湖北联通WCDMA无线视频监控系统解决方案.doc

湖北联通wcdma无线视频监控系统解决方案 武汉万里信通智能科技有限公司 2009-09-17一、概述 当今，通信技术和数字视频监控技术不断发展，视频监控系统应用场所日益多样化，视频监控的需求和相应的系统解决方案也层出不穷。 但是，对于车、船等移动目标上的视频监控和远距离（数百公里，甚至上万公里）分散地点视频监控的需求，现有的系统解决方案（包括光纤、adsl等基于有线的解决方案和微波、卫星、无线局域网等基于无线的解决方案）有很大的局限性，或者因没有很好的解决方案而难以满足需求，或者因系统建设费用和系统运行费用太高而难以普及。武汉万里信通智能科技有限公司是专门从事多媒体通信技术研究与相应产品的开发的公司。在多媒体和通信系统设计及软、硬件的技术实现，系统级ic研发等方面拥有雄厚的专业技术力量。在基于mpeg-4的图形、图像的压缩/解压缩技术、有线、无线传输过程中的误码处理、远程数字监控、特别是远程数字移动监控等领域拥有自主的、国际领先的核心技术及产品。 wcdma无线视频监控系统的研制成功，无疑为视频监控提供了新的系统解决方案。由于借助运营商的基站和网络资源，无需自建基站，对于车、船等移动目标上的监控和远距离视频监控，是一种十分廉价且易于普及的系统解决方案。与其它wcdma无线视频监控系统比较，突出的优势： 采用自主知识产权的h.264硬件编解码芯片，支持自适应带宽编码、编码效率极高； 单块uim卡的情况下，上行带宽可以达到120kbps以上，甚至高于同类产品2块uim同时传输的带宽，节省设备成本和运行成本； 从硬件到软件均为本公司设计、生产，有能力按照客户需求和行业需求进行定制； 有配套的有线宽带视频监控设备，可以将有线设备和无线设备接入到同一个监控平台； wcdma无线视频监控系统适用的场合： 对车、船等移动目标上的视频监控；适用于公安警车、金融运钞车、消防车、货运车、长途客车、城管监察车、市政监察车、其他应急抢险车等； 有线网络无法到达的地点的视频监控；如电力高压线线路、高速公路、公安侦查临时布防、环境监测、部队野战训练、森林防火、路灯、石油开采、石油输油管线、物流、运输船、长途车、火车、车库、防洪抢险等； 有线网络可达，但是使用受限地点的视频监控；如环保部门对重点污染源的监控、安监部门对非法采矿点的监控，他们不希望使用被监控单位的网络； wcdma无线视频监控系统的优势： 充分利用联通现有的无线基站和网络资源，系统安装方便，开通快捷，无需进行布线，节省实施费用、工程建设周期短； 前端设备可任意部署在有联通cdma网络信号的地方，不受距离限制、监控范围广、扩充能力强； cdma网络稳定可靠、传输速率高、实时性强，可以保证不间断的视频监控； 系统软件和前端设备价格低廉，容易推广普及； cdma1x资费便宜，计费合理，系统运行费用低，适于大规模部署； 可以平滑升级到3g。 wcdma无线视频监控系统典型应用领域：电力系统无人值守和危险监控点，电力设备投运、抢修，对电表箱进行监控，防止窃电水利系统河流、水库、船闸视频监控，堤坝、水塘、险点实时观察，无人值守监控点铁路运输偏远站区、铁路道口视频监控，铁路维护现场指挥部、重点物流实时监控港口码头仓库港口、码头、仓库设施视频监控、医院医院视频监控 ，库房、关键设备、管理监控点工厂车间工厂、车间视频监控 危险工序、无人区监控，关键设备客户远程演示。环境保护环境监测点远程视频监控，贸易公司订单执行情况，oem工厂情况，公司现场实际情况，社区保安住宅楼、停车场安全防范视频监控 ，治安高发地段，重要地段临时监控。国土资源矿山、砂石场等收费站点远程视频监控，律师和执法机构被监控和被执行标的的实时情况，其他需了解的有关现场动态。安全生产管理对停产整顿企业的远程视频监控石油化工油田采油、钻井现场监控，输气输油管道监控，加油站监控军事设施军事基地、边境、哨卡远程视频监控武装押运运钞车移动远程视频监控公安公共场所、山林交通治安消防视频监控交通路口城市路口、道路车流量视频监控教育试卷分发押运车辆的移动视频监控银行atm机远程视频监控，移动车载银行视频监控二、系统原理 万里信通科技公司推出的嵌入式无线视频监控设备，它集wcdma数据通讯功能和数字视频编解码功能为一体，采用先进的wcdma模块、先进的dsp视频处理技术、本公司专利的视频编解码芯片、主流的视频编解码方式，借助广泛覆盖的wcdma网络并结合监控中心软件，构成了完整的wcdma视频监控系统。 mobmedia6.0是一款可在 windows 2000 和windows xp中运行的监控中心软件，适用于本公司的所有系列的嵌入式视频监控设备。利用mobmedia6.0可以构成一套完整的、基于wcdma的嵌入式移动视频监控系统。工作原理如下：该无线移动视频监控系统是利用3g无线网络技术进行视频数据的无线网络传输的新型系统。它采用了先进的视频压缩算法h.264、流媒体视频数据压缩技术无线传输网络解决方案，整合了3g数据通讯功能和数字视频编码功能为一体化的便捷式的产品。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联通通信网络。可以通过internet、无线网络从系统中终控端得到实时图像信息。该系统整合了3g网络和internet网络的优势，在空间和距离上产生突破性拓展。移动视频监控是依靠运行在移动运营网络上的媒体网关软件，可以将3g终端设备或者edge终端设备的音视频媒体接入到internet网络，整合gsm、cdma、gprs等无线网络的视频监控应用。（1）手机视频监控手机视频监控采用3g无线传输方式，支持m-jpeg、mpeg4、h.264等多种编码格式，支持高达cif分辨率的图像传输，支持标准的rtsp/rtp流媒体传输协议和专门针对监控,应用的nrcap-plus协议，其中手持设备采用pocket pc平台，基于windows mobile操作系统，具有高度的灵活性和扩展性，可以方便的根据用户需要进行特殊功能的定制。（2）车载移动视频监控车载移动视频监控是在移动车上安装车载专用云台摄像机，摄像机采集的图像经车载3g视频服务器压缩编码转换数字信号，经3g无线宽带网络把信号传输到平台视频服务器上，客户端通过远程登陆平台服务器就可以随时监控车辆周围以及车内的图像，做到远程指挥调度、监控管理。三、系统结构和系统功能(一)系统组成该无线移动视频监控系统是基于wcdma无线网络、internet或专线网络，主要由以下三部分组成：（1）视频的采集压缩模块以及无线的数据传输模块；（2）无线视频监控平台；（3）指挥中心；（4）客户端插件。系统结构简洁明了，扩展性好，能适应多变的监控要求。 （1）前端视频采集、无线传输模块前端的视频采集模块实现的功能是从普通的视频摄像头中捕捉瞬时的视频信号，然后压缩。该模块支持不同的压缩比和图像大小，用户可以根据需要选择不同型号产品。视频采集压缩后就可以将压缩好的视频图像文件传送到中心：传送的方式是通过3g网络，系统具有ppp拨号过程，并嵌入式地实现了tcp/ip协议、pop3/smtp协议，同时支持动态ip。（2）无线视频监控平台中心监控管理平台由业务管理子系统、平台管理子系统、调度子系统、aaa 服务器、告警服务子系统、控制服务子系统、分发子系统、存储子系统、客户端应用服务器、前端应用服务器等组成。中心监控管理平台具有公网ip服务器、足够的中心带宽和电信级平台运营软件。管理服务器启动服务后，就等待各个监控终端的连接，对于始终在线模式的终端，可以按照需要查询当前的图像情况，也可以自动不停地记录监控点的图像变化。（3）监控指挥中心在监控指挥中心设置1台监控主机、用来监视前端所有摄像机图像以及远程管理、配置、授权等。（4）客户端插件通过在pc、手机及pda等终端安装客户端插件，用户就可以在办公室和家里基于pc等终端上监视前端摄像机图像，也可以在移动的过程中基于手机及pda、无线笔记本监视前端摄像机图像。（二）系统功能监控中心功能： (1) 支持光纤、adsl、isdn、pstn、cdma、gprs等多种上网方式； (2) 可管理无限台设备，并且最多可支持128台设备同时连接并上传图像； (3) 支持1/4/9/16等多种画面显示，支持画面拖拽和分组显示； (4) 可以定义最多32个设备组，每组可最多包含任意32台前端设备； (5) 支持64个自定义用户，可以设置不同权限，对于有控制权限的用户还可以设置连接或控制的设备组； (6) 支持对远端设备自动对时操作； (7) 能够远程调整前端监控设备的编码质量、摄像机编号； (8) 能够远程控制云台和摄像机； (9) 能够在监控中心进行硬盘录像，支持对视频文件的检索、播放、备份、删除等操作； (10)能够浏览、上载、删除前端监控设备上cf存储器中保存的文件； (11)可以显示前端监控设备的状态（未连接、连接、监控、录像、报警等）； (12)支持始终在线、拨号激活和报警触发等工作方式的前端设备上传视频图像； (13)有报警输入时，在监控中心有声光显示； (14)能够通过点击视频窗口或设备图标选择监控设备，在信息栏显示的信息来源于选定设备，在视频设置栏和ptz控制栏中的所有操作都应用于选定设备； (15)能够设置视频文件存储目录、是否自动录像、界面语言等参数； (16)能够进行声音监听； (17)支持对视频文件的暂停、变速、步进等播放控制，并支持播放过程中的抓图； (18)编辑和保存相关的设备信息（设备名称、uim卡号码、uim卡编号等）；(19)支持c/s 、b/s工作方式，客户端可以通过服务器转发方式来进行远程视频监控； (20)支持pda作为客户端连接到服务器，选择前端设备和显示视频图像；wcdma无线传输设备功能： (1)通过wcdma无线拨号方式上网； (2)可最多连接4台摄像机，支持监控中心和客户端远程切换图像； (3)支持多路报警输入，可与报警设备配合使用，实现无人值守时的视频监控功能； (4)支持设备端cf卡录像（手动录像、报警触发录像和按计划录像三种方式）； (5)支持串口及cf卡两种设备初始化设置方式； (6)内置看门狗电路，防止死机； (7)连接中断后可自动重连； (8)支持始终在线和拨号激活两种工作方式，节省通信费用； (9)可以远程调节图像质量； (10)可以根据无线链路带宽自动调整码流速率； (11)提供rs485接口，实现对云台和摄像机的控制；pc客户端软件功能： (1) 支持有线或无线方式上网； (2) 支持对多个服务器的连接，可同时连接的监控中心服务器多达32台，可同时连接的前端设备多达256台； (3) 按指定用户进行连接, 自动获取授权的设备组和设备信息, 显示在设备栏； (4) 支持1/4/9/16/25/36/64画面显示，支持画面拖拽方式，可最多自定义四种不同的显示格式； (5) 授权用户能够连接到监控中心来实时察看现场图像； (6) 授权用户可以远程控制前端设备连接的云台、摄像机； (7) 支持本地计算机硬盘录像； pda客户端软件功能 (1) 支持gprs/wcdma无线方式上网； (2) 支持基于windows mobile 2003 for pocket pc和sybian操作系统的手机和pda； (3) 授权用户能够连接到监控中心来实时察看现场图像； (4) 授权用户可以远程控制前端设备连接的云台、摄像机； (5) 可以通过切换方式察看来自不同的前端设备发送的视频图像；（三）其他辅助配件车载摄像机 红外一体化智能高速云台摄像机 摄像机参数型 号mg-tc2618bmg-tc2623bmg-tc2626b影响感应器1/4ccd有效象素752h582v同步系统内同步视频输出vbs1.0vp-p/75白平衡自动/手动扫描系统15.625khz(h) 50hz(v)水平解析度480tvl信噪比50db电子快门1/31/10,000s最低照度0lux(红外灯开启)红外距离大于100米焦距长度f=4.173.8mm18f=3.682.8mm23f=3.591mm26光圈&变焦自动/手动 机械参数水平预置速度100/s上下预置速度60/s水平手动控制速度080/s上下手动控制速度060/s水平角度0-355无限位上下角度+90-90预置位、巡视轨迹128个预置位，6条巡视轨迹控制方式rs485,内置16种协议,波特率从2400到192000bps可选相对湿度90%防护等级ip66操作温度-3555电 源dc10.5vdc18v(3.5a车载);ac24v(2.5a普通)抗冲击要求4g重 量6kg车内摄像头车内摄像头用于监视车内情况。l 产品型号n tt311-cl13 l 技术指标n 成像器件：1/3 sony had ccd image sensorn 像素：pal：500x582(v);ntsc:510x492(v)n 视频制式：pal/ntscn 水平解析度：420tvln 自动增益控制：on/offn 背光补偿：on/offn 电子快门：1/50(1/60）-1/100.000(sec)n 白平衡：auton 信噪比：48dbn 最低照度：0.8lux/f1.2n 镜头：3.6mmn 视频输出：1.0vp-p,75 bncn 工作电源：dc12vn 尺寸：62mm x 77mmn 重量：180g监视器n 8英寸吸顶式车载液晶显示器。n 可连接vcd/dvd播放机、具备s端子、自动切换、两信道视频接口。n 亮度、对比度、音量、色彩单独可调。n 红外线遥控、内置扬声器。n 可调图像的上下左右位置、双声道音频;可分别连接彩色/黑白摄像头。（四）系统特点 距离无限制。联通wcdma网络覆盖的地方均可部署设备；具备互联网接入条件的全球任一角落均可看到图像。 录像方式多。支持前端设备cf卡录像、监控中心硬盘录像和客户端录象。 压缩比例高。采用本公司专利的mpeg4压缩芯片，支持最低9.6kbps带宽，并保证在20kbps以上带宽时图像连续。 支持pda。支持基于windows ce和sybian内核的手机和pda（如大显928、酷派728、nokia等）。 帧率可调整。共15个级别，在监控中心可以远程在线设置。 带宽自适应。根据信号和线路情况，自动调整图像质量和编码速率。 断线可重连。因信号不好或基站切换造成连接中断时，可自动重新连接。 拨号可激活。设备既支持一直在线方式，也支持拨号激活方式（拨打电话启动设备上传视频图像）。 云台远程控。在监控中心和客户端可以发送相关命令，完成远程ptz控制。 确保不死机。设备内置硬件看门狗电路，从容应对各种意外事件。 合作方式多。从提供编解码板、产品到oem、odm均可。 (五) 平台的优势 该平台主要实现认证、用户管理、权限管理、设备管理、网络管理等功能。 开放性：支持各种主流音视频格式。 可管理性、可运维性、可近线性大规模扩容、可升级性。 能同时实现与固网视频监控的有效结合。例如：前端图像采集设备通过固网接入，经该监控平台转发，客户端可以通过固网（如：消防内网）监控前端图像，也可以通过移动网络转发到手持终端（智能手机）上监控前端图像。 传统的技术与产品存在许多问题，包括技术体系结构复杂、传输距离短、监控地点受局限、产品价格高、维护成本高、需要多人值守、开放性差等多种因素的制约。四、系统方案 以汽车的车载视频监控系统为例，假如每辆车上各有1路视频，建议的方案如下：1. 每辆车上安装1台wcdma无线视频车载监控设备，每台设备连接1台摄像机，每台设备配备1块联通wcdma uim卡。 2. 系统支持两种工作方式：拨号激活和一直在线。拨号激活方式适合于不定期传输的情况以节约通信，需要传输视频图像时需要设备端uim卡发送短信，设备检测到短信通知后自动连接到监控中心并上传图像；一直在线方式适合于设备上装有包月uim卡的情况，设备上电后立即连接到监控中心并上传图像。 3. 网络要求类 别网络要求监控中心能上互联网；具有静态公网ip地址，或者域名；具有联通的vpdn专线；如果有防火墙需要开放四个固定的端口（默认8212、5000、8888、3645）；按照每路视频图像占用80kbps网络带宽进行设计；客户端能上互联网；如果有防火墙需要开放一个固定的端口（默认3645）；前端监控设备设备安装现场有联通wcdma信号，能够通过wcdma拨号上网；4. 安全连接方案1) 方案介绍l 为了提高整个网络的安全性，采用联通vpdn系统，网关设备与公网没有连接，使用专线方式与联通专网连接,统一接入联通wcdma分组网。用户网关设备ip地址将分配内部私网ip地址l 联通给各用户分配vpdn帐号，例如“police.133vpdn.bj”。用户为每个无线视频终端分配唯一的vpdn用户名和密码l 无线视频终端通过wcdma上网终端实现拨号上网，使用l2tp vpdn方式在终端与用户指定服务器间建立安全隧道进行数据传输2) 无线vpdn技术l vpdn（virtual private dialup networks）是基于拨号用户的虚拟专用拨号网业务，利用ip网络的承载功能，结合相应的认证和授权机制，可以建立安全的虚拟专用网络。l 移动性能更强：使用wcdma无线上网技术可以在任何有1x无线覆盖的地方随时随地接入用户的vpn网络，不会受到普通互联网络的地理限制。l 联网速度更快：使用wcdma无线上网可以提供比普通电话拨号上网更快多倍的速度，节约用户的宝贵时间，避免拨号网络缓慢带来的烦恼。l 安全更有保证：使用wcdma无线上网使用户的网络安全更有保障，利用wcdma固有的安全性能可以避免用户在接入层面受到来自普通互联网的攻击威胁，保证用户信息安全、终端安全。3) vpdn方式整体连接示意图4) 安全机制的保证l 无线视频终端通过wcdma无线设备登陆wcdma网络；l wcdma接入服务器将无线视频终端的连接请求发往wcdma认证服务器；l wcdma认证服务器根据帐号判断为wcdma专网用户（第1次认证），并将帐号和密码发往用户内部的认证服务器；l 用户内部的认证服务器首先判断wcdma上网卡是否已经在服务器上注册，如果没有登记则拒绝并记录，如果是合法的则对由网关转来的帐号、密码进行认证（第2次认证）；l 如认证通过，认证服务器将给无线视频终端分配一个内部ip地址。如认证不通过，用户内部的认证服务器拒绝无线视频终端的连接。l 无线视频终端无线设备序列号、uim号、用户名、密码和分配的ip地址可进行唯一绑定，增强安全性。5. 软件环境要求类 别支持的操作系统监控中心服务器windows 2000，windows 2003，windows xppc客户端windows 2000，windows 2003，windows xppda客户端微软内核或者sybian智能手机或pda（windows ce，windows mobile 2003等）6. 硬件配置要求类 别推荐配置最低配置备注128路服务器通用文件服务器cpu:xeon3.0gghz内存：1gb显存：128mb硬盘：300gb网卡：100mbps高档pc计算机cpu：p4-2.8ghz内存：1gb显存：64mb硬盘：80gb网卡：100mbps需要极高的硬盘读写速率；36路服务器通用文件服务器cpu：xeon3.0gghz内存：1gb显存：64mb硬盘：160gb网卡：100mbps高档pc计算机cpu：p4-2.8ghz内存：512mb显存：64mb硬盘：80gb网卡：100mbps需要较高的硬盘读写速率；普通客户端主流计算机（台式机/笔记本机）主流计算机（台式机/笔记本机）7. 项目方案示意图，如下所示： 本方案的优势：第一：机动灵活。由于采用联通的wcdma网络来传输，不受距离的限制，不论车在北京、上海、广州，还是在国内其它地方均能够将视频图像传送到监控中心。只需要考虑uim卡的费用问题。如果漫游比较多的情况下，建议选用漫游不限流量的uim卡。第二：扩充容易。系统具有很好的扩容性。只需要增加监控中心的网络带宽以及增加监控服务器就可以轻松实现扩容。第三：实时遥控。支持远程监控和移动监控，可始终在线，也可电话激活，支持云台控制，即插即用，通电即可，监控人员不受时空限制。第四：性价比高。设备可单台工作，也可组网工作，部署灵活，扩充性强，利用国家移动网络通讯的可靠资源传送监测图像及数据，减少人力投入，降低运营成本。第五：保密性强。系统软件可设定各类密码，安全系数高，可以对特殊用户满足远程无线一对一的专用图像传送要求。第六：手机监控。系统支持pda或手机作为监控端来查看现场图像，便于领导和值班人员随时了解车辆运行情况。五、技术指标(一)无线传输设备技术参数l 基本参数规 格 参 数视频视频输入1路/4路视频输入，1vpp，75，bnc接口，pal/ntsc制自适应压缩格式nmvs-uh.264传输分辨率qcif：pal 制176144，ntsc 制176120；cif： pal 制352288，ntsc 制320240传输性能2卡cdma1x：cif最高可达22帧/秒，平均延时2-7秒；宽带网络传输（rj45，可选）：cif最高可达25帧/秒，平均延时小于0.5秒显示性能计算机浏览分辨率：cif： pal 制352288，ntsc 制320240d1：pal 制704576，ntsc 制640480，无锯齿，图像清晰手机浏览分辨率：qcif：pal 制176144，ntsc 制176120帧率设置125 帧/秒可调录像支持本机录像，最大支持2t大容量sata硬盘码率控制自适应码率控制码流类型双码流。编码参数支持白天/夜间两套编码参数自动切换可设置视频采集预处理算法音频压缩格式默认g.723.1，选择支持pcm、adpcm 等音频输入单路音频输入，rca 接口(female)，麦克风或line in 方式可选麦克风方式：-46-3dbv，1k line in方式：3vmax，1k音频输出单路音频输出，3vmax，16.headphone，rca 接口(female)网络接口标准以太网10/100base-tx，rj-45 接口网络网络协议支持http、tcp/ip、udp、arp、smtp、rdp、rtp、dhcp、pppoe等认证加密采用nmvs-des128位加密算法，通过扰码保护数据；链接建立过程采用chap 协议认证，无明码传输，安全可靠；密钥/扰码更新周期10 分钟，防止破解web 浏览内置web 服务器，可通过ie 浏览器观看视频和管理设备在线升级可通过nmvs-ms软件进行远程网络升级或下载升级包到本地升级无线传输2卡cdma1x传输接口标准2个弹出式uim卡座网络协议支持tcp/ip、smtp、rdp、rtp、ppp、hdlc等协议认证加密链接建立过程采用chap协议认证，无明码传输，安全可靠；采用nmvs-des128位加密算法，通过扰码保护数据；密钥/扰码更新周期5分钟，防止破解；支持vpdn虚拟拨号i/o报警输入两路干接点开关量输入，db9接口(male)报警输出单路继电器开关量输出，dc 48v0.5a，ac 24v0.5a，螺丝接线端子rs-232双工rs-232，db9 接口(male)rs-485双向单工rs-485，螺丝接线端子云台协议支持pelco-d、pelco-p等多种协议，可升级扩展协议定位gps定位支持gps定位功能，可与gis系统融合电源复位具有重启系统按钮电源外接供电：832v直流输入功耗10w环境温度-1045湿度20%80% rhg机箱机壳黑色金属外壳内部控制嵌入式模块化设计，风扇散热安全电子减震和三级机械减震尺寸295mm（长）220mm（宽）130mm（高）六、设备配置清单1、前端监控现场设备设备/项目使用场所单价（元）备 注wcdma前端监控设备监控现场每台设备最多可以配置4台摄像机，同时只能传输1路图像，允许在监控中心切换。摄像机监控现场根据现场情况选择现场支架监控现场根据现场情况定制2、电脑设备和软件设备/项目使用场所单价（元）备注监控服务器监控中心最简化的服务器是普通的pc机，以后随着监控点数量的增加通过增加服务器的方式扩容。监控中心软件监控中心根据管理的设备数量而定。移动终端有关人员已有的带上网卡笔记本电脑，上网pda系统网络接入费监控中心根据接入的方式和接入的带宽而定。网络带宽的需求按照同时上传的图像路数来设计，每一路图像占用100kbps的带宽。3、可选高端设备设备/项目使用场所单价（元）备注云台及解码器监控现场可以根据情况选择分体或一体