业应用的不同需求，提供各种类型的服务。
目前，众多的行业用户应用，如建筑工地，高速公路工地，通信工程、平安工程、城市交通系统的道路监控、检验检疫部门的电子监管视频系统。
这些特殊行业用户对监控系统的要求很高，不仅需要视频监控系统为其提供实时、清晰的有线图像、保存完好的数据、迅速响应的云台控制等，还增加了对无线视频采集（如各种环境下工地，交通巡逻、平安城市移动巡逻、城管移动巡逻与执法等）及移动视频的观看、控制方面的要求。
往往在许多特殊的应用环境，有线监控部署的成本很高甚至根本无法部署，在这样的环境中3G无线视频监控就有了很大的用武之地，目前无线视频监控的应用需求在通信运营商、公交、公安、交通、城管、电力、金融押运、现场勘查等行业领域有着广泛的应用需求。
2.视音频监控应用特点
3G视音频监控传输系统融合了3G技术、视音频编解码技术、数字加解密技术、网络传输技术。
凭借无线性、移动性、便携性、高带宽、高清晰、双向性等优点，对数字图像和声音通过多路3G无线链路进行高清晰处理和流畅传输，能够广泛应用在公安现场勘察车辆、应急指挥系统、海事巡逻、公交地铁车辆、水闸航道监控、交通执法、市容城管执法、水利防汛、森林防火、金融押运、远程保险定损、景区管理等诸多有线监控难以部署的领域。
3G网络是移动运营商所建的全社会覆盖的巨型网络，利用运营商建设的现有无线网络传输移动视频图像和声音，有以下显而易见的优势：
地理位置广，只要在手机信号能覆盖的位置就能传输视音频
初始投资低，省去了基站建设的建设和维护的高额费用，从全社会角度看可以避免大量单位重复建设基站，从而节省了社会资源。
通讯资费便宜，手机链路的通信资费相比卫星等传输方式，资费具有极大的优势，同时通过参加套餐、预存话费等方式还能够大幅降低运营通讯费。
从而使无线视频监控纳入日常业务而成为可能。
第2部分设计方案（3G无线视音频传输系统）
通过多条3G链路捆绑，即3G无线链路集群，实现的无线音视频监控系统能够汇总捆绑多条链路的带宽，实现单条链路无法实现的高清晰的视频传输清晰度。
以目前的图像编码技术，200KBPS以下的传输带宽速率，仅能做到QCIF图像传输（176*144），其视频清晰度一般无法满足基本的视频监控需求。
需要做到清晰的监控视频，视频格式至少要达到CIF（352*288），要达到较好的监控效果还必须能够达到较高的帧率，要达到25帧/S，对监控人员来说才感觉比较流畅。
3G无线链路通道包含上行和下行两个方向的传输通道，无线视频应用，需要控制中心实时监控无线监控点的视频和音频，需要无线监控点的图像和声音持续的传送到监控中心，因此主要使用的是无线链路的上行通道。
经过实际测试，通过中国移动所运营的3G网络链路，理论传输速度为下载3.1M，上行1.8M。
经过实际测试，单条链路上传速率可达300-600K左右，采用2条或以上链路集群技术，可达到600K-1M左右带宽，传输数字视频图像可做到CIF（352*288）25帧每秒的效果。
并且在传输图像信号的同时，声音信号也可以同步流畅的进行传输。
系统应用优势
无线应用，“随时，随地，按需监控”随着现代监控的发展，往往在很多环境下有线接入成本较高，或根本无法接入。
此时采用本系统，相对于有线监控具有难以比拟的优势。
真正能够做到“随时，随地，按需监控”，从此不再受空间的限制。
功能集成，充分利用网络资源常规的解决方案都是将上述的功能利用多个系统来实现，造价高且以后的扩充和升级不方便。
本方案利用现代计算机网络技术的先进性，将多个功能集成起来，不仅充分利用了网高速准确的优点，同时也容易将各种服务需求集成于Intranet，体现了先进性和经济性。
优秀的图像品质采用先进的H.264编解码技术，图像清晰、自然。
3G终端本地监控和录像可达到高清晰度分辨率704×576像素（D1格式），监控中心可达到的监控和录像的标准分辨率352×288像素（CIF格式）。
图像无闪烁，连续性好，真正能够达到标准图像帧率25帧/秒（PAL制式）。
系统结构灵活采用标准的组网方式，可以组成点对点的监控系统，又可以组成一个中心对各站点的系统；在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个用户的需要，可以组成多级监控系统。
可扩容性强采用模块化设计，能够平滑实现端局扩容、中心扩容和分控台扩容。
无论单级扩容或多级扩容都可以充分利用前期资源，降低扩容投入成本。
易操作性控制界面、菜单全为中文，人机交互式图形界面，用户可以非常迅速地熟悉操作软件的使用。
设计依据：
《工业电视系统工程设计规范》GBJll5—87
《远动设备终端通用技术条件》GB/T16435-1996
《中华人民共和国安全行业管理规范》
《软件工程国家标准》
《中国电气安装工程施工及验收规范》
《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
《安全检查防范系统通用图形符号》GA/T74-94
《社会公共场所安全防范工种设计规范》
《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92
公安部、公安厅技防办有关文件规定。
《中华人民共和国公共行业标准》（GA/T70-94）
《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
《电气装置安装工程施工及验收规范》（BGJ232.90.92）
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198-94）
《民用工业建筑电气设计规范》（GJT16-92）
《电视系统视频指标》（CCTRRECOMMENDATION472-3）
系统设计:
项目需求：
监管部门可以通过INTERNET网络客户端看见远程高速公路施工情况和实时画面，对工地进行有效的安全管理，保证监控图像实时回传并且保存在监管部门服务器上，高速公路工地监控复杂性要求必须使用移动3G网络，摄像机使用三星600线30倍变焦宽动态低照度的高速球，要能够根据现场情况实时推进（需要移动树杆）全部供电通过太阳能供电。
结合项目需求系统设计图如下：
系统网络拓扑图
系统组网方式和需求
控制中心可选择采用公网接入，或虚拟专网接入方式（VPDN方式）
如采用公网接入，且车载终端数量较多，建议采用2M-10M专线接入，控制中心接收服务器要求需要有固定的公网实地址
另外可选择虚拟专网接入，也需要采用2M-10M专线接入，须由申请专门的SIM卡拨入用户名和密码，和对专线进行设置，使3G传输设备与控制中心设备形成虚拟局域网，IP地址可互相访问，这种方式保密性和速度都比较好
由于高速公路工地地域分布广，工地与监管部门之间距离间隔大，因此各地区通过移动网络与工地总部连接；系统采用集中管理机制，运用C/S架构，对系统内所有设备和用户端进行集中管理、远程设置、远程升级、远程维护。
将整个系统的管理、维护工作集中到一台服务器。
对于网络中各项远程报警、视音频终端设备的维护，管理员不必到达设备现场，在远程就可监测设备运行状态，修改设备的各项参数，既提高了设备维护效率，又节省了人力与时间，也便于整个系统的管理，使整个监控系统的可靠性得到有力保障。
硬件软件产品介绍
三星高速球宽动态
产品特性：
•高分辨率：
600线（彩色）,700线（黑白）•最低照度：
0.2Lux@F1.65（彩色）,0.02Lux（黑白）•37x（3.5~129.5mm）光学变焦（SCP-2370HP）33x（3.5~115.5mm）光学变焦（SCP-2330HP） 27x（3.5~94.5mm）光学变焦（SCP-2270HP）,16x数字变焦•ICR日夜转换，动态侦测,SSNRIII•IP66,同轴视控（Pelco-C）,RS-485•24VAC
规格/型号
SCP-2370HP
显示
摄像元件
1/4"SuperHADCCDII
总像素
795（水平）x596（垂直）
有效像素
752（水平）x582（垂直）
扫描系统
2:
1隔行扫描
同步方式
内同步/线性同步
扫描频率
水平：
15.625KHz/垂直：
50Hz
水平分辨率
彩色：
600TV线
最低照度
彩色：
0.2Lux@F1.65（50IRE）,0.0004Lux（感光度,512x）
黑白：
0.02Lux@F1.65（50IRE）,0.00004Lux（感光度,512x）
信噪比
52dB
视频输出
CVBS:
1.0Vp-p/75Ω复合视频
镜头
可变焦距
3.5~129.5mm（37x）
最大孔径比
1:
1.6（Wide）~3.9（Tele）
镜头可视角度
H:
55.5°（W）~1.59°（T）/
V:
42.5°（W）~1.19°（T）
镜头类型
手动/自动/一次聚焦
最小可视距离
1.8m
缩放速度
2.8秒（广角到长焦）
转动范围
水平转动范围
360°
水平旋转速度
预设：
600°/秒，手动：
0.024°/秒?
180°/秒
垂直转动范围
-5°~185°
垂直旋转速度
预设：
600°/秒，手动：
0.024°/秒?
180°/秒
预置位
255个
预置位精度
±0.1°
功能
屏幕显示
支持多语言：
英/法/德/西/意/中/俄/波/捷/罗/塞/瑞/丹/土/葡
摄像机识别号
关/开（最多12个字节）
日夜转换
自动（ICR）/彩色/黑白
背光补偿
BLC/HLC/关
对比度增强
SSDR（关/低/中/高）
数字降噪
SSNRIII（关/低/中/高/用户）
数字图像稳定
开/关
动态侦测
关/跟踪/检测
隐私遮挡
开/关（8个区域可设置）
感光度
2x~512x
自动增益
开/关
白平衡
自动跟踪/室外/室内/手动/自动白平衡（1,700K°~11,000K°）
电子快门速度
1/50~1/120,000sec
数字变焦
关/开（1x~16x）
数字翻转
水平翻转/垂直翻转
时间表
日期/时间
报警
8路输入，3路输出
远程控制
同轴视控（配合SPC-300P）,RS-485
协议
Coax:
Pelco-C（Coaxitron）,
RS-485:
Samsung-T/E,Pelco-D/P,Vicon,Honeywell,Panasonic,Bosch,AD,GE
环境
工作温度/湿度
-50℃~+50℃/90%RH以内
防护等级
IP66
电子
电源
24VAC
功率
最大15W/60W（风扇&加热器开）
外观特性
颜色/材质
象牙白/铝，塑料
尺寸（宽x高x深）
Ø248x316.5mm
重量
4.5Kg
无线3G传输设备
基本功能：
采用H.264视频压缩技术，压缩比高，且处理非常灵活
支持完整的TCP/IP协议簇，支持视频、音频、报警
语音数据、串行数据通过TCP/IP网络传输
支持PPPOE、DHCP，ICMP协议
内置WEB预览功能，可进行IE访问和浏览实时视频
支持云台与电动镜头的控制，支持多种解码器协议
可进行预置位、巡航、轨迹的设置与调用
支持RS-232串口网络透明通道传输
支持双向双工语音对讲
具有报警输入、移动侦测报警、报警联动输出等报警功能
支持定时抓拍图片传输技术
支持路由上网，DMZ，NAT功能
支持RTU数据，报警数据，设备信息等数据叠加到字幕显示
支持网口，串口数据与视频数据流之间的QOS保证功能
支持多种数据存储方式，服务器存储，本地SD卡存储
支持手机和PC客户端远程实时浏览视频图像
设备型号
H3201-VTZ
H3201-VVZ
H3201-VHZ
视频压缩标准
H.264
无线网络传输
TD-SCDMA/EDGE/GSM
EVDO/CDMA1X/GSM
WCDMA-HSUPA/EDGE/GSM
回放分辨率
QCIF/CIF/2CIF/DCIF/4CIF
视频输入路数
1路
视频输入接口
BNC（电平：
1.0Vp-p，阻抗：
75Ω），支持PAL制
视频帧率
PAL：
1--25帧/秒
码流类型
视频流/复合流
压缩输出码率
16K--2M可调，也可自定义。
（上限2M，单位：
bps）
音频输入路数
1路
音频输入接口
BNC（电平：
2Vp-p，阻抗：
4.7kΩ）
音频压缩标准
G.726
音频压缩码率
16Kbps
语音对讲输入
1路（电平：
2Vp-p，阻抗：
1kΩ）
通讯接口
1个RJ4510M/100M自适应以太网口，1个RS232口，1个RS485口
网络功能
TCP/IP,PPPOE,DDNS,FTP,DNS,DMZ,NTP,DHCP,NAT,ICMP,ROUTE
报警输入
2路GPIO
报警输出
2路GPIO
存储容量
1G~32GSD卡
电源
DC12V
功耗
≤4W
工作温度
-20℃--＋65℃
工作湿度
10％--90％（非凝结）
尺寸（mm）
156.5mm（长）×105mm（宽）×32mm（高）
重量
≤1Kg
WTOX电源/视频/控制三合一防雷器
WTOX电源/视频/控制三合一
WTOX系列电涌保护器（SPD）
产品说明
WTOX系列CCTV多功能电涌保护器，适用于交/直流供电云台控制端口的监视摄像机防雷保护，多功能一体化设计，易于安装，WTOX电涌保护器采用串联保护，可以全面保护监视设备。
WTOX3-2203合1保护220V交流供电监视器视频/音频/音频信号/云台控制线。
WTOX2-2202合1保护220V交流供电监视器视频/音频/音频信号。
WTOX3-D243合1保护24V直流供电监视器视频/音频/音频信号/云台控制线。
WTOX2-D242合1保护24V直流供电监视器视频/音频/音频信号。
型号规格及其含义
产品特点
1、多功能电涌过压保护，具有结构紧凑，低残压，信号传输优越。
2、适用于视频信号和交流电源组合使用。
3、安装方便，维护简单，电源防雷实效LED指示。
产品适用范围
1、带云台摄像机保护。
2、不带云台摄像机保护。
3、其它类似信号处理设备保护。
安装和维护
1、将WTOX系列电涌保护器固定到墙上或放置于可靠平面上，按照电涌保护器上的图标进行线路连接即可。
2、电涌保护器的PE接地应于防雷接地线可靠连接，地阻要求应符合国家有关标准。
3、被保护设备与电涌保护器不得超过1米。
4、当信号或电源电压超过WTOX电涌保护器Uc值，WTOX电涌保护器会损坏，同时出信信号中断。
5、当信号或电源电压超过WTOX电涌保护器的负载电压时，电涌保护器会发热损坏，当出现上述情况时，必须速取下WTOX电涌保护器，重新选择与保护设备匹配的电涌保护器。
主要技术参数
外型尺寸图
客户端软件介绍
WebVideo平台的产品主要包含数据库服务器、数据库ODBC（OpenDatabaseConnectivity）驱动程序、中心管理服务器、存储服务器、转发服务器以客户端组成。
典型组网
WebVideo平台的组网方案灵活多样，典型的组网部署方案如图2-1、图2-2和图2-3所示。
分布式--域名解析方式
图2-1所示的组网方式对视频数据安全加密要求不是特别高。
一般应用于小型企业的视频监控场景下，如小型便利店连锁视频监控等。
其优点是宽带费用成本低、安装方便。
但其安全性一般、稳定性较差。
该组网环境下，要求中心管理服务器、存储/转发服务器的地址为动态公网IP地址，前端DVS/MDVR（MobileDiskVideoRecorder）设备中的SIM（SubscriberIdentifyModule）/UIM（UserIdentityModule）卡为公网模式。
由于ADSL所获取的公网IP地址为动态的，每次路由器重启，获取的公网IP地址都不一样，所以需要在中心服务器上开启一个域名解析软件（例如，花生壳、88IP、3322等域名解析软件），在前端DVS/MDVR中的服务器IP地址设置为域名服务器地址。
分布式--运营商专线&固定IP
图2-2所示的组网方式一般对视频数据安全加密要求非常高。
一般应用于政府、国企、事业等单位视频监控场景下，如国家电力、国家水利、公交车载等视频监控。
其优点是安全性高、稳定性高，但专网费用高、铺光纤铺设较为复杂。
该场景下，一般要求中心管理服务器IP地址为运营商光纤专网IP地址，前端DVS/MDVR设备中的SIM/UIM卡为专网APN（AccessPointName）/VPDN（VirtualPrivateDial－upNetworks）模式。
由于运营商光纤专网IP地址不会变化，所以在DVS/MDVR中的服务器IP地址设置为光纤专网固定IP地址。
集中式—固定公网地址
图2-3所示的组网方式对视频数据安全加密要求不是特别高，一般应用于大型企业的视频监控场景下，如大型链锁商场视频监控、加油站视频监控等。
其优点是稳定性好、安装方便，但其安全性一般、固定IP地址费用较高。
该场景下要求中心管理服务器IP地址为固定公网IP地址，前端DVS/MDVR设备中的SIM/UIM卡为公网模式。
由于固定公网IP地址不会变化，所以在DVS/MDVR中的服务器IP地址设置为固定公网IP地址。
环境要求
WebVideo平台的服务器软件安装环境比较灵活，既可以集中式部署又可以分布式部署；客户端的部署，用户可根据实际场景进行灵活部署。
这里仅介绍服务器软件的部署方案。
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