建筑工地无线远程监控技术解决方案

第 1 页 建筑工地无线远程监控技术解决方案 江苏物泰信息科技有限公司 2011年10月 第 2 页 目 录 第 1 章系统概述.3 1.1设计原则 .3 1.2设计依据 .4 第 2 章系统结构.5 2.1图像采集终端系统（视频采集，压缩编码和无线传输） .5 2.2中心平台（视频的转发和存储，中心管理） .6 2.3网络视频服务器（视频实时浏览） .7 第 3 章解决方案.10 3.1典型监控系统网络结构拓扑图 .10 3.2系统说明 .11 3.3系统工作原理 .12 3.4系统的技术优势 .13 3.5系统应用优势 .14 3.6系统的安全性 .15 3.7无线网桥传输终端技术参数 .17 第 4 章附：系统推荐配置及设备清单报价.19 第 3 页 第 1 章 系统概述 在事故多发的建筑行业，保证施工人员的人身安全，工地的建筑材料、设备等财产 安全是施工单位管理者关心的头等大事。 建筑工地属于环境复杂，人员复杂的区域。考虑到设备及人员的安全，一套有效 的现场及远程视频监控系统对于管理者来说是非常有必要的。通过远程视频监控系统， 管理者可以了解到现场的施工进度，可以远程监控现场的生产操作过程，可以远程监控 现场材料的安全。 建筑工地，一般主要监控场所包括建筑材料仓库，进出门口，办工区，生活区， 塔吊区域。对于地面靠近监控中心的部分，一般通过有线的方式直接连接到监控中心。 而对于塔吊最佳的视角环境，由于较现场环境复杂，往往不能通过有线直接拉至监控中 心。针对现场复杂的环境，成熟的数字微波技术对于施工工地监控是最佳选择方案。 本方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、 维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。 1.1 设计原则设计原则 1、先进性与适用性： 本系统采用纯数字无线传输方式，最新的 MPEG4/H.264 编码技术结合 OFDM 微波扩 频调制技术，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代 发展的要求。同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供 舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。 2、经济性与便捷性： 充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合 第 4 页 现场情况，采用有线无线的整合解决方案。无线部分采用嵌入式一体化无线网桥，安 装调试方便快捷。 3、可靠性与安全性 系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、 完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略， 可以保证系统的运行安全。 4、开放性 以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋 势，可与消防、周界防盗、聚光系统实现联动，具有 RJ-45 网络通讯口，可实现远程控 制。 5、可扩充性 系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根 据今后该工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后 的发展要求。 1.2设计依据 国家和地方设计规范和标准： 1.中华人民共和国公共安全行业标准GA/T75-94 2.闭路监视电视系统工程技术规范GB 50198-94 3.入侵报警、电视监控工程设计施工手册 4.建筑智能化系统工程设计标准 DB32181-1998 5.安全防范系统通用图新符号GA/T74-94 第 5 页 6.智能建筑设计标准 GB/T50314-2000 7.有线电视系统工程技术规范 GB50200-94 8.工业企业通信接地设计规范 9.商业建筑物综合布线系统国际标准 （ISO/IEC11801） 10.商业建筑物综合布线系统美国标准 （EIA/TIA 568A） 11.通信布线管道和空间设计施工标准 （EIA/TIA 569） 12.建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 （GB/T50312-2000） 13.中国电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-82 14.IEEE 电气及电子工程师学会-民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范 15.电气指标标准EIA-422 EIA-485 第 2 章 系统结构 系统分为：图像采集终端系统、中心平台、监控客户端三个部分组成。系统结构稳 定，有良好的可扩展性，能适应多变的监控要求。 2.1 图像采集终端系统（视频采集，压缩编码和无线传输） 前端视频采集系统由红外网络球机及枪机组成。其中无线网桥作为核心设备，负责 将球机枪机采集的各监控点的视频图像经过 H.264 压缩编码后的图像信息流上传到门 卫室中心服务器，服务器通过 TCP/UDP 方式将视频发送到监控客户端。 该终端具有如下特点； H.264视频压缩、ADPCM（G. 726）音频压缩； 第 6 页 可支持夜视功能； 视频帧率可自适应，调节范围为1 帧/秒2530 帧/秒； 视频码率可根据当前网络状况自适应在20Kbps-2Mbps范围内连续可调； 支持双向音频实时传输； 分辨率D1、CIF、QCIF可选，最高25帧/秒（PAL） 、30帧/秒（NTSC） ； RS485透明通道连接支持远程云台控制功能； 支持IEEE802.11b/g/n、CDMA1X、EVDO、EDGE、TD、WCDMA等无线传输 技术； 支持本地录像存储(可选配件支持,支持提取一段时间录像的功能)同时可实现抓拍 功能； 支持GPS定位（可选配置） ； 可支持紧急报警及超速报警（需配置GPS） ； 宽电压供电（936VDC） ； 体积小、集成度高，安装便捷；超低功耗，发热量低； 2.2 中心平台（视频的转发和存储，中心管理） 中心平台由通讯服务器、管理服务器和宽带网络组成。其中通讯服务器主要对监控 终端传回到现场图像信号进行转发操作。管理服务器主要用于对客户端软件的权限进行 第 7 页 管理。 （1）管理服务器上安装服务器软件，负责对整个系统的管理；主要完成设备的入 网管理、用户登录验证、目录服务等重要的管理任务； （2）通讯服务器安装服务器软件，负责各监控点视频资料的录像。所需硬盘空间 大小由录像视频数目、录像时间长短、录像保存周期，图像质量等决定。通常 1 路运动 画面 1 小时的录像文件大小在 120M 左右（每秒流量 256Kbps*3600s） ，公司自主研 发的基于无线网络（IEEE802.11b/g/n 、CDMA1X、EVDO、EDGE、HSUPA、HSDPA、HSPA、LTE 等）的视频服务器，能 够接收从多个监控终端的视频流，提供多个用户可以同时访问任何一路监控视频的能力， 还可以实时保存设备上传的监控视频图像，供以后点播查看； 2.3 网络视频服务器（视频实时浏览） （1）监控主机安装客户端软件，实现对各监控点的视频浏览和摄像机姿态调整等 功能。 （2）功能列表： 视音频输入 网络视频输入 最多支持 4 路标清，或 2 路 720P，或 1 路 5MP（25601920）/1080p/UXGA 网络视频 视音频输出 第 8 页 音频输出1 路，3.5mm 接口（线性电平，阻抗：600） 视音频编解码参数 录像分辨率 5MP（25601920） /1080p/UXGA/720p/VGA/4CIF/DCIF/2CIF/CIF/QCIF 硬盘驱动器 类型1 个 SATA 接口 最大容量每个接口支持容量最大 2TB 的硬盘 外部接口 语音对讲输入1 个，3.5mm 接口（电平：2.0Vp-p，阻抗：1k） 网络接口1 个，RJ45 10M/100M 自适应以太网口 串行接口 1 个，标准 RS-485 串行接口； 1 个，标准 RS-232 串行接口 报警输入4 路 报警输出2 路 其他 电源 DC 12V 功耗 8W 工作温度-10-55 工作湿度10-90 机箱标准 1U 机箱 尺寸315mm（宽）201mm（深）45mm（高） 第 9 页 重量（不含硬盘） 2.5Kg NVR 软件界面 用户可根据远程监控的现场平面图，了解现场情况，例如：工地的出入口、周界、 危险源、建筑作业面、材料堆放加工场所等。依据用户需要，可更换监控探头设置点的 合理位置。对于楼宇建造作业面的监控，客户端可远程监控，并且能及时将监控图像直 接输出给现场工作人员，对于意外突发情况，可在第一时间解决，避免安全问题发生。 第 10 页 第 3 章 解决方案 3.1 典型监控系统网络结构拓扑图 视频流传输示意图 第 11 页 系统网络结构拓扑图 3.2 系统说明 由于这些监控点具有移动性、突发性，所有本系统使用无线网络，无需布设有线 网络； 系统覆盖范围广，可适用在全工地范围之内， 图像压缩算法：采用最新的、压缩比极高的H.264视频压缩算法； 网络图像传输：网络资源占用低，可在不同带宽条件下传输高画质、流畅图像； 第 12 页 支持域名解析：采用域名解析技术，自动解析Internet分配的IP地址； 可移动性：在移动视频监控条件下，实现完整的视频监控解决方案； 网络化：通过无线和Internet网络，真正做到任何时间、从任何地方、对任何现 场都能实现监控； 方便使用、操作管理简单：可以通过客户端软件，进行远程监控和远程管理，图 形化界面； 完整的监控管理功能：系统为用户提供了灵活的监控画面选择, 电子地图使用， 对云台、变焦的行控制，预置位和镜头的轮巡，以及实现图像抓拍、录像和录像 回放、报警功能； 信息安全：充分利用网络隧道、128位加密算法、防火墙/VPN、加密锁、权限 管理、安全认证、实时时钟等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破 坏； 强大管理平台：分布分级式管理，用户可以不受时间、空间限制对监控管理目标 进行实时监控、实时管理、实时查看、实时指挥； 扩展性好：本系统采用模块化设计，可根据客户需求选择不同网络进行视频传输。 同时也可自由搭配14路视频输入； 3.3 系统工作原理 借助与无线网络的数据业务功能，获得IP地址。建立数据传输通道 获得的IP，通过无线网络和服务器建立连接，开始传输数据。 第 13 页 用户通过客户端软件，登录平台服务器程序，可以观看到远端传输过来的图像。 也可以双向交互，控制云台等。 3.4 系统的技术优势 集群优势 如使用 CDMA1X 或 EDGE 网络，该系统可利用集群的方法，将 2 条无线通讯链路 通过底层协议，合理分配通讯资源，合并成为一条逻辑上独立的通讯链路，为视频传输 提供了普通单路通讯 1.8 倍的带宽。两条链路互为备份，提高了无线通讯的可靠性。 数据封装优势 相比普通的无线路由通讯方式，本系统利用自己开发的技术，在数据链路层对视频 流数据进行一次性的封装，直接将数据发送到中心，减少了一次 IP 封装，去掉了不必 要的封装数据，提高了传输效率，减小了视频延时，且使传输系统的实时可控性大大增 强。 压缩、流控优势 对压缩算法进行优化，用先进的码流控制技术保证传输的稳定性，充分利用带宽， 保证在不同带宽的情况下流畅的传输视频图像。普通的无线路由通讯方式无法发现路由 器网络层以下的传输状况，不能非常实时的对传输流进行调整，本系统能够完全观测数 据链路层的数据状况，从而能符合实际的对流控模块进行快速调整 绑定优势 第 14 页 充分利用无线网络，在通讯连接建立后快速绑定数据，保证数据最短时间上传中心。 同时系统能快速发现并恢复故障链路，避免关键时刻掉线。 优势对比 与路由器加视频编码器方案相比有以下特点： 1. 采用 H.264 压缩编码的方式，最高可达到 30 帧，视频更清晰流畅。 2. 采用一体化设计，可靠性高于多种设备拼凑的方式；设备稳定性高， 3. 通过对无线网络信道的直接检测，可以快速发现信道传输带宽的波动，通过自 动调整编码和传输参数，保障视频传输的效果。而无线路由器和视频编码器是两台独立 的设备，编码器很难及时发现信道变化，不能有效地利用信道带宽。 3.5 系统应用优势 功能集成，充分利用网络资源 常规的解决方案都是将上述的功能利用多个系统来实现，造价高且以后的扩充和升 级不方便。本方案利用现代计算机网络技术的先进性，将多个功能集成起来，不仅充分 利用了无线网络高速准确的优点，同时也容易将各种服务需求集成于 Intranet，体现了 先进性和经济性。 优秀的图像品质 采用先进的 H.264 编解码技术，图像清晰、自然。图像无闪烁，连续性好。 第 15 页 系统结构灵活 采用标准的组网方式，支持 IP 单播、组播功能，可以组成点对点的监控系统，又 可以组成一个中心对各站点的系统；在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个 用户的需要，可以组成多级监控系统。 可扩容性强 采用模块化设计，能够平滑实现端局扩容、中心扩容和分控台扩容。无论单级扩 容或多级扩容都可以充分利用前期资源，降低扩容投入成本。 易操作性 采用图形化控制界面，用户可以非常迅速地熟悉操作软件的使用。实现友好的人机 交互。并且监控室可不设在监控现场，客户端也可随时调用现场监控图像，及时了解项 目信息。 自主开发 系统的核心硬件设备和管理软件均采用具有自主开发能力的公司提供的产品， 能够及时提供良好的售后服务，响应用户的特殊需求，针对用户的要求进行功能方面的 量身定做。 3.6 系统的安全性 系统的安全性非常高，多级用户名/密码保护认证机制，自主研发的嵌入式系统软 件，加密传输方式等等措施，保障系统的安全不受侵害。具体体现在如下四个方面： 第 16 页 多级用户名密码认证机制 无线视频设备和系统，相互之间的通讯连接都是有用户名/密码保护的。 “前端设备” 、 “中心服务器” 、 “用户客户端”三者之间都是通过网络连接。 “用户”登录“前端设备” ， “中心”登录“前端设备” ，以及“用户”登录“中心” 都是需要用户名和密码的，这些用户名和密码机制是系统安全最基本，最可靠的的措施 之一。 SSL 加密传输协议 用户名和密码在网络传输，如果是明码传输，被窃听获取的可能性很大，帐户被盗 用的可能性就很大，本系统采用业界标准的 SSL 加密传输协议进行数据传输，采用 NT CHANNGE 进行帐号认证，保证用户密码绝不在网络上传输，大大提高了系统的安全 性。即便被盗用也无法破解。 独有的网络传输协议 视频数字流在视频服务器中打包发送到 IP 网络中的时候，打包的格式，以及流媒 第 17 页 体的压缩编码格式都是独有的。只有专有的解码软件才能解出正常的图像，否则只是乱 码而已。 自主知识产权的嵌入式系统 本系统基于嵌入式架构，自成一体，脱离 PC 单独工作，操作系统的工作模式、指 令等都是自定义的，且是具备自主知识产权的机密核心产品。设备不会受到外部病毒、 恶意软件的侵扰和破坏。系统的安全性自是更上一层楼。 3.7 无线网桥传输终端技术参数 技术参数： WT-5000-I IEEE 802.11a 54Mbps 室外无线网桥 WT-5000-I 室外无线网桥工作在 5GHz 频段，采用 OFDM（正 交频分复用）技术，具有速率高、距离远等优点，为基础电信运营商、 ISP 及行业用户提供了强有力的解决方案，使客户可以在短时间内低 成本地架设“最后 X 公里”的宽带接入系统。户外一体化的设计（内 置 23dBi 平板天线）更便于安装。 基本特性 描述ZA-5000-I IEEE 802.11a 54Mbps 室外无线网桥 支持标准 IEEE802.11aIEEE 802.3uIEEE 802.3af 支持的协议TCP/IP、IPX、NetBEUI 速率选择11a 模式：Best 54 /48 / 36/ 24 /18 / 12/ 9 / 6 Mbps AP 模式支持 桥接模式点对点、中继 路由功能支持 Any IP 支持 DHCP DHCP Server、DHCP Client Super A 模式支持 第 18 页 Smart WDSWDS Service Group ID 功率可调支持 生成树协议支持 连接测试功能支持 无线客户端连接显示支持 接口类型 LAN 1 个 10/100-BaseTX RJ-45 以太网口 天线或天线接口集成一个 23dBi 平板天线（9 9） 复位键支持 接地支持 电气特性 POE 供电支持 电源48V DC/1A，兼容 IEEE 802.3af 标准 功耗 200mA48V 蜂鸣器支持(信号强度指示) RF 特性 信道和频率美国(FCC)：5.15GHz5.35GHz；5.725GHz5.825GHz 欧洲(ETSI)：5.47GHz5.725GHz 日本(TELEC)： 5.15GHz5.25GHz 中国：5.725GHz5.850GHz RF 输出功率 18dBm2dBm 接收灵敏度65dBm54Mbps 66dBm48Mbps 70dBm36Mbps 74dBm24Mbps 77dBm18Mbps 79dBm12Mps 81dBm9Mps 82dBm6Mbps 管理特性 Web 管理支持 SNMP MIB 支持 TelnetSSH 带宽控制支持 F/W 升级 Web / TFTP 备份配置 Web