适应新形式下的无线数字城市视频监控方案

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适应新形式下的无线数字城市视频监控方案 [复制链接]

摘要：本文主要对无线数字城市视频监控提出综合的监控方案，方案中融合了卫星、4G、CDMA、智能手机终端、指挥中心等各项技术，是适应新形式下城市新发展的无线移动视频监控方案。
　　关键词：无线移动视频监控、卫星、4G、CDMA、智能手机终端、指挥中心
　　根据政府应急通信网络构成现状及区段通信的特点，为建立政府应急平台中不确定的事件发生地点的应急接入手段，并满足政府应急通信系统快速，不受时间、空间和地域限制进行信息传输和使决策者在第一时间掌控全局的功能要求，乐图技术（LOTOO）在国内率先推出卫星+4G（McWiLL）+CDMA+ Intnet城市网络视频监控覆盖方案来组建政府应急通信系统。
　　随着城市发展需求，公安、交警、交通、城管、消防部门业务交叉日益增多，为了能够现有的资源可以互通互联，不同的职能部门需要建立一个部门之间公共的无线有线兼容的局域网络，并可通过网络网关连接，实现有线、无线、个人便携、 GPS、公共网络的互通。方案主要实现以下功能：
    在应急状况下，提供卫星紧急通信手段，提供视频、语音、IP等通信服务；
    车载、有线4G（McWiLL）高带宽视频监控，实现无线与有线无障碍互通；
    个人手持CDMA视频采集，指挥中心可观看人员所在地任意点视频情况；
    实时监控流动体GPS功能，跟踪、管理、指挥一目了然；
    具备完整的数字城市GIS系统、视频转发（管理）服务器；
    具备多网络报警联动功能；
    建立多个网络互通互联的中心平台，实现城市综合管理全数字化。

一、实施卫星通信网络
应急通信系统是在发生重大公共突发事件时，为保证突发事件现场和指挥中心之间的通信而应运而生的。应急通信系统是政府各部门和各行业建设的一项重要工程，它的建立和实施，将为各级政府、各个行业在突发事件的处理上提供畅通的通信、完备的数据，让指挥中心能够依据现场不断变化的情况做出正确的决策、到位的指挥，对保障国民经济持续发展、社会稳定和人民生命财产安全起到重要的作用。但是为了做到资源的最大化利用，应急通讯系统不应该只能提供在事件发生后进行通讯保证这一单一功能。它的系统建设应该立足于平灾结合的原则，既要满足应急值班室日常工作的需要，又能够承担起紧急状态下应急指挥的职能。
只有使用卫星通信网络作为应急通信系统，才能完全满足紧急状态下应急指挥的需求。
乐图数字推荐使用发射于法国圭亚那的某低成本高带宽的基于卫星的IP通信网络，该卫星宽带系统是由卫星、关口站和用户终端有机结合的一个天地一体的全IP宽带接入网络。常规卫星VSAT系统建立在传统通信卫星上，卫星、VSAT系统设备分别由不同的厂商提供，往往不能做到最优化的配置。而自该卫星通信网络项目之始，卫星载荷、关口站和用户终端既是作为整个系统的子系统进行优化设计的，因此相互之间可以做到有机的结合和协调。

二、4G（McWiLL）通信网络
4G McWiLL （Multi-Carrier Wireless Information Local Loop），是多载波无线信息本地环路。McWiLL综合无线接入系统是集智能天线、CS-OFDMA、增强零陷、动态信道分配等核心技术为一体的移动宽带无线接入（BWA）系统，也是SCDMA综合无线接入技术的宽带演进版。
McWiLL为全IP架构，全面支持固定、便携以及全移动模式下的话音、数据和多媒体业务，支持切换和漫游。
McWiLL网络结构简单，基站（BTS）通过10/100 BaseT与IP网相连。终端与基站之间的通信是通过SWAP+（Synchronous Wireless Access Protocol）协议作为空中接口信令。
McWiLL综合无线接入系统提供了一套完整的端到端的无线解决方案，提供视频监控、宽带internet服务，语音业务，行业数据传输，中继传输等业务。
宽带无线接入作为数据光纤有线网络的有力补充和延伸，能够方便的解决“最后一公里接入”问题，使得终端的接入不再拘泥于管线资源的限制，接入更加灵活方便快捷。
乐图数字推荐使用4G（McWiLL）通信网络作为城市网络视频监控覆盖方案重要组成部分，是因为：
（1）McWiLL通过了2006年奥运应用中的各项测试，正式服务于青岛奥运和北京奥运。目前正在为“好运北京－2007青岛国际帆船赛”的视频监控服务。


（2）McWiLL宽带无线接入系统得到了主导运营商的认可和推广，有力地证明了McWiLL是现有技术中最好的也是最实用的城域无线接入技术，具有业务、产品和技术方面的优势。
（3）McWiLL是目前可商用的宽带无线接入系统中最适合城市信息化和农村信息化的接入手段，具有良好的可持续发展能力。

（4）McWiLL是一个性价比很高的宽带无线接入系统，可以根据运营者面临的不同竞争环境和应用场景提供不同组合的业务模式：
    人与人之间的通信
    设备与设备之间的通信
    设备与人之间的通信
三、CDMA通信网络
利用CDMA通信网络传输视音频实现无线视频监控技术已经在多个城市成熟应用。由于CDMA信道属于公共网络，网络的带宽是有限制、不可控性，并且此类产品要实现本地、远程2路编码，对编码码率要求极高。
在无线网络监控，带宽决定视频效果的一切。硬盘DVR原本基于标准的以太网应用，编码应用是符合固定网络带宽，在超低带宽时编码码率控制上一般最低控制在 20kBps，而CDMA 1X瞬间网络经常性的从5 kBps至60 kBps之间浮动，普通硬盘DVR20kBps的编码在5 kBps至 20 kBps时是不能满足符合带宽传输的要求，结果就是客户端在5 kBps至20 kBps看不到图像。
乐图数字提出在CDMA通信网络无线视频监控系统中采用MPEG 4编码，在5 kBps下即可传输，其规律是：
    自适应带宽编码；
    最低至5 kBps带宽即可将图像传输到远程指挥中心；
    声音、图像一体化与可分离传输设定；
    图像帧、码率、适合带宽参数、图像敏感等诸多参数可调；
    可设定编码为流或者包的形式；
    在不可控制带宽的无线广域CDMA 1X网络上，编码特性决定：实时性、超低带宽图像传输、声音、视频独立传输。
这是视音频远程监控核心最为关键部分，CDMA 1X网络环境不同，往往是同一个地区CDMA 1X在1分钟之内会有最为狭窄带宽和最好带宽的网络环境。
同时，采用符合汽车电子标准的NAND FLASH 半导体介质存储器，完全能保证影像数据完整安全存放。
四、智能手机终端
智能手机终端无线传输视音频信息，这也是随着技术的发展而逐渐被客户所接受的一种无线移动视频监控手段之一。采用智能手机终端来无线传输视音频信息的最大优点在于，此终端随身携带非常便利。
采用目前市场上主流厂家的中高端智能手机，实现信息采集员现场拍发时间图片，并可通过文字简要描述事发现场的情况，或通过录音方式将现场情况以各种方式上传至市级指挥中心的网络数据接收服务器，并根据终端所在地区转发至相应地区的指挥中心，经受理人员派发至相关单位。
此功能可支持的手机操作系统包括Windows Mobile系列手机、Linux、Brew等操作系统。

五、指挥中心
     作为城市网络视频监控覆盖方案下的政府应急通信系统，指挥中心就如同人的大脑一样重要，它既是信息中心，也是发送各种指令的决策中心。作为数字化城市的指挥中心，需要建立多个子系统，来运营支撑数字化城市。
（1）无线采集子系统：用以将各类手机图像文字、移动终端的图像位置信息、主要街区固定位置图像等等数据上传至数据中心。
（2）监督中心受理子系统：对各类上报信息进行登记立案，并传递至指挥中心进行派遣。
（3）协同工作子系统：以BS方式将各类数据传递给领导、各个协作部门，以监督管理各个环节的处理工作。
（4）城市部件在线更新子系统：对城市部件的标准化管理。
（5）大屏幕监督指挥子系统：用以指挥中心集中监督指挥管理，图形化显示地图、视频图像、各类信息，及时下达领导批示和处理意见。
（6）综合评价子系统：对各环节各部门的工作进行科学、综合评定，实时或定期进行统计分析，辅助领导决策。
（7）地理编码子系统：对城市空间进行系统、全面、数字化的规范管理，通过地理信息系统，将所有城市数据以地图方式统计分布显示出来。
（8）应用维护子系统：系统管理员可根据业务要求对系统进行管理、设置。
（9）基础数据管理子系统：为保证地理信息系统的准确及时展现，系统管理员需要对地图数据进行管理和及时更新。
（10）城市管理移动督办子系统：实现移动监督指挥，保证移动中数据的接入与交互。
业务短信子系统：短信平台实现上级指令、各类信息的及时送达。
（11）视频监控子系统：在重点关键不为设立有线或无线摄头，实时监控各点的情况。
（12）GPS车辆调度子系统：可实时监控各种车辆的位置及行驶路线，以及车辆内部或外部的视频图像。
（13）语音喊话子系统：对突发事件或违规行为进行语音喊话，及时制止或调度。
监督指挥中心是由表现层、应用层、数据层组成的三层框架结构。表现层为各类用户提供服务；应用层为应用服务器(含Web服务器，业务综合服务器等)，实现所有业务逻辑；数据层包括GIS服务器、通讯服务器、数据服务器。


　　城市指挥中心通过建立统一的系统平台，实现数据共享，统一调派。各级建立良好的管理监督机制，对各区各地方进行科学评估，并对巡查人员、信息采集人员合理调配，保证城市管理无死角，地理数据及时更新。各级业务关系图表现如下：

六、结束语
以上整个系统设计为一个基于网通的庞大的以网络为基础的数字视频监控系统。整体上来看，系统由城市固定或移动的监控现场的数字视频终端将视频信号编码后传输到市级监控中心，再由市级监控中心将图象传输到区级监控中心，实现多级中心联网统一监控的目标。其中，管理中心可以是多级别任意扩展的网络管理系统。针对系统的规模及管理的复杂程度，可以设立多级管理中心，进行以分布管理为基础的相对集中的管理。使整个系统具有很强的扩展性和伸缩性。