浅谈无线视频技术在积水点监测中的应用.doc

1、浅谈无线视频技术在积水点监测中的应用中图分类号：TN948.64 文献标识码： A 文章编号： 1、概述：积水点视频监控系统主要是通过现场摄像机将现场视频图像不间断实时的送到监控中心，在监控中心终端设备显示出来，使调度指挥及管理部门可以监测多个现场的视频，从而直观调度应急和突发事件的处理。 2、系统结构 视频采集系统主要是利用现场采集设备进行现场即时图像信息采集，积水点视频监控由于受场地条件限制，许多地方不能使用有线线路，因此分为 ADSL 有线和 3G 无线两种解决方案。由 3G/ADSL 视频服务器、低照度感红外彩色摄象机、大型护罩、云台、电源、智能解码器、远程电源控制、监控杆组成，然后通

2、过 ADSL、3G 网络传输到监控中心，采集终端调度中心通过电信光缆接入，经中心内局域网、服务器、大屏幕投影机显示和记录现场送来的图像，再由监控中心终端设备分配管理权限实现下属各个排水所独自调度。 系统的结构图如下图所示： 图 1 视频采集系统结构图 包括各所本地监控、指挥中心监控、局监控三个层次。其中各所只负责本所负责区域的视频监控、管理，操作实现本地化。指挥中心具有管理所辖各所视频监控系统的权限，可以设置在各所的代理转发服务器访问任意信息。 由于分别使用了 ADSL、3G 网络视频服务器，为了保证各种链路视频的同步稳定接收，整个系统需要通过移动网络和 ADSL 分别接入安装了Web 服务的

3、外网视频服务器，客户端输入两个服务器 IP 就能浏览所有网络视频服务器的数据。 为保证数据库全局数据的唯一性，使其安全高效地运行，使用了 1台独立的数据库服务器，用于保存所有接入方式的设备信息、用户信息、权限信息。 图 2 积水视频网络拓扑图 3、系统应用结构 视频监控系统按应用划分主要分为 3 层： 前端设备层：前端支持多种硬件设备，能够满足各种场合的应用需求。 中心管理层：中心管理层是整个平台的核心层，能够实现对整个平台的管理和控制。 客户端应用层：包括 C/S 和 B/S 两个模块，用户可以根据需求选择不同的方式进行视频的监看。 为了适应各种网络环境的需求，平台支持的包括 P2P、TUR

4、N 及普通方式连接，因此设备接入模块又被分为目录服务器与注册中心两大模块。注册中心：该模块主要实现 PU 以 P2P 方式连接时设备的注册与认证功能，当 PU 的 IP 等连接参数改变时 PU 会自动向注册中心进行注册，注册中心对注册信息进行验证，若参数有变化则更新数据库中连接参数信息保证客户端的连接。 目录服务器：该模块主要实现 PU 以 TURN 方式连接时设备的注册与认证功能，另外还实现 MDU 注册以及视频转发分配等功能。 MDU 媒体转发模块：该模块主要实现音视频数据的转发功能，通过该模块可以有效的较少带宽的占用，增大 PU 用户访问数量。 MSU 媒体存储模块：该模块主要实现监控点

5、的集中录像和对录像文件的远程 Vod 点播功能。 信令处理模块：该模块负责用户的集中验证及监控点信息的获取功能，客户端 CU(CS)登录时首先通过信令处理模块进行验证，经验证的合法用户可以通过该模块获得监控点信息。 客户端应用模块：该模块主要实现前端设备的音视频预览相关功能，分为 CS/BS 两部分，BS 仅支持单画面显示，CS 支持多画面显示功能。 4、系统功能的实现 积水地区视频信息采集部分由现场视频捕捉设备现场编码、传输设备中心解码、播放、控制系统构成。设计目标是现场可以实时不间断的向中心服务器传输连续完整的视频信号，同时中心可同步解码信号用于播放并且可对远端设备进行转动、照明、雨刷开启

6、等无延时操作。 4.1 传输环境的选择 在实现以上设计目标的过程中，首先遇到的问题就是传输环境选择问题。由于视频信号体积较大，为保证连续不间断传输，那么对于传输环境的负载能力要求相应较高。一般解决类似问题，多采用铺设专用光纤。但是由于所涉及点位较多且均为防汛应急指挥使用，而且根据需求只需传输影象，不需要语音，综合来讲，光纤投入过大、投入效率比极低，造成了大量的浪费和经济负担。因此，课题最终选择了 ADSL 作为网络传输环境。ADSL 是一种速率非对称的铜线接入网技术，它利用数字编码技术从现有铜质电话线上获取较大数据传输速率，同时又不干扰在同一条线上进行的常规话音业务，它采用了高级的数字信号处理

7、技术和新的算法压缩数据，使大量的信息得以在网上高速传输。 此外，由于积水监测点位分布较广，许多地方并不具备铺设有线链路，针对这种情况我们选择了使用现在已经比较成熟的 3G 无线传输技术作为补充。 4.2 存在的问题和解决方案 4.2.1 传输环境造成的影响 虽然 ADSL 具有易铺设、成本低等优点，但是 ADSL 与光纤比较起来仍有带宽低、不稳定等一系列缺点，而视频传输必须保证清晰度和流畅性的要求对于带宽又有着较高的要求。 ADSL 带来的另一个弊端就是 IP 不固定，由于 ADSL 是采用动态 IP 接入方式，是用户通过虚拟拨号技术动态地获得 IP 地址来开展上网业务。每次用户通过 MODE

8、M 拨号连接 Internet 时，ISP 通常会分配给用户一个公共 IP 地址，这时候 Internet 上的其他用户就可以通过这个 IP 地址访问该计算机。但是，因为这个 IP 地址是动态的，也就是说一旦断线，下次再连接 Internet 的时候，ISP 将会分配另一个不同的公共 IP 地址。对于视频监控来说，是双向通信，需要在对等的可访问 IP 上建立多个连接，因此，ADSL 动态 IP 接入给视频监控带来很大的麻烦。 因此，我们采用自主开发动态 DNS 域名解析系统来解决动态 IP 互联的问题，跟视频监控硬件厂商合作，将动态域名解析客户端在生产时嵌入到其网络摄像机和视频服务器硬件本身，

9、产品支持 PPPOE 协议，可与 ADSL 调制解调器直接连接，通电后即可自动拨号，并与 DNS 服务器建立通讯在服务器端更新下载域名解析记录。把使用的难度降到最低。而且服务的稳定性和保密性有所保证，同时，还实现自己的二级域名解析，用户访问时只需在 IE 的地址栏内输入此二级域名即可访问远程的网络视频服务器。 另外，无线带来的一个问题就是目前 3G 运营商都是采用按流量收费的政策，因此这部分积水视频监测点位就无法采取 ADSL 那样的永久在线设置。为解决这个问题，需要在上网设备中内嵌了短信遥控开关功能，需要启动的时候通过短信开启，防汛结束发送短信关闭设备。 4.2.2 系统本身存在的缺点 在实

10、际使用测试中，除了传输环境的问题外，还出现了因码率太高带宽不足造成的中心操作反映速度慢、和远端死机造成的视频画面停滞的问题。 针对带宽不足的问题我们改变了视频编码方式，选择了能以较低的码率传送视频流的 H.264 编码。改版后流畅度和清晰度都得到了明显提高，操作延时基本消失。为解决视频画面停滞问题，在现场安装了电话遥控开关。这样拨打 ADSL 电话，按照电话遥控开关的操作指令，就可以对 MODEM、路由器等设备进行远程重启，有效地解决了死机造成的“卡屏”问题。 5、结论 本项目的建设实施实现了天津市市区重点地区积水点监测的信息化，精细化，对促进城市防汛调度指挥优化配置、高效利用和科学决策具有重要意义。在现阶段，我们已经在全市 30 多处重点地区搭设此平台。目前，平台运行稳定、使用效果良好。 参考文献： 1张平利，陈相君 著；城市防汛远程监控系统；市政设施管理 2010，90(1)：48。 2周显致，3G 无线网络视频监控系统在防汛抗旱应急通信中的应用探讨，移动通信，2009，10（下）：34-37 3唐春生，江苏省防汛视频会议系统性能优化研究，江苏水利，2010，1：18-19 作者简介：赵炜，男，1980 年 8 月出生，硕士，毕业于天津大学计算机技术专业。现就职于天津市排水管理处排水二所