环保视频监控解决方案.docx

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环保视频监控解决方案

3G视频监控系统

环保解决方案

深圳市宏电技术股份有限公司

2010年2月

1、行业背景

1.1行业背景

近年来，随着人口的增长，工农业生产和城镇建设的迅速发展，各河流域废污水排放量呈逐年不断增加。

流域省界断面水质超标率也呈上升趋势；流域水污染，中下游地区的水污染日趋严重。

特别是随着经济的发展很多很多工业城市的废水排放量较大，已造成城市地表水的严重污染，给人们的生活健康带来了巨大的隐患。

国家也把政治重点流域的水污染防治列入了“十五”计划当中，要求各省市加大工作力度，推进污水防治工作。

1.2行业现状及需求分析

通常在污水口可安装多种采集仪器，主要有污染源在线监测仪器：

同步连续监测污染物排放的总量监测要求浓度与流量。

流量计：

用来规范测量污水排放口的排放流量。

自动采样器：

用于污染源排放口具有流量比例和时间比例两种方式的在线自动采样。

在线监测仪器：

用于工业污染源或污水排放口的在线测分析仪器。

监测主要项目有：

COD、TOC、UV、NH4+-N、NO3-N、氰化物、挥发酚、矿物油、pH等。

环境水质自动监测仪器：

用于在线自动监测水质，水质自动监测项目分为水质常规五参数和其它项目。

现阶段各大部分城市对污染源和城市排污河渠的水质监测大部分已实现自动化监测，一般都是每隔几分钟从污水排放口采样，通过采集设备进行分析，再用DTU将数据以无线网络发送到数据中心。

其中存在的主要问题是不直观，甚至通过某些手段使设备“空运行”，为不法企业的偷放提供了可乘之机。

目前，环保部门提出一种需求，希望能将多种仪器整合起来，能将采集与无线传输结合起来，将采集的数据与视频画面叠加起来，这样能对排污口的情况有直观而方便的检查。

1.3建设目标及重要意义

建设的目标是提供一个系统，包含前端设备，服务器和客户端。

前端设备负责收集各种仪器的数据，包括视频图像，并以EVDO无线网络发送这些数据；市环保局的服务器提供数据中转，用户权限管理等；客户端提供用户查看数据和视频的界面。

另据广东省环保厅的要求，视频和数据需要发送到省厅的服务器，省厅可以通过网页点播视频。

如果能实现上述目标，则能够很好的满足环保部门对于可视化综合监控的需求。

2、系统架构

2.1体系架构

我们对系统的设计如下图所示：

拓朴结构图

前端由数据采集设备，无线DVS和摄像头组成。

无线DVS采用宏电自主研发的H3221。

数据采集设备包含多种仪器，如COD分析仪，流量检测仪，PH值检测仪等等，这些仪器通过RS232串口与无线DVS相连。

无线DVS除了具有视频编码功能，还具有数据透明传输功能，能把来自串口，LAN口的数据通过EVDO网络传输到中心。

摄像头输出的视频模拟信号经DVS编码成H.264后，以50kpbs通过EVDO发送到监控中心。

H3221最高支持400kpbs的上行传输率，但客户可以根据实际要求自行调整，满足需求即可。

H3221还支持定时上下线或短信上下线控制，为用户节省费用。

市级监控中心有服务器和客户端。

服务器提供数据和视频的转发服务，以及设备的接入，数据的存储等服务，同时提供权限配置管理。

服务器运行于LINUX操作系统，相比WINDOWS具有安全性高，稳定性好，无病毒等多重优势。

省级监控中心的服务器与市的不同，它承担的功能相当于一个门户，用户可以通过网页登录到省级服务器，就可以访问辖区内所有的市级节点，这样方便了用户特别是省级领导即时方便的掌握各地的情况。

逻辑图如下：

逻辑结构图

2.2技术架构

：

系统流程图

系统从逻辑上主要包括三个部分：

前端设备，即DVS；中心平台，即全球眼平台；客户端，下面分别描述这三部分的功能：

1.DVS

DVS是数字视频服务器的英文简写。

DVS的主要功能是通过摄像头采集视频信号，将模拟的视频信号压缩编码为H.264的码流，然后通过通信信道传输出去，本系统可采用的信道包括无线和以太网两类。

其中无线通道采用3G。

宏电DVS可以在这两种无线网络间切换，典型的应用如公交车辆，在城市中用EVDO传输视频，开到郊外后采用CDMA传输，增强了设备可用性。

目前，宏电的无线DVS具体型号是H3221-VVZ。

2.中心平台（全球眼平台）

监控平台服务器包括中心管理服务、注册服务、转发服务等，其作用简单概括是管理协调系统的运作，并在前端设备与客户端之间建立联系，与视频流转发。

编码器拔号连入EVDO网络后，首先是向视频服务器注册，把自身的信息向系统报告，报告的信息包括本编码器是否已准备就绪，是否有云台连接到本编码器，客户端才能以此来发现前端设备。

客户端对前端设备的操作也是通过视频服务器转发到前端设备的。

中心管理服务是业务系统的核心，主要功能包括：

用户管理、设备管理、日志管理、业务管理。

主要完成业务管理、用户和设备管理等功能

转发服务器（亦称分发服务器）作为监控中心和终端（编码器）交互的平台，主要进行数据图像和报警信号的转发工作，并进行操作员权限的认证和管理。

平常用户访问的合法图像，都是直接来自于前端视频服务器，保证了现场图像的实时性；但是在大量用户同时访问某个热点前端图像的情况下，前端服务器压力就非常大，网络带宽也有限制，这样可能无法保证所有用户的正常连接、观看图像。

转发服务器就解决了这一难题。

注册服务器（亦称接入服务器）提供编码器终端上线注册功能，并与终端实时保持心跳连接；是一个中心通信枢纽，连接了所有终端设备和网络设备，主要起到注册和定位的作用。

终端设备通过接入服务器注册，成为在线设备，所有的终端设备，以及分发和存储等网络设备都必须在接入服务器注册，成为在线设备。

在线设备之间通常在接入服务器的协助下进行通讯。

通过客户端可以进行视频监控业务操作。

如：

实时视频浏览、录像回放、语音对讲、报警联动等。

3.客户端

客户端接收来自转发服务器的视频流，并播放给用户观看。

另外它还有一些辅助功能，具体是：

控制云台的功能，移动侦测的设置功能，OSD的设置功能。

在用户有监控中心，如果用户需要把视频在电视墙上播放，则系统还需要电视墙服务器，它是将来自于前端编码设备的视频码流进行解码，并输出模拟信号到传统监视设备上，实际应用中，输出的模拟信号被输入到视频矩阵中，经矩阵切换到电视墙上。

电视墙服务器还可进行轮巡，报警弹出，画面分割等功能，作为数字编码与模拟显示系统之间的一个衔接，为集中式数字监控解决方案提供了强有力的支持，实现多场景同时观看的需要。

每台电视墙显示服务器可输出8路D1模拟视频或画面分割后的16个CIF。

3、特色方案

1、字幕叠加

上图是实际工作的视频截图，可以看到，上图右上方有各种数据，以字幕的形式叠加在视频画面上。

用户在观看视频的同时即可了解数据。

2、远程点播

市级服务器接收来自省级服务器的请求，经验证之后可向省级服务器发送视频和数据，从而可实现全省范围内的远程点播，而无需记住各个服务器的用户名密码。

3、多网络自动切换

前端的DVS默认情况下是以EVDO网络优先，但在一些没有EVDO信号覆盖的区域，该DVS可自动的切换到CDMA网络。

4、系统功能模块介绍

4.1系统组成

产品

说明

宏电DVS

视频编码传输设备

平台软件

全球眼平台

客户端

赠送

数据库软件

Oracle10g

平台操作系统

LinuxredhatAS5

平台服务器

IBM3650

注：

每台可负载300个点

电视墙显示服务器

软硬件一体化

注：

每台可输出8路模拟视频

摄像机

枪机或球机

机箱

用于安装DVS和电源，防水防尘

4.2宏电DVS介绍

针对本项目的情况，我们采用H3221-VVZ无线编码器，该款产品集视频编码，无线传输于一体，视频编码采用H.264，传输采用EVDO。

速率传输可达160-230Kbps。

H3221-VVZ编码器启动后自动拔号上EVDO网络，然后根据客户端的控制开始/停止发送视频。

H3221-VVZ编码器可以插入4GB的SD卡，用于保存视频。

以每秒100Kb的视频计算，4GB容量可保存约70个小时的视频。

编码器工作即自动开始保存视频，与是否传输无关。

我们设计保存策略是循环存储，即，如果存储空间不足，自动删除最旧的视频文件

规格

H3221-VVZ

视频压缩方式

H.264

数据传输方式

EVDO

播放分辨率

CIF

视频帧率

8~20帧可调

视频码率

30kbps~230kbps可调

视频输入接口

BNC

视频输入路数

1路

通讯接口

1个RJ4510/100M以太网口；1个RS-232串口；1个RS-485串口

报警输入

2路GPIO

报警输出

2路GPIO

存储

支持一片2GBSD卡

电源

DC12V

功耗

≤5W

工作温度

-20℃~+60℃

工作湿度

10%~90%

尺寸（mm）

163长X109宽X27.3高

4.3平台软件介绍

中心平台采用全球眼协议架构，该平台的服务程序包括中心管理服务、注册服务、转发服务，三种服务打包为综合平台授权，按XXX元/每License收费，各服务程序的功能见2.2

4.4客户端介绍

客户端功能

Ø显示相应区域内能提供服务的摄像头，选择后浏览视频或停止视频

Ø对接收的视频流进行解码播放

Ø提供权限设置

Ø用户/用户组可访问的设备的列表信息维护

Ø用户/用户组相应的控制操作权限设置界面

Ø提供多级区域、机构的设置界面

Ø提供系统设备（如前端）参数设置等操作界面

Ø提供显示系统的控制界面，如设定显示墙上监视器显示指定的实时图像数据

Ø支持多实时视频流轮巡策略。

具备策略持久性，重启后，仍然能够按照上次显示策略自动执行

Ø云台、镜头控制

Ø码流控制范围及清晰度功能

4.5服务器操作系统

红帽子企业版5.3，推荐用户自行购买。

4.6服务器数据库

Oralce10g，推荐用户自行购买。

4.7服务器

推荐IBM3650，4核CPU，2GB内存。

每台服务器的负载能力为500个前端DVS。

4.8摄像机

枪机（HD-IR750H）

主要特性

●采用高性能SONYCCD

●分辨率高，540TVL，图像清晰、细腻

●红外夜视，实现昼夜监控

●支持背光补偿功能

●支持自动白平衡功能，色彩还原度高，图像逼真

●信噪比高，图像画面干净、悦目

●支持自动电子快门功能，适应不同监控环境

●支持自动电子增益功能，亮度自适应

●配备DC3.7~12mm自动光圈镜头

技术参数

参数

HD-DN822LF

摄像机

图像传感器

1/4InchInterlineTransferSONYCCD

信号系统

NTSC/PAL

最低照度

0.7Lux/F1.40.02Lux/F1.4（ICRON）

白平衡

自动/手动/自动跟踪白平衡/室内/室外

增益控制

自动/手动

自动聚焦

手动/自动

镜头

焦距

22倍

变倍速度

1.7秒（光学，广角—远望）

水平视角

51.2-5.58度（广角—望远）

近摄距

200-1000mm

云台控制协议

PELCO-P和PELCO-D（可添加），协议自适应

电源

AC24V/DC12V

功耗

12Wmax

工作温度和湿度

-10℃~50℃（室内）

湿度小于90%

重量

2kg

5、技术优势及系统特点

5.1技术优势：

Ø视频编码与无线传输无逢的结合

Ø改进了H.264编码算法，对脏帧进行插值，减少了码赛克现象

Ø针对无线网络的特点，采用丢帧重传新算法，提高了画质

Ø可以EVDO与CDMA两种网络间切换，解决了网络覆盖的问题

5.2系统特点

Ø可快速灵活布控，特别适合车载移动环境下监控，也适合在大范围较难布线的应用环境中。

Ø可在前端，服务端及客户端进行录相。

Ø前端设备可以用作DTU和路由器，传输其它数据。

6、服务承诺

●设备品质保证

⏹本系统提供的软硬件产品，其保证期为自发货之日起十二个月；

⏹本系统提供的软硬件产品，在品质保证期内，凡因设备本身质量问题引起的设备故障，卖方免费维修。

买方在收到货物后立即进行检验与验收，如有质量问题应在收到货物后七日内以书面方式通知卖方，经卖方确认后可免费更换或退货，否则视为可接收。

软件一年内免费升级；

●售后服务响应

⏹本系统的售后免费服务周期为1年，售后支持电话响应时间为30分钟，现场支持响应时间为2个小时，并提供7×24小时现场服务支持。

●维修保证

⏹我公司对本系统安装安装的软硬件设备进行1年的免费保修和原有系统功能的升级完善，如另加功能的升级，不在免费范围之内；

⏹质保期后提供有偿保修，终身跟踪服务，终身维护；

⏹对系统工程的方案设计、现场施工管理、系统调试等相关技术资料给予售后服务全面的文档咨询支持；

⏹提供原有系统功能软件的技术升级与完善；

⏹质保期届满之后，可根据需要，对系统进行保养和维护，并根据协商确定另行商定系统维护措施。

●系统培训

⏹免费培训系统操作使用人员，培训人数另行商定；

⏹免费进行现场培训，包括理论讲解和实际操作，使接受的培训人员达到能正确操作和维修系统；

⏹培训内容

✓视频系统理论与原理

✓视频操作规程

✓视频监控系统维护

✓视频监控常规故障指南分析与处理

7、成功案例

2009年广东省江门市环保监控

2009年花博会监控

2009年通州阅兵村监控

2009年陕西省冯家山水库监控