1 前言

2009年,中國(guó)3G元年,在這一年,我國(guó)三大移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的3G網(wǎng)絡(luò)正式投入商用,中國(guó)移動(dòng)通信領(lǐng)域也隨之步入3G時(shí)代。在3G時(shí)代,高速的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、流暢的無(wú)線移動(dòng)視頻吸引著世人的眼球。中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信分別在原有固網(wǎng)平臺(tái)基礎(chǔ)上增加了依托3G網(wǎng)絡(luò)的“無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控”平臺(tái),用戶可以通過(guò)各種終端遠(yuǎn)程查看視頻監(jiān)控畫面、實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。這為發(fā)展防汛抗旱應(yīng)急視頻監(jiān)控系統(tǒng),提高管理效率、快速?zèng)Q策和應(yīng)急指揮能力提供了非常好的機(jī)遇。當(dāng)前以租用、聯(lián)合建設(shè)的方法,從三大電信運(yùn)營(yíng)商中選擇一家運(yùn)營(yíng)商,依托3G網(wǎng)絡(luò),發(fā)展防汛抗旱3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng),是防汛指揮決策支持系統(tǒng)子系統(tǒng)——實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的一種高效經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控汛情、險(xiǎn)情突發(fā)部位,及時(shí)向指揮中心傳遞工程現(xiàn)場(chǎng)視頻信息,第一時(shí)間為領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)決策提供第一手資料,同時(shí)實(shí)現(xiàn)和各種預(yù)案的有效聯(lián)動(dòng)。

2 3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)概述

3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是最新基于3G通信網(wǎng)絡(luò)的多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)。它把經(jīng)過(guò)視頻壓縮編碼模塊壓縮的攝像機(jī)圖像,通過(guò)智能無(wú)線通訊終端發(fā)射到3G網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的交互、發(fā)送/接收、加解密、加解碼、鏈路的控制維護(hù)等功能,根據(jù)應(yīng)用把實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像傳到距離用戶最近的中國(guó)電信(中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通)通信網(wǎng)絡(luò)(根據(jù)當(dāng)?shù)?G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況進(jìn)行選擇)。用戶可以方便地通過(guò)Internet或手機(jī)從系統(tǒng)總監(jiān)控中心得到實(shí)時(shí)圖像信息。該系統(tǒng)整合了3G網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì),無(wú)論您身在何處、在何時(shí)間,都可以迅速接入系統(tǒng),隨時(shí)隨地進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。

2.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)主要由五部分組成,即前端視頻采集部分、承載網(wǎng)絡(luò)、中心平臺(tái)、監(jiān)控中心、訪問(wèn)客戶端。

前端視頻采集部分:由高倍變焦攝像機(jī)、室外云臺(tái)、控制解碼器、3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器構(gòu)成。

承載網(wǎng)絡(luò):中國(guó)電信的CDMA2000網(wǎng)絡(luò)(中國(guó)移動(dòng)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò),中國(guó)聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)),根據(jù)本地網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況,擇優(yōu)選擇一家電信運(yùn)營(yíng)商的3G網(wǎng)絡(luò)。

中心平臺(tái):中國(guó)電信“全球眼”監(jiān)控平臺(tái)、中國(guó)移動(dòng)“守望者”監(jiān)控平臺(tái)或中國(guó)聯(lián)通“寬世界-神眼”監(jiān)控平臺(tái)。

監(jiān)控中心:只要是一臺(tái)具有公網(wǎng)IP或者域名的服務(wù)器即可。啟動(dòng)服務(wù)后,就等待各個(gè)監(jiān)控終端的連接;對(duì)于始終在線的終端,可以按照需要查詢當(dāng)前的圖像情況,也可以自動(dòng)不停地記錄監(jiān)控點(diǎn)的圖像變化。

訪問(wèn)客戶端:用戶可通過(guò)移動(dòng)智能終端、網(wǎng)絡(luò)終端等登錄移動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)來(lái)查看相應(yīng)監(jiān)控畫面,實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程視頻瀏覽、云鏡控制、錄像、視頻截圖等,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻查看、遠(yuǎn)程應(yīng)急指揮功能。

3水利行業(yè)3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方案

3.1 設(shè)計(jì)功能

水庫(kù)監(jiān)控:通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)水庫(kù)蓄水水位情況,監(jiān)視閘門和水流情況,監(jiān)測(cè)水庫(kù)、壩區(qū)的周邊環(huán)境。

河道監(jiān)控:通過(guò)一套視頻監(jiān)控系統(tǒng),及時(shí)了解上下游河流的水文情況,監(jiān)測(cè)水面清潔度,監(jiān)控河道沿線重要地段的情況。

防汛應(yīng)急移動(dòng)監(jiān)控:通過(guò)車載、便攜式3G視頻監(jiān)控系統(tǒng),第一時(shí)間將工程現(xiàn)場(chǎng)情況、汛情突發(fā)情況傳送到指揮中心,監(jiān)控指揮中心根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理與指揮。

防汛通信、水雨情采集傳輸設(shè)備監(jiān)控:遠(yuǎn)程監(jiān)控防汛通信設(shè)備和水文監(jiān)測(cè)儀運(yùn)行狀態(tài),保障水利信息傳輸平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行。

特殊情況報(bào)警:當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)發(fā)生異常情況時(shí),及時(shí)把監(jiān)控圖像傳到指揮中心,并以手機(jī)短信的形式向相關(guān)權(quán)限人員發(fā)短信報(bào)警。同時(shí)具備現(xiàn)場(chǎng)喊話及光電警示、告誡功能。

現(xiàn)場(chǎng)指揮:遠(yuǎn)端控制中心與水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)具備語(yǔ)音通訊功能,遇到情況時(shí)能夠做到遠(yuǎn)距離指揮。

3.2 系統(tǒng)組成

根據(jù)以往水利項(xiàng)目和水利行業(yè)特點(diǎn),對(duì)于河道、水庫(kù)等重要設(shè)施的監(jiān)控項(xiàng)目,往往涉及的地理范圍比較廣,監(jiān)控點(diǎn)比較多,需要監(jiān)控的人員相對(duì)分散,而且大規(guī)模的監(jiān)控項(xiàng)目對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性要求非常高,需要盡量減少日后的設(shè)備維護(hù)工作。

(1)前端視頻采集部分

前端視頻采集部分主要由3G視頻服務(wù)器、攝像機(jī)、聲音輸入輸出等外圍設(shè)備組成。

攝像機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心之一,包括鏡頭、CCD、云臺(tái)、解碼器、防護(hù)罩及支架等。根據(jù)被攝物體及攝像地點(diǎn)的不同,攝像裝置的具體配置也各不相同。現(xiàn)在室外一般采用一體化球形攝像機(jī),自身帶云臺(tái)、解碼器、一體化變倍鏡頭和一體化球形防護(hù)罩,可靠性較高,效果好。根據(jù)具體環(huán)境需求,可以配置一些輔助設(shè)備,比如在閘門附近安裝大功率的探照燈及紅外線燈;系統(tǒng)可遠(yuǎn)程控制燈光電源開關(guān),保證遠(yuǎn)程人員清楚地監(jiān)控到閘門的開合狀態(tài)。

3G視頻服務(wù)器是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化處理的重要設(shè)備,其內(nèi)置3G無(wú)線modem,內(nèi)部存放有3G的網(wǎng)絡(luò)連接端口協(xié)議,并嵌入式地實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議、POP3/SMTP協(xié)議,同時(shí)支持動(dòng)態(tài)IP,完成與3G基站的無(wú)線連接與數(shù)據(jù)交換。它完成模擬視頻監(jiān)視信號(hào)的數(shù)字采集、影像壓縮、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理、報(bào)警信號(hào)的采集、網(wǎng)絡(luò)的Web發(fā)布等功能。它可將前端的模擬信號(hào)同時(shí)處理成高清晰的實(shí)時(shí)數(shù)字圖像發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)中,保證監(jiān)控中心和本地涵閘都能實(shí)時(shí)監(jiān)控到現(xiàn)場(chǎng)情況。

聲音輸入輸出設(shè)備,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)聲音實(shí)時(shí)監(jiān)聽、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)語(yǔ)音對(duì)講、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)語(yǔ)音廣播、監(jiān)控中心指令下達(dá)、實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)指揮等功能。

(2)承載網(wǎng)絡(luò)與中心平臺(tái)

根據(jù)本地的3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況,優(yōu)先選擇一家電信運(yùn)營(yíng)商的3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為承載網(wǎng)絡(luò)(如中國(guó)電信的CDMA2000網(wǎng)絡(luò)及其“全球眼”平臺(tái))。

3G能提供多種類型高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù),能實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋,具有全球漫游能力,在準(zhǔn)靜止條件下能夠達(dá)到2Mbps的速率,即使在高速行駛的列車上,傳輸速率也可以達(dá)到144kbps,能夠支持音頻或低速率視頻等多媒體業(yè)務(wù)。3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,使得遠(yuǎn)程視頻的無(wú)線傳輸已變成現(xiàn)實(shí),可實(shí)現(xiàn)前端監(jiān)控點(diǎn)與監(jiān)控用戶之間的無(wú)縫鏈接。

(3)監(jiān)控中心控制部分

水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用Brower/Sever結(jié)構(gòu),用戶在水利廳(局)局域網(wǎng)設(shè)立一臺(tái)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器通過(guò)Internet鏈接電信運(yùn)營(yíng)商的“視頻監(jiān)控平臺(tái)”平臺(tái),并設(shè)置系統(tǒng)存儲(chǔ)服務(wù)器。該系統(tǒng)配合數(shù)據(jù)庫(kù),主要完成現(xiàn)場(chǎng)圖像接收,用戶登錄管理,優(yōu)先權(quán)的分配,控制信號(hào)的協(xié)調(diào),圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控,錄像的存儲(chǔ)、檢索、回放、備份、恢復(fù)等。

同時(shí)我們根據(jù)流域視頻監(jiān)控管理的特點(diǎn),將系統(tǒng)分為兩級(jí)進(jìn)行視頻監(jiān)控管理,即:監(jiān)控中心、本地涵閘。每一級(jí)都有相應(yīng)的權(quán)限,并有其獨(dú)立的工作環(huán)境。監(jiān)控中心擁有最高的優(yōu)先權(quán),所有下級(jí)用戶對(duì)涵閘的控制操作都需要向其申請(qǐng),只有被授權(quán)的用戶才能在權(quán)限內(nèi)實(shí)施操作;本地涵閘也是涵閘的直接控制端,根據(jù)分級(jí)控制的要求,在無(wú)高權(quán)限人員控制時(shí),可執(zhí)行控制操作,以確保高級(jí)管理層的優(yōu)先權(quán),規(guī)范閘門的管理制度。

監(jiān)控中心可以根據(jù)具體情況考慮安裝多畫面大屏幕顯示設(shè)備,配置相應(yīng)數(shù)字視頻矩陣,任意切換圖像顯示。

(4)訪問(wèn)客戶端

內(nèi)網(wǎng)、公網(wǎng)、手機(jī)用戶安裝網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的客戶端,輸入合法的用戶名和密碼接入網(wǎng)絡(luò),利用IE瀏覽器查看本地和遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)情況,實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程視頻瀏覽、云鏡控制、錄像、視頻截圖等,滿足客戶遠(yuǎn)程視頻查看、遠(yuǎn)程應(yīng)急指揮的要求。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

系統(tǒng)特點(diǎn)如下:

(1)代替光纖和專線,降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本,為用戶節(jié)省大量的費(fèi)用。

(2)機(jī)動(dòng)性強(qiáng),適用于各種復(fù)雜的地理位置。

(3)可靈活方便地進(jìn)行安裝部署。

(4)提供高可靠性,保證不間斷的視頻監(jiān)控。

(5)傳輸速率高,圖像清晰流暢。

(6)支持網(wǎng)頁(yè)、手機(jī)、上網(wǎng)電腦瀏覽視頻。

(7)設(shè)備成本低,操作簡(jiǎn)單,打開電源開關(guān)便可投入使用。

5 建設(shè)效益

發(fā)展有線視頻監(jiān)控需要鋪設(shè)網(wǎng)線和光纖,基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)工程量很大,成本較高,而且在傳輸途中極易受到復(fù)雜地形的影響。水利行業(yè)水利工程眾多、流域面積廣,汛情險(xiǎn)情突發(fā)地段不確定,所以在防汛應(yīng)急通信領(lǐng)域發(fā)展有線監(jiān)控是不可能的。

采用3G視頻監(jiān)控,靈活、機(jī)動(dòng)、快捷,在汛情險(xiǎn)情突發(fā)地段,只需要架設(shè)一個(gè)攝像頭,在3G視頻服務(wù)器上安裝通信卡并接入3G網(wǎng)絡(luò),就可以把視頻圖像信息傳送到指揮中心,相關(guān)人員在遠(yuǎn)處進(jìn)行決策,極大提高了科學(xué)決策指揮的時(shí)效性和科學(xué)性。

6 應(yīng)用前景

3G網(wǎng)絡(luò)具有傳輸距離遠(yuǎn)、帶寬高、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、建設(shè)費(fèi)用低等諸多優(yōu)勢(shì),因此3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將是未來(lái)防汛抗旱視頻監(jiān)控發(fā)展的主流。然而,使用費(fèi)用卻是3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)在推廣的過(guò)程中面臨的一個(gè)難題。業(yè)內(nèi)人士對(duì)3G監(jiān)控系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生的流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn):一個(gè)3G視頻探頭如果24小時(shí)不間斷工作,將產(chǎn)生4G的流量。按照中國(guó)移動(dòng)提供的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算,3G監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行一天需要花費(fèi)近200元。如果安裝多個(gè)視頻監(jiān)控點(diǎn)的話,這個(gè)費(fèi)用更高。這對(duì)經(jīng)濟(jì)不太景氣的行業(yè)來(lái)說(shuō),還是一筆不小的開支。因此,目前只能在防汛抗旱應(yīng)急領(lǐng)域作為應(yīng)急使用。真正的大規(guī)模在防汛抗旱中使用3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)還需要等待3G網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)進(jìn)一步降低。

參考文獻(xiàn)

[1]段麗. 移動(dòng)通信技術(shù)[M]. 北京: 人民郵電出版社,2009.

[2]王華奎,李艷萍,張立毅,等. 移動(dòng)通信原理與技術(shù)[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社,2009.★

【作者簡(jiǎn)介】

周顯政:工程師,工學(xué)學(xué)士,現(xiàn)任職于河南省信陽(yáng)市防汛通訊總站,主要從事工作:防汛通信的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理。