无线网络图象监控方案(11页).doc

上海安泽网络集成技术有限公司无线网络图象监控系统方案一概述随着社会的进步和新技术的发展，许多设想已成为现实。采用高科技作为管理手段的革新已体现在各行各业。一个单位拥有分布在不同地域的多个机构时，采用远程图象监控系统可对科学的管理提供极大的帮助。在每个地点安装几个摄象机，首先管理人员可对各现场情况了如指掌；对保障各地的安全起到重要的作用；在一定程度上还可提高工作人员的工作效率。将现场的图象和声音全天候地记录在硬盘上，并实时地传送到控制中心。相关管理人员和局长不仅可随时调看每个地点的当前状况；在发生意外情况时，可以根据现场状况，及时调派人员处理，消除重大事故隐患；可在任意时刻迅速查看某日的录象，保留有价值的历史资料；对违反劳动纪律的现象可以及时制止，对态度不好的工作人员可进行及时教育。在监控中心，管理人员通过机房、环境的数据监控可以掌握设备运行及其环境的基本资料，并可随时对各种设备实施控制；但发生意外情况时，特别是非法闯入、火警、水警等，管理人员无法获得这些往往影响重大的现场资料。利用现有的高级图象、语音压缩技术和高速网络，实现远程实时图象监控使这一切迎刃而解。二系统设计依据 根据贵局系统实际情况，可采用两种组网方案：A) 全以太网各分支机构到山顶监控机房分别安装无线局域网设备；山顶监控机房到监控中心之间利用路由器（或交换机）和光纤联网。以此组建的全网络结构，除了可方便地用于传输图象、控制信号外，还可用于日常管理信息的传送；并可组建办公自动化系统、VOD系统以及其他丰富的网络应用系统。 B) 模拟+以太网各分支机构到山顶监控机房分别安装微波图象传输设备；山顶监控机房到监控中心之间利用路由器（或交换机）和光纤联网。这种结构组建费用低，但不能传输其他类型数据。三实现方案以下按上述两种网络结构分别提出建议方案： 方案一1网络结构由于本系统的特殊性，在不能架设线路的情况下，采用无线方式组网，具有组网快捷、成本较低、安装调试简单、能够提供充足的带宽等特点。在无线网络系统中，包含以下部件：前端摄象部分：由摄象机、镜头、云台、解码器及防护罩、支架等组成。前端图象采集处理部分：由视频服务器完成。无线网络部分：由点对点无线网桥或一点多址无线接入设备组成。光纤网络部分：由路由器或交换机+光收发模块组成。监控中心部分：由监控主机组成。网络图如下所示：控制中心SC区域中心SSSUSUSUSU路由器或交换机路由器或交换机无线网桥或一点多址接入设备无线网桥无线网桥无线网桥无线网桥光纤如图所示，SU为前端监控站。SU可以是一个分局、微波站、基站等，每个SU有一个或多个机房，机房内安装摄象机。各摄象机的模拟视频信号数字化后，经视音频编码器压缩，通过网络发往SS；SS为监控中转站，在系统中主要担当将SU的数据转发到SC。由于SS到SC之间有光缆相连，可采用带光接口的路由器或交换机+光收发器将SS和SC联网。如此，由SU处理的图象、控制信息便可同时发送到SS和SC，必要时在SS使用便携式计算机即可监控各SU的所有监控点。在SS能随意切换、控制前端所有摄象机；前端告警时产生联动，不仅以声光告警形式通知相关人员，同时按设定的方式录象，记录告警内容。SC为监控中心，可以设置监视墙，以实时查看所有前端图象；或采用一台监控主机轮巡切换或人工控制切换，前端告警时产生联动。2目标利用已有的视音频编解码器将图像由各SU传送至SS，在SS可对其所有SU图象实施监控；同时各种告警信号由前端告警采集器采集后，传送到SS和SC的控制主机，完成告警联动。图象、镜头、云台及告警信号等都应在网络上传输。在全网络结构中，图象传输部分可设置为点对点、点对多点的广播和组播方式，在占用较少的带宽资源下，实现多人同时监控。所有图象仅需在SU进行一次压缩处理，在全网上分组广播，即不损失图象质量，又不造成网络广播风暴。控制部分在SU与矩阵、解码器等硬件设备相连的视频服务器上安装，网络上所有需执行控制功能的计算机将控制命令直接指向该台服务器，仿佛控制与本地计算机连接的硬件设备，非常简便。告警联动部分由位于SU的视频服务器将告警信息采集后，发送到指定的联动计算机；或将告警信息在网络上广播，所有控制计算机接收到告警消息，自行设定是否产生联动、是否记录告警信息、录象等。其它技术指标还包括：1) 实时彩色电视活动监视，传输速率不少于25帧/秒；2) 设立在SS和SC的监视中心均能灵活地切换任意场景、控制云台的转动和摄像头的调焦动作；3) SU现场的报警发生时，SS和SC的图象监控主机均能响应告警，产生联动。可进行自动切换、录象等动作；4) 监视系统的软、硬件均应采用模块化结构，便于系统的扩容；5) 图象质量、带宽等参数可调；可控制前端灯光动作；具有语音通话功能等。3系统拓扑图 系统可分成两个部分：31 前端设备前端设备指位于SU的所有设备，包括摄象机套件、视频矩阵或画面分割器、视频编解码器及传输设备。根据被监控点的面积，摄象机可选择固定式或云台镜头可调式。固定式摄象机套件包含：彩色摄象机、固定镜头（自动光圈）、防护罩、安装支架。云台可调式摄象机套件包含：彩色摄象机、三可变镜头（或一体化摄象机）、防护罩、全方位云台、解码器、安装支架。其中解码器用于控制摄象机的焦距、光圈、景深和云台的俯仰和左右，使管理员能对现场进行全方位、总体、细节的监控。解码器通常采用RS485控制方式，通过不同编址，同一接口可实现对256个监控点的控制。由于每个SU安装多个摄象机，必须放置一台视频矩阵切换器或多画面分割器实现切换。视频矩阵具有多路视频输入和输出，每路输出可由其提供的RS232接口控制切换至任意一路输入。视频矩阵还提供一路或多路RS485控制接口，用于连接多个云台、镜头解码器，用户的控制计算机只需连接矩阵的RS232口，即可实现对摄象机的切换、镜头和云台的控制。采用视频矩阵，对于其不同的视频输出口，可由多个管理员互相独立地控制切换到不同场景，特别适合不同的管理员监控同一地点的不同的现场（摄象机）。但是，在远程监控时，每路视频输出需使用独立的压缩设备和传输通道；若选择单路输出切换方式，则只能在同一时间查看一个现场图象。采用多画面分割器可在同一屏幕上显示多个现场活动图象，并可通过RS232接口控制其显示方式：单画面、四画面、九画面、轮巡显示、画面冻结，还可在本地连接长时间录象机，将多个现场图象实时录象。SU设备组成连接图如图一所示：图一：SU设备配置方框图视频切换矩阵或画面分割器视频服务器无线网桥去SS视频控制网络解码器解码器RS485RS23232 监控中心监控中心分两部分：SS控制部分和SC控制部分。各SU将采集到的现场图象压缩后经网络发送到SS和SC。来自多个SU的数据流在SS和SC端监控主机的界面上可切换显示，对每个SU的现场图象可采用单画面显示、四画面显示或轮巡显示；对不同SU的切换控制可在电子地图上点击选择，或采用下拉列表方式选择。当回放主机上安装声卡和扬声器时，可实时监听前端现场声音。在SS和SC的多个管理者均可在自己的计算机上实时监看前端图象、声音。区域中心SS无线TCP/IP网络SS监控主机视音频矩阵或画面分割器视音频矩阵或画面分割器视音频矩阵或画面分割器视音频服务器视音频服务器视音频服务器告警控制视频告警控制视频告警控制视频SU设备SU设备SU设备若在SC设立电视墙，主控机还完成电视墙的切换、轮巡等控制功能。系统框图如图三所示：编解码设备视频网络. 来自各SU编解码设备监视墙视频网络编解码设备视频视频矩阵切换器视频网络控制控制信号通过网络，在SC和SU间传送SC的多媒体控制主机网络控制服务器分控计算机图三：SC监控中心组成方框图 方案二1网络结构在模拟+网络结构系统中，包含以下部件：前端摄象部分：由摄象机、镜头、云台、解码器及防护罩、支架等组成。前端图象采集传输部分：微波视频信号发送、接收器。光纤网络部分：由路由器或交换机+光收发模块组成。监控中心部分：由监控主机组成。网络图如下所示：光纤路由器或交换机路由器或交换机控制中心SC区域中心SS视频服务器视频切换矩阵微波解调器微波调制器微波调制器微波调制器微波调制器SUSUSUSU与方案一不同点在于： SU的图象、控制信号经前端矩阵或画面分割器输出，连接到微波调制器，由微波调制器将信号发送到SS（山顶的监控中转站）。 在SS，由微波接收器解调出各SU的模拟视频信号和控制信号。多路视频信号和控制信号分别接入SS的视频矩阵和视频服务器的多串口卡。在SS，视频服务器能够通过控制矩阵和多串口卡，轮巡或切换显示SU前端摄象机图象，并实施控制。 位于SS的视频服务器还负责将图象压缩，在网络上传输，送到位于山下的监控中心。其他部分同方案一：SS到SC之间有光缆相连，采用带光接口的路由器或交换机+光收发器将SS和SC联网。在SS和SC能随意切换、控制前端所有摄象机；前端告警时产生联动，不仅以声光告警形式通知相关人员，同时按设定的方式录象，记录告警内容。SC为监控中心，可以设置监视墙。由于电视墙的每台监视器对应一台视频解码器的图象输出，同样，解码器与编码器数量对应，则电视墙数目与位于SS的视频服务器数目相对应，即SS需设置多台视频服务器。SC不设置监视墙时，在SS只需一台视频服务器。位于SC的多台计算机均可随时查看所有前端图象，但同时只能观看同一现场图象（若要收看不同图象，只能在SS设置多台视频服务器）。2目标采用微波视频发送、接收设备将各SU图象传送到SS；在SS得到所有SU的模拟图象和控制信号，将其数字化后送入SS到SC的网络，在SC可对所有SU图象实施监控；同时各种告警信号由前端告警采集器采集后，传送到SS和SC的控制主机，完成告警联动。在SS到SC网络中，图象传输部分可设置为点对点、点对多点的广播和组播方式，在占用较少的带宽资源下，实现多人同时监控。其余部分与方案一相同。3系统拓扑图 系统可分成两个部分：31 前端设备前端设备指位于SU的所有设备，包括摄象机套件、视频矩阵或画面分割器、微波视频收发器。微波视频收发器是利用不在无委会禁止使用频段中对视频信号和控制信号进行高频调制和解调，在无阻挡物环境中直线空中传输，最远距离可达20公里。在SU只需将矩阵或画面分割器的视频输出和控制信号连接到微波发送器，即可将信号传输到SS。SU设备组成连接图如图四所示：图四：SU设备配置方框图视频切换矩阵或画面分割器微波视频发送器去SS视频控制解码器解码器RS485RS23232 监控中心监控中心分两部分：SS控制部分和SC控制部分。在SS，微波接收设备解调出来自SU的视频、控制信号，送入矩阵或画面分割器。矩阵有多路视频输出，可按需要接出几路分别输入到一台或多台视频服务器（网络中多人需同时查看不同地点图象时，需多台视频服务器）。在SS和SC的多个管理者均可在自己的计算机上实时监看前端图象、声音。SS结构图如下所示：路由器或交换机视频服务器视频服务器SS、SC监控主机视音频矩阵或画面分割器多串口卡控制控制控制微波接收器视频视频视频来自各SU四系统功能和特点随着科学技术的不断发展，传统的管理模式和手段已经发生了深刻的变化。现代监控系统做为现代化管理的一个重要手段，从一开始出现，就受到广泛关注。随着科学的进步，其应用范围也不仅仅是企业内部的工业图像监控，而是集图像、声音、控制、数据、报警的等多媒体信息的收集、传输和处理为一体高科技系统。特别是通信事业发展，数字综合业务信息网络的建立，使得远距离、高保真、多元化的现代监控系统的建立成为可能。 本系统的设计，由于采用了最新的全数字化多媒体信息的收集、处理和传输技术和产品，所构成的系统完全符合国际ITU的相关标准，从而具有很高的先进性、可靠性、实时性。另外，由于系统采用了模块化设计，因而用户可随时根据自身发展的需要来进行扩充，可最大限度地保护用户的投资。按照用户技术要求，使得系统具有技术先进、运行可靠、系统成熟、扩充性强、图像清晰、功能完备等特点。系统满足：前端集成：防盗报警：红外/微波双鉴探测器磁簧开关玻璃破碎开关防火/环境报警：烟雾报警温度报警湿度报警设备/运行报警：油机、空调报警高低压设备报警设备跳闸报警视频监视：彩色摄象机照度0.1-1.0LUX，清晰度420-480线可选配带预置位的云台。一旦报警，摄象机自动转到报警部位，自动 对焦调光圈，监视报警部位远程图象传输质量采用本系统，可提供分辨率352288象素时25帧/秒；在主观上无任何动画感；图象清晰细腻；无马赛克；延时小；声音清晰，无回音及串扰。控制中心图象显示在控制中心可采用监视墙或多台分控机控制方式。图象切换方式本系统能提供两种切换方式： 控制者在多级电子地图上用鼠标方便的选取任意摄像头场景； 发生报警时，该场景在100ms内自动切换；同时发生多个报警时，可排队等待用户响应前一报警后，自动切到新的报警现场。同一SU发生多个现场告警时，可利用画面分割器切换到多画面显示，同时对所有告警现场全程录象。远程控制控制中心主机和网上任一计算机均可实时对整个系统进行控制，包括镜头切换，焦距景深控制，云台转动等；每台计算机均有电子地图功能，均可在密码权限的控制下，按照控制权限进行现场控制。告警联动每台计算机均可实现报警联动功能，联动项包括镜头切换，声光报警，启动录象，打开紧急备用灯等。告警发生的情况比较复杂时，同时有多个SU发生告警，而每个SU中有多个摄象点同时告警：所有告警信息在控制中心以声光方式通知管理人员（包括SS、SC主控机和分控机），同时记录在日志中；SU端的画面分割器切换到多画面显示方式，将SU现场所有摄象点图象全部实时录象，其时长可以设定，回放录象时有告警时间、地点显示。控制中心亦可对告警现场有选择地录象、抓拍，或设定为自动录象方式。日志管理系统的登录、告警信息、告警确认、录象文件概述等重要信息均记录在日志文件中，便于管理员随时查询取证。七设备选择：根据用户图象监控系统特点，我们推荐选用设备详见附件。八系统配置 方案一1 前端设备（每个SU）名称数量1系统：视频服务器 1矩阵或多画面分割器1无线网桥12可变镜头摄像点：(数量、型号视用户要求定)摄象机+三可变镜头（或智能型一体化多倍摄像机）N解码器N万向云台N云台支架N3固定镜头摄像点：普通彩色摄像机，M定焦距自动光圈镜头 M固定支架M4其他：室内防护罩M+N82 控制设备（每个SS）名称数量无线网桥（数量视SU定）N路由器或交换机+光收发器1多媒体控制主机（可选）控制软件（数量视主控+分控定）（可选）83 主控设备（SC） 名称数量路由器或交换机+光收发器1多媒体控制主机1网络控制计算机+软件1控制软件（数量视主控+分控定）N附一产品特点众所周知，现场摄象机采集到的模拟信号是不能直接在网络上传输的，必须先数字化；而每秒25帧的彩色活动图象在数字化后约需67Mbps的传输带宽，目前只有在光纤上才能实现传输，其浪费是显而易见的。在有限的带宽下（通常为2M）实现远程图象实时监控，就必须对图象进行压缩。目前，在远程图象监控领域的传输方式有三种：1) 局方提供由各监控站到监控中心的直接光纤接口，1条光纤对应1个监控站2) 局方提供由各监控站到监控中心的2M E1（G.703）接口，1个2M接口对应1个监控站3) 局方提供各监控站到监控中心的TCP/IP网络连接前两种对线路都有独占性，随着网络的发展，城域网、宽带网等建设步伐的加快，TCP/IP网络将以其高速、共享、资源丰富等特征成为未来各行各业信息传输的介质。上述第一种做法虽然可以获得失真度最低的图象效果，但必将因资源浪费而被淘汰。针对2）、3）两种传输方式，普遍采用的系统解决办法是：a) 采用会议电视用压缩及传输卡，由于其通常用于双向通信，且开会时时间不会太长。在用于24小时监控时往往不稳定。b) 采用一体化压缩传输主机，体积较小，安装方便，但是在传输上局限于点对点，在多级控制中配置较为复杂。c) 视音频实时压缩部分选一款用于制作VCD的编辑卡，传输部分则利用编辑卡提供的开发包将压缩的信号流在网络上传输并进行流量控制。VCD编辑卡通常面向普通用户，用于实时监控质量不佳，且外加传输软件，影响系统稳定。我公司凭借独特的软件技术优势（软件实现实时MPEG1-MPEG2压缩），将视音频信号以各种方式在网络上传输。传输方式主要有以下几种： 点对点：采用TCP/IP或UDP网络协议，实现两台计算机之间视音频传输，同时提供两个透明串口（RS232或RS485），用于摄象机、画面分割器控制和其他信息传递。 广播：采用UDP网络协议及网络广播技术（IP Broadcast），服务器将采集到的视音频信号实时向网络上广播，凡安装有回放软件计算机均能实时接收视音频流，并能实施控制。 组播：采用UDP网络协议及组播技术（IP Multicast），服务器将采集到的视音频信号以设定好的组播地址实时向网络上广播，凡在同一组内安装有回放软件计算机均能实时接收视音频流，并能实施控制。此方案能有效降低网络流量，避免广播风暴，对网络上其他数据传输不产生影响；同时可有多个不同分组在同一网络进行广播交流。下表是经广泛、长期的对比测试，在多种现场环境，与多家公司网络视频产品实时比较，得出的综合性能，获得广大客户的认可。 产品 性能 安泽产品同类产品压缩传输方式利用普通视频捕获卡和声卡，采用纯软件实时压缩技术，同时将数据流传送到网络，接收端延时100ms采用MPEG1硬压缩卡，通过其提供的开发包进行二次开发，进行网络传输，接收端延时约为500ms 图象质量（以最 坏现场环境光 线不足时汽车的 横向运动做参照）优于SVCD效果； 满屏（CIF），25帧/秒；图象清晰，无马赛克； 运动流畅，无停顿抖动 VCD效果； 满屏（CIF），25帧/秒；图象清晰，但经常出现马赛克；活动物体时常有停顿、跳跃现象可靠性采用广泛使用的捕获卡和纯软件压缩，与传输部分无缝结合；完善的纠错和网络故障恢复机制，在网络情况恶劣时不会死机系统的可靠性依赖于硬卡提供的开发包和开发传输部分软件的接口性能，网络情况不佳时容易死机稳定性软件产品一旦测试成功，就能在各种环境每天24小时不间断运行商用VCD制作卡大多不适合每天24小时不间断工作，环境恶劣时会极大影响性能安装维护软件主要采用汇编语言编写，非常小巧，整个安装设置仅需5分钟便能掌握；中文化浏览器界面极易操作软件包含硬卡驱动和自行开发的传输及控制部分，安装较为复杂，容易与系统其他部分产生冲突可扩展性 随时跟踪国际最新技术，软件更新换代非常方便硬卡一经选型，不能更换；硬卡升级，传输及控制软件要做很大改动，周期较长分级控制系统具备灵活的传输方式，适合各种分控及多级控制方式传输方式单一，组建多级控制系统比较复杂，需集成多家产品，其兼容性存在问题 附二产品功能描述根据贵方象监控的初步设想，可采用我公司CSERVER1.0数字视音频监控系统。CSERVER1.0数字视音频监控系统根据贵方实时监控的具体要求，可采用我公司CSERVER1.0数字视音频监控系统。CSERVER1.0数字视音频监控系统主要包括视音频压缩及传输软件、视音频解压软件和按用户需求定制的中心控制软件。CSERVER1.0完成将捕获卡捕获并数字化的原始图象数据流按类似ISO MPEG标准压缩，再发送到网络。网络环境可按用户需求，配置以太网卡（TCP/IP协议）、ATM网卡、E1卡或V.35卡，压缩数据位率可由用户设置为384K4Mbps。CSERVER1.0中解压软件完成接收网络上压缩数据流后进行解压，在计算机显示器或普通电视机上回放图象，其质量可达CIF格式（352*288像素）时30帧/秒。CSERVER1.0中comm组件实现控制通道的复用：在图象传输的同时，提供两路透明串口（均可由用户选配RS232或RS485方式），以完成摄象机云台解码器和告警信号的透明传输。CSERVER1.0集成了可设定时长的实时录象功能，并能对任一帧图象进行抓拍编辑。CSERVER1.0主控软件可实现多个地点及多个不同场景的切换；可由用户随时增删监控地点。CSERVER1.0采用点对点传输和TURNKEY技术， 仅需打开电源，被监控站的图象即可传送到网络上指定地点，