船用无线综合视频数据网络暨应用方案

船用无线综合视频数据网络暨应用方案苏州东吴造船厂有限公司前言：本方案是在对船用移动视频和数据综合监控的管理需求，以及现有无线移动接入技术现状及市场进行分析的基础上提出的，提出该方案的目的是为客户实施无线综合视频、全球卫星定位、电子地图、实时监控提供实施参考。关键词：海事 无线 视频 数据 GPS 导航 监控 网络1方案背景按照建设“三个海事”（交通海事、阳光海事、数字海事）和实现四化（监管立体化、反应快速化、执法规范化、管理信息化）的要求，信息化是实现海事跨越式发展的关键。为满足海事和信息化发展的需要，必须使现有的海事网络进一步延伸，覆盖近岸、港区、锚地、重要监管水域等海事执法现场和事故现场，通过无线接入方式为移动办公和现场执法提供信息处理的有力保障和支持。另外，海上搜救、溢油事故应急等现场视频传输事故和应急处理现场，更需要建立能够满足多媒体数据传输要求的数字通信联系，以保证及时将现场视频等信息传回搜救指挥中心，以便科学决策，真正做到应急实时反应。经过有关调查研究，综合国内外IT无线技术，结合我国海事系统人力、财力现状，我们得出以下的解决方案：l 在移动通信的可覆盖区域内，采用移动或联通无线移动数字通信技术（GSM/GPRS/CDMA）可以满足数据监控的需要；l 对于海上巡查执法船舶和岸上海事专网的连接，在50公里（理论值）内可通过移动宽频微波实现船岸视频监控的需要；l 超过50公里的数据和视频传输则需要依靠海事卫星来完成。下表是上述三种无线数据接入的比较（表一：三种无线数据接入对比）：移动联通GSM/GPRS/CDMA无线局域网WIRELESS LAN卫星地面F站覆盖区域手机信号可覆盖区域近海、河流、湖泊沿岸自架天线覆盖的区域近海、河流、湖泊沿岸全区域数据带宽64256K11M64K512K视频传输不支持支持支持GPS 支持支持支持其他数据支持支持支持传输距离N/A最远可达50公里全区域总体投资510万元50100万元300500万元运行费用200300元/点/月无5070元/分钟优点一次性投入相对较少带宽大，运行维护费用低廉区域大，无辖区死角缺点带宽窄，要额外付通讯费给运营商需要架设基站扩展传输距离一次性投资大，通讯费高适用范围有手机信号覆盖，数据通讯量小的数据连接一般可达15公里，适合有视频数据通讯的方案大于50公里以上的通讯方案（表一：三种无线数据接入对比）根据上述的比较，选用无线局域网的方案对于一般区域内海事船只的管理比较符合要求，具有投资适中、自主通讯、带宽大、可扩展等特点。2方案设计就目前情况看，通过无线接入实现移动视频和船况监控，已经成了航管改革的一项重要举措。部分航管和海事单位已经领先实施了无线接入工程，并取得了较好的使用效果。通过无线接入实现移动视频和船况监控特别是为了满足“扩大海上巡查执法范围，强化海上巡查执法机构职能，优化监管资源配置，建立有效的海上巡查执法工作机制，逐步实现从港口管理向港口和海上综合管理的转变”等执法模式改革的需要，必须使现有的海事网络进一步延伸，覆盖近岸、港区、锚地、重要监管水域等海事执法现场和事故现场，通过无线接入方式为现场管理或执法提供信息处理的保障和支持。本系统按照功能可以划分成两大部分，第一部分是平台系统，为各项内容提供一个基础的通讯和服务平台，即网络通讯平台；第二部分是应用系统，包括视频、数据、监控、导航等应用系统。2.1网络通讯平台网络通讯平台有三部分组成：中心基站、中继站（可选）和舰载设备组成。2.1.1中心基站中心基站包括无线基站系统、网络交换系统、视频监控中心系统3部分组成。2.1.1.1无线基站系统无线基站系统包括无线交换机、功率放大器、全向/定向天线组成。 无线传输设备选择设备必须满足几个条件：l 室外型无线网络传输设备，因为视频监控设备都是安装在室外，所以要求设备都必须满足室外型的要求。避免由于环境的因素导致整个系统出现不稳定状况。l 无线设备必须支持组播传输，因为视频设备都是通过组播方式进行传输的，所以必须要求无线链路设备必须支持组播传输。l 无线设备必须支持组播隔离的功能，网络设备对组播的处理和广播包类似，所以要求点对多点无线网络传输设备必要有针对各个远端点之间组播隔离的功能，这样才能更避免由于组播的影响导致整个系统瘫痪。2.1.1.2网络交换系统主要是根据网络规模的情况合理配置网络交换机，在视频系统中视频汇集点处应放置支持组播管理的交换机，否则长时间运行会造成网络瘫痪。因为视频监控一般采用组播传输的方式，所以要求有些网络节点所需要的网络交换设备必须支持组播管理功能。在整个视频网络中，各个分中心点、视频监控中心点放置的网络交换机必须支持组播管理功能（IGMP协议），每个远程监控点可以使用普通网络交换机。针对视频存储备份，建议采用多种中心存储方式。而且要考虑存储格式来选择各个点的存储容量，总的监控中心对于监控采用实时联接前端摄像机方式。备份视频数据采用远程调用分中心点的视频存储方式，减少整条链路的数据流量。2.1.1.3视频监控系统视频监控中心系统主要包括软件解码监控系统、硬件解码监控系统。软件解码监控系统可以通过计算基平台监控各个船只的现场情况，硬件解码监控系统可以接电视墙、大屏幕等显示设备在监控中心进行显示。 因为整个系统广度大，直接通过视频系统管理是一个非常繁重的工作。如果条件允许，最好能更和GPS/GIS系统配合使用。可以把各个分区地图合实际的每个站点关联起来，形成一个监控、报警、查询、管理集合在一起的联动系统。2.1.2中继站目的是扩大无线连接的范围和距离，各个基站之间相互连接和漫游功能。通过回程链路把各个中继基站站点的设备联接起来，形成一个大范围的网络系统。可以通过对每个基站的配置使每个船只整个网络覆盖范围内进行自动漫游，扩大每艘船艇的移动范围。2.1.3舰载设备由以下几部分组成：摄像设备、控制设备、传输设备、显示与记录设备以及远程传输设备组成，如上图所示。根据不同的应用服务，会有不同的设备如GPS、船舰数据接入中心计算机，进入远程通讯网络。2.2应用服务部分基于无线宽带的通讯网络，船舰的网络应用一般有以下几种。对于监控中心来说常见的有视频监控、位置监控、船舰参数监控、呼叫中心等；对于船舰一般有视频监控、GPS导航、网络服务、语音通讯等应用。2.2.1中心基站中心基站所处的监控通讯指挥中心，综合卫星定位系统技术、地理信息系统和计算机网络通信技术、构成通信与定位相结合的指挥调度、监控报警的强大管理网。监控通讯指挥中心具有数据、话音同时通讯、对移动目标动态跟踪、自动报警、实施远程控制等多种功能，并且可通过与110、120等系统和各类数据库相结合，也可与国际互联网相联，发挥其更广泛的作用。2.2.1.1视频监控数字移动视频传输系统在船舰监控中发挥着不可替代的作用，许多海事局都提出了移动数字无线视频监控指挥中心的建议，在船舰上建立移动视频监控指挥连接系统，并配备监控和定位设备。 监控中心集情报信息收集、防恐突发事件、图像信息资源共享等方面为一体，对船舰安全区域、出入境港口等实施灵活监控，并将监控到的画面图象实时汇接入监控指挥中心，对整个城市的突发事件及时全盘指挥处理。2.2.1.2电子地图GIS地理信息系统是融计算机图形和数据库于一体，获取、存储、编辑、处理、分析和显示地理数据的空间信息系统。GIS是计算机科学、地理学、测量学、地图学以及其它相关学科融合而成的综合性科学。它把地理位置和相关属性有机结合起来，根据实际需要准确真实、图文并茂地输出给用户。 GIS在GIS/GPS船舰监控调度信息平台的应用主要体现在以下方面： l GIS用于事故因子分析、规划路线、航道分析、应急路线等；l GIS对来自不同部门的表格和地图数据进行收集和分析，满足各种要求。l 与GPS（全球定位系统）相联，可以看到交通工具的现场位置。2.2.1.3综合监控远程监控船舰的船舱、发动机、其他电子设备的信息，用图表的方式显示在远程监控指挥中心，为远程监控、事故分析、远程报警等提供第一手的实时信息。可以监控的信息包括：各转速、电压、油压、油温、频率、时间、水温、速度、散热器水位等信息，与RS232或485接口的工控设备连接接入网络。2.2.1.4呼叫中心