無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控在航標(biāo)中的應(yīng)用分析

喬文海

摘 要：航標(biāo)是保證海上船舶航行的重要設(shè)施，安全性及穩(wěn)定性是保障航標(biāo)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。對(duì)此本次將無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控在航標(biāo)中的應(yīng)用作為研究對(duì)象。首先分析無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及航標(biāo)概念，其次探討4G網(wǎng)絡(luò)在無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，最后是航標(biāo)無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方式。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控 航標(biāo) 安全

二十一世紀(jì)后進(jìn)入海洋時(shí)代，人們對(duì)海洋資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)，或者進(jìn)行國(guó)際貿(mào)易，海上運(yùn)輸行業(yè)成為一種重要的交通方式。船舶在航行過(guò)程中，可能會(huì)面臨一定的風(fēng)險(xiǎn)，需要航標(biāo)進(jìn)行引導(dǎo)，從而有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，航標(biāo)運(yùn)行也是保障航海安全的重要組成。近年來(lái)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)高速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控逐漸在航標(biāo)中應(yīng)用，其為保障航標(biāo)工作正常提供有利的條件。對(duì)無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控技術(shù)在航標(biāo)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，有利于為海上交通運(yùn)輸提供參考。

1.無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及航標(biāo)

無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用采集端及監(jiān)控端、服務(wù)機(jī)房組成，采集端位于監(jiān)控安裝位置，其中含有網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及無(wú)線(xiàn)報(bào)警裝置，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的報(bào)警及信息采集，從而實(shí)現(xiàn)畫(huà)面監(jiān)控。監(jiān)控端則是用戶(hù)接受信息及控制畫(huà)面的裝置，設(shè)備利用計(jì)算機(jī)及智能手機(jī)等實(shí)現(xiàn)畫(huà)面監(jiān)控。服務(wù)機(jī)房保障監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行，其中含有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)硬盤(pán)及尋址服務(wù)器及短信服務(wù)器，該端口具有多項(xiàng)功能，其中涵蓋以下幾個(gè)方面。首先實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，用戶(hù)利用監(jiān)控端設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)后實(shí)時(shí)觀(guān)察捕捉畫(huà)面。其次，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警，利用采集端攝像機(jī)能在一定范圍內(nèi)無(wú)線(xiàn)報(bào)警器警報(bào)信息傳輸，使信息傳輸于終端設(shè)備。最后，實(shí)現(xiàn)夜視功能，遠(yuǎn)程攝像機(jī)具有紅外監(jiān)測(cè)能力，在夜間無(wú)光情況下能夠正常監(jiān)測(cè)，從而保障拍攝范圍并不具備死角。

航標(biāo)是引導(dǎo)和協(xié)助艦船航行而設(shè)置的標(biāo)志，具有指示性功能，有利于辨別障礙物及界限，航標(biāo)主要分為固定標(biāo)志、浮動(dòng)標(biāo)志和無(wú)線(xiàn)電標(biāo)志，航標(biāo)會(huì)受到自然環(huán)境的影響，且航道航標(biāo)配置密度增加、擴(kuò)展增設(shè)，相應(yīng)水域助航設(shè)施和艦船密度急劇增加，航標(biāo)浮體和燈器被撞受損甚至失效，不但給國(guó)家造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失，也嚴(yán)重限制了航標(biāo)應(yīng)急反應(yīng)的時(shí)效，同時(shí)增加了航標(biāo)維護(hù)人員工作量，航運(yùn)安全受到極大威脅，成為目前助航維保中日益嚴(yán)重的問(wèn)題。

2.4G網(wǎng)絡(luò)在無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

航標(biāo)系統(tǒng)利用4G技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字視頻及通信功能結(jié)合，利用4G通信系統(tǒng)及H.264高流暢視頻技術(shù)，與網(wǎng)絡(luò)隧道技術(shù)結(jié)合，從而構(gòu)建4G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控利用目前最為流行的技術(shù)，結(jié)合VPN隧道技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸。利用視頻壓縮技術(shù)， 4G通信功能等，將遠(yuǎn)程攝像機(jī)拍攝的數(shù)據(jù)通過(guò)算法進(jìn)行合理壓縮，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至中心網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)航標(biāo)燈信息的監(jiān)測(cè)。

2.2數(shù)據(jù)傳輸

4G視頻傳輸過(guò)程中，利用網(wǎng)絡(luò)基站，接入Internet廣域環(huán)境，利用基站將4G網(wǎng)關(guān)傳輸，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，設(shè)計(jì)過(guò)程中思考未來(lái)的拓展空間，在視頻監(jiān)控終端預(yù)留端口，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用進(jìn)一步創(chuàng)新。現(xiàn)階段能夠利用的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心及移動(dòng)監(jiān)控終端，便能夠?qū)崿F(xiàn)指令發(fā)送，切斷視頻錄制，從而節(jié)省航標(biāo)燈蓄電池能量。監(jiān)控中心在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，涉及到大量的數(shù)據(jù)，專(zhuān)線(xiàn)接入效果較為方便，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，思考MSTP專(zhuān)線(xiàn)技術(shù)的配置，實(shí)現(xiàn)SDH平臺(tái)建設(shè)，并實(shí)現(xiàn)TDM及ATM、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入及處理，統(tǒng)計(jì)管理節(jié)點(diǎn)。

2.3通信系統(tǒng)

4G是第四代通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是目前世界通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持語(yǔ)音及視頻等蜂窩移動(dòng)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)，現(xiàn)階段我國(guó)支持3個(gè)4G無(wú)線(xiàn)接口，如電信CDMA2000、聯(lián)通WCDMA、移動(dòng)TD-SCDMA。4G設(shè)備撥號(hào)上網(wǎng)，利用終端連接4G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，訪(fǎng)問(wèn)公網(wǎng)過(guò)程中，運(yùn)營(yíng)商需要轉(zhuǎn)換地址，公網(wǎng)無(wú)法直接訪(fǎng)問(wèn)私有網(wǎng)絡(luò)，使得外部設(shè)備無(wú)法連接4G設(shè)備，只有運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部設(shè)備撥號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)點(diǎn)接入。該方式既保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕瑯颖Ｕ显O(shè)備身份識(shí)別通過(guò)內(nèi)部撥號(hào)完成，數(shù)據(jù)傳輸安全性進(jìn)一步被保障。現(xiàn)階段聯(lián)通通信網(wǎng)絡(luò)寬帶速率較快，但費(fèi)用方面電信網(wǎng)絡(luò)價(jià)格最低，因此選擇中國(guó)電信CDMA2000作為無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)。

3.航標(biāo)無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

3.1系統(tǒng)架構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)海上航標(biāo)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，為航標(biāo)管理人員提供視頻資料，使其對(duì)航標(biāo)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)一步判斷，將無(wú)線(xiàn)視頻航標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)分為三個(gè)部分，即前端監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控管理及遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)。

首先，前端系統(tǒng)負(fù)責(zé)視頻采集，將視頻圖像進(jìn)行壓縮，利用4G網(wǎng)絡(luò)將視頻發(fā)送。前端系統(tǒng)能利用高清攝像機(jī)聯(lián)合4G視頻服務(wù)器、高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)嵌入方案實(shí)現(xiàn)。前端視頻收集系統(tǒng)，利用4G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器及全景高清攝像機(jī)，4G無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)器是數(shù)據(jù)處理及傳輸設(shè)備，能夠?qū)⒉杉谋O(jiān)控視頻通過(guò)壓縮后利用網(wǎng)絡(luò)傳輸至視頻監(jiān)控中心，為監(jiān)控管理服務(wù)器提供原始數(shù)據(jù)。利用視頻檢測(cè)管理中心的操作指令實(shí)現(xiàn)操作。4G無(wú)線(xiàn)視頻技術(shù)處于工作閑置狀態(tài)下能夠進(jìn)行自動(dòng)休眠，控制管理中心發(fā)出指令后，4G無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)器開(kāi)始工作。通過(guò)撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)，與網(wǎng)絡(luò)連接后，對(duì)攝像機(jī)及云臺(tái)發(fā)出指令，從而傳輸視頻。為保障視頻傳輸質(zhì)量，4G無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)器及高清攝像機(jī)傳輸信號(hào)單獨(dú)與電纜連接，控制線(xiàn)在串口獨(dú)立信號(hào)的情況下負(fù)責(zé)攝像機(jī)拍攝等動(dòng)作。

其次，4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接后，利用4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)采集視頻的傳輸，最終傳輸至航標(biāo)遙測(cè)監(jiān)控管理中心，傳輸線(xiàn)路為兩種，第一種為公共網(wǎng)絡(luò)傳輸，第二種為租用網(wǎng)絡(luò)傳輸。租用網(wǎng)絡(luò)傳輸效率較高，安全性能良好，但需要承擔(dān)較高的費(fèi)用。利用公眾網(wǎng)絡(luò)輸出數(shù)據(jù)，有利于使用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸可靠性、私密性提升。虛擬網(wǎng)絡(luò)傳輸效率比光纖傳輸效率低，但兼容低廉的經(jīng)濟(jì)，虛擬專(zhuān)網(wǎng)條件滿(mǎn)足數(shù)據(jù)傳輸?shù)臈l件下，也是良性選擇。

再次，航標(biāo)遙測(cè)遙控遠(yuǎn)程監(jiān)控中心負(fù)責(zé)對(duì)航標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，并利用前端監(jiān)控?cái)z像機(jī)拍攝航標(biāo)運(yùn)行畫(huà)面，該處理中心對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。航標(biāo)遙測(cè)遙控遠(yuǎn)側(cè)監(jiān)測(cè)中心，具備服務(wù)器及監(jiān)控顯示器等。除具有視頻觀(guān)看及處理能力外，還設(shè)置專(zhuān)項(xiàng)服務(wù)器，使Web互聯(lián)網(wǎng)頁(yè)面實(shí)時(shí)監(jiān)控4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)提供的視頻，能夠使管理人員掌握第一手視頻資料。航標(biāo)遙測(cè)遙控遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心具有認(rèn)證服務(wù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)賬號(hào)創(chuàng)建及去權(quán)限管理，防止不法分子登錄，并盜取航標(biāo)信息。網(wǎng)絡(luò)作為航標(biāo)遙測(cè)遙控監(jiān)控視頻媒介，有利于提升中心管理能力。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)每一處監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)視，對(duì)歷史資料進(jìn)行回放，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)對(duì)設(shè)備及存儲(chǔ)功能的統(tǒng)一管理，設(shè)備分布廣泛，且管理集中。

最后，航標(biāo)遙測(cè)遙控?zé)o線(xiàn)視頻檢測(cè)系統(tǒng)需要具備安全性，對(duì)此所采取的措施為，用戶(hù)密碼認(rèn)證，航標(biāo)遙測(cè)遙控?zé)o線(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)通信連接，利用用戶(hù)名加密方式實(shí)施保護(hù)措施。需要保障用戶(hù)名及密碼全部正確，才能登陸前端機(jī)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控，該措施為安全系統(tǒng)的基本保障。專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)及虛擬專(zhuān)網(wǎng)物理傳輸方式，保障安全性及傳輸效率。虛擬專(zhuān)網(wǎng)利用技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)公共網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸，虛擬專(zhuān)網(wǎng)利用隧道協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，將數(shù)據(jù)在隧道中傳輸，實(shí)現(xiàn)公共網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目的。航標(biāo)遙測(cè)遙控?zé)o線(xiàn)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶(hù)能監(jiān)測(cè)視頻，其他用戶(hù)只能顯示亂碼。

3.2無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控管理模式

航標(biāo)無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控管理中心為一級(jí)管理中心，視頻數(shù)據(jù)來(lái)源于各個(gè)航標(biāo)的視頻管理分中心，數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)海域的航標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與管理。航標(biāo)無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控管理中心具有多種功能，比如遠(yuǎn)程圖像監(jiān)視，航標(biāo)管理單位遙測(cè)遙控?zé)o線(xiàn)視頻監(jiān)測(cè)管理中心安裝網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，局域網(wǎng)中用戶(hù)利用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)轄區(qū)航標(biāo)。不同監(jiān)控用戶(hù)根據(jù)自身監(jiān)控需求切換航標(biāo)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，且同一監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)可提供多人觀(guān)看。

航標(biāo)具有分布廣，使用人次多等特點(diǎn)，安全性及穩(wěn)定性較為重要。且實(shí)際航標(biāo)檢測(cè)中若利用人工檢測(cè)方式將耗費(fèi)大量的人力物力。檢測(cè)過(guò)程中容易對(duì)檢測(cè)人員造成威脅，因此人工檢測(cè)方式存在較大弊端。本次實(shí)踐對(duì)交通部東海航海保障中心連云港航標(biāo)處進(jìn)行分析，其航標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)較為理想，但依舊存在較大的開(kāi)發(fā)空間，需不斷創(chuàng)新，才能保障更加理想的監(jiān)控效果。

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