[ 導讀 ] 由于水庫大壩等水利監控點分布在較為廣闊的范圍內，與監控中心的距離較遠，利用傳統的有線連接的方式，線路鋪設成本高昂，并且施工周期長，有時還會因山川河流的阻礙難以架設線纜，因此無線傳輸的方式在水利行業監控系統中受青睞。

　　第1頁：水利無線視頻監控系統的需求特點

　　由于水庫大壩等水利監控點分布在較為廣闊的范圍內，與監控中心的距離較遠，利用傳統的有線連接的方式，線路鋪設成本高昂，并且施工周期長，有時還會因山川河流的阻礙難以架設線纜，因此無線傳輸的方式在水利行業監控系統中受青睞。現有的無線網絡主要有以下幾種：

　　·衛星通訊：衛星通訊由于成本較高，需要預先申請等特點，一般僅在軍用或特殊場合使用，不適合在水利行業大規模應用；

　　·微波數據傳輸：在3G網絡沒有正式應用前，水利視頻監控項目中很多采用微波數據傳輸技術進行視頻傳輸，也可達到一般監控的要求，但是微波技術需要視距傳輸，對地形的限制很多，只有在空曠處方能獲得較好效果；

　　·無線局域網技術：無線局域網可以滿足實時視頻傳輸的要求，并可通過中繼等方式顯著提高覆蓋半徑，已經可以滿足小型水利設施的網絡覆蓋要求，但是在中大型的水利設施中，仍需要鋪設大量AP，項目的實施和安裝難度不亞于線纜連接方式；

　　·基于運營商的無線網絡傳輸技術(2G或3G以及正在小規模應用的4G系統)：基于運營商的無線網絡傳輸主要是指利用現有無線網絡運營商平臺進行網絡傳輸。

　　在運營商的網絡下，目前有GPRS/EDGE/CDMA/3G等多種方式，除3G方式外的實際數據上傳速度一般在60-80kbps左右，在這樣的帶寬下視頻效果不是很理想。由于3G網絡的日漸普及和成熟，3G視頻監控系統已成為水利視頻監控系統的熱點，相對于其它行業而言，3G視頻監控系統更適合在水利行業中應用，主要原因如下：

　　·水庫大壩等水利監控點分布在較廣闊的范圍內，與監控中心的距離較遠，且比較孤立，利用傳統的有線連接方式，線路鋪設成本高昂，施工周期長，甚至往往由于河流山脈等障礙而難以架設線纜；

　　·由于水利設施多處于野外，易遭受雷擊，應盡量減少線纜特別是金屬線纜的鋪設；

　　·防汛是水利部門的頭等大事，此時突發事件較多，監控點位置不定，急需可快速部署的視頻監控解決方案；

　　·在水利行業抗洪搶險作業中，人員和車輛的調度是重中之重，而在調度過程中，人員和車輛的位置和實時視頻是關鍵信息，通過無線方式對車輛和人員進行移動視頻監控，實現可視化的調度和指揮。

　　目前在3G方式下的視頻傳輸最高可達到700Kbps的上傳速度，一般也可在400-500Kbps左右，滿足一般實時視頻監控的要求。本文將結合無線視頻監控項目實例對3G視頻監控系統做一簡單介紹，并就如何更好滿足水利行業[FS:PAGE]應用特點進行重點探討。

　　水利無線視頻監控系統的需求特點

　　水利部分的視頻監控系統除具備3G系統的一般特點外，還具備以下行業特點：

　　·設備需滿足野外使用的要求，特別充分考慮防水、防雷、抗風等要求；

　　·支持3G方式下的攝像機遠程控制，具備較好的操控性，便于指揮中心進行全局監控；

　　·在缺乏現場供電的場合采用太陽能、風能等多種供電方式；

　　·系統應預留多個串行和IO接口，便于其他水利檢測系統也可以通過3G系統上傳信息；

　　·網絡年使用費上應和電信等3G運營商充分溝通，在汛期提高流量帶寬以確保獲得較好的應用，建議按照年流量費用進行結算。

　　根據以上行業應用特點，適合水利3G視頻監控系統的產品形態如表1所示。

　　以上各類無線視頻編碼器可采用硬盤進行存儲，也可采用FLASH進行存儲，對于便攜和車載的場合，建議采用FLASH方式進行存儲，一般目前16G的FLASH可滿足單路視頻保存3天以上實時視頻數據。

　　第2頁：水利行業3G視頻監控系統介紹

　　水利行業3G視頻監控系統介紹

　　3G視頻監控實現了視頻完全數字化、網絡化，使用戶隨時隨地都能通過網絡進行遠程監控和集中管理，徹底解決了地域界限的限制，具體結構如圖1所示。我們將本系統主要分為四個部分。

　　無線監控點

　　監控點部分由攝像機、無線編碼器(包含內嵌3G模塊)組成，攝像機負責采集視頻數據并由無線編碼器進行編碼處理，把編碼后的數據通過3G傳送到指揮中心，該部分主要分為移動監控點和無線定點監控兩種類型，考慮到系統的完整性，無線監控系統中也可接入原有的有線監控點。

　　傳輸部分

　　系統中將綜合采用無線和有線兩種傳輸方式。

　　·無線方式：采用3G方式進行視頻傳送，在實際應用中，需要對當地的運營商3G網絡進行測試并從中挑選合適的3G方式；

　　·有線方式：有線監控主要采用有線寬帶方式傳送視頻，可租用電信或者其他運營商的有線網絡。

　　指揮中心服務器

　　在指揮中心安裝相應的服務器系統和平臺軟件，實現對無線監控點和有線監控點的統一管理，并分發數據流和視頻流供工作人員進行監控。實際應用系統中將包含多個服務器，主要有管理服務器、錄像服務器、流媒體轉發服務器以及若干應用服務器，每個應用服務器供若干功能。

　　應用軟件

　　工作人員通過客戶端軟件對本系統進行操作和管理，根據用戶權限獲取相應的視頻和其他水利相關信息以盡快做出決策，同時也可通過本系統下達指令進行遠程指[FS:PAGE]揮。

　　功能特點

　　3G視頻監控，在水利行業中，能夠實現實時視頻監控、報警、回放、事件和后臺管理以及地圖等功能。

　　實時視頻監控功能

　　·多畫面監控：將實時視頻窗口以多畫面的形式進行監控，最高支持36畫面，并支持多種窗口顯示模式；

　　·全屏顯示：將實時視頻窗口以全屏方式顯示；

　　·手動錄像：手動錄像當前窗口中視頻；

　　·支持圖片抓拍功能；

　　·可遠程控制攝像機轉動和燈光等設備的開啟，適合夜間水利監控使用，可在視頻畫面上直接進行控制；

　　·可直接在電子地圖上點擊GPS軌跡點獲得實時浮動視頻監控窗，實現沙盤方式的視頻監控，并可和水利目前的水雨情系統結合，向水利業務系統提供實時視頻。

　　報警功能

　　·支持防盜報警、緊急報警以及水雨情報警(和水利數據庫聯動實現)；

　　·支持報警后用戶確認功能；

　　·報警時地圖上對應的監控點或車輛高亮顯示，同時自動連接相應視頻。

　　回放功能

　　·水利防汛車輛配備GPS時支持軌跡回放，錄像回放以及軌跡和錄像連動回放；

　　·支持錄像回放拖動及快進；

　　·支持截取部分錄像下載和回放；

　　·提供本地回放工具，適合多種視頻壓縮格式。

　　事件和后臺管理

　　·事件查詢：根據不同的用戶權限可以查詢相應的事件信息；

　　·后臺管理：顯示后臺管理界面，后臺管理可以實現對多種信息(如：用戶、水利事件、權限等)的有效管理。

　　地圖功能

　　·支持MAPINFO和GOOGLEMAP兩種方式的地圖，兩種地圖可在一套系統中自由切換；

　　·縮放、拖拉和鷹眼等基本地圖操作，支持滾輪操作；

　　·地圖上畫點、畫線和地圖測量，包括距離測量、面積測量；

　　·信息查詢，查詢各種車輛和監控點信息；

　　·監控點管理：可添加監控點信息和其他業務信息。

　　其他功能

　　·窗口雙屏：可將地圖和視頻分屏顯示；

　　·設備IP地址顯示，獲取設備網絡流量統計；

　　·支持通過IP方式對設備發送短消息功能，在設備端屏幕上顯示，軟件平臺做記錄以備查；

　　·支持圖表功能，由客戶端根據實際現場環境進行接入；

　　·在防汛時刻支持短信群發以進行緊急通知和報警；

　　·支持RFID等門禁設備，可聯動短信或截圖功能，進一步實現小型水利設施的無人化管理。

　　第3頁：3G視頻監控系統關鍵技術點

　　3G視頻監控系統關鍵技術點

　　設備性能要求

　　攝像機等需滿足水利野外應用的要求，同時具備IP66的防護等級；3[FS:PAGE]G視頻服務器需要支持多路視頻同時編碼，輕巧易安裝并具備防雷功能；在安裝時應配備防水機箱以進一步實現防水，抗風等要求。

　　3G環境下視頻的傳輸優化

　　目前的3G網絡可基本滿足一路CIF圖像的實時傳輸要求，但3G網絡還存在網絡帶寬波動較大以及盲區較多的問題，因此如果不對網絡傳輸部分進行特別設計，視頻效果將很不理想。為了更好地在現有無線網絡下進行數據傳輸，目前無線傳輸部分采用了以下方法在編碼器和軟件部分進行優化。

　　·通過分析3G模塊的無線連接強度和狀態，獲取無線網絡的實時帶寬，并以此對無線視頻編碼器的視頻編碼參數和碼流控制進行調整；

　　·對發送的視頻數據包進行適當糾錯處理，適應無線網絡誤碼高的特點；

　　·增加緩沖池容量，采用流控桶的機制實現碼率均衡，保證數據的平穩發送和接收；

　　·在3G網絡轉換成2G或者出現瞬間斷開時，將現有碼流降低到100K以下，并適當對視頻緩沖進行刷新以保證實時性，在3G網絡恢復過程中，逐漸增加碼流以保證平滑的視頻效果。

　　3G環境下的錄像調用

　　在3G無線環境下由于帶寬有限，整段錄像文件下載需要很長時間，為此需要在下載時對事件發生點進行確認，并在錄像文件中實現精確到秒的下載以加快有效錄像的下載速度。

　　用戶在選擇一個時間段進行錄像回放時，首先按照低幀率模式進行回放，也可采用快進或拖動方式提高回放速度，用戶在該模式下確認事件發生的時間點，然后按照時間點查詢到該時間點左右幾分鐘內的錄像，并下載包含全部幀的清晰圖像進行詳細分析。

　　設備支持精確到秒的查詢和錄像文件分割，支持流媒體方式的快進拖動等功能。

　　3G環境下的攝像機控制

　　在3G無線網絡環境下，由于視頻傳輸幀率有時達不到實時要求，同時整體延時較大，當視頻通過3G網絡傳輸到水利遠程監控中心時，工作人員遠程操控攝像機會感到不夠靈敏，導致出現無法精確定位到目標點的情況。攝像機和3G視頻服務器及軟件緊密結合，當攝像機開始轉動時，加速刷新視頻之間的緩沖以提高攝像機的操控靈敏度。同時采用目標控制的方式更好的實現視頻監控。

　　結語

　　3G視頻監控系統已在水利行業獲得了初步應用，由于其可解決困擾水利行業視頻應用的諸多問題，可以預計未來在水利行業3G監控將前景可期。

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