3g无线视频监控系统.docx
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3g无线视频监控系统
3g无线视频监控系统
设
计
方
案
书
（兼容GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO）
深圳市特力康科技有限公司
二〇一〇年四月
一、前言1
二、系统的设计原则3
2.1系统的可靠性、稳定性3
2.2系统的安全性3
2.3系统的可操作性3
2.4系统的可扩展性3
2.5系统的先进性4
2.6系统的可维护性4
2.7系统的性价比4
三、系统的设计要求5
四、系统的工作组成6
4.1无线视频监控系统工作原理6
4.2高压输电线路塔基防盗无线视频监控系统示意图6
五、系统的重要组成部分及指标参数参考7
5.1远程图像采集主机子系统7
5.2高速球摄像头子系统8
5.3太阳能供电系统子系统9
5.4三鉴红外探测器子系统10
5.5高性能聚合物蓄电池子系统11
5.6监控中心（环境指标要求）子系统12
5.7监控中心的软件设计子系统12
六、系统功能特点15
6.1系统高稳定性，保证设备正常运转15
6.2高清晰数字视频及图片即时获取15
6.3塔基红外探测外力告警15
6.4远端可拍，近端可控15
6.5便捷的供电方式及电源管理功能15
6.6强大的图像监控终端16
6.9.1监控容量大16
6.9.2用户的权限管理16
6.9.3远程遥控拍摄17
6.9.4完善的视频、图片管理、检索功能17
七、输电线路塔基图像防盗监控运营成本分析18
八、本项目的设备配置清单20
一、前言
随着国民经济的高速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，对供电部门提供电力供应的质量（稳定性、不间断性及伴随服务）要求也越来越高，因此远距离高压输电线路的电网运行的安全性显得尤为重要。
目前影响高压输电线路运行安全的因素主要有以下几个方面：
1、人为外力破坏塔基严重影响输电线路安全。
近年来随着金属材料的上涨，不法分子大量偷盗电力铁塔塔材、斜拉线等设备，导致塔基倒塌，输电中断，严重影响了输电线路的安全。
2、恶劣的冰灾天气严重影响输电安全。
2007年底的冰灾让人们重新认识了覆冰的危害，大量的覆冰导致导线压断、塔基倒塌，严重影响了输电线路的安全。
3、施工现场塔吊、车辆等设备穿越城区架空线路严重影响城区架空线路的危害。
经济的高速发展导致城区施工现场越来越多，塔吊、车辆等超高设备穿越城区架空线路直接导致导线切断，同时高压也会造成车毁人亡的情况，严重影响了输电线路的安全。
4、林区高树成长压线严重影响严重影响输电线路安全；
林区树木随着成长会越来越高，经常会压到穿越林区的导线，导致导线压断或短路，严重影响了输电线路的安全。
5、偏远山区、林区人工巡线困难的线路也是影响输变电线路安全的一个因素；
定期的巡线是保证输电线路安全的一个重要手段，然而穿越偏远山区、林区的线路人工巡线非常困难，无法确定输电线路是否存在安全隐患，也将严重影响了输电线路的安全。
6、塔基周围挖沙石、挖土方破坏塔基的地基也是影响输电线路安全的一个因素；
塔基周围经常有挖沙石、玩土方的情况，一旦接近地基就有可能影响塔基的稳定，也将严重影响了输电线路的安全。
综上所述影响输电线路的安全因素，各超高压输电网局及电力公司迫切需要采取措施监视、防范影响输电线路安全的各种情况发生。
本项目提出的“高压输电线路塔基防盗无线视频监控系统”，专业针对性很强，主要针对高压输变电线路的森林树成长对线路的威胁、积雪无法巡线的威胁、塔基挖沙的威胁、塔基被盗的威胁，而设计的系统。
“高压输电线路塔基防盗无线视频监控系统”是基于公网无线GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO的数据通道为传输手段，从而实现对高压输变电线路/塔基情况进行在线实时监测。
同时具备强大的监控中心，既能支持告警实时抓拍图片，也能支持实时视频。
同时通过自身太阳能供电，完成全天候工作，达到实时监控的效果。
这些功能很好地满足了当前的高压输电线路、塔基安全监控实际需求，将使高压输电线路、塔基的安全防护系统建设成为“安全防范无漏洞、安全管理现代化、安全信息数字化”的综合型、高水平的安全防范系统。
提高电力行业高压输电线路的现代化管理水平提供了有力的保障。
二、系统的设计原则
“高压输电线路塔基防盗无线视频监控系统”设计本着合理、实用、可行、可靠原则，组网简单、扩容方便、标准开放、功能全面，适用于大中型的多点、远程、实时、集中监控系统，实现集散式监控、报警、录像、智能化检索、系统管理及设备在线维护等诸多功能；保证最大限度地发挥用户的资金效用；采用当今先进、成熟的技术设备，力求软硬件系统具备最高的性能价格比；具体概括为以下几个方面：
2.1系统的可靠性、稳定性
系统是建立在GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO通信平台上，设备具备在恶劣环境（狂风、暴雨、冰雪）下持续正常工作的能力，整机可长时间连续工作（≥10000小时）。
2.2系统的安全性
系统采用MD5算法实现与ICP之间的相互认证。
当需要安全的数据传输时，可采用TLS层连接。
采用防火墙技术来保证物理层、链路层及IP层的安全，可根据传输业务类型的不同设定不同安全级别、选择不同的加密算法进行加密，可支持DES，RSA加密算法。
多媒体数据通信采用DRM加密，控制指令及数据通信采用SSL加密。
2.3系统的可操作性
产品操作简单，使用方便，无须记忆复杂的操作方法或指令，在初次安装时进行相关的设置，而全部的初次设置由专业人员完成.
2.4系统的可扩展性
系统设计留有充分的余地，以便日后比较方便地进行系统扩容。
2.5系统的先进性
设备集无线通信、嵌入式系统、图像压缩、DSP等多种先进技术于一身，用户可以通过各种途径查看现场的实时照片，无论用户身处何方，都可以随时随地获取所关切的监控现场信息。
2.6系统的可维护性
设备可以通过授权用户进行远程控制、管理、维护，只需短信就可以配置设备的各种参数，无需人员到基站进行现场设置，节约时间和运输成本。
2.7系统的性价比
该系统比传统有线视频监控成本造价低，技术更先进，功能更强，技术延续性和可升级性更强。
三、系统的设计要求
（1）系统应在任何时候都能对输电线路进行有效监视，以便及时了解的情况。
（2）系统应能兼容GPRS/EDGE或CDMA1X/3GEVDO通讯网络，只要有GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO信号的地方均可使用、不用自建、维护通讯网络，通讯距离不受限制。
（3）系统应能不停电即可安装，安装地点灵活方便，装置拆卸方便，在该测点不需要监控时可自行安装到其他监控点。
（4）系统应采用专业云台恒速球摄像机，具有抗干扰、耐高低温、图像清晰、监控距离远等特点。
（5）系统自身能在低温条件下工作。
（6）室外工作要考虑防水防雷设计。
（7）塔基监控系统采用太阳能电源供电。
（8）系统可实现预警功能，当有外触发告警时可同时启动摄像机拍照或录像，照片或视频可及时传回中心并存储。
四、系统的工作组成
4.1无线视频监控系统工作原理
摄像头采集到的模拟视频信号，如：
塔基环境、线路、塔下作业图象，送到无线视频终端，经过数字化、视频压缩编码后，通过GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO无线网络、internet网送到视频监控中心，在监控中心上对视频流进行解码，即可看到摄像头拍摄的现场视频画面。
具体为，通过远程数据图像采集器从CCD摄像机采集模拟视频信号，然后把图像数据进行编码和压缩成为数字视频数据。
最后利用GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO无线传输模块将图片及现场数据以IP包的方式发送到图像数据监控服务器。
图像数据监控服务器和图像数据监控客户端分别是装有远程图像监控服务端软件和客户端软件的PC机，它们都连接在互连网络上，由于远程数据图像采集器没有固定的IP地址，所以客户端主动去浏览监控图像和设置监控参数都是通过服务器来中转的。
监控中心通过图像数据监控客户端实时浏览观测各监控点的现场情况，维护监控人员通过从现场发送来的视频、图片、等数据进行分析比对，如出现异常的预警信息，即立刻作出相应的应急处理，以确保高压线路的安全运行。
4.2高压输电线路塔基防盗无线视频监控系统示意图
示意图一
示意图二
五、系统的重要组成部分及指标参数参考
5.1远程图像采集主机子系统
远程图像数据采集主机示意图
（1）嵌入式设计，内置GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO无线Modem，独立工作，体积小，功耗低，高可靠
（2）1-4路视频输入，内置双模式视频压缩编码器，压缩模式可在线选择，最高分辨率704x576（PAL
（3）支持双向测控数据复用，1路视频+2路双向串行数据可同时传输
（4）内置GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO网络通讯控制协议及TCP/IP协议
（5）压缩编码器-1：
高质量CAMEC-I/II活动视频压缩编码，160x120-704x576多种格式
（6）压缩编码器-2：
JPEG静止图像压缩编码，160x120-704x576多种格式
（7）传输速度：
平均15～20帧/秒（彩色CIF，EVDO
（8）支持动态或固定IP地址方式，支持域名解析，多种触发启动模式
（9）2路双向辅助串行口可控制云台镜头，可连接串行用户设备
（10）两路数字量输入/输出，支持外部开关量触发，支持报警前后现场录像
（11）支持事件短信提示
（12）接收软件支持网络客户端共享浏览
（13）电源：
DC7.6V～25V,待机功耗约0.5W,运行功耗1～3W
5.2高速球摄像头子系统
高速球摄像头示意图
采用索尼一体机芯，高亮红外灯设计，实现真正的无暗角。
本款产品使用多种安装结构方式，安装方便，故障率小。
在显示方面，采用了最新技术，显示效果更为细腻。
独有的防高磁辐射隔离电路、防低寒自动加热模块，内置高灵敏温度传感器，球机可根据自身温度自动控制内部加热器的开启与关闭。
同时，集成了业内全功能高速球机的功能，如英文菜单、菜单锁定、等功能，更为智能化。
（1）图像传感器1/3”SONYSuperHADCCD
（2）有效像素PAL：
500（Hx582（V NTSC：
510（Hx492（V
（3）信号系统P制/N制
（4）水平清晰度彩色520线/黑白570线，22倍光学变焦，可拉伸400m
（5）内置镜头6mm
（6）信噪比大于48dB（AGCOFF）
（7）Y特性0.45
（8）最低照度0Lux（红外灯开启
（9）快门速度1/50秒至1/100,000秒
（10）视频输出1.0Vp~p75Ω（BNC
（11）电源功耗DC12V，120mA（红外灯开启时，最大电流300mA）
（12）外壳铝合金（黑色或银白色）
（13）具有清晰的红外夜视功能。
（14）红外灯照射中距离50m
（15）红外波长850nm
（16）红外灯自动开关夜晚/白天/开关
（17）操作温度-40°～60°
（18）环境温度0～95%（无冷凝）
（19）防护等级IP66、全天侯防护罩，TV1500W防雷、防突波和防浪涌保护
5.3太阳能供电系统子系统
太阳能供电系统示意图
（1）太阳能板硅体单晶
（2）太阳能板尺寸500mm*800mm
（3）太阳能电池100W
（4）输出电压12VDC
5.4三鉴红外探测器子系统
三鉴红外设备示意图
采用的三鉴红外是一种综合当今安防领域最新科技的高性能双窗口探测器，由主从双组高精被动红外探测装置和抗强光电路及不易老化的超长寿命微波模块与模糊逻辑数码核心组成，防水外壳，造型优美。
（1）微波与被动红外复合探测，并经ASIC模糊逻辑数码（专利）分析，排除种种普通探测器无法克服的干扰，只对真实人体移动报警，杜绝误报漏报，性能远远超出无微波功能的各种红外探测器。
可防止飞鸟、鼠群、等45公斤以内宠物引发误报。
（2）采用享有专利的全范围精密温度补偿，无论环境温度如何变化，探测灵敏度始终一致，没有温度死区（一般探测器在32℃～40℃时，灵敏度大幅度下降，或在其它温区极易误报）。
（3）可编程功能，拥有最大的应用灵活性。
（4）电源：
DC9～12V
（5）工作电流：
静态18mA报警33mA（12VDC工作电压
（6）上电自检：
预热20秒
（7）感应器：
双组低噪声双元结构
（8）感应灵敏度：
3级可选
（9）透镜探测窗:
上视窗72个,下视窗36个
（10）探测角度:
110°
（11）覆盖范围：
15m×15m
（12）温度补偿：
自动双曲线温补
（13）振荡源:
微带电路、振荡单元
（14）工作频率：
3.2GHz
（15）灵敏度（微波装置）：
30%-100%可调
（16）报警指示：
红色指示灯亮3秒
（17）报警端口：
常开常闭报警端口，接点容量100mA/30VDC
（18）防拆开关：
平常为连通，拆开时开路，接点容量100mA/30VDC
（19）产品尺寸：
138×75×46mm
（20）工作温度：
-45℃至75℃
（21）保存温度：
-45℃至70℃
（22）抗电磁干扰：
﹥30V/M
（23）抗白光干扰：
﹥1，000，000LUX
（24）使用场所：
全天候室内,外均可
5.5高性能聚合物蓄电池子系统
高性能聚合物蓄电池示意图
5.6监控中心（环境指标要求）子系统
监控中心示意图
硬件环境要求：
（1）CPU奔腾2.6GMhz
（2）内存1G
（3）显示卡NvidiaGeforceFX5200或者ATIRADEON7000（9000系列128M显存，显卡需支持硬件缩放功能
（4）操作系统32位简体中文\英文Windows2000、WindowsXP、Windows2003、WindowsVista和64位简体中\英文Windows2003、WindowsXP、WindwosVista等操作系统
（5）软件环境IE6.0以上版本，DirectX8.0以上版本，TCP／IP网络协议
（6）系统需求安装本软件的PC显卡需支持图像的颜色转换及缩放，目前已测试的有NvidiaTnt/Tnt2、GeforceMx200/400/420/440Fx5200/5600等系列，ATIRadeon 7000/7200/7500/8500\9000/9200/9500/9600等系列，MatroxG450/550，INTEL845G/865G等系列显卡。
注意显卡的驱动必须支持硬件缩放功能。
5.7监控中心的软件设计子系统
（1）.图像监控系统的软件
a.无线图像监控系统服务器软件
无线图像监控系统由图像编码器（也称为前端）、图像监控流媒体服务器和客户端监控软件组成，图像编码器将实时采集的图像经压缩编码后，通过GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO网络发送到流媒体服务器，客户端监控软件登录图像服务器站点，实现实时图像浏览、监控。
服务器主要由图像监控服务器和存储服务器组成，图像监控服务器负责整个系统的连接和运行，存储服务器是可选组件，主要用于集中存储图像数据文件。
同时，可选用动态域名解析服务器，配套使用，方便图像编码器的配置和管理。
图像监控服务器是系统的核心，负责连接前端图像编码器与客户监控端，并进行图像数据和控制命令转发，同时连接和管理存储服务器中的图像数据，以及管理系统中的各种设备和资源，包括图像流管理、录像管理和用户管理等。
b.无线图像监控系统客户端监控软件
无线图像监控系统由无线图像编码器（也称为前端）、图像监控流媒体服务器和客户端监控软件组成，图像编码器将实时采集的图像图像经压缩编码后，通过网络（无线或有线）发送到流媒体服务器，客户端监控软件登录图像服务器站点，实现实时图像浏览、监控。
客户端由监控器和播放器组成，监控器用于实时浏览、管理图像，播放器用于播放存储的图像文件，使用监控器软件登录图像服务器站点，能够实现多画面图像浏览监控，同时提供多站点（服务器）登录、图像参数控制、PTZ控制、逻辑分组和分组轮跳等功能。
客户端软件特点：
（1）精心设计人性化用户界面，操作方便、舒适；
（2）多站点登录、连接；能同时支持16个在线站点；
（3）多画面浏览，不同规格画面监控，全屏多窗口、单窗口模式；
（4）用户自定义镜头分组，分组轮跳浏览，可设定轮跳时间；
（6）支持断线重连，可以设置最大网络延迟；
（7）支持对图像编码器参数的远程控制；
（8）支持对图像编码器端摄像机云台PTZ的远程控制；
（9）支持事件提示、报警输出；
客户端软件图像监控界面
六、系统功能特点
6.1系统高稳定性，保证设备正常运转
远程数据图像采集器主机芯片德国进口，所有器件采用工业级、低功耗、高稳定性的ARM嵌入式处理器设计；在软件上使用稳定的、精简的嵌入linux操作系统内核版本和具备写平衡的文件系统，使得系统具备性能稳定、安全可靠的高效特性，满足长时间、不间断工作而免维护的需求。
6.2高清晰数字视频及图片即时获取
在无线EDGE/3G-EVDO传输网络的条件下，能即时获取远端现场高清晰数字视频及图片。
通过视频可以监视：
（1）监视塔基角钢被人为偷盗、破坏的威胁；
（2）监视林区高树成长对高压输变电线路的威胁；
（3）监视冬季林区积雪下，无法人工巡线条件下，高压输变电线路的安全；
（4）监视挖沙对塔基的威胁；
（5）安装塔基高处巡视线路、绝缘子、树木压线、下方偷盗情况。
6.3塔基红外探测外力告警
当有外力告警时，三鉴红外探测器及时探测，上报警情。
6.4远端可拍，近端可控
图像监控客户端连接互联网后，可通过监控服务器的中转实时向远程数据图像采集器发送摄像头变焦、云台角度偏转等指令，对摄像机进行控制。
6.5便捷的供电方式及电源管理功能
远程数据图像采集器采用12V蓄电池供电，一次充电可连续工作3天以上，如果使用太阳能充电系统，可以长期在野外使用。
远程数据图像采集器带有电源管理功能，可以根据需要切断外部摄像头、云台的供电以延长蓄电池的工作时间。
6.6强大的图像监控终端
6.9.1监控容量大
系统可支持多达上千台的远程数据图像采集器装机容量和上千个客户端用户数量。
一个客户端可同时监控多台远程数据图像采集器，但任一时刻一台远程数据图像采集器只能被一个客户端访问。
6.9.2用户的权限管理
图像监控客户端对远程数据图像采集器进行访问需要进行用户身份的验证，系统定义了两种用户身份：
管理员用户和普通用户。
管理员用户可以设置修改监控的配置参数，普通用户只能进行图像的浏览。
6.9.3远程遥控拍摄
图像监控客户端连接互联网后，可通过监控服务器的中转实时向远程数据图像采集器发送摄像头变焦、云台角度偏转等指令，对摄像机进行控制。
6.9.4完善的视频、图片管理、检索功能
数据图像监控客户端可实现对历史图像数据的存取、检索、图像数字处理、对比分析及异常情况预警。
七、输电线路塔基图像防盗监控运营成本分析
目前，我公司开发的输电线路塔基图像防盗监控系统采用中国电信公司的CDMA1X/3GEVDO传输图像数据，根据用户的实际需要，可设置报警外触发上传视频录像1-2分钟，也可以通过浏览器看视频方式，根据需要可选流量资费套餐。
根据我们以往的工程经验，结合目前电信公司的数据传输收费标准，针对石家庄供电公司的情况，对于使用图像数据传输业务的运营成本做了如下建议，以供参考：
一、关于采用电信3G视频数据传输与无线网桥传输的对比
（一）电信3G-EVDO/CDMA1X视频数据传输方式
电信目前有一种按流量收取的3G数据业务资费：
若按最高2G流量计算，如浏览视频的话，每分钟视频传输的流量约为1M左右，由此可算出：
1、每天可用流量：
2G×1024M÷30天=68M/天；
2、每天可浏览视频时间为：
68M÷1M/分钟=68分钟；
3、对于每次浏览视频5分钟，每天可看13次，完全可以满足实际需要，倘若发生警情，其中一次也可长时间看并录像。
若此流量可满足视频浏览要求，一套设备每月3G费用需129元，1年费用在1548元，3年费用在4644元。
（二）移动GPRS或EDGE视频数据传输方式
中国移动的GPRS或EDGE是以流量来收费的，关于XX移动GPRS和EDGE的套餐，目前有50元500M，100元2G、200元5G等。
如浏览视频的话，视频画质中等，每秒视频传输的流量约为50KB左右，如浏览图片的话，图片画质中等的情况下，每张图片约为5KB左右。
对于偶尔浏览视频的或每次浏览视频时间很短的情况，我们建议选100元2G每月的套餐较合适，那一年的运营成本为100X12=1200元。
综上所述，我们的方案如下：
1、如果是杆塔监控，因为不用一天24小时总在看，我们设计了报警触发上传视频和手动点击上传视频2种方式，这样就可以选用GPRS/EDGE包流量方式，经济实用；
2、若是要求视频速度快，建议采用CDMA1X/3GEVDO网络，这样浏览清晰、流畅，看完后立即关闭。
八、本项目的设备配置清单
项目
序号
设备名称
数量
备注
高压输电线路塔基防盗无线视频监控系统1套
1
塔基防盗无线视频监控系统主机（兼容GPRS/EDGE）
1套
2
彩色云台恒速摄像球
1套
3
单晶硅太阳能供电板
2块
4
高性能聚合物锂电池
6个
5
供电系统充放电保护器
1套
6
三鉴红外探测器
1个
7
防强磁，防水不锈钢外壳及球机箱
1套
8
安装夹具及辅材
1套
无线视频监控中心系统
1
无线视频监控中心接收服务器软件（兼容塔基防盗视频监控和塔下作业视频监控）
1套
2
客户端浏览器软件
3套
3
中心数据处理器
1台
升级会员 