单兵3G无线视频监控系统设计方案.docx

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单兵3G无线视频监控系统设计方案

单兵3G无线视频监控系统

设

计

方

案

设计单位：

中国通信服务福建邮科公司

设计时间：

年月日

目录

一、前言5

二、概述5

三、用户需求、设计原则及依据6

3.1.用户需求6

3.2.系统设计原则6

3.3.系统设计依据6

四、技术方案建议7

4.1.系统示意图及工作原理7

4.1.1.视频流传输示意图7

4.1.2.系统网络结构拓扑图（以武警单兵,CDMA1X无线为例）8

4.1.3系统结构原理图8

4.1.4工作原理9

4.2.系统组成9

4.2.1.前端子系统9

4.2.2.传输系统10

4.2.3.监控中心11

4.3.系统功能12

4.3.1.远程图像传输12

4.3.2.远程设备监控12

4.3.3.多画面监视12

4.3.4.多画面轮巡12

4.3.5.控制优先权机制12

4.3.6.录像与回放12

4.3.7.双向语音对讲功能13

4.3.8.电子地图功能13

4.3.9.串口功能14

五、系统应用优势15

5.1.功能集成，充分利用网络资源15

5.2.优秀的图像品质15

5.3.低带宽占用15

5.4.系统结构灵活15

5.5.可扩容性强15

5.6.易操作性16

5.7.自主开发16

六、系统的安全性17

6.1.多级用户名密码认证机制17

6.2.DES加密传输协议17

6.3.独有的网络传输协议18

6.4.自主知识产权的嵌入式系统18

七、售后服务19

7.1.质量保证承诺19

7.2.培训19

八、产品介绍21

版本号

变更时间

变更内容

设计者

备注

V1.0

2010.12.09

初始设计

施文兴

一、前言

随着国内3G牌照的发放，三大运营商开启了无线网络的运营时代。

3G无线视频监控系统利用高带宽的无线接入，支持在任意地点上传现场图像、在任意位置接收远程图像，并可与固定网络视频监控系统融合实现随时随地、无所不在的视频监控应用。

3G无线视频监控是具有高端和差异化特色的3G多媒体业务的典型代表，可广泛服务于风景区监控、应急指挥、公交轮船监控、公安警车监控等领域，极大地扩展了视频监控的应用环境和使用方式，给用户更友好、更便捷、更贴身的业务体验，具有广阔的市场前景。

二、概述

单兵3G无线视频监控指挥系统，根据单兵系统的实际需求特别研制，完全适用于突发性事件或其它特殊情况的现场处理和控制。

现场实时情况需要实时而迅速地传回指挥中心，而事发地点又通常具有不确定性，移动视频系统发挥出强劲的技术优势和灵活反应能力，通过3G无线视频技术将现场情况及时传回指挥中心，便于远程指挥和调度，降低危险性，极大地缩短反应时间、增强战斗力。

单兵3G无线视频监控指挥系统，可实现对现场情况的实时录像，同时采用3G无线传输方式将录像文件保存到系统录像文件数据库，以便后续查询取证。

邮科3G无线网络视频监控系统是一套完善高效率的、性价比极高的网络视频监控系统，它把摄像机图像经过视频压缩编码模块压缩，通过智能无线通讯终端发射到3G网络，实现视频数据的交互、发送/接收、加解密、加解码，链路的控制维护等功能。

根据应用把实时动态图像传到距离用户最近的通信网络，用户可以通过Internet从系统中心得到实时图像信息。

该系统整合了3G网络和Internet网络的优势，无论您身在何处、任何时间，都可以迅速接入系统，随时随地的进行远程监控管理。

三、用户需求、设计原则及依据

3.1.用户需求

由于单兵无线视频监控指挥系统的工作特点存在移动性、突发性、紧急性、危险性。

如何提高工作人员的效率？

如何保证指挥中心实时了解现场发生的情况？

针对此用户特殊的需求，做出以下需求分析如下：

●每位工作人员配备针孔摄像机，无线移动视频服务器背在腰间；

●管理监控中心通过Internet可以实时监视执勤现场图像，把现场的情况实时的传到指挥控制中心，进行远程监控管理，可以实现语音对讲。

●传输线路利用3G无线数据业务网和Internet网络，自动拨号，获得IP地址，和代理网关服务器建立数据传输通道。

●要求录像统一存储到指挥系统内部网络监控中心，进行统一存储，方便录像资料的备份和应急查询。

3.2.系统设计原则

●贯彻公安部关于“预防为主”、“人防与科技防相结合”的安全管理方针。

●整个视频监控系统设计先进配置合理，符合标准化、规范化、现代化的要求。

●系统设计和设备选型，充分考虑系统的可靠性、实用性、先进性和经济性。

●分布式监控，集中式管理，智能化设置、人性化操作。

●系统中局部故障不影响系统全局的正常工作，系统稳定，易维护。

●系统具备很强的扩展能力，为以后的系统更新、升级、扩展，预留了很大的空间。

●多种网络接入方式，适合各种网络环境，应用领域广泛。

3.3.系统设计依据

我们主要依据如下的规范和标准设计本解决方案：

●《安全防范工程的程序与要求（GA/T75）》

●《水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252—2000）》

●《水库大坝安全管理条例》

●《土石坝安全监测技术规范（SL60-1994）》

●《安全防范系统通用图形符号（GA1T77）》

●《民用闭路电视监控系统工程技术规范（GB50198）》

●《安全防范工程费用概算编制方法（GA/T70）》

●《防盗报警中心控制台（GB/T16572）》

●《防盗报警控制器通用技术条件（GB/T16572）》

●《入侵探测企通用技术GB10408.1》

●《数字通信接口标准（G.703）》

●《国际图像音视频编码标准（ISO11172）》

●《报警图像信号传输装置（GB/T16677）》

●《安全防范系统验收规则GA308-2001》

四、技术方案建议

4.1.系统示意图及工作原理

4.1.1.视频流传输示意图

4.1.2.系统网络结构拓扑图（以武警单兵,CDMA1X无线为例）

4.1.3系统结构原理图

4.1.4工作原理

1）在便携式设备中，通过本地IP地址，预先设定代理服务器的网络位置。

2）便携式设备借助与3G网络的数据业务功能，自动拨号，获得IP地址。

建立数据传输通道。

3）便携式设备通过由拨号获得的IP，通过3G无线网络和代理程序建立连接，开始传输数据。

4）用户通过“监视器”软件，登陆代理服务器，可以观看到远端传输过来的图像，可以和便携式设备终端进行双向语音对讲。

4.2.系统组成

本系统设计是基于3G无线传输的视频监控系统，将视频服务器和摄像机配备在工作人员身上，利用3G传输视频信号，可以轻松实现随时随地的远程视频监控，视频资料可以随时进行录像，方便检索查阅。

系统的设计充分考虑了系统扩展性，系统扩展时只需添加视频服务器和摄像机等前端设备，不影响系统正常运行的情况，实现系统扩展。

整个系统分为前端子系统、传输系统和监控中心三部分。

4.2.1.前端子系统

前端视频采集系统由便携视频服务器、摄像机等组成。

其中网络视频服务器作为核心设备，负责将摄像机采集的各监控点视频图像并经过压缩编码后通过3G上传到监控中心，实现视频的远程观看。

同时可以根据监控中心的操作发出的命令来控制视频。

具体设计如下：

1）前端子系统采用网络视频服务器和摄像机，完成对所有检验人员的布设；

2）无线网络视频服务器正常工作必须有无线上网卡。

3）无线视频服务器自动拨号无线上网，获取一个动态公网IP地址。

拨号成功之后，通过3G无线通道，把通过H.264压缩算法编码后的图像信息流，主动发送到3G网关程序中，无线设备在客户不浏览的情况下不产生流量。

4）3G网关程序的安装位置必须有固定的公网IP地址，或在有固定公网IP地址的局域网中，在公网路由器上做端口映射也可，默认映射端口：

UDP5000;TCP8212;端口可由用户自行更改！

5）用户通过监视器软件，连接到网关程序中，获取摄像机视频。

6）本地录像：

设备带有SD卡本地存储，最大支持32G,通常1路运动画面1小时的录像文件大小在45M左右。

4.2.2.传输系统

本系统利用3G无线网络将视频信号从前端子系统传输到监控中心。

4.2.3.·监控中心

在监控中心机房，配置3台服务器分别作为中心服务器（无线视频网关）、存储服务器、以及监控主机，实现对各监控点视频的管理、存储和视频浏览，以及对前端摄象机的控制。

1）中心服务器上安装“服务器管理平台软件”、“SQL2000”软件，负责对整个系统的管理；

2）存储服务器安装“存储服务器”软件，负责各监控点视频资料的录像。

所需硬盘空间大小由录像视频数目、录像时间长短、录像保存周期，图像质量、帧率以及画面复杂度等决定。

通常1路运动画面1小时的录像文件大小在70M左右，静止图像约20M左右，典型值约50M。

例如：

50路视频录像3天，每天录像24小时，所需磁盘空间：

50M/H×24H×3天×50路≈200G；

3）监控主机安装“监视器”软件，实现对各监控点的视频浏览和摄像机姿态调整等功能。

4）监控中心安装有视频解码器，负责将前端的采集来的数字信号解码还原出图像和声音传输到电视墙上。

手机用户可以直接登陆中心服务器观看前端视频。

4.3.系统功能

4.3.1.远程图像传输

系统采用3G无线传输，根据设备的不同可使用一张或者二张3G卡传输视频。

用户可以使用PDA手机观看前端视频。

监控中心安装视频监控服务器，局域网中的授权用户可通过IE浏览器监控远程现场。

不同的监控用户可根据自己的监控需求灵活切换到任意一个监控现场，可多人同时观看一个现场，也可以不同用户选择任意现场监控。

4.3.2.远程设备监控

监控用户可分配给不同的控制权限。

控制权限高的用户可优先对设备进行控制，如控制云台转动选择监视区域对象；调节摄像机镜头改变监视范围和观察效果；还可以对指定的其他现场设备开关进行控制等。

4.3.3.多画面监视

系统具有在同一客户终端上同时监视一路、四路、六路、八路、九路、十路、十二路、十六路前端图像的功能，用户点击某一路图像时可放大实时监控。

4.3.4.多画面轮巡

监控用户可将监控现场在特定的时间间隔内按顺序轮流切换，也可在一个图像框内轮巡显示全部的摄像机画面。

画面切换间隔时间可灵活设置，画面间隔时间可调节。

4.3.5.控制优先权机制

管理机制完善，可以给不同级别的用户分别分配相应的控制权限。

4.3.6.录像与回放

用户可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。

图像播放速度可手动调节。

1　计划录像

系统管理员可设定多个时间段对多个监控前端的图像进行录制，图像数据保存在图像监控系统服务器的硬盘上。

定时方式可选择单次录像和每天定时录像，各个时段可以单独设置。

录像速度可以调节。

2　报警自动联动录像

若某一报警探测器布防时选择录像功能，则当该报警探测器有报警发生时，自动进行录像，录像时间用户可以事先设定，录像的帧数也可以调节。

报警自动录像文件保存在图像监控系统服务器的硬盘上。

3　手动录像

监控终端用户可根据需要随时选择系统各个监控前端进行录像控制，图像数据保存在客户端本地的硬盘上。

4　录像回放

用户可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。

图像播放速度可手动调节。

5　录像管理

录像硬盘空间：

录像空间管理采用自动循环覆盖的方式，即可根据用户的需求保存相应。

4.3.7.双向语音对讲功能

无线视频服务器可实现双向语音对讲功能，前端设备的使用人员可以外界麦克风或者拾音器与后端实现实时语音通话。

音频输入、输出接口都是莲花母头（阴RCA）。

音频输入一般接麦克风、拾音器等音频采集装置。

音频信号输入电压范围2V以内。

音频输出接口只有1个，单声道输出；电流驱动，非电压驱动。

可外接16欧或32欧左右的无源耳机等类型扬声器。

4.3.8.电子地图功能

可以在管理器软件里面添加一个.jpg文件的地图，将摄像点布置在电子地图上，可以通过选择电子地图的某一个区域的摄像点实现直观的视频浏览。

4.3.9.串口功能

无线视频服务器提供一个RS-232透明串口，可以将客户需要发送的数据通过该串口发送到后端监控中心，监控中心可以根据这些数据进行再编码。

五、系统应用优势

5.1.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。

5.2.优秀的图像品质

采用先进的MPEG-4编解码技术，图像清晰、自然。

标准分辨率352×288像素（CIF格式），最高达704×576像素（D1格式）。

图像无闪烁，连续性好，标准图像帧率25帧/秒（PAL制式）、30帧/秒（NTSC制式）。

5.3.低带宽占用

传输图像在25帧/秒、分辨率352×288像素时，平均占用带宽仅为250kbps，使用户在同样的网络条件下可传输的视频路数提高了数倍，无形中节约了用户的网络资源投入。

5.4.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。

5.5.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。

5.6.易操作性

控制界面、菜单全为中文，用户可以非常迅速地熟悉操作软件的使用。

5.7.自主开发

系统的核心硬件设备和管理软件均属自主开发，能够及时提供良好的售后服务，响应用户的特殊需求，针对用户的要求进行功能方面的量身定做。

六、系统的安全性

邮科通信的配套软件系统的安全性非常高，多级用户名/密码保护认证机制，自主研发的嵌入式系统软件，加密传输方式等等措施，保障系统的安全不受侵害。

具体体现在如下四个方面：

6.1.多级用户名密码认证机制

各个设备和系统，相互之间的通讯连接都是有用户名/密码保护的。

“前端设备”、“中心服务器”、“用户客户端”三者之间都是通过网络连接。

“用户”登陆“前端设备”，“中心”登陆“前端设备”，以及“用户”登陆“中心”都是需要用户名和密码的，这些用户名和密码机制是系统安全最基本，最可靠的的措施之一。

6.2.DES加密传输协议

用户名和密码在网络传输，如果是明码传输，被窃听获取的可能性很大，帐户被盗用的可能性就很大，邮科通信监控系统的任何一次用户名和密码在网络上传输都是经过加密的。

即便被盗用也无法破解。

DES加密方式理论上没有破解的可能。

DES加密的原理是：

在传输用户名和密码之前，系统随即生成32位随机数，对用户名和密码进行后再传输，每次生产的随机数都是不一样的，虽然可能是相同的用户名和密码，但是每次传输出去的加密后的代码都是不同的。

传输就一次，被截获的可能小，截获后破解的可能性更小，即便有能力破解，帐户下次的加密格式已经变化，不知下次加密的随机数也无法正常登陆系统。

这也就是DES加密理论上都无法破解的原因。

6.3.独有的网络传输协议

视频数字流在视频服务器中打包发送到IP网络中的时候，打包的格式，以及流媒体的压缩编码格式都是独有的。

只有专有的解码软件才能解出正常的图像，否则只是乱码而已。

6.4.自主知识产权的嵌入式系统

网络视频服务器是个内置简单操作系统的嵌入式设备，自成一体，脱离PC单独工作，操作系统的工作模式、指令等都是自定义的，且是具备自主知识产权的机密核心产品。

设备不会受到外部病毒、恶意软件的侵扰和破坏。

系统的安全性自是更上一层楼。

七、售后服务

7.1.质量保证承诺

v我公司承诺我公司的硬件设的质量保修期为年，即自产品交付使用、验收通过之日起年内提供免费保修服务，但对于用户方的违反操作规程、错误操作、野蛮使用、工作疏忽、擅自维修、实施改装等人为造成的损坏及不可预见的灾难性破坏和被盗等，不在免费保修范围之内。

v我公司为用户提供整套的监控系统方案等文档资料。

v我公司为用户提供用户使用软件因稳定性造成的软件BUG的维护和更新。

v若属系统应用范围变更，或者用户新增功能需求，我公司或代理商经确认可行后，也可根据用户的要求派遣技术人员提供现场服务并配合施工，该情况下经双方协商需收取一定差旅等费用。

7.2.培训

邮科通信公司提供用户网络视频监控系统相关的系统方案设计、应用和维护的专业技术培训；按照工程项目的进展情况，也可以提供现场培训和技术指导,这一服务可以保证整个系统具有长远性及高品质。

v现场培训

如果情况需要，配合现场情况，我公司及代理商将安排用户方技术负责人员在系统安装、测试和验收过程中的技术培训。

目的是让使用户方对整个系统的技术规范与安装规范取得充分的了解，对操作人员将进行的全面、系统的技能培训，使操作人员熟练掌握整个系统的操作运行；同时，将对维修人员进行更为细致的技术培训，使其彻底掌握整个系统的构成及各类设备主要部件的功能，能熟练准确地判别故障原因、故障部件，并予以更换或维修。

v专业培训

按照工程进展情况，我公司及代理商将提供用户方有关人员专门培训，具体培训时间将由双方协商确定，具体培训内容为：

✓无线网络视频监控系统的大致设计方式；

✓无线网络视频监控系统性能介绍；

✓无线网络视频监控系统软件使用；

✓无线网络视频监控系统安装及维护。

八、产品介绍