基于4G技術的遠程視頻監控系統設計

彭 進 揚州大學

基于4G技術的遠程視頻監控系統設計

彭 進 揚州大學

4G技術；執法部門；視頻監控

引言

如今視頻圖像質量由高清轉向超清或超高清發展，對網絡傳輸性能要求較高，由于目前3G帶寬有限， wi Fi傳輸距離有限、可移動性較差，無線視頻監控并沒有得到大規模商業應用。 4G技術的特點是高傳輸速度、高帶寬、高穩定性，對廣域無縫覆蓋以及強漫游的移動性提供了良好基礎，基于4G網絡的視頻監控技術為我們提供了一種解決方案。

1.需求分析及功能要求

1.1 需求分析

執法機關需要能滿足執法人員對執法現場進行信息采集以作為執法證據的設備，而視頻信息一般可作為執法證據的主要形式。在一般場合，執法人員可以將信息保存下來，但是視頻信息數據量大的問題會增加監控終端的存儲費用，因此需要在能與遠程監控中心建立通信的條件下，實現視頻信息的遠程傳輸，這樣可以減少現場信息保存產生的費用。而且，在案件復雜的情況下，為了減少現場執法人員與當事人的矛盾，執法系統可以在遠程監控中心通過監控視頻信息指導現場執法人員合理高效執法，因此采用合理有效的視頻傳輸方式不僅便于執法人員與遠程監控中心建立通信，同時有利于視頻信息的傳送，執法車配備作為監控終端的執法工具，以便執法人員操作。

1.2 功能要求

在現場的工作人員通過車載終端的攝像頭采集原始視頻數據，視頻數據經過壓縮編碼、視頻編碼數據封裝后，通過選用的TD-LTE制式的4G移動通信網絡進行網絡傳輸至遠程監控中心的中央管理服務器上，完成視頻數據包的接收、解碼，最終將在線的移動監控終端采集的視頻信息顯示在對應的監控窗口中，同時保存視頻信息，完成系統遠程視頻實時監控的功能。

2.系統的硬件設計

2.1 移動監控終端

TD-LTE無線多模塊視頻終端設備為整個移動視頻監控終端系統的核心部分，整體結構由圖像采集終端、電源模塊、存儲模塊、 TDLTE無線多模塊視頻終端和互聯網組成。 TDLTE無線多模塊視頻終端，將視頻采集編碼模塊、視頻壓縮編碼模塊（DSP）、主控模塊（ARM）、4G接入模塊和接口模塊等集成化。其具有強大的網絡適應能力：（1）強大的智能糾錯技術：高達20%丟包率的情況下也可以實現互聯網的多媒體通信。（2）強大的智能網絡修復技術：即使惡劣的網絡情況下，也能保證圖像不花屏。（3）強大的自適應傳輸技術：自動判斷網絡情況，并自適應網路傳輸。

2.2 遠程監控中心

主要由視頻監視器、 中央管理服務器（CMS）、 硬盤錄像機、中心圖像處理服務器、遠程視頻監控組成，用于接收現場傳輸來的圖像、及報警信號，提示現場人員采取各類措施，同時可以實現遠程控制矩陣、攝像機、云臺和遠距離聯動控制，也可遠程錄像文件下載、圖像檢索和數碼錄像、播放等操作。在管理服務器上安裝有系統管理數據庫和系統管理軟件及監控終端模塊等軟件，起著對整個系統的管理和服務作用。監控終端是視頻監控系統的操作主機，用于實現視頻監控的各種功能。監控終端由普通PC機擔當，各前端的視頻數據均由安裝在監控終端的監控軟件進行解壓還原。監控中心的主要功能：（1）從采集站接收視頻數字數據，進行實時回放及轉發；（2）控制臺可以向任何一個采集站發出控制命令，如云臺動作、圖像切換等；（3）提供歷史錄像的查詢和播放；（4）在屏幕墻上顯示任何一個攝像機的圖像，并可以進行切換。

3.中央管理軟件

在閉路電視監控時代，系統的核心是硬件，所有的信號采集、傳輸、交換、存儲都是基于模擬信號，系統可以不需要任何平臺管理軟件的支持而獨立工作。在數字化、網絡化視頻監控時代，系統的構架變得網絡化，分布化、功能專一化，因此，CMS的主要使命是利用統一的數據庫、軟件服務，在分散的設備與用戶之間建立一個接口服務平臺，通過這個平臺，完成系統應用中所以 DVR、 DVS、NVR、 IPC等設備的統一管理與集中控制，并可以對大量用戶提供統一的接口應用及媒體分發服務，從這個角度說， CMS 實質是個中間橋梁。 CMS 有以下模塊構成（1）中央管理服務器（2）虛擬矩陣服務器（模塊）（3） Web 服務器（模塊）（4）存儲服務器（模塊）（5）視頻分發服務器（模塊）（6）網絡管理服務器（模塊）（7）客戶端應用軟件（模塊）。其中，中央管理器服務器是核心部分，而其他服務器模塊通常根據需要選擇配置。本系統中除了（3）模塊沒有使用別的都有使用。

從功能及結構來看，CMS 應該是服務器、數據庫、核心程序、媒體交換服務、虛擬矩陣服務、 web 服務、時間同步服務、 PTZ控制服務、客服應用軟件等多個功能模塊構成的集合體。 CMS 不是簡單的一臺服務器或一個軟件、程序，而是一個系統，一個硬件系統，是基于一定服務器及操作系統、依托于數據庫、構架于網絡，運行一定程序服務的系統，可以分散或幾種部署，可以是一臺或多臺設備，可以是硬件或軟件平臺。中央管理服務器，負責系統設備的管理、設備的接入、設備的注冊、邏輯連接、設備狀態監測、用戶的管理、用戶的接入，信令的轉發、系統日志的存儲等。

4.總結

將新一代4G技術基于應用在遠程監控領域，是與傳統遠程監控系統的一個重大跨越，其性能超越了當下3G、 wifi 等無線技術，使遠程視頻監控的數據傳輸不在受帶寬限制，傳送實時高清畫面，在新一代視頻壓縮編碼技術H.265的到來必然向超高清發展。

［1］ 林鑫顯.基于4G無線傳輸的視頻應用體系的研究與分析［J］.電信工程技術與標準化，2015.

［2］ 劉夏.4G技術應用研究綜述［A］..2013年中國信息通信研究新進展論文集［C］.

［3］ 王華安.4G時代高清無線視頻監控的變革［J］.中國公共安全，2014.

本文從4G技術的特點和優勢出發，針對執法部門的應用領域對遠程視頻監控的需求，從系統的監控功能、移動監控終端、遠程監控中心等方面對4G遠程視頻監控系統進行設計，提出了一種基于4G的網絡視頻監控系統的方案。