基于3G的安全生产远程监督指挥调度系统

1、基于 3G 移动通讯网络的 电力安全生产无线监控管理系统应用研究摘要：利用 3G 移动通讯网络，建立一套电力作业现场的远程监督、 跟踪、可视化管理系统，可以随时随地发现安全隐患，及时通知前线施 工作业人员，进行整改，消除事故隐患或杜绝安全事故的发生。将以往 的事故发生后的救援或处置改变为防患于未然。足不出户就可以对安全 生产进行远程的监督、检查，提高了工作效率和信息化水平。一、 概述： 随着我国电力事业的迅猛发展，电力系统自动化水平不断提高，对于变电站、 变电所、高压输电线路等的施工、检修、抢险等作业的安全性要求也越来越严格。 一直以来，由于电力供电线路作业存在随机性和流动性，无法安装远程监控

2、设备对 作业过程进行跟踪和监督。随着 3G 移动通讯网络的开通，使得移动无线监控的实现 成为一种可能，这对于电力行业的信息化建设时一种有效的补充和完善。在以往的 电力作业中，安全隐患随处存在，安全事故时有发生，但没有一套可靠的、有效的 监督、跟踪、管理系统，通过电力作业远程无线监控系统的建设，可以将以往的事 故出现后的救援或处置改变为防患于未然，远程的实时视频监控系统可以随时随地 发现安全隐患，及时通知前线施工作业人员，进行整改，消除事故隐患或杜绝安全事故的发生。 基于 3G 技术，建设一套功能强大，技术先进的无线远程监控系统。将远程的音视频信息通过 3G 无线网络上传到指挥中心的流媒体转发服

3、务器，在指挥中心可以通 过客户端软件直接监控作业现场的实时视频，根据需要，在远程调节摄像机的视角， 旋转摄像机云台，通过控制摄像机的焦距拉近距离监控细节或推远焦距监控全局， 和前线施工人员进行双向语音对讲，可以把现场的视频画面投影到大屏幕拼接墙供 决策层集体观看，进行风险评估，在监控中心配备了磁盘阵列网络存储系统，对于 每次作业的现场视频进行全程存储，便于日后的随时检索、回放和查阅，如果出现 安全事故，可以调阅历史视频档案，分析事故原因，总结经验，吸取教训等。除了 在指挥中心集中监控以为，各有关领导还可以通过局域网在办公室随机进行远程视 频监控。另外，如有电力的应急抢险或任何突发事件，领导们还

4、可以通过手机或平 板电脑在任何地方随时随地监控现场视频。 针对上述设想，我们着手 3G 移动视频设备的研发和软件开发。二、 系统架构和总体思想 2.2.1 拓扑结构图2.22 所要实现的功能目标 前端摄像机采集的视频信息经过模数转换（AD 转换）和编码压缩后，通过 3G 无线网络，将信号上传到指挥中心的流媒体转发服务器，在指挥中心可以通过客户 端软件直接监控作业现场的实时视频，根据需要，在远程调节摄像机的视角，旋转 摄像机云台，通过控制摄像机的焦距拉近距离监控细节或推远焦距监控全局，和前 线施工人员进行双向语音对讲，可以把现场的视频画面投影到大屏幕拼接墙供决策 层集体观看，进行风险评估，在监控

5、中心配备了磁盘阵列网络存储系统，对于每次 作业的现场视频进行全程存储，便于日后的随时检索、回放和查阅，如果出现安全 事故，可以调阅历史视频档案，分析事故原因，总结经验，吸取教训等。除了在指 挥中心集中监控以为，各有关领导还可以通过局域网在办公室随机进行远程视频监 控。另外，如有电力的应急抢险或任何突发事件，领导们还可以通过手机或平板电 脑在任何地方随时随地监控现场视频。 2.2.3 关键技术在本系统中，集成了众多的先进技术，诸如：A/D 转换技术、音视频压缩编码 技术、无线通信优化技术、多通道集群捆绑技术、多线程处理技术、无线图像传输 技术、GPS 定位技术、音视频存储技术、信道动态调整技术、

6、可靠的网络传输纠错 技术、网络编码自适应技术、分级接收技术、流媒体转发技术、数字模糊算法模型 2.2 产品设计 对于前端设备，我们设计了两种不同的类型，一种为临时搭建型手提箱式 3G 远程监控仪，一种为头戴式安全帽型 3G 远程监控仪。 从室外应用环境角度考虑，全部设备都采用了防水设计； 从临时部署，随机使用的角度考虑，我们设计了无需接线、无需设置、即插即 用的软硬件系统，携带方便、安装快捷、拆卸灵活、随机移动。 手提箱式 3G 远程监控仪用于临时部署在作业现场，对整个施工环境和整体进 程做全面的远程监控，直接把摄像头固定在车顶可以实现远距离对电铁塔线路的巡检以及监视施工人员作业的规范性，我们

7、采用了水平 360 度旋转、垂直 100 度旋转的高速球形摄 像机，完全可以满足仰视高压输电铁塔顶部作业等高空作业的需要，镜头采用了 36 倍变焦的高清摄像机，可以看清数百米之外的作业人员的施工细节。头戴式安全帽型 3G 远程监控仪用于作业人员的细节监控，主要监控近距离的 操作过程。采用了 520 线高清摄像机，可以清晰看到作业人员的每一个细节，考虑 到在电力应急、抢险等环境中，会遇到夜间作业等情况，采用了高亮度日本原装进 口白光灯，用于监控的同时，还可以辅助照明，方便人员作业时有可靠的亮度。 安全帽式3G远程监控仪实物: 激光定位效果：手提箱式实物图：功能特点：嵌入式实时多任务操作系统和嵌入

8、式处理器，完全脱离PC平台，系统更加稳定可靠； 同时支持WCDMA与EVDO 3G网络技术，考虑到WCDMA网络的高速率及EVDO网络的高覆盖率，能够在不同环境下达到更 好的使用效果。 支持设备指示灯查询3G信号强度；常亮、慢闪、快闪表示信号由好到差。 支持设备指示灯查询3G网络状态；常亮为中国电信EVDO网络，慢闪为中国联通WCDMA网络。 支持3G语音对讲，输出声音能直接带动5W的喇叭，声音洪亮清晰，使合于室外嘈杂的环境使用。 基于H.264视频处理技术，经过独有的优化压缩处理技术，可在3G网络上,以最高可达每路图像30帧/s(NTSC)或25帧/s (PAL)的速度，全实时传送高清晰画质

9、。 支持超低码率，支持网络带宽自适应。独有的可靠连接技术，在2G网络条件下保障视频流畅传输。 支持设备指示灯摇杆或远程控制智能摄像机，实现指挥中心与设备指示灯监看两不误。 多用户集群管理，每台设备既是网络中的传输单元又可作为相对独立的服务器单元。 采用嵌入式结构设计，内置硬件狗，保证系统运行稳定可靠 支持VPDN拔号方式及L2TP的加密算法，直接进入专线网络； 支持设备指示灯实时侦测备用电源电量情况，亮量表示电量充足，可工作612小时；慢闪表示电量中等，可工作16小时；慢闪表示电量弱；可工作0.21小时 支持GPS定位数据功能，GPS定位信息随视频图像一起传输到客户端，并显示在客户端软件的电子

10、地图上面；当前位置、移动速度、轨迹回放等 支持SOS一键报警功能，第一时间可以将警情上报给指挥平台；配合客户端联动配置功能，可以弹出视频或打开声音功能。系统特点：支持VPDN服务支持有线网络视频传输（如ADSL、光纤网络等）和系统融合支持设备指示灯化数据存储客户端支持数据存储监控中心支持数据存储通过升级支持设备指示灯高清晰监控和控制工作模式：正常观察模式：352288或704576，每秒125帧，一般情况延时小于3秒传输单元：采用箱式结构，包含1卡单路3G无线视频采集传输终端、吸盘式摄像机、麦克、音箱、GPS定位、9英寸液晶显示器、摇杆控制器，21AH大容量锂电池、充电器。监控管理系统：完善、

11、高效、移动性极强且性价比极高的远程无线视频监控管理系统，该系统融合了3G无线网络数据通讯和网络传输功能、H.264数字视频编码功能，并进行优化；利用运营商的网络和Internet 网络的优势，使用户无论在何时、何地都可以迅速地与该系统连接，方便地实现远程监控管理和调度指挥。从设备的整体外观来看，所有设备都集中在一个精致的手提箱内，便于施 工途中随身携带，也利于平时的储存和保管，设备的使用也非常便捷，无需接线， 不用设置，即插即用，部署灵活，头戴式设备采用了防水航空插头，只要带上帽子 对接插头即可，方便使用。三脚架设备到达现场后可以在一分钟之内完成部署，只 需把 3G 监控仪扣到三脚架上就可以使

12、用了，安装、使用都非常方便。远程喊话 3G 指挥仪除了具备视频传输功能之外，还具备双向音频对讲系统， 监督管理部门在远程监控中发现问题可及时通过无线 3G 系统通知施工部门或个 人，可以高保真扩音播放上层的指示和下达命令。另外，在新产品里还设计了本地话筒喊话功能，可以在施工现成扩音播放施工管理人员的讲话等等。三：系统整体性能及使用效果3G 视频传输性能来看，也是比较流畅，最高速度每秒 25 帧，最低 8 帧，平时 在 CIF 分辨率下传输，需要高清画面的时候可以切换到 D1 画质。分辨率：最大可 以达到 704*576，最小 160*120，默认：355*240；对于头戴式设备，可以进行双向

13、语音对讲，拾音器灵敏度高，音质清晰，延迟较小，可以和前端作业人员进行双向 语音交流。远程实时浏览：软件系统功能：远程图像传输系统采用标准的TCP/IP协议，可应用在局域网、广域网和无线网络之上。视频服务器提供RJ-45以太网接口，可直接接入局域网交换机或者HUB上，同时，设备可任意设置网关，完全支持跨网段、有路由器的远程视频监控环境。监控中心安装视频监控服务器，局域网中的授权用户可通过IE浏览器监控远程现场。可将全区或全市的坝口联成一个网络，通过授权各级领导可通过网络对任一前端情况进行监控，不同的监控用户可根据自己的监控需求灵活切换到任意一个监控现场，可多人同时观看一个现场，也可以不同用户选择

14、任意现场监控。远程设备监控监控用户可分配给不同的控制权限。控制权限高的用户可优先对设备进行控制，如控制云台转动选择监视区域对象；调节摄像机镜头改变监视范围和观察效果；还可以对指定的其他现场设备开关进行控制等。多画面监视系统具有在同一客户终端上同时监视四路、八路或者十六路前端图像的功能。用户点击某一路图像时可放大实时监控。多画面轮巡监控用户可将监控现场在特定的时间间隔内按顺序轮流切换，也可在一个图像框内轮巡显示全部的摄像机画面。画面切换间隔时间可灵活设置，画面间隔时间可调节。控制优先权机制管理机制完善，可以给不同级别的用户分别分配相应的控制权限。录像与回放采用分布式存储管理技术，实现存储的层次化

15、、网络化，具有计划、联动、手动等多种录像方式，录像检索和回放方便快捷。计划录像：系统管理员可设定多个时间段对多个监控前端的图像进行录制，图像数据保存在图像监控系统服务器的硬盘上。定时方式可选择单次录像和每天定时录像，各个时段可以单独设置。录像速度可以调节。报警自动录像：若某一报警探测器布防时选择录像功能，则当该报警探测器有报警发生时，自动进行录像，录像时间用户可以事先设定，录像速度也可以调节。报警自动录像文件保存在图像监控系统服务器的硬盘上。手动录像：监控终端用户可根据需要随时选择系统各个监控前端进行录像控制，图像数据保存在客户端本地的硬盘上。录像回放：用户可以按时间、摄像机号、报警事件等条件

16、智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。每路25桢/每秒回放，可扩大到满屏，支持四画面回放，采取正反向播放，快放慢放快进快退单桢播放多文件连续播放。录像管理：录像硬盘空间：录像空间管理采用自动循环覆盖的方式，即可根据用户的需求保存相应时间段的文件，过时的记录将被自动删除。录像文件备份：录像文件可以有选择地备份到光盘或网络硬盘，以便重要录像的长期保存。录像文件删除：可以随时将没有保存价值的录像文件手动给以删除。硬盘容量提示：提供可用磁盘存储剩余空间容量提示，当达到预警位置，在服务器端将会有磁盘容量不足的提示。手动抓图功能在系统实时监控时，提供手动抓图的快捷键。用户可以在

17、监控的同时，将一些重点情况保存。 远程报警及联动控制当发生报警时，可联动一个或者几个设备协同工作。报警信号输入可来自烟感探测器、红外防盗报警探测器等各种报警检测设备，输出控制信号可配置与各个报警信号相关联。当监视点发生报警时，系统自动启动各种对应的联动设备，自动录像。监控客户终端可显示报警信息，并有声音报警提示。用户管理功能提供安全完善的用户帐号密码管理功能和严格的控制权限分级制度。只有经过授权、拥有帐号密码的用户才能浏览或控制摄象机。密码保护功能系统采用严格的操作密码保护机制。现场监控设备视频服务器，有用户级密码保护。维护人员如需修改设备设置，必须输入授权的用户名和密码。系统访问认证：用户进

18、入远程视频监控系统必须事先进行输入用户名和密码注册，系统管理员根据用户授予相应的权限监视和控制权限，同一时刻只允许同一用户登录一次。字符叠加 在每路视频上，可以实时叠加场景发生的时间以及来源地，使得场景信息更加完整。 系统锁定功能系统在无人操作经过所设置时间后自动锁定，所有操作无效，只能重新输入密码后，才能继续操作。多任务同时工作监控、录像、回放、远程网络传输可同时进行，互不影响。网络安全管理采用CHAP协议认证和DES加密进行数据保护，保证网络通信安全可靠。录像文件存储大小可以将设置录像文件存储大小，便于有效利用视频备份空间，便于刻录光盘。系统自检功能视频源丢失时系统自动报警，并发送信息到客

19、户端。集中设备管理用户远程登录中心管理服务器，集中管理系统内各种设备和资源。多级系统级联支持复杂异构网络，任意安卫士系统都可作为另一个安卫士系统的子系统，多级系统级联可以满足分布式网络视频监控的需要。多种网络接入方式支持多种网络协议，支持动态IP，前端产品可通过ADSL自动拨号接入网络，支持CDMA1x无线传输。并发视频直播支持单播/组播/多播，多画面远程实时监控，具有分组轮跳功能。联动报警管理报警事件发生后，系统可自动触发一系列预设联动，实现报警系统智能化。虚拟网络矩阵可任意绑定前端监控点和视频解码器，实现网络虚拟矩阵，控制电视墙实时监控和分组切换。实时地图跟踪：技术支持和服务承诺1：系统实

20、施准备阶段这一阶段包括：1) 用户填写“环境监控需求调查表”。2) 形成初步技术方案。3) 形成最终技术安装方案及维护策略。4) 实施前一周内将对用户系统使用情况进行全面清查，并根据系统情况提出具体的软件、硬件环境等技术要求。最终形成“工程安装调试执行计划”。5) 根据用户个性情况，形成“视频监控系统安装备忘”。2：系统实施阶段1) 在系统建设中，我公司将派遣有经验的技术人员到施工现场进行系统安装和系统调试及验收等工作，并对系统的全面质量工作负责。用户需填写“产品签收单”。2) 用户需参加项目的安装、调试及维护，并参加我公司提供的培训课程，熟悉“3G监控系统日常维护注意事项”。确保全系统在服务

21、期内、乃至以后的相当长时间内安全、稳定、高效的运行。3) 责任承诺：a保证安装实施符合方案设计，并按期完成。b我公司负责所有合同内的设备安装调试和运行。c在安装实施过程中设备安装、调试所需的工具、技术和材料均由我公司负责。d我公司负责所提供的设备的连通，保证与用户所运行的现行系统兼容性，保证核心设备（软件硬件）的良好兼容性。3：系统试运行验收阶段1) 本阶段在安装后一周内完成。2) 这一阶段将按合同中确定的技术标准对监控系统进行全面测试。这一阶段的特点是具体实施中可能忽略的一些问题和隐患多在这个时期暴露，因而是确保全系统在未来正式运行阶段能长期正常稳定运行的关键阶段。3) 此阶段需与用户负责人

22、共同完成并帮助用户再次熟悉“3G监控系统日常维护注意事项”。4) 验收合格后，向用户递交售后服务项目表。5) 责任承诺：a.在试运行期内我公司承诺指定专业人员到现场指导系统维护和现场培训工作。b系统运行发生严重故障而中断时，我公司保证小时赶到现场，确保尽快修复系统。在系统解除故障后，提供故障说明或系统有关问题的说明，以及排除措施。4：系统维护服务期阶段在试运行期结束并通过最终验收后，即进入系统的维护服务期。从这个阶段开始，系统正式进入实用阶段，因而这一阶段将成为系统整个维护服务的工作中心和重点。我们将积极同用户相互配合，确保全系统在服务期内、乃至以后的相当长时间内的安全、稳定、高效的运行。责任

23、承诺：1) 软件版本1年内免费升级。2) 硬件设备1年内免费维修更换。3) 公司推广及培训活动将及时通知用户并免费参加。4) 技术咨询：我们将提供给用户一份详细的技术咨询联系办法，在整个服务期内，客户可以随时通过电话、传真、书函以及电子邮件等各种灵活的通讯手段进行技术咨询，我们将免费提供及时、完善的服务。5) 及时响应：我们将为客户提供7*24小时信息安全警报紧急响应的服务，包括咨询服务、上门服务及提供特殊的通讯联系办法。一般为上班时采用技术咨询电话线路，责任工程师专人值守；在下班后转接至手机，由责任工程师负责。这种方式可以非常及时的解决第一线用户的问题。6) 现场支持维护如果用户遇到较为复杂

24、的问题，一般通讯手段的咨询难以解决时，可根据用户具体情况，就近安排工程师赶到现场解决问题。人数根据实际情况和需要而定。根据我们以往大型工程项目的维护经验，及时快捷、全面、规范是做好设备维护工作的关键问题。以上若干种支持维护服务并不是相互孤立、互不相关的，而是以企业组织结构为依托，多种灵活的服务方式相互渗透、紧密结合，从而形成的一个完整统一的支持维护体系。这种方式经多个大型工程项目的实际运行检验，已被认为是高效可行的最佳解决方案。5：售后服务内容与形式经过多年积累，中研瑞华支持可为用户提供多种形式和内容的服务：u 现场测试服务产品安装、调试完，试运行期结束，瑞华技术工程师都将协助用户对全系统的功

25、能、性能测试，确定合格，交付用户使用。u 现场巡检服务现场巡检服务包括系统检查、一般检查、遗留问题处理等三项服务： 系统检查服务：对系统进行细致全面监视和检查，检查的内容包括软件、硬件检查，电源和告警的检查等。 一般检查服务：观察系统的运行情况，了解用户在维护管理方面的需求，传授维护经验。 遗留问题处理服务：针对用户系统存在的故障或设备存在的隐患，对系统进行检查，找出故障原因，分析并解决。u 故障呼叫服务瑞华技术有专业的售后服务人员负责项目的故障呼叫服务，及时响应用户请求。u 应急服务瑞华技术提供应急服务措施，提供现场技术服务或产品更换服务，确保用户的正常工作。如果需要，瑞华技术支持人员可以在

26、最快的时间内赶到现场解决问题。u 质保服务瑞华技术承诺对质保期内发生无法修复非人为故障的产品，免费更换组件或产品，在质保期内提供现有功能的免费升级。u 软件补丁升级服务软件补丁是指瑞华技术对原授权软件所做的修正补充，是此版本软件运行过程中已发现问题的解决方案，这些软件补丁将对原授权软件起到消除运行中潜在隐患的作用。瑞华技术负责将软件补丁和相应的指导书交给用户。整个升级过程是在瑞华技术工程师的指导下，和用户协商一个时间，由用户技术人员现场协助瑞华技术工程师完成打补丁的各项工作。软件补丁将不对原授权软件功能进行更改，也不包括增加新功能。对系统软件的版本升级不属于软件补丁的服务范围。u 维护技术交流服务瑞华技术科技在合适地点，安排相关产品的技术专家与用户进行维护技术交流。u 资料服务瑞华技术提供的资料服务包括网上资料、资料索取和用户设备档案等三项服务。