無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)在治黃業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

史月華 秦文海 袁衛(wèi)寧 陳曉明

（黃河水利委員會信息中心，河南 鄭州 450003）

隨著數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控作為互聯(lián)網(wǎng)的一種全新業(yè)務(wù)得到了飛速的發(fā)展。隨著無線技術(shù)的日益發(fā)展，無線傳輸技術(shù)應(yīng)用越來越被各行各業(yè)所接受。無線監(jiān)控作為一個特殊使用方式也逐漸被廣大用戶使用。其安裝方便、靈活性強(qiáng)、性價比高等特性使得更多行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)采用無線監(jiān)控方式，建立被監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心之間的連接。治黃業(yè)務(wù)中在黃河沿岸大堤使用無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性兼?zhèn)涞慕鉀Q方案[1]。

1 黃河水利委員會視頻監(jiān)控站點(diǎn)接入方式選擇

隨著圖像采集技術(shù)日趨成熟，通信傳輸技術(shù)高速發(fā)展，今后治黃領(lǐng)域?qū)⒂性絹碓蕉嗟囊曨l監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)滿足流域的防汛減災(zāi)、應(yīng)急搶險、工程監(jiān)視、水政監(jiān)察等綜合業(yè)務(wù)的需求，可以提高流域防汛減災(zāi)、水資源管理和水利工程管理等工作的現(xiàn)代化水平。

黃河需建設(shè)視頻監(jiān)控的站點(diǎn)大部分位于黃河灘區(qū)，地處偏僻，無光纜覆蓋。所以視頻監(jiān)控通信傳輸通道如果選用有線的方式，只能選擇自建光纜線路或者租用公網(wǎng)線路的方式，自建光纜線路實(shí)施難度較大且費(fèi)用昂貴；租用公網(wǎng)線路需要布設(shè)視頻監(jiān)控點(diǎn)至最近距離的公網(wǎng)接入點(diǎn)的光纜，且需要承擔(dān)每年的公網(wǎng)租用費(fèi)用，費(fèi)用也較高。

由于黃河灘區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)有居民活動，因此運(yùn)營商在灘區(qū)附近布設(shè)有通信基站，灘區(qū)內(nèi)有3G 或4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在黃河沿岸建設(shè)視頻監(jiān)控點(diǎn)，只要3G 或4G 信號強(qiáng)度達(dá)到要求，即可選擇無線傳輸?shù)姆绞剑瑹o需布設(shè)光纜線路即可將黃河防汛站點(diǎn)的圖像通過公網(wǎng)傳輸至監(jiān)控中心。該方案不僅前期投入費(fèi)用低，且無需后期維護(hù)費(fèi)用。因此在黃河沿岸大堤布設(shè)視頻監(jiān)控點(diǎn)選擇無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)是優(yōu)選的方案。

2 3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)在黃河防汛業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

自2010年起黃河3G 無線傳輸視頻監(jiān)視系統(tǒng)已經(jīng)在黃河流域?qū)幭摹?nèi)蒙古、山西、陜西、河南、山東應(yīng)用了移動及固定視頻傳輸系統(tǒng)，取得了良好的應(yīng)用效果[2]。

3G遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)由無線視頻監(jiān)視點(diǎn)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)視中心組成。無線視頻監(jiān)視點(diǎn)采集的實(shí)時信息經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)視中心，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)視；監(jiān)視中心的各種監(jiān)視指令經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)下達(dá)到無線視頻監(jiān)視點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。傳輸通道采用3G 無線接入方式。但該系統(tǒng)受3G 帶寬不足的限制，無法傳輸高清視頻圖像，目前3G 網(wǎng)絡(luò)速度快的話可以達(dá)到1M，速度慢的幾十個字節(jié)，因此只能作為輔助傳輸手段；無線信道的誤碼率比較高，特別是當(dāng)終端設(shè)備處于移動狀態(tài)時，可用帶寬和誤碼率指標(biāo)有較大幅度下降，可用帶寬經(jīng)常發(fā)生波動，高帶寬的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)易發(fā)生丟包，可靠性不高。

且3G 無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用較高且很難下降，并且共享信道資源的公眾通信系統(tǒng)，在應(yīng)急情況下發(fā)生局部性負(fù)荷劇增時，有可能造成不可容忍的延時甚至阻塞問題。

3 4G視頻監(jiān)控系統(tǒng)在黃河防汛業(yè)務(wù)的應(yīng)用前景

2014年12月4日，工信部給中國移動、中國電信、中國聯(lián)通三家運(yùn)營商發(fā)放TD-LTE牌照。各電信運(yùn)營商均在加大對4G基站的建設(shè)規(guī)模及進(jìn)度[3]。

4G 技術(shù)在通信技術(shù)中屬于一種全新的概念。它集3G 與WLAN 技術(shù)于一體，能夠高質(zhì)量地傳輸視頻圖像，圖像傳輸質(zhì)量能達(dá)到高清電視畫質(zhì)的程度。4G 技術(shù)的下載速度可達(dá)到100Mbps，上傳的速度也可達(dá)到20Mbps，比目前的撥號上網(wǎng)方式快10 倍左右。它可以提供更加穩(wěn)定和高速的無線移動網(wǎng)絡(luò)，理論的下載峰值可達(dá)到每秒百兆左右，傳輸一個視頻監(jiān)控文件可能僅需幾分鐘時間。4G 技術(shù)可以輕松滿足高清無線視頻監(jiān)控對于帶寬的要求。另外，4G 網(wǎng)絡(luò)不論是穩(wěn)定性、費(fèi)用等方面或?qū)硇碌耐黄啤?/p>

4G 技術(shù)具有高帶寬、可移動性的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對黃河流域視頻高清圖像的實(shí)時傳輸，大大提高監(jiān)控畫面質(zhì)量，彌補(bǔ)現(xiàn)有3G 移動視頻傳輸系統(tǒng)帶寬不足、傳輸畫面質(zhì)量只能達(dá)到標(biāo)清的缺憾。使得黃河防汛視頻圖像無線傳輸達(dá)到高清畫質(zhì)成為可能。

為研究黃河沿岸視頻監(jiān)控高清圖像傳輸?shù)膶?shí)用性、可靠性，黃河水利委員會進(jìn)行了4G高清圖像傳輸實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的建設(shè)，在壺口瀑布進(jìn)行了4G 視頻監(jiān)視點(diǎn)的建設(shè)，通過高清攝像機(jī)與4G路由器相連接，將采集到的視頻圖像通過4G移動網(wǎng)絡(luò)傳輸至黃河水利委員會，黃河水利委員會可在遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對壺口瀑布水清實(shí)時情況進(jìn)行查看，其清晰度有了極大改善，遠(yuǎn)程觀看可達(dá)到高清的效果。且系統(tǒng)穩(wěn)定、延時小、可靠性強(qiáng)。

4 新時期黃河無線視頻監(jiān)控發(fā)展規(guī)劃

隨著運(yùn)營商對4G基站建設(shè)范圍的增大，黃河沿河范圍4G型號的覆蓋范圍將會逐步加大，在今后無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的過程中，可將原有的3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，升級為4G視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在新建視頻監(jiān)控點(diǎn)時根據(jù)現(xiàn)場信號測試情況優(yōu)先選擇4G傳輸通道，提高黃委視頻監(jiān)控的傳輸質(zhì)量及時效。同時對黃河水利委員會已建的視頻監(jiān)控管理平臺進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)在同一平臺上對3G、4G及有線接入方式的視頻監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理。具體如下：

現(xiàn)地視頻監(jiān)控點(diǎn)：

固定視頻監(jiān)控點(diǎn)可分為升級改造及新建。如原有的3G 視頻監(jiān)控點(diǎn)現(xiàn)場經(jīng)測試4G 信號較強(qiáng)，可將原有3G 路由器更換為4G路由器，同時更換流量卡。新建視頻監(jiān)控點(diǎn)經(jīng)現(xiàn)場測試信號強(qiáng)度選擇通信模式。如現(xiàn)場只有3G信號，則進(jìn)行3G視頻監(jiān)控點(diǎn)的安裝調(diào)試。如現(xiàn)場3G、4G信號均較強(qiáng)則優(yōu)先選擇4G 通信模式，進(jìn)行4G 視頻監(jiān)控點(diǎn)的安裝與調(diào)試。

移動監(jiān)控點(diǎn)：增加手持終端與車載終端。

手持終端：同時為沿線基層單位配備手持視頻終端，通過3G或4G網(wǎng)絡(luò)，方便用于單人移動與中心進(jìn)行溝通，也可配置為智能手機(jī)，安裝客戶端后登錄，與中心進(jìn)行交流。

車載終端：在移動的車載設(shè)備上，配置便攜式視頻終端接入視頻的輸入（攝像機(jī)）、輸出（電視或投影）設(shè)備，音頻的輸入（麥克）、輸出（音箱、功放、調(diào)音臺）。通過3G、4G網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，與中心進(jìn)行交流。

監(jiān)控中心：

除配備服務(wù)器、存儲設(shè)備、大屏幕之外，主要對原有的各個視頻監(jiān)控管理平臺進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)在同一平臺上對黃河水利委員會視頻監(jiān)控能源的統(tǒng)一管理。整合思路如下：原來已經(jīng)建立的監(jiān)控系統(tǒng)里，配置監(jiān)控接入網(wǎng)關(guān)，在不用更改前端已有的監(jiān)控系統(tǒng)的情況下，通過網(wǎng)絡(luò)連接原有的監(jiān)控系統(tǒng)，用于完成前端硬盤錄像機(jī)的注冊、管理及監(jiān)控視音頻的轉(zhuǎn)發(fā)。保留原有投資，將原有系統(tǒng)接入。同時在監(jiān)控中心配備可視指揮調(diào)度平臺及高清解碼器，在監(jiān)控中心可隨時與所轄下屬單位進(jìn)行音視頻通話，結(jié)合監(jiān)控圖像資源，與一線的單兵車載進(jìn)行音視頻互通。

5 結(jié)束語

隨著運(yùn)營商對4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋和系統(tǒng)容量的增加，4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍將不斷擴(kuò)大，使得黃河沿岸重要防汛站點(diǎn)4G移動視頻監(jiān)控點(diǎn)的大規(guī)模建設(shè)成為可能。并可將4G 視頻監(jiān)控應(yīng)用范圍擴(kuò)展至治黃事業(yè)的多個領(lǐng)域，為治黃的視頻需求提供高帶寬、高可靠性、靈活多樣化的服務(wù)。

［1］趙勝男.3G 無線視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)發(fā)展?fàn)顩r及策略分析［J］.電信科學(xué)，2010（09）：3-6.

［2］王永剛，章堅(jiān)武.3G 視頻監(jiān)控系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2011（19）：24-25.

［3］王華安.4G 時代高清無線視頻監(jiān)控的變革［J］.中國公共安全，2014（14）：41-44.