水利行业4G视频信息采集解决方案20140504

水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 1 页 共 17 页目 录一. 行业概述 .31. 行业背景 32. 需求分析 32.1. 一般要求 .32.2. 防雷要求 .32.3. 使用要求 .4二. 系统总体规划 .51. 监控点选择 52. 固定点监控 52.1. 有线方式 .52.2. 无线方式 .62.3. 组合方式 .72.4. 安装防护 .73. 工业数据采集 83.1. 透明传输 .93.2. 解析显示 .94. 应急指挥系统 85. 网络传输系统 96. 管理平台系统 107. 监控设备 107.1. 红外枪机网络摄像机 .107.2. 高速球型网络摄像机 .117.3. 无线视频服务器 .117.4. 高清手提箱应急指挥终端 .127.5. 三防单兵无线视频终端 .12三. 功能介绍 .14水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 2 页 共 17 页1. 远程视频传输 142. 数据存储 143. 电子地图 144. 联动视频 155. 图片发布 156. 双向对讲 157. 系统拓展 15四. 案例分析 .17山东临沂大官庄水利枢纽网络视频监控工程 .17水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 3 页 共 17 页一. 行业概述1. 行业背景随着水利工程的不断发展建设，国家对各种水利设施自身，以及水利设施的自动化运行和设备设施的安全提出了新的要求，加之现代通信技术和视频技术的迅速发展，为水利建设的数字化提供了技术上的有力保证。因此，改造优化水利设施的安全监控，通过多种通信技术的远程视频监控系统和控制，建设水利行业机房，实现“无人值守 (少人值班) ”是水利水电行业发展的整体趋势。针对目前日益增长的无人值守环境监控需求，创世科技推出了基于移动 4G 无线网络监控的野外无人值守行业的解决方案，该行业包括无人值守机房、水利设施、电力设施、通讯设施、室外基站铁塔、油田等，本方案中将着重介绍水利行业的相关监控解决方案。2. 需求分析2.1. 一般要求(1) 摄像机支架和立杆以及云台可在 12 级风力时正常工作，在大风情况下不出现明显的晃动，不影响视频的观看效果。(2) 充分考虑水域周围湿度较高，在某些入海口处水汽中盐分较高的特点，所选用的设备应考虑防盐雾、防腐蚀、防锈蚀、防变形等问题。(3) 大部分的水利工程处于野外，容易成为偷盗的目标，因而在施工时应充分考虑到防盗、防砸等要求。(4) 室外防护罩的防护等级应不低于 IP65。2.2. 防雷要求水利工程往往建设在野外空旷之处，易受到雷电侵袭，监控点设备的电源一般在现场就近取用，也易受雷电波影响产生高压和浪涌电流，为了设备能可靠、长久地运行，摄像机杆和前端机箱须接地；对摄像机的视频信号均应配置防雷设备，以防止雷电对摄像机等设备的损坏；对各监控站点均应配置电源浪涌保护器，防止雷电的侵袭。水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 4 页 共 17 页2.3. 使用要求(1) 集中监控所有水利现场图像实时传送到中心，实现“遥视”功能。(2) 意外报警对于非法进入人员或设备盗窃行为进行报警，保护公共财产安全。(3) 应急指挥当对设备检修时远程中心可以实时了解检修过程，并指导复杂操作过程。(4) 分级管理监控中心可以分多级、多点，同一组信息可以送到不同部门，可协同管理。(5) 过程录像所有设备工作过程和检修维护过程均可定期或周期性录像保留下来，便于事后监督和故障分析。(6) 操作简便系统操作简单，安装容易，单个画面可完成所有重要操作。水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 5 页 共 17 页二. 系统总体规划1. 监控点选择水利视频监控系统应根据水库、闸站、海塘、分滞洪区、重要测流断面等不同监视对象的特点，兼顾防汛及工程管理，合理选择监视点位。监视点位布设应满足对以下监视对象的有效观察： 水库：大坝、溢（泄）洪道、泄洪闸、泄洪洞、水位尺； 闸站：闸站建筑主体、闸门、上（下）游水域及堤防、水位尺； 堤防：堤顶、路面及附近水域； 分滞洪区：分洪闸、爆破点； 重要测流断面：水域、水位尺； 避风港：水域。在以上的监视目标中，水位尺是一个关键的监视目标，摄像机在白天和夜间开灯的情况下应能做到清晰观测水位尺刻度。2. 固定点监控2.1. 有线方式对于有线网络能覆盖到的地方，我们采用有线的方式进行监控。在固定点架设摄像水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 6 页 共 17 页机，通过硬盘录像机编码，将数据传回监控中心。 对于监控质量有一定要求的场合，架设高清网络枪型摄像机，视角固定，适应度要比半球型摄像机更好。 对于监控质量要求较高的场合，架设高速球形网络摄像机。多种变焦模式，更广泛的红外距离支持，具有多种数据通信接口，支持云台功能，提供最佳的监控视频效果。网络摄像机具有通用数据串口，可以采集水利水电日常工作数据，比如水位、水量、温度等，支持报警输入，及时将现场数据传送到后台管理中心。2.2. 无线方式对于偏远的、有线网络不能覆盖到的地方，我们采用无线的方式进行监控。利用移水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 7 页 共 17 页动广泛的 4G 网络，通过无线视频服务器将视频和工业数据传回监控中心。无线视频服务器具有通用数据串口，可以采集水利水电日常工作数据，比如水位、水量、温度等，支持报警输入，及时将现场数据传送到后台管理中心。2.3. 组合方式涉及水利行业整体监控的特殊性，在对整体监控设计时，应结合有线监控和无线监控的方式：2.4. 安装防护每个监控点的安装工程： 对于室内的监控点，可将设备固定安装在指定的位置；水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 8 页 共 17 页 对于室外监控点，将无线视频服务器或云台网络球机等设备安装在专用的室外监控点的摄像机应选配室外用防护罩及云台，注意密封防水和湿度调节。 为了避免野外因雷击而致使视频设备遭破坏，需要安装避雷设备。3. 应急指挥系统在巡视人员工作时，或在抗灾抢险现场时，将配备创世科技移动监控单兵设备。单兵设备分为手持式单兵应急终端和手提箱式应急指挥终端。应急终端将现场画面和设备运行数据图片实时传到水利站的监控监管中心，后台通过客户端即可查看实时视频并与现场互动，下达指示。手提箱式应急指挥终端自带高清摄像机，支持 720P/1080P 的视频采集传输，支持外水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 9 页 共 17 页接 DV 摄像机；手持式安卓智能单兵支持蓝牙连接外部设备。4. 工业数据采集4.1. 透明传输系统采用无线视频服务器，通过标准 232/485 数据串行接口将环境温湿度传感器、配电终端等探测终端设备采集的数据，通过无线网络透明传输到数据中心管理平台。其他的水利工业数据分析系统再与视频监控系统对接，前端数据便通过监控管理平台过渡到其他的水利数据分析平台。4.2. 解析显示若要将前端的工业数据显示到视频监控平台，到达图片或视频同步显示数据状态的效果，需要提供这些采集数据的协议，平台根据提供的 SDK 进行解析，以同步显示、报表统计等方式呈现出来。5. 网络传输系统5.1. 移动 4G 传输中国移动采用了 4G LTE 标准中的 TD-LTE。TD-LTE 演示网理论峰值传输速率可以达到下行 100Mbps、上行 50Mbps。TD-LTE 是由中国主导的 4G 网络标准，技术成熟，将成为世界上最大的 TD-LTE 4G 网络运营商。创世科技监控系列产品同步支持移动 4G 网络，以 3G 网络为例，在高速移动的过程中传输速率为 144kbps，若想保证 4GIF 画面质量传输速率需要 512kbps。目前 3G 网络实际传输速率已经完全可以实现 4 路 CIF，每路 13-25 帧清晰以及流畅的视频传输，在低码流的传输的同时还可以 D1 的录像。而 4G，据目前试点来看，4G 网络的速度是 3G 网络的 10 倍，下载速度最高达100M，上传速度为 20M，完全可以传输 4 路满帧 D1 视频；通过调整码流和帧率，更可以支持 720P 和 1080P 的录像传输。5.2. 传输流程无线传输网络包括 3G/4G/wifi/卫星等实现数据的传送，实现对 Internet 的接入。无线水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 10 页 共 17 页车载设备将数据上传至 4G 基站，接入到中国移动专网，以反向登陆的方式，接入政府相关管理部门视频监控平台，平台再将音视频数据转发至政府相关管理部门、项目负责人、企业管理人员等相关客户端上，整个网络传输示意图如下图：6. 管理平台系统系统平台分 3 个核心部分：数据库和中心管理；平台存储；流分发服务。存储和流分发是可以分立安装多个，平台部署之前先确定，监控点规模，确定要不要平台存储，日常多少监控点在线存储，多少人日常在线观看。确定这些因素之后，才能确定平台服务器的最佳配置。7. 监控设备7.1. 红外枪型网络摄像机枪机网络摄像机适用于对监控质量有一定要求的场合，由于枪机体积增大，内部可以搭配多种高性能 sensor，附属配件或高性能机芯。配置支架，在安装角度，比半球类产品适应度更好。具备很好的防护性，可适用于室外各种天气环境。水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 11 页 共 17 页7.2. 高速球型网络摄像机针对监控要求最高的场合设计，具备多种变焦模式，更广的红外支持。多种预置位设置，云台控制等功能。多内置高性能机芯，提供最佳的监控视频效果。另外由于普遍具备较高的防护等级，可以方便安装于室外各种环境下。7.3. 无线视频服务器 尺寸：170x40x112mm，散热性高，施工简洁，并且接插牢靠； 独创三大无线编码传输技术，确保流畅的视频效果，支持多卡多种网络； 嵌入式系统设计，内置硬件看门狗，可 724 小时连续运行； 自主知识产权录像存储结构，超强容错，异常断电数据不损失； 钢丝绳减震技术，军工级减震结构设计，延长硬盘寿命，提高系统可靠性。水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 12 页 共 17 页7.4. 高清手提箱应急指挥终端 支持一路高清视频输入，一路模拟视频输入 ； 采用高清晰彩色防水摄像机，360 度无限位云台，磁吸式底盘，布控方便 ； 内置大容量锂电池，可支持设备长时间续航 ； 支持 3G、4G、Wifi、外扩 B-GAN 等无线通讯方式 ； 支持集群对讲功能 ； 远程实时监控，双向语音对讲 ； SD 卡存储、SATA 硬盘可选 ； 内配 12.1 英寸液晶屏，支持本地显示、云台控制功能 ； 支持远程无线下载录像片段，支持多路同步播放； 可配置抓拍按钮，抓拍上传图片，配置求助按钮，呼叫监控中心请求援助或请求下达指令。7.5. 三防单兵无线视频终端手持式无线视频应急终端是针对便携式应用开发的一款产品；可以应用于消防、武警、保险、应急等移动场合。水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 13 页 共 17 页 操作系统：嵌入式 linux 传输：可以通过 4G 无线网络进行音视频数据传输 录像：支持 TF（包括 SDHC）卡本地音视频同步录像 回放：支持本地录像音视频同步回放 配置：可以通过 PC 创世平台或者 OSD 菜单对设备进行远程配置 音频编解码：支持 AMR,ADPCM 多种格式，单声道 视频编解码：H.264 图片（像）抓拍 语音对讲：前端和中心可以进行双向的语音通话（及集群呼叫） 无线上下线：支持多种上下线模式水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 14 页 共 17 页三. 功能介绍1. 远程视频传输利用先进的视频压缩技术以及无线通信技术，在移动 4G 的带宽下，能够传输D1/720P/1080P 的视频，画面清晰流畅。在 4G 网络环境下，网络带宽成倍增加，可以满足高帧率、高图像质量的视频数据传输需求。2. 数据存储系统支持对视频、GPS 信息及报警信息等录像存储，启动录像的方式有手动录像、报警录像、定时录像、计划录像等，存储空间大小根据实际需求，在系统设计时测算，存储位置有前端设备硬盘（或 SD 存储卡）存储、服务器平台存储、客户端本地存储三种可选。3. 电子地图 设备内置 GPS、北斗模块，精度在 10 米以内，刷新时间为 1s。系统可使用的地图既可以是 arcgis/supermap 等地图格式、也支持 googlemap、mapab、baidumap 等在线地图。由于水利行业的业务系统中多采用电子地图驱动的方式实现各种操作，因而推荐在视频监控系统中结合地理信息系统（GIS） ，从而实现基于矢量方式电子地图的操作和界水利行业 4G 视频信息采集解决方案第 15 页 共 17 页面。4. 联动视频单纯视频监控系统发挥的作用比较有限，如果和水利数据库进行结合和联动，在监控的同时实时掌握水雨情及工情等信息，对于抗洪救灾的正确决策将起到显著的促进作用。系统在监控实时视频的同时可通过标准的实时水雨情及工情库表结构获得现有闸门和水库的水雨情及工情信息。同时可实现水雨情及工情信息和视频信息的有效联动，例如在水位超过某个警戒值时联动视频实现报警，便于领导和相关人员及时做出决策。5. 图片管理系统具有图片发布功能，对实时监视图像进行抓拍，生成图片上传到服务器并通过网络发布。由于水利监控领域的目标大部分是缓变的目标，例如水位的上涨，闸门的开启等等，前端监控摄像机采集的高清图像可通过带宽充足的 4G 网络或者移动专网，保证图像的清晰度。6. 双向对讲巡视人员通过单兵与中心平台和客户端用户进行双向对讲，及时进行信息沟通，便于汇报和指令的及时传达，也可方便联动动作执行； 前端可以发起呼叫和对讲，后台也可以和前端联系发起对讲； 支持降噪功能，能有效消除噪声，在现场环境嘈杂的时候，也可以实现双向语音的清晰流畅； 前端后台都可调节实时音量大小，满足不同环境对音质的需要； 支持音视频同步传输录制，方便后台对现场了解更多情况。7. 系统拓展系统提供相应的互联互通二次开发接口供其他业务系统或上层系统接入，专业的水文监测系统可与