應急指揮移動監控系統的設計與實現

摘要：設計了基于3G的應急指揮移動監控系統，充分利用現代計算機網絡和3G移動通信技術，由移動視頻采集終端、監控終端、應用服務器等組成的監控系統，實現了與遠程指揮中心的實時數據、語音和視頻通信。

關鍵詞：RTP 實時監控 CDMA 視頻監控

中圖分類號：TP393.08 文獻標識碼：A 文章編號：1002-2422(2010)02-0022-03

1 應急指揮移動監控系統的設計與實現

1.1系統目標

(1)使用CDMA2000技術進行無線傳輸。EVDO速率可達153.6kbps，平均帶寬可達80kbps，適合于窄帶視頻傳輸。對于高端場合，2卡甚至4卡捆綁有效增加帶寬。利用EVDO傳輸數據，用戶可隨意分布和移動自己的網點，無需布線，安裝方便。

(2)采用自動重撥等多種方式來保證24小時在線，多種核心技術確保EVDO網絡數據傳輸暢通。

(3)多種加密認證手段，保證數據在公網上傳輸的安全性和用戶使用的安全性。

(4)可以調節圖像的大小、質量及傳送速率，以及其他各項參數。

(5)系統可擴展性好，系統監控中心建成后，只需要增加前端監控設備即可實現系統擴容。

1，2系統中各功能模塊設計

(I)移動視頻采集終端。移動視頻采集終端從普通的視頻攝像頭中捕捉瞬時的視頻信號。然后進行H.264編碼壓縮。該模塊支持不同的壓縮比和圖像大小。用戶可以根據需要選擇不同型號產品。視頻采集壓縮后就可以將壓縮好的視頻圖像文件傳送到中心：傳送的方式是通過移動的3G網絡。系統具有3G的PPP撥號功能，并嵌入式地實現了TCP／IP協議、POP3／SMTP協議。同時支持動態IP。

(2)監控終端。監控終端(包括電腦、手機、掌上電腦等)可以實時接收前端的視頻流進行監控，又可以按照需要登陸數據服務器按照需要查詢歷史記錄。

(3)應用服務器。應用服務器面向用戶提供功能響應，并根據系統配置策略完成連接管理、設各狀態監控、系統管理等功能。

(4)數據服務器。數據服務器主要處理用戶請求，高效提供對應的數據信息。

(5)數據倉庫。數據倉庫主要負責存放圖像信息、用戶信息、監控終端信息、告警信息、用戶訪問記錄及計費信息、管理員信息、業務策略和網絡相關信息等。用于存儲海量數據并進行優化，滿足系統穩定運行的要求。

(6)備份服務器。備份服務器根據備份策略。完成數據的備份工作。

1，3應用子系統

視頻監控中心平臺主要完成注冊管理、業務管理、設備管理、用戶管理、認證計費、連接管理等功能。中心平臺包括四個子系統：連接管理系統、業務管理系統、數據庫系統、錄像管理系統。

網管系統提供注冊、代理、重定向服務，負責用戶終端和監控終端接人認證、授權，以及用戶與監控終端之間的連接建立、維護、拆除和媒體，安全策略的協商，提供域名解析，NAT穿越等服務。

業務管理系統負責用戶信息管理、用戶權限管理、網絡監控終端設備管理、安全策略管理、業務開展策略管理及用戶服務等。

軟件系統管理包括實時圖像調閱、遠程控制、歷史圖像提取、圖像接入、圖像文件索引、圖像轉發、用戶管理與權限管理、GIS服務、用戶服務、其他接口、故障告警、設備管理、遠程管理、日志和統計報表、計費功能等。

1，4系統的典型配置

典型的CDMA2000系統配置如表1所示。

1，5關鍵技術

(1)CDMA2000。CDMA2000。其主要特征是可提供移動寬帶多媒體業務，保證可靠的服務質量。能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。CDMA2000無線接入理論速率在靜止環境下可達到3.1Mbit／s，對于一般的視頻會商系統的信息傳輸，其有效數據帶寬完全可以滿足采用H.264視頻壓縮格式的視頻信息實時傳輸要求。在應急現場進行信息采集和傳輸時，應急人員通過本系統的移動前端，隨時隨地對現場圖像和數據信息進行采集，并實時傳回遠程指揮中心，顯示在指揮大廳屏幕上，讓決策者和專家“直擊”出險現場，及時準確地掌握險情。提高分析決策效率，及時實施合理的防汛搶險方案。

(2)H.264。H.264／AVC引入了面向IP包的編碼機制，有利于網絡中的分組傳輸，支持網絡中視頻的流媒體傳輸。H.264具有較強的抗誤碼特性，可適應丟包率高、干擾嚴重的無線信道中的視頻傳輸。H.264支持不同網絡資源下的分級編碼傳輸，從而獲得平穩的圖像質量。

(3)RTP實時傳輸技術。RIP定義為在一對一或一對多的傳輸情況下工作，其目的是提供時間信息和實現流同步。RTP的典型應用建立在UDP上，但也可以在TCP或ATM等其他協議之上工作。RTP本身只保證實時數據的傳輸，并不能為按順序傳送數據包提供可靠的傳送機制，也不提供流量控制或擁塞控制，依靠RTCP提供這些服務。RTP提供了一個控制協議RTCP(Real-time Transport Control Protocol)。RTCP負責管理傳輸質量在當前應用進程之間交換控制信息。RTP和RTCP配合使用，能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化，適合傳送網上的實時數據。

1，6方案優勢

系統針對實際應用的特點，具有多種管理方式。圖形管理界面、WEB界面，系統配置既強調先進性也要注重實用性，系統配置的經濟，達到綜合平衡，高度集成，功耗低，可擴展性，預留充分的接口，能夠適應多功能、外向型的要求，講究便利性和舒適性，達到提高工作效率、節省人力、物力和能源的目的；系統參數配置少，調整少，自動化程度高，使用方便，操作簡單：具有高度的安全性，比如不易感染軟件病毒：結構簡單，AEsl28位加密，可靠性高；系統啟動快，系統掉電后再來電或網絡傳輸中斷后再恢復正常，系統恢復工作迅速；綜合考慮系統的性能和價格，性能價格比在同類系統和條件下達到最優。

2 結束語

所設計的3G應急指揮移動監控系統，具有易于部署、應用靈活、性價比高的特點。還可實現多種通信網絡的互連互通，在遇到緊急突發事件時，將現場的實時視頻圖像傳輸到計算機應急管理中心，方便各部門領導在第一時間遠程指揮現場的應急搶險工作，實現了現場和遠程指揮同步。