洋山港船舶外档监控系统解决方案.doc

洋山港船舶外档监控系 统解决方案 上海寰创通信科技有限公司上海寰创通信科技有限公司 20092009 年年 9 9 月月 版权所有 上海寰创通信科技有限公司 本资料及其包含的所有内容为上海寰创通信科技有限公司(GBCOM)所有,受中国法律及适用之国际公约中 有关著作权法律的保护。未经上海寰创通信科技有限公司(GBCOM)书面授权，任何人不得以任何形式复制、 传播、散布、改动或以其它方式使用本资料的部分或全部内容，违者将被依法追究责任。 目目 录录 1前言.3 1.1项目背景.3 1.2项目环境.3 1.3项目需求.4 2总体方案设计.4 2.1总体方案.4 2.2视频方案设计.5 2.2.1监控前端.5 2.3无线传输方案设计.6 2.3.1链路预算.6 2.3.2无线网络设计.7 2.3.3无线 MESH 基站技术规格.8 3工程方案设计.11 3.1设备安装位置.11 3.2具体设备安装.12 3.2.1边检大楼设备安装简示图.12 3.2.2中继站桥吊设备安装简示图.14 3.2.3大洋山视频监控点无线设备安装系统图.15 4设备清单.15 附件 1 上海寰创通信科技有限公司介绍.17 1前言前言 1.1项目背景项目背景 随着 2009 上海世博会的邻近，上海边防面临的形势日益严峻。洋山出入 境边防检查站负责对外行使洋山码头货物、人员的边防检查职能。为保障港区 安全，消除监控盲区，计划建设洋山港船舶外档监控系统。 图 1.1 洋山边检执勤区域卫星图洋山边检执勤区域卫星图 1.2项目环境项目环境 如图 1.1 所示，对船舶外档的监控，即对小洋山面向大洋山侧的海岸沿线 进行视频监控，监控点位置布设在大洋山岛上；监控中心设在小洋山岛上的出 入境边防检查站 2，监控中心已配备有监控模拟视频矩阵、硬盘录像机、控制 键盘、监控电视墙和大屏，并有光纤专网与内陆的出入境边防检查站指挥中心 互联；大洋山至高点到小洋山海岸线直线距离 36.5 公里，即各监控点的监控 距离要保证 5 公里以上；大洋山各监控点与监控中心间无现有可用的传输网络， 无线传输为首选方式。 1.3项目需求项目需求 洋山出入境边防检测站洋山港船舶外档监控系统具体需求如下： 1) 在大洋山合适位置选择监控点，对小洋山码头前沿区域进行无盲区监 控：各监控点应保证白天、黑夜均能提供清晰的视频图像；配备室外 载重云台，可实现远程云台控制，自由调整监控角度。 2)采用无线传输的方式将监控点监控视频实时传送到监控中心， 要求保证每路视频 1Mbps 以上的带宽（D1 格式），无线信号稳 定。 3)监控中心进行集中监控及录像存储（录像存储时间 6 个月）， 上监控大屏，并通过光纤专网将监控画面传送到内陆的出入境边 防检查站指挥中心。 2总体方案设计总体方案设计 2.1总体方案总体方案 本方案在一个监控点安装四组摄像机及镜头；图像经过视频编码器将模拟 监控视频流转换为数字视频流，再通过网线接入到无线传输网络。 采用上海寰创通信的高性能无线 MESH 基站，工作于 5.8G 频段，构建无线 传输网络。无线传输网络节点包括终端点、中继点和落地点，落地点设备通过 网线直接接入到监控中心有线局域网。 数字视频流传送到监控中心后，经解码器解码还原成模拟视频流，接入原 有的视频矩阵，共用监控中心平台设备（视频矩阵、控制键盘、硬盘录象机和 大屏等）。 系统整体结构如下： 监监控控点点2 网网络络流流 交交换换机机 视视频频矩矩阵阵 网网络络管管理理 操操作作维维护护 控控制制流流 视视频频流流 监监控控中中心心 5.8G 无无线线MESH传传输输网网络络 3 U 硬硬盘盘录录象象机机 视视频频编编码码器器 摄摄像像/云云台台 监监控控点点3 视视频频编编码码器器 摄摄像像/云云台台 监监控控点点4 视视频频编编码码器器 摄摄像像/云云台台 HB4-B1100e HB4-B2200e HB4-B1100e 监监控控大大屏屏 视视频频解解码码器器 控控制制键键盘盘 HB4-B1100e 监监控控点点1 摄摄像像/云云台台 HB4-B2200e 图 2.1 系统整体结构 2.2视频方案设计视频方案设计 洋山港船舶外档监控系统，视频部分可分为监控前端和监控中心两部分。 2.2.1监控前端监控前端 监控前端主要实现图像采集的功能，并将图像进行编码、压缩、传输到 监控中心，同时接收、执行监控中心下达的控制信号。主要设备包括摄像 机、镜头、云台、护罩和视频编码器。各监控点视频信号和控制信号经编 码器转化为数字流后直接通过网线接入到无线 MESH 基站设备的业务口，经 无线传输网络传送到监控中心。监控前端安装于大洋山岛这样的海岛室外 环境，应满足抗风、抗水、抗晒、抗腐蚀等要求。 2.3无线传输方案设计无线传输方案设计 无线传输方案设计主要包括无线网络设计、链路预算、主设备技术规格等 几个部分。 2.3.1无线网络设计无线网络设计 大大 洋洋 山山 小小 洋洋 山山 监监控控中中心心 （落落地地点点） HB4-B1100e HB4-B1100e 监监控控点点 中中继继点点 HB4-B1100e HB4-B2200e HB4-B1100e HB4-B2200e HB4-B1100e HB4-B1100e 图 2.10 船舶外档监控无线网络组网示意图 根据对现场环境的勘察，无线传输网络共需 8 个无线节点。6 个 HB4- B1100e 设备，2 个 HB4-B2200e 设备。 大洋山上四个摄像机分成两组，分别通过有线接入单模块无线 MESH 基 站 HB4-B1100e。 选择小洋山码头前沿的桥吊作为无线中继设备安装位置，这样可以避 开桥吊大臂对无线信号的遮挡；桥吊大臂前沿安装的中继点采用一个 双模设备 HB4-B2200e，设备的两个无线模块同时工作在同一频点中， 两个天线的水平指向角度分别适配于大臂处于工作悬平状态和大臂处 于空闲立起状态时可以正常工作；桥吊大臂上安装的中继点和监控中 心落地点设备之间不可直视，中间有电气机房遮挡，无法直接连通， 因此在电气房顶部再安装一个单模设备 HB4-B1100e 与监控中心落地点 设备之间连通，电气机房顶部无线设备和大臂前沿安装的无线设备之 间走线距离大约在 200 米左右，需要通过光纤有线连接。 为了保证一个桥吊整修或者断电期间，视频仍然可以顺利传回到监控 中心，需要在小洋山码头前沿选择两个点安装中继设备，互为备份， 当一个桥吊无法正常工作时候，可以切换到另一个桥吊，中继总共需 要 2 个 HB4-B2200e 设备以及 2 个 HB4-B1100e。 监控中心的落地点设备安装在边检大楼的顶部，采用 2 个单模块设备 HB4-B1100e。 图中回传链路不同颜色表示不同的 channel，同一设备不同模块间应规 划为不同的工作频点，以避免同频干扰。频率规划见组网示意图， 5.8GHz 频段相互完全独立的工作信道有 5 个。 2.3.2链路预算链路预算 本方案中，考虑到洋山码头 2.4G 无线网络各频点已被占用，为消除同频 干扰，无线 MESH 基站规划工作于 5.8G 频段，故需对 5.8G 的回传链路进行预算。 链路预算根据接收灵敏度、身体损耗、衰落冗余、干扰冗余等参数得到接 收点处所需要的接收功率，再根据发射源的实际发射功率，计算出在空中所允 许的路径损耗，结合合适的传播模型，计算出平均覆盖距离，从而指导工程师 选择合适的站址和合适的天线。 从大洋山利用无线网络传回小洋山共 4 路视频，总流量最高约为 6Mbps， 再考虑一定的冗余，则要保证每个回传模块 8Mbps 的业务带宽。因此，我们在 保证 8Mbps 业务带宽的基础上进行回传链路预算。 参数参数数值数值备注备注 工作频点 5.8G 上、下行工作频点 相同总体总体 数据速率(Mbps) 8 发射机发射机MESH 节点发射功率(dBm) 24A 身体损耗（dB） 0.00D MESH 节点灵敏度(dBm) -88.00F 选择合并增益(dB) 0H 线缆损耗 3.5I 覆盖概率 90.0% 标准方差 4 阴影衰落余量(dB) 2.5M 快衰落余量(dB) 5N 噪声恶化(dB) 0P 接收机接收机 最少接收功率(dBm) -72R=F-H+I+M+N+P 最大允许的链路损耗(dB) 101T=A-R 就电波空间传播损耗来说，有近似的路径传播损耗。对于 5.8G 频点，公 式近似为自由空间衰 L(dB) = 52 + 10 * n *Log D（m） 其中，D 为传播路径，n 为衰减因子。针对不同的无线环境，衰减因子 n 的取值有所不同。在自由空间中，路径衰减与距离的平方成正比，即衰减因子 为 2。在具体环境中，n 需要实际测量，参考实测数据，我们可取 n 为 2.1。 本项目中，大洋山监控点、小洋山监控中心与中继点之间的距离不超过 4 公里。4 公里传输距离，根据链路预算和传播模型的公式，计算得所需空间损 耗为 128 dB。 考虑天线增益，两端设备均配置 15dBi 的抛物面定向天线，并考虑天线接 头和线损为 2dB，那么在保证 8Mbps 业务速率下最大允许的链路损耗为 129 dB，完全可以满足本项目 4 公里传输距离的要求。 端节点到中继点，或中继点到落地点间距离较近，采用 15dBi 的板状定向 天线完全可以满足要求。 2.3.3无线无线 MESHMESH 基站技术规格基站技术规格 HB4 系列室外型无线 MESH 基站是由寰创通信研发的新一代高可靠的室外型 无线网状网产品，用于将多个分离的 LAN 连接在一起，或者将业务数据回传到 有线网络，配置 AP 模块的产品同时用于 WiFi 无线终端的接入。其主要特点包 括： 14 个 802.11 无线模块，用于 WiFi 接入与 MESH 回传。 采用一体化结构设计，达到 IP67 的防护等级。 内置以太网防雷、电源防雷，各组件均采用高等级的工业级器件。 外部接口采用航空级连接器，保证可靠的电源和网络连接。 适应严酷的室外环境，可广泛应用于港口、油田、无线校园、无线城市 等领域。 随机附带安装套件，能够支持挂墙安装、抱横杆安装、抱竖杆安装。 随机附带专用遮阳板，以确保设备在高温烈日情况下稳定工作。 可选多种供电方式：220VAC/48VDC POE/12VDC。 优化的 MAC 层协议，提高无线链路层的抗干扰能力和带宽稳定性。 图图2.11 室外型无线室外型无线 MESHMESH 基站整体视图基站整体视图 HB4 系列室外型无线 MESH 基站包含如下型号： 产品型号产品型号说明备注说明备注产品型号产品型号说明备注说明备注 HB4-B1100eHB4-B1100e 单模块回传 HB4-B3300eHB4-B3300e 3 模块回传 HB4-B2101eHB4-B2101e 1 个模块回传、1 个模块覆盖 HB4-B4103eHB4-B4103e 1 个模块回传、3 个模块覆 盖 HB4-B2200eHB4-B2200e 2 模块回传 HB4-B4202eHB4-B4202e 2 个模块回传、2 个模块覆 盖 HB4-B3102eHB4-B3102e 1 个模块回传、2 个模块覆盖 HB4-B4301eHB4-B4301e 3 个模块回传、1 个模块覆 盖 HB4-B3201eHB4-B3201e 2 个模块回传、1 个模块覆盖 HB4-B4400eHB4-B4400e 4 模块回传 室外型无线路由器产品主要技术规格参数见下表： HB4HB4 系列室外型无线系列室外型无线 MESHMESH 基站规格参数基站规格参数 类别类别规格项规格项规格描述规格描述 无线模块14 模块： 接入模块：802.11b/g 回传模块：802.11a/b/g 带-T的部分型号： 接入模块：802.11b/g 回传模块：802.11a 工作频段802.11b/g： 2.4122.472 GHz, 13 个信道（3 个非重叠信道） 802.11a： 4.924.98GHz,5.045.08GHz, 802.11j, 4 个信道 5.185.32 GHz，8 个信道 5.55.7 GHz，11 个信道 5.7455.825 GHz，5 个信道 调制速率802.11a：54,48,36,24,18,14,9,6 Mbps,OFDM； 802.11b：11,5.5,2,1Mbps, DSSS； 802.11g：54,48,36,24,18,14,9,6 Mbps,OFDM； 最大发射功率2.4GHz：23dBm 4.9GHz：22dBm 5.8GHz：20dBm/26dBm（带-T的部分型号） 802.11a802.11b802.11g 无无 线线 特特 性性 接收灵敏度 -94dBm6Mbps -93dBm9Mbps -91dBm12Mbps -90dBm18Mbps -86dBm24Mbps -83dBm36Mbps -77dBm48Mbps -74dBm54Mbps -95dBm1Mbps -95dBm2Mbps -93dBm5.5Mbps -90dBm11Mbps -94dBm6Mbps -93dBm9Mbps -91dBm12Mbps -90dBm18Mbps -86dBm24Mbps -83dBm36Mbps -77dBm48Mbps -74dBm54Mbps 路由算法私有 MESH 路由协议: 支持多跳自动组网 支持多路径路由 支持 QoS 路由 支持多网关路由 切换时延单路径硬切换：200ms 多路径软切换：0ms 最大跳数10 跳 单跳时延 2ms 路路 由由 与与 组组 网网 组网方式多种方式灵活组网： 自适应多网关组网 无中心对等组网 支持作为胖设备独立工作 支持作为瘦设备与 AC 一起组网 QoSQoSQoS 支持 802.11e 支持 TOS 映射 支持基于 QoS 的 MESH 路由 支持基于 VLAN 区分 QoS 无线安全Open/Shared Key 鉴权 WEP 64/128 位加密 WPA、WPA2 加密 802.1x MAC 地址过滤 接入控制列表支持基于协议、IP 地址、协议端口的过滤 安安 全全 VLAN802.1Q 内置 WEB 服务 器 使用直接方便。 SNMP 协议支持 SNMP v2c/v3 接口。 空口接入管理可以通过空中接口进行管理。 管管 理理 网络级管理连接配套的网管系统，对 MESH 网络进行全网管理。 设备接口设备接口包括： 天线接口：每模块 1 个 N 型母头 以太网接口：2 个 10M/100M 自适应网口，航空接口 电源接口：220VAC/12VDC，航空接口 设备供电可选以下供电方式 110-240V AC, 50-60HZ 9-28V DC POE：48V DC 功耗 250Km/h 3工程方案设计工程方案设计 3.1设备安装位置设备安装位置 其中中继站设置在桥吊上。 3.2具体设备安装具体设备安装 3.2.1边检大楼设备安装简示图边检大楼设备安装简示图 3.2.2中继站桥吊设备安装简示图中继站桥吊设备安装简示图 同边检船舶外档监控系统在外高桥桥吊设备上安装。 3.2.3大洋山视频监控点无线设备安装系统图大洋山视频监控点无线设备安装系统图 4设备清单设备清单 序号序号设备类型设备类型产品型号产品型号单位单位数量数量备注备注 1 1 无线主设备及辅件无线主设备及辅件 HB4-B1100e 台 6 单模块，室外型； 无线 MESH 基站 HB4-B2200e 台 2 两模块，室外型； 5.8G 18dBi 抛物 面定向天线 ANDB-58/15/120 个 10 5.8G 高性能天馈 避雷器 ARA-0258 个 10 室外型设备每根 天线配置 1 个； 馈线组件 LMR- 400/4M/NM/NM 根 10 每根 4 米； 光端机 AT-MC103XL 台 4 单模 LC 工业级 6 芯单模金属铠装加 强光缆 康宁根 4 LC 单模，每根 200 米 防水保护箱订做个 2 2 2 安装附件安装附件 天线安装支架定制个 10 根据安装位置定 制 MESH 基站安装挂 件 定制个 8 根据安装位置定 制 整体设备固定立杆定制个 8 根据安装点特征 定制 附件附件 1 上海寰创通信科技有限公司介绍上海寰创通信科技有限公司介绍 上海寰创通信科技有限公司（GBCOM）是一家由风险投资注资成立的高科 技公司，基于无线 MESH 网络，专注于无线宽带产品领域的技术研究、产品开发 和销售。 GBCOM 的核心团队由毕业于著名大学和科研机构的博士、硕士组成，拥有 在国际一流通讯公司多年的从业经验。在无线通讯技术、IP 技术、电信网络设计 等方面，核心团队成员拥有十年以上的研发经验，已经在上述领域申请和拥有了 多项核心专利技术。GBCOM 产品以其卓越无线性能，获得众多客户的青睐，客 户遍布多个无线网状网主流市场和众多专用无线宽带通信应用市场。 GBCOM 的团队由资深领导、技术精英和具有战略眼光的投资者组成，怀有 同样的梦想，秉承同样的理念，有着同样的目标，坚持“