隧道无线视频监控方案（推荐8篇）
1.行业背景
在全国范围内的加强基础交通建设的大背景下，高速铁路及高速公路发展不断提速，越来越多的铁路线和公路线建设陆续开工。在发展道路建设不可避免地会遇到诸如山区和丘陵等复杂的地理环境，开掘隧道是在上述地区铁路和公路建设经常会遇到的问题。隧道建设方案作为最直接，也是采用最多的穿行方案，可以有效地发挥缩短行车里程，提高线型标准、保障运营安全，保护生态环境等特点。现实情况看，隧道建设是一项艰苦、危险性较高的工程，如何高效率得在保证施工安全前提下，提高隧道掘进的质量和速度，越来越多的工程建设单位通过建立监控系统来降低和保障工程的安全性，尤其是近两年快速获得应用的先进的数字无线监控正在隧道建设中发挥越来越重要的作用。随着隧道的广泛应用，对施工过程中的建设安全情况进行第一手的掌握，及项目建成后对路况的实时监控情况成为重点关注的对象。
在隧道行业的监控系统应用中，以目前无线监控系统为代表的方案更具实用性和高效性。针对隧道无线监控解决方案中，紧密结合隧道建设过程和监控运营管理的多方面应用需求，在保证适应各种隧道内部复杂环境的基础上，采用当前最成熟的微波通讯产品——高带宽数字无线传输设备，该方案采用先进的无线网络传输系统和领先的视频技术实现了专业的隧道安防系统，实现了各级主管对现场的及时掌控，是远在千里之外的施工现场、进度、人员状况，在项目部、公司总部办公室，以及主管人员的移动终端（手机、IPAD）等及时准确的显示出来。随时随地可以掌控不同现场的进度情况。在管理方面提高了工作效率，节约了到处巡回查看现场的差旅费用、车船费用等。带来的不仅是管理效率的改变，长远来说也是对管理成本的节约。
为保障各个无线监控点的有效带宽和整个无线链路的稳定性，我们根据现场具体情况采用不同的设计，这样就很好的保证了复杂情况下网络的带宽，一体化的设计又为安装带来了方便。在隧道无线监控系统中，隧道建设和管理部门可以高效率地提高安全生产的指数，可以在诸如隧道建设阶段的挖掘车掘进、铺顶车安全性，以及后期的交通监控、环境监控、通风控制、照明控制、电视、视频监控、火灾报警、横通道门监控、中央监控等环节上为管理部门提供巨大的帮助。
2.需求分析
实现在项目部、总部、手持终端看到现场掌控面作业情况
实现在项目部、总部、手持终端看到现场全局的作业情况
实现在项目部、总部、手持终端了解到作业洞口的具体情况
在监控中心实现大屏拼接，可观看到不同项目部的实时画面
可以远程调取不同项目部的录像信息
可实现远端、项目部、移动手持终端对现场动点摄像机的控制
可实现分级管理，不同级别的工作人员具备不同的操作权限
3.系统总体设计
3.1.设和依据计原则
为了确保隧道工程综合监控系统顺利实施，我们根据现场状况，针对性的制定了一个详细的无线集中监控方案，本方案将会满足相关部门的各种监控需求。3.1.1.方案的设计原则
本方案遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护操作因素，并对以后的发展、扩建、改造、移动等因素留有扩充的余地。具有以下原则：(1)先进性与适用性
本系统采用纯数字高压缩低带宽高清视频信号传输，利用高带宽数字无线调制技术共同配合实现了在复杂的施工环境下的链路传送，避免了大型机械对线路造成的损伤。(2)经济性与便捷性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据客户需要，针对不同位置单独设计不同的组合与电气组合，无需大规模布线，同时具备可复制和可重复利用，在一个工地施工完毕可继续在下一个工地继续使用。
(3)可靠性与安全性
系统的设计充分考虑到现场电路和作业环境，每一个地方都做了直流稳压处理，可保证在大型电器、电弧焊等作业时产生电涌情况下对设备不造成损伤。同时，在配电柜内我们设计了直流备用电源UPS，在现场突然断电情况下，可保证设备连续5个小时的工作时间，以保证系统的运行安全。(4)开放性
所有系统传输以TCP/IP协议为基础，是不同的设备可借助我们搭建的网络平台进行数据的传递，例如门禁、定位、传感等。
(5)可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。3.1.2.方案设计的依据
根据国家有关法规的要求，我们经过认真研究、分析设计本系统方案。该系统具有性能先进、质量可靠、经济实用等特点，而且该系统具有方便扩展、与其它信息系统实现无缝连接的能力，为实现安防系统的可视化管理奠定了基础。
3.2.系统整体组网方案（以隧道现场为例）
上图为隧道的大概施工分布情况
隧道总长6.4km，分为5个作业面，进口位置与1#斜井都是单项作业面，现场作业有一分部负责。出口位置与2#斜井由二分部负责，2#斜井采用双向作业。
上图为进口与1#斜井传输到项目部的图示
1#斜井最前端作业面摄像机采用一个移动点全方位高清云台摄像机（水平360度旋转，上下+90~-90度调整，可实现对前端作业面各个角度的观察），一个相对固定点高清红外球机（安装在挂布台车上，可随着台车位置的变动而向前移动）。前端移动点位置不确定，所以设计为全向天线，与挂布台车上的设备一起传给二衬台车作为1对2的接收（挂布台车与二衬台车距离会随着进度不断向前推进，虽然两个台车距离很近，但是由于设备很重，在向前推进过程当中如果受力不均担心造成对线路的破坏，所以此处的摄像机也采用无线的方式传给二衬台车）。二衬台车位置再用另外一台无线设备向洞口交叉处传递，在洞口交叉处到1#斜井之间有一很明显的弯道，所以在他们中间加了一对中继设备，洞口的摄像机采用固定安装方式。由于1#斜井无法与项目部直视，那么此处利用一分部搅拌站和附近村民水塔（红色房子）做了两次中继传输到一分部项目部。
隧道进口内部前端和1#斜井配置相同，只是在二衬台车与隧道洞口位置加了一次中继，洞口可以直接与一分部传输。
所有的安装位置，我们均考虑了直流稳压保护和直流监控专用不间断供电电源。所有中继位置处均考虑有工业级监控专用交换机进行对接。（实际安装时会统一放置在一个定制的防水防尘箱内，采用集中供电的方式，利于系统的稳定也便于现场的维护。
上图为2#井与出口位置传输到二分部的整体示意图，基本思路与上述相同，只是在2#斜井处为双向施工，多了一个作业面，那么最前端作业面的设计思路是相同的，只是在洞口交叉处需要做一次整合，统一传输到洞口处。2#斜井洞口与项目部之间有一座土山阻隔，而且上面有大概150~200米的一个不同坡度的平面。所以此处需要多加一次中继，由于现场无法供电，所以采用风光互补的方式在这里进行供电。然后在传递到二分部。五星坪隧道出口处可以直接与二分部可视所以此处直接传输到二分部。
一分部和二分部本地各有一台数字网络视频存储转发主机，现场配置一台22寸专业视频监视器。并配备一台接入层交换机与项目部网络进行连接，通过项目部的宽带网络与中心相连（为确保传输的质量，项目部至少需要10M以上的上行网络）
中心平台为整个运营的交换枢纽，为了保证各级用户，各个操作系统人员的不同位置操作需求，我们在运营中心建立一套专业的无线视频传输综合管理平台。包括：
目录服务器 流媒体转发服务器 管理控制中心服务器 网络数字矩阵服务器 网络视频转发服务器 三维数字矩阵键盘 汇聚层中心交换机
55寸窄边拼接屏（四块55寸，有高亮和普亮两种规格）
高清视频管理平台是一套基于标准 H.264 的中央监控管理平台，安装在一台标准的PC或服务器中。支持高清网络摄像机、高清编解码器、NVR 以及模拟摄像机+视频服务器模式的集中认证和管理。它专为复杂多变的高清网络监控系统设计，采用全新的数据引擎，模块化的组件设计，包括目录管理、报警服务、数字矩阵切换、流媒体转发、网络视频存储等组件，此外还可集成联动门禁、巡更、车牌识别等系统，是集中监控项目的最佳选择。
才茂监控设备的应用领域
平安城市系统高清网络视频监控
金融银行业高清视频联网监控
机场、海关、边防安检高清视频网络监控
水利电力、移动基站系统无人值守高清视频网络监控
排污、环保监测、森林防火减灾高清视频网络监控
大中型连锁超市卖场联网监控
校园、工业园区、医院联网监控
才茂通信特色功能 模块化组件
管理中心端各个功能都可以细分为不同的模块实现(如：目录服务器、管理控制中心、网络报警电子地图服务器、网络视频存储服务器、网络数字矩阵服务器、网络解码服务器，流媒体转发服务器、网络代理服务器等)。采用不同的模块组合以适用于不同规模的监控系统。多用户核心认证管理
基于多用户认证管理技术，对某用户在网络中对任何设备的浏览、控制、管理权限和优先级的集中授权配置；在复杂网络条件下可实现多用户优先级和冲突检测。而以用户为核心更有利于用户在系统中的任意节点建立临时指挥中心，从容处理应对应急突发事件。
优先级和冲突检测;完善的集中用户认证管理模式和合理的优先级及冲突检测机制，所有用户通过认证服务器管理，实现集中的用户优先级，浏览控制权限集中配置管理。
统一编号;摄像机、报警设备和服务器统一授权编号及优先级管理，支持自动检索和批量添加。多种显示方式;支持物理设备浏览和虚拟分组浏览、支持双码流预览；支持局部放大；支持高清视频预览和电子变倍。
ePTZ：支持电子云台ePTZ控制、画中画、视频云台、鼠标变焦、触摸屏控制。
集中控制：云镜优先级控制，预置点、扫描线的调用；预置点巡航控制；云台控制锁定；远程重启及关机；远程手动启动录像。
远程管理;远程调用修改前端设备参数；提供远程软件自动升级服务；远程录像资料检索及备份；集中详细日志管理系统、查询和打印。
状态监测;通过心跳包检测对下属设备工作状态、网络连接等状态进行巡检监测并生成报表。集中电视墙管理;支持硬件和软件解码电视墙；支持对多台解码服务器主机的集中控制。
网络数字矩阵：支持拼接墙仿真模拟；支持前端任意通道图像的轮巡和组切调用、解码显示；支持模糊查询和检索；支持CCTV键盘控制和调用图像及报警。
多级管理：管理中心可级联，按级授权管理控制；支持客户端、IE和管理中心多种浏览控制方式。
实时对讲：管理中心、DVR/NVS主机和分控端双向语音（或文字）对讲及群呼。
报警和电子地图管理：多级电子地图显示；支持鹰眼地图；支持摄像机快速检索和地图定位；远程报警布、撤防；报警应答、联动预定义；多种声、光信号警示；提供报警联动其它系统和设备的接口。
流媒体视频转发：基于标准H.264的流媒体转发和多码流等技术，可以解决多用户多通道的交叉访问带来的网络带宽和中心系统负荷问题，最大限度保证系统运行稳定。
网络视频的分布存储/集中管理：支持录像资料的分布存储和集中管理，支持多机冗余备份，支持海量资料的智能检索备份。
支持异构网络：支持能够承载IP数据的各种网络（互联网、数据专线、卫星、无线微波等），支持跨路由器的远程监控；支持多播功能
多种功能联动接口：支持门禁、对讲、巡更、报警主机等多种接口整体联动 灵活的数据库管理：支持Access和SQL Server数据库，支持数据库备份及导入导出 双机热备：目录服务器和存储服务器均支持双机热备和冗余备份功能
本文主要研究最优监测点感知最有价值结构信息, 用最少的传感器节点获取最大信息, 基于有效独立法法进进行行节节点点布布置置。。通通过过有有限限元ANSYS构建地铁隧道模型和对模型进进行行模模态态分分析析获获取取较较优优的的节节点布置方案;对已得到的节点布置方案进进行行优优化化分分析析。。
1 隧道运动模型和有效独立法节点布布置置
建立地铁隧道运动方程:
B是输入为传感器位置矩阵。ωi频率, φi为振型向量, 方程解的矩阵形式由特征频率和固有频率组成:
为广义模态位移表模态坐标, q的模态坐标公式:
M与K对称正定, M与K及特征频率是正交的。考虑阻尼的模态坐标为:, 解得方程:
由模态叠加原理, n自由度的传感器识别m目标振型的响应:
噪声信号{N}服从高斯分布, 期望为0, 方差为。对模态坐标解做最小协方差估计, 协方差矩阵P:
其中Q为Fisher信息矩阵, 当Q取最大用时, 模态坐标的解的协方差最小。设模态Ф各列线性无关, Q是对称正定矩阵, 则Q的特征值{λ}是正定、实数, 特征向量{φ}是归一化的。构造矩阵E:
E是幂等矩阵, 特征值为1或0, E的秩等于E的迹, 对角线元素表示节点对Ф的贡献。当表示第i个节点无法识别响应模态, 为无效节点。反之是有效节点。迭代计算移除对角元素最小的测点, 再迭代计算节点位置排序, 直到节点布置最优, 最大程度保证了模态矩阵Φ的线性无关性。流程图如图1:
2 地铁隧道监测节点优化布置模型
2.1 构建地铁隧道衬砌结构模型
上海多处于软土地层, 地铁隧道采用盾构隧道结构。管片的拼接采用通缝拼装形式, 材料为C55预制钢筋混凝土、抗渗等级S10。衬砌结构模型厚度为0.35m, 外径6.2m, 内径5.5m, 隧道顶部埋深6.89~26.8m, 最小曲率半径349.851m, 本文取其长约160m部分构建模型。
2.2 地铁隧道衬砌结构模型有限元分析
模型采用整体建模, 不考虑管片通缝拼接。设土体正常固结, 平均有效自重应20k N/m3;混凝土浮容重力16k N/m3, 列车对轨道施加力15k N。对隧道进行块分析, 划分网格, 计算隧道各阶振型, 本文仅考虑模型的前4阶振型如图2:
表2给出前4阶振型的固有频率。
3 节点布置方案及优化分析
3.1 节点布置方案
经有限元软件模态分析计算得各阶振型下的位移数据和频率, 将数据代入matlab的有效独立法搜索程序, 经搜索计算后得到各阶振型下的节点布置方案如表3。
3.2 节点布置方案优化
上文针对隧道结构特性布置节点, 分析其结构特性能较好的获取观测点, 是一种白盒监测方法。在网络无法负载过多节点以及考虑网络能耗的情况下, 要对节点进行优化。
将节点si在p感知精度定义为si在点p所感知的事件。距离si为0处, si始终可检测发生事件, 随距离增加, 感知精度随之减小, 当采样距离小于感知有效距离R, 节点对测点采样失效。
根据24个节点二维坐标位置画维诺图, 黑圆圈表节点有效监测区, 图3红色圆圈表示节点使冗余的, 显然红色节点监测区域被其他节点监测区完全覆盖。
4 实验与总结
地铁隧道监控系统由四倍分组成:监控采样系统、数据传输系统和数据处理系统, 整体系统图如图4。利用监测对象的结构特性布置节点有利于监测的有效性, 利用监测型号的概率分布及节点的有效监测范围去除冗余节点能较好的提高效率。
摘要：节点布置对隧道结构健康监测十分重要, 直接影响监控系统的有效性。节点过密集, 将产生冗余信息;节点过稀疏, 不保证监测信息的完整性, 即最优节点布置是通过最少的节点获取最大的感知信息。本文利用有限元软件ANSYS构建地铁隧道模型, 划分网格进行模态分析, 基于有效独立法算法计算节点布置位置;对已得节点布置方案进行空间概率相关性分析, 画节点维诺图 (Voronoi Diagrams) 判断节点是否冗余。
关键词：地铁隧道,结构健康监测,传感器布置,有效独立法,空间相关性,维诺图
参考文献
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视频监控可以对企业、组织的重点区域、重要地点进行远程监视和控制,在银行、金融、水利、航运、大型企业、治安、消防、小区安保等行业有着日渐广泛的部署。一套优秀的视频监控系统可以实时动态地汇报被监测点的情况,及时发现问题并进行处理,还能提供完整的备份资料、供管理者随时进行调查分析。
固定监控有不足
传统的视频监控系统通常采用模拟视频传输和存储技术,可以实现令人满意的图像质量,成本也相对较低。随着数字视频编码技术以及互联网技术的发展,出现了基于以太网传输介质的数字视频监控系统,也就是将原来的模拟信号采用数字编码压缩技术,并且通过计算机互联网络传输。网络监控系统的优势在于视频数据通过以太网进行传输,监控范围非常广泛,且在高带宽环境下,依然可以提供高质量视频,同时视频内容存储检索非常方便。
基于固定网络的视频监控解决方案存在一些不足,这主要是由固定的传输解决方案所决定的,问题主要体现在以下三个方面:
1. 当前固定监控网络依然存在盲点;
2. 如果采用有线光纤的方式来解决,实现固定监控的全覆盖,每添加一个监控点都要再进行一次施工布线,如果租用运营商的专线,每年要缴纳很高的租费;
3. 对于突发事件的临时监控实现困难。
无线网络新应用
随着无线技术的日益发展,无线网络的应用越来越被各行各业所接受。无线Mesh网状网技术的出现,也给视频监控系统带来了新的应用方式。无线网络监控系统在原有的以太网监控系统的基础上,抛弃了网络电缆,用无线Mesh网络进行数据传输,这降低了网络布线的成本,大大增强了监控系统的灵活性和可扩充性。
无线网络监控系统是计算机、无线网络和视频编码技术的结合,可以将不同地点的现场信息实时通过无线通信手段传送到监控中心,并自动形成视频数据库、便于日后的检索。 在监控系统中,监控中心需要实时得到被监控点的视频信息,并且该视频信息必须是连续、清晰的。在被监控点,通常使用摄像头对现场情况进行实时采集,摄像头通过视频服务器与无线网桥设备相连,并通过由无线桥接器组成的无线网桥将数据信号发送到监控中心。
无线网络监控系统可以广泛应用于安全监控、交通监控、工业监控、家庭监控等众多领域,如:
取款机、银行柜员、超市、工厂等的无线网络监控;
看护所、幼儿园、学校的远程无线监控;
电力电站、电信基站的无人值守系统;
石油、钻井、勘探等无线监控系统;
智能化大厦、智能小区无线管理系统;
流水线监控、仓库无线监管;
道路交通的24小时监察;
森林、水源、河流资源的无线远程监控;
户外设备监控管理;
桥梁、隧道、路口交通状况监控系统。
无线Mesh监控
三大优点
和传统的监控方案相比,无线Mesh网络视频监控具有以下三大优点:
1. 综合成本低。采用无线网络只需一次性投资,无须挖沟埋管,特别适合室外距离较远及已装修好的场合。许多情况下,用户往往受到地理环境和工作内容的限制,例如山地、港口和开阔地等特殊地理环境,进行有线网络、有线传输的布线极为不便,采用有线的施工周期很长,甚至根本无法实现。采用无线网可以摆脱线缆的束缚,具有安装周期短、维护方便、扩容能力强、迅速收回成本的优点。
2. 组网灵活,可扩展性好,即插即用。网络管理人员可以迅速将新的监控点加入到现有网络中,不需要铺设新的有线网络、增加设备,可以轻而易举地实现远程视频监控。
3. 维护费用低。无线网络的维护由网络服务提供商进行,前端设备是即插即用、免维护的系统。
采用无线Mesh网状网技术部署视频监控方案,其网络的主要构成部分包括:
有线网络/无线Mesh网络;
数字摄像头/无线数字摄像头;
硬盘录像机
监控软件。
无线Mesh网络支持点到点、点到多点、网状组网等拓扑结构,支持几十平方公里甚至上百平方公里的大规模无线组网,可以灵活使用多个射频技术和频段。
配合不同类型的天线(如全向天线、板状天线、扇区天线和抛物面天线等),调整天线垂直角度,可以进行无线Mesh设备的互联和网络覆盖,实现最大化的组网灵活度和多层次的组网,满足不同高度下的设备安装和互联需求。
采用无线Mesh网络进行视频监控系统的部署,需要注意以下事项:
1. 注意网络的抗干扰性。随着无线技术的迅猛发展、无线应用的大规模普及,城市内部署的无线网络越来越多,无线信号越来越复杂,无线Mesh网络因而面临着系统内的抗干扰问题,无线视频监控系统的部署者应配合扇区和定向天线,尽量减少Mesh中继链路和无线回传点处受到外界干扰的机会;
2. 提升网络的安全性。提高无线Mesh基站设备之间互联的安全性,建立面向无线用户接入的多种安全机制。
3. 注重网络的可管理性。实现跨多层网络的统一网管,统一配置,支持事件和告警等多种功能。
4. 网络自愈和自动性能调整。网络自愈或者Mesh链路切换时,不要造成用户业务中断,实现网络的自动性能调整。
5. 网络的漫游和快速切换。
由于具有以上明显优点,无线视频监控正引起各行各业的关注。事实上,技术仅仅只是手段,真正满足用户的需求才是关键。固定监控、无线监控、移动监控都是现实需要的监控模式,只有把这些方式灵活结合起来,才能更好地满足城市的需求。
链接
什么是无线Mesh网状网技术?
无线Mesh即无线网状网(Wi-Fi Mesh),是一种新型的公共无线局域网和城域网解决方案。与传统WLAN不同,它将数据以无线方式传输到有线宽带网,从而大幅减少了对成本高昂的有线连接的需求,并降低了网络部署的复杂程度。无线Mesh中每个无线设备节点都可以发送和接收信号,可以与一个或者多个对等节点进行直接通信,大大提升了网络传输效率和稳定性。
一、系统需求概述
高速公路收费点作为一个作业分散，远程岗位众多的行业，具有作业点数量众多、地点分散，现场环境复杂的问题，这已成为日常维护工作的主要障碍。因而在远程无人职守作业点、传输监控点内部推行远程视频监控系统，将会在很大程度上解决上述问题。正是基于公路收费这种特殊要求，特提出这一种基于无线网络远程视频监控方案。
二、系统组成
(1)监控摄像子系统
(2)无线宽带网络传输子系统
(3)音视频编解码子系统
(4)监控中心子系统
三、系统功能
通过无线宽带监控应用系统的实施，你可以轻松的实现如下功能：
(1)无线宽带监控网将覆盖所有需要覆盖的区域；
(2)无线宽带网与有线局域网的无缝连接；
(3)实时的监控音视频信号；
(4)监控报警；
(5)监控网络高扩展能力。
四、系统设计、无线监控系统简介
通过在监控区域与监控中心，按照实际情况选择若干点装设无线网桥、功放、高增 益定向天线、监控摄像头，对监控区域进行无线监控 , 采用无线监控应用系统可以解决布线困难，彻底解决有线监控系统的不易扩展性问题。、系统结构：
云台和镜头控制： 后端 PC 通过相应的软件以数字信号的方式发送云台和三可变变焦镜 头的控制命令，经由交换机传到视频服务器，再由视频服务器传到解码器，解码器把数字信号转换成模拟信号传到云台和变焦镜头，云台转动，镜头伸缩和旋转动作。
图像传输和处理：前端摄像机把所拍摄到的移动变化图像传到视频服务器，视频服务器 再通过无线网桥链路以 TCP/IP 数据包的形式传到监控中心的以太网交换机相联的 PC 机内再由相关软件处理、录像等操作。、无线监控传输方式
(1)点对点传输
点对点传输距离比较远，内置16DBI天线的设备可最远可以达到5-10多公里，由于 2.4GHz 和 5.8GHz 的穿透能力和 绕射能力比较弱，不能够达到低频的传输效果，所以在建设无线组网时一定要在“可视”的环境下架设 才能使其发挥其优越性。
(2)中继模式
如果在目标两点间有阻碍的话，我们一般通过中继的方式来解决所需两点的链接问题，同时我们需要说明的是，除了选用背靠背中继技术外，我们也可选用单点中继技术来解决所需两点的 链接问题，他们的区别是，背靠背中继在前后段能提供统一的带宽，而单点中继的后半段只能提供前半 段一半的带宽。
(3)点对多点模式
采用点对多点系统，适合监控点数比较多，保证每个点的带宽稳定，每个扇区覆盖60度可以带多个远端点，每条链路都保证恒定的带宽，避免了无线链路之间的干扰问题！
中国高速公路发展迅速，已经形成了纵横交错的高速公路网，极大地促进了经济的发展。目前中国高速公路通车总里程已达三万多公里，位居世界第二，有16个省的高速公路超过1000公里。高速公路视频监控系统一般分为收费监控和道路监控两部分。随着现代化高速公路的建设，新一代无线网络监控系统，已日益成为高速公路监控管理的主要手段。收费站无线监控系统
高速公路收费监控系统主要是对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件、特殊事件进行监控、记录。
收费站无线监控系统，设计包括收费站系统、监控分中心系统、交通管理中心系统。
1.收费站系统：
在收费站内各收费车道、收费亭、收费广场等需要监控的重点部位，设计安装模拟摄像机、视频服务器，建立无线局域网络，实现从收费亭、收费车道、收费广场到收费站中心的视频信号传输，完成对本地各监控点视频、音频信号的监视、监听、管理和控制。2.监控分中心系统：
高速公路管理通常在一个路段设置一个监控分中心，对该路段各收费站进行监控管理。系统设计在监控分中心建立分中心无线基站，采用点对点，或者点对多点的无线桥接方式，将各收费站图像上传至路段监控分中心，监控分中心对各收费站进行统一监控和管理。3.交通管理中心系统：
各地区的高速公路管理局需要对所辖区内的高速公路进行统一监控、管理和调度。各监控分中心根据管理中心的要求，将管理中心我需的监控点图像实时传输到交管中心，由交管中心统一监控和管理。
交管中心、监控分中心、收费站都可以对前端监控点进行控制，采用分级控制体系，一般交管中心的优先级最高，可以实现高速公路管理局对各地所有收费站点的监控，完成本地监控和异地监督管理的双重功能。实例分析
某高速公路共有8个收费站，每个收费站设有4个车道。每车道有一个收费亭，共32个收费亭。
为提高高速公路的监控管理力度，需要对过往的车辆进行实时监控，在车辆在进出收费站时，对其前、后部进行摄像并保存影像资料，同时将监控图像传输至监控中心，实现远程监控目标。
系统设计在每个收费站的每个收费口架设一台摄像机，监测范围为高速公路入口的车辆通道。每台摄影机旁配备一台视频服务器和一台兼容802.11g标准的电信级无线网桥。视频服务器负责把摄像机采集的视频信号数字化后压缩编码成TCP/IP数据包，无线网桥负责将监控图像的TCP/IP数据包传输至收费站的中心无线基站。
监控点设备连接方式：
每个收费站的中心无线基站，由一台兼容802.11a标准的电信级无线网桥、一台兼容802.11g标准的电信级无线网桥，以及高增益天馈系统构成。采用点对多点的无线连接方式，将收费站本地的4路监控点图像汇集到收费站中心无线基站，同时通过收费站中心基站与监控中心间的无线主干链路，将监控图像远距离传输至监控中心。
监控中心的无线基站，兼容802.11a标准的电信级54M无线网桥和高增益天馈系统，采用一点对四点的无线桥接方式，保障了8个收费站32路监控图像的高质量稳定传输。监控中心可远程控制监控点摄像机和云台运转，实时选择监控各收费站各车道进出车辆的状况。
道路无线监控系统
道路监控系统主要是对高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段进行监视，掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段、违章车辆，及时进行疏导，保证高速公路的安全通畅。
某高速公路经营公司设计建立了道路无线监控系统，对其经营的高速公路各重点路口、事故多发路段及病害路段等，进行远程实时监控，以保障车辆行驶的流畅和安全异常情况的紧急处置。
系统主要选用了艾克赛尔（Axelwave）电信级无线网桥，配合高增益定向天线和全向天线，以点对多点无线桥接技术，将高速公路各路段所有固定监测点、移动监测点采集的监测数据和现场图像信息，实时传送到道路监控中心。
无线视频监控是传统闭路监控与无线网络技术的完美结合。它的具体内容包括：系统的视频服务器将视频、音频、数据压缩、打包，然后在无线网络上传输，接收端利用PC 机上浏览器或解压缩软件进行接收，也可以利用硬件解压，在监视器上接收。通过无线网络传输方式将被监控点的图像信息准确、清晰、快速地传送到监控中心。监控中心通过监控软件，实时掌握各个被监控点的情况，并对发生的情况做出反应和处理。通过INTERNET网络可同时实现远程网络视频监控。
一、无线监控系统介绍
1、前端部分
前端监控点由网络视频接入单元、云台控制器、解码器、摄像机和云台、报警设备等组成
2、无线传输系统部分
无线传输部分分有很多种无线链路方式组网，这里重点提到的是WLAN技术，以WLAN方式进行无线传输。
包括有无线网桥桥接模式、无线AP覆盖模式、和无线组网混合模式
1、无线网桥模式
点对点模式
点对多点
2、无线AP覆盖模式
3、混合模式
3、中心控制系统部分
后端管理中心部分有矩阵、画面分割器、切换器、录像机、解码器、监视器、多媒体DVR、多媒体监控系统控制软件、普通电脑等后端设备组成。
无线监控系统控制中心部分
当然，随着技术不断的更新和新技术的产生，于是衍生了很多不同的无线监控技术。
高速公路无线应用要求设备比较严格必须要具备如下特征：
大多是多跳串行结构，所以要求系统的多跳损耗要非常小，一本每跳损耗低于5%,bitwave产品独特的一体化芯片设计，大大提供传输效率，每跳损耗低于2%，BWB220双模组设计效率更高，每跳损耗低于1%。
设备工作稳定，对环境适应力强，Bitwave产品全部为军品级设计，满足-40度到70度的任何恶劣环境的要求，可以达到3年以上的无故障工作时间。
设备要低功耗，因为在公路沿线，大多采用太阳能供电，故要求设备功耗低，bitwave产品功耗基本为业界最低功耗，每个设备都低于5W，可以在低电压下稳定工作，这样可以大大降低供电设备的投资。
由于无线监控点沿途覆盖，比较分散非常不利于现场维护，故需要实现自动化智能化的系统管理，bitwave独有的无线系统管理软件KingManager可以对系统故障进行预警，帮助实现自动化管理。
具有良好的不可视数据传输特性，Bitwave BWB510无线非可视传输产品采用跳频技术，可以有效的躲避干扰，极高的接收灵敏度（-107dbm）可以实现非常远的不可视数据传输。
平安城市无线视频监控系统
深圳盟贝特志成网络技术有限公司
二零一一年六月十七日
平安城市无线监控系统一、行业需求概述
近年来，伴随着社会生产的迅速发展，很多社会隐患也随之而来，如何使人民的安全得到保障是我们应该重视的问题，如何构建社会主义和谐社会值得有关部门关注。为了解决这些问题，平安城市作为“ 3111 工程”的重要部分被提上日程。
平安城市建设的规模一般比较大，覆盖面很广。城市中主要街道、路口、企业、商场、学校、重要场所等地点都要监控并能够集中管理，且需要全天候监控，所以监控系统将面临着大容量存储的挑战。
二、无线监控在行业中的应用特点及优势
城市涉及的监控范围广，距离远，且监控点均密集型分布。
远端监控点一般架设在十字路口的灯杆上。当无法架设到灯杆上时，也可架设在附件居民楼的墙上。
城市地理位置较苛刻，建筑物较为高大，往往造成监控点与监控中心之间存在遮挡，无法可视。因此中继点一般选择架设在为至高点上，以保证无线链路的稳定性。比如电视塔、银行大厦、运营商大厦。同时，中继链路的带宽要求较大，因此可以采用点对点的设备构成骨干链路，以保证无线链路的稳定性以及图像的流畅性。城市无线环境复杂，干扰较大。可以选用 5.8G 网桥组网
传输质量和实时性要求较高。在保证视频传输的低延时的前提下最大可能地保证图像质量，应该针对不同的应用场合采用不同监控设备和视频分辨率。
根据监控中心不同的查看图像方式（单客户端、多客户端）选择视频流的传输方式。当多客户端需要查看图像是应采用组播的方式，以便节约无线链路带宽，防止拥塞现象发生。此时，各级监控中心的交换机必须具备组播转发控制功能，防止广播风暴。
平安城市监控系统可以为公安、交通、政府等部门共同使用，因此可以将公安网、交通网、政府网等多网合一。即节约成本，又提高效率
对于新增监控区域，无需布线，破坏原有绿化环境。
道路区域监控无线重新挖掘，导致路人及行车不方便，影响居民正常出行。
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三、总体解决方案架构图
四、平安城市无线监控系统可行性解决方案
系统组网设计
本系统可分为：无线传输部分、光纤传输部分、数据采集部分、视频存储、控制、显示部分
该分布式系统架构，采用分级结构设计：前端监控点---三级监控中心---二级监控中心---一级监控中心。
无线传输部分可分为：前端监控点、中继点、汇聚中心。
数据采集部分为：自动跟踪高速智能球机、智能交通网络摄像机。
视频存储、控制、显示部分分为：解码器、解码平台、网络硬盘录像机、电视墙、IP SAN存储阵列、客户端电脑。
平安城市的监控根据城市规模的大小可分为二级或者三级监控中心，每个监控中心可根据各地的行政区域、经济情况、治安情况进行划分。每一级的监控中心都可以对所属监控信息进行转发、回放等管理。
无线传输部分
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前端监控点采用MB5812-23I无线网桥加编码器，部署于各监控点和交警指挥中心，实现模拟音视频信号的采集转换和网络传输，编码器将数字视频信号方式。网桥选型：
MB5812-23I无线网桥内置高增益一体化天线，可作为点对多点传输（5-8KM）。
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中继点使用MB5812-E网桥作为前端接收点，MB58N1-18I网桥作为主干回传链路。通过无线网桥发送到本地区派出所或光纤资源充足的接入点给相应硬盘录像机设备实现录像存储或发送给解码器上电视墙实时观看现场监控。
网桥选型：
MB5812-E网桥可外接不同增益覆盖天线，适合做点对多点接收中心。
MB58N1-18I室外无线网桥，内置18dbi高增益天线，适用于做骨干点对点传输。
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视频存储、控制、显示部分
三级监控中为汇聚中心主要对其本区域内道路，学校等重点区域进去监控。监控中心通过MB5812-E网桥接收到前端监控点视频，MB58N1-18I网桥作为主干接收链路，连接交换机汇聚前端点所有视频数据，解码器通过连接交换机将数字信号转换成模拟信号，通过视频线接口上电视墙。
网桥选型：
MB5812-E网桥可外接不同增益覆盖天线，适合做点对多点接收中心。
MB58N1-18I室外无线网桥，内置18dbi高增益天线，适用于做骨干点对点传输。
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二级监控中心设立在三级监控的上一级部门，可以是公安分局的报警监控中心。二级监控主要是管理三级监控中心，对三级监控系统进行管理，也可以直接接收本地区的报警监控设备，并对三级监控中心统一管理。二级监控中心通过MB5812-E接收本地区的前端点，通过交换机将数据传回二级监控中心，交换机通过连接IP监控专网，将各个派出所的视频通过硬盘录像机进行存储，接入解码平台将各个派出所的视频及本地区的视频，解码上电视墙，通过数字控制键盘，调用电视墙上任意视频。
网桥选型：
MB5812-E网桥可外接不同增益覆盖天线，适合做点对多点接收中心。
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五、产品推荐
智能交通摄像机
选型要点：
• 500万像素 2/3“ 逐行扫描CCD，• 同时支持编码和抓拍功能
• 支持JPEG抓图，最大图像尺寸可达2448×2048 • 支持闪光灯同步：最多可支持3路闪光灯同步输出
• 支持红绿灯信号状态输入，红灯、绿灯下可设置不同的触发方式 • 支持外部触发、网络触发、RS-485触发抓拍功能 • RS-485功能，支持通过485触发和信息获取功能
• 摄像机参数配置功能：曝光速度、AGC控制、白平衡方式控制等 • 本地视频，方便调试
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5寸自动跟踪高速智能球机
选型要点：
自动跟踪功能: ·支持自动跟踪功能, 触发跟踪的模式有报警触发和手动触发两种跟踪模式, 可结合巡航扫描方式对不同场景进行轮巡监控 系统功能: ·采用1/4”索尼高性能CCD, 图像清晰
·精密电机驱动, 反应灵敏, 运转平稳, 精度偏差少于0.1度, 在任何速度下图像无抖动 ·支持RS-485控制、Pelco-P/D协议的自动识别
·支持三维智能定位功能, 配合DVR可实现点击跟踪和放大 ·支持多语言菜单及操作提示功能, 用户界面友好 ·支持数据断电不丢失
·支持断电状态记忆功能, 上电后自动回到断电前的云台和镜头状态 ·支持光纤模块接入
·支持内置温度感应器, 可显示机内温度 ·支持防雷、防浪涌、防突波 ·室外球达到IP66防护等级
·支持定时任务预置点/花样扫描/巡航扫描/水平扫描/垂直扫描/随机扫描/帧扫描/全景扫描等功能
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日夜型一体化摄像机
选型要点：
• 采用高性能SONY CCD • 576X总变焦(36倍光学及16倍数字变焦)• 分辨率高，彩色540TVL，黑白600TVL，图像清晰、细腻 • 低照度，彩色
• 支持ICR红外滤片式自动切换 • 支持背光补偿功能
• 支持OSD菜单控制，适合客户自定义设置 • 采用具有完全自主知识产权全自动聚焦算法 • 信噪比高，图像画面干净、悦目
• 支持自动光圈，电子快门功能，适应不同监控环境
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网络硬盘录像机
选型要点： •HDMI视频输出 •VGA视频输出
•所有通道支持4CIF实时编码； •支持零通道编码；
•支持智能行为分析扩展； •支持LF 双机跟踪；
•采用云台控制协议时，可通过鼠标选定画面任意区域并进行中心缩放； •支持预览图像与回放图像的电子放大； •支持按事件查询、回放、备份录像文件；
•支持回放时对录像场景的自定义区域进行动态分析； •支持最大16路同步回放； •支持录像文件倒放功能； •支持硬盘热插拔；
•支持硬盘盘组管理，不同通道可设定不同的录像保存周期； •支持阵列、虚拟磁盘配置功能； •支持阵列手动创建；
•支持Hot swap/spare重建； •支持RAID 级别迁移； •支持在线扩容； •支持阵列一键配置。•支持冗余录像；
•支持8 个SATA 接口；
•支持eSATA 盘库（可选）；
•支持网络检测（网络流量监控、网络抓包、网络通畅）功能；
•支持NTP（网络校时）、SADP（自动搜索IP 地址）、SMTP（邮件服务）、NFS（接入NAS）、iSCSI 等协议。
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六、业务功能特点
视频监控与110自动联网报警的集成
在城市重要单位（如政府机关，金融单位，重点企事业单位）部署报警主机和报警探头，当有人员闯入或发生灾害时，触发报警探头报警并由报警主机通过电话线上传到公安局指挥监控中心的中心电话接警主机。
同时在现场部署摄像机和编码器接入公安视频监控系统。前端发生报警时，通过110自动报警系统和视频监控系统的集成，接警终端和监控客户端可以实现联动，包括报警点图像自动弹出、实时对报警点进行远程监视监听甚至喊话。
事后可以对报警图像还可以进行存储查询，最短时间内调度警力处理现场警情。
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基于轨迹分析的智能视觉功能之事件检测
用于检测、分类、跟踪和记录非法过往行人、车辆及其它可疑物体；
判断是否有行人及车辆闯入指定区域或者在指定区域内长时间徘徊、停留； 判断异常奔跑、逆行，违章停车、人群异常聚集、抢劫抢夺、打架斗殴等行为；
可通过控制云台摄像机放大并抓拍移动目标。智能视频车牌识别
通过视频的触发，当车辆通过监测路段时，进行车牌的智能抓拍与识别，并实时将视频图像回传到上端监控中心。车牌识别结果与黑名单进行比对，对逾期未年检、注销、肇事、逃逸、盗抢等车辆进行报警。智能视频电子警察
对于城市道路上的交通违法违规情况，通过智能视频电子警察监测所有通过检测区域的机动车。对违法车辆系统自动录像，动态跟踪和放大抓拍，将违法过程录像单独形成一个文件，深圳盟贝特志成网络技术有限公司
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成功案例：
广东江门道路无线监控
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姓名 职务 分数
一、填空题：（每空2分，总计20分）
1、根据隧道监控量测设计要求，隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距：Ⅳ级围岩不得大于（5）m，Ⅴ级围岩不得大于（10）m。
2、当拱顶下沉、水平收敛速率达（5）mm/d或位移累计达（100）mm时，应暂停掘进，并及时分析原因，采取处理措施。
3、位移管理等级达到Ⅰ级时，应(暂停施工，采取措施)。
4、软弱围岩应按照“短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、（勤量测）”的原理进行施工。
5、监控量测应作为（关键工序）纳入现场施工组织。对周边建筑物可能产生影响的铁路隧道应实施第三方监测。
6、隧道洞内拱顶下沉和净空变化监测点应布置对称，尽量（同面等高）。
7、洞口地表沉降观测点横断面方向间隔应取（2～5）m，在一个量测断面内应设（7～11）个测点，在隧道中线附近应适当加密，远离隧道中线可疏远些。
二、选择题：（每题3分，共计30分）
1、属于新奥法施工三大支柱的内容是（C）。
A 快速封闭 B复合衬砌 C监控量测 D早进晚出
2、下列选项中属于不良地质的选项有（D）。
A 膨胀土 B 人工填土 C人工弃土 D泥石流
3、根据下列时态曲线，（C）。
A 可正常施工 B必须放缓施工进度C 暂停施工，采取措施
4、下列属于隧道施工监控量测必测项目的是（D）。
A 围岩压力 B 爆破振动 C 纵向位移 D净空变化
5、下列属于隧道施工监控量测选测项目的是（A）。
A 水量 B地表沉降 C洞内、外观察 D拱顶下沉
6、隧道监控量测测点在初期支护（A）内读取初始读数。
A 2h B 6h C 12h D 24h
7、二次衬砌的施作应在满足隧道位移相对值已达到总相对位量的（C）以上。
A 70% B 80% C 90% D 95%
8、可以对拱顶下沉进行监测的仪器是（C）。
A 收敛计或水准仪 B经纬仪或罗盘仪C全站仪或精密水准仪D罗盘仪或精密水准仪
9、测点距开挖面的距离在1个开挖宽度内，监控量测的频率应为（B）
A 1次/天 B2次/天 C1次/2天 D1次/（2～3）天
10、隧道内监控量测测点布置应伸入岩面（15）cm。
A 2 B 10 C 10 D 15
三、判断题（每题3分，共计30分）
1、必测项目监控量测频率应根据测点距开挖面的距离确定。（X）
2、监控量测的主要目的是确保隧道施工安全性和结构的长期稳定性。（√）
3、监控量测实施细则应经监理单位、建设单位批准后方可实施，并作为现场作业、检查验收的依据。（√）
4、隧道洞口30米埋深范围内的纵向长度有50米，应至少设置3排地表沉降监观测点。（x）
5、地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。（√）
6、开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述必须每天记录一次。（X）
7、当位移曲线出现急剧增长或数据上下波动较大时，说明围岩与支护结构处于不稳定状态，需要加强监控量测。（√）
8、支护结构施工时，发现测点被破坏，应尽快重新补设测点，重置位移数据。（X）
9、浅埋隧道地表沉降下沉量测的重要性，随隧道埋深变浅而增大。（√）
10、洞口地表沉降观测点在明洞和暗洞二衬浇筑完成后可停止监测。（X）
四、问答题：（20分）
当隧道监测位移数据超限，安全性评价达到Ⅰ级管理等级时，应采取的措施有哪些？ 答：工程对策包含以下内容：
1、一般措施
1）稳定工作面。
2）调整开挖方法。
3）调整初期支护强度和刚度并及时支护。
4）降低爆破振动影响。
5）围岩与支护结构间回填注浆。
2、辅助施工措施
1）地层预处理，包括注浆加固、降水、冻结等方法
1 监控系统
典型的电视监控系统主要由前端监视设备、传输设备、后端控制显示设备组成。前、后端设备有多种构成方式,它们之间的传输可通过有线网络(电缆、光缆)或无线网络等多种方式实现(图1),即形成了有线监控系统和无线监控系统。
1.1 无线监控系统的优势
与传统的有线监控系统相比,无线监控系统具有如下优势:
(1)增加或变更监控点,无需布监控线且安装简单,扩展性好。
(2)跨马路,无需挖沟埋管,钉槽架线,节省安装成本,特别适合大范围、远距离监控,例如煤矿、钢铁冶炼等恶劣环境。
(3)全数字录像方便于回放和检索,用户可对录像进行播放、定位及快放、慢放等操作。
(4)除保安监控外,电脑、手机可以进行远程监看,并且可以设置用户权限和查看范围。
(5)清晰度高,传统监控通常采用CIF分辨率,无线监控可采用D1、高清720P或1080P。
1.2 无线监控系统结构
(1)模拟摄像机+硬盘录像机+无线网络。
模拟摄像机组建的视频监控系统的视频信号传输,一般都需用硬盘录像机对信号进行处理传输(图2)。
通过图像传感器,对图像信号进行采集并数字化,在专用的DSP芯片里进行一些图像处理后,编码成CVBS模拟信号进行传输,CVBS即复合视频信号,通过同轴电缆进行传输,后端的DVR(硬盘录像机)产品通过视频解码器,对模拟视频进行模数转换,编码成数字信号进行处理并输出(图3)。
这种从数字到模拟,模拟到数字的来回转换,带来了诸多的问题,目前安防工程中的一些缺陷即来自于这个模型。主要的问题有:图像进行模数、数模转换后,图像质量受损;图像分辨率固定为PAL或NTSC,无法满足更高清晰度、更高分辨率的监控要求;视频信号动态范围较小,难以满足各种特定要求的需求,比如低噪声、宽动态、高帧率等需求;无法实现分发、共享等需求。而且即使模拟信号能通过无线网络实现长距离传输,信号也会由于衰减严重而受干扰,图像质量不佳。
(2)网络摄像机+无线网络。
网络摄像机的CMOS感光器内置了AD转换,光信号进入,数字信号输出,即从信号采集、处理、传输、存储等环节,采用全数字化的处理技术(图4),这样就不会因模拟和数字之间来回转换带来图像质量的损耗。
网络摄像机是一种结合传统摄像机和网络技术所产生的新一代摄像机,它可以将影像通过网络传至另一端,且远端的浏览者不需用任何专业软件,只要标准的网络浏览器即可监视其影像。网络摄像机内置一个嵌入式芯片,采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩,通过局域网、Internet、无线网络传送到Web服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看Web浏览器上的摄像机图像,授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。
成熟的网络视频监控系统有网络硬盘录像系统、局域网传输硬盘录像系统、广域网传输硬盘录像系统。如果各个分支网络距离较远且布线困难,则可以采用无线链路实现。
(3)无线网络摄像机。
随着无线网络技术的成熟,无线网络摄像机也开始在安防监控系统中逐渐使用。
无线网络摄像机即通过无线传输的网络摄像机,与普通网络摄像机的区别在于传输方式。其中无线网络摄像机有两种,一种是应用于局域网的无线wifi网络摄像机,一种是通过3G网络传输的无线3G网络摄像机。
无线网络摄像机一般由镜头、图像传感器、声音传感器、A/D转换器、编码器、图像声音控制器、网络服务器、外部报警、控制接口等部分组成。其工作原理是:图像信号经过图像传感器(CMOS或CCD)及声音经过声音传感器(拾音器或麦克风),A/D转换器将模拟信号转换为数字信号,通过编码器按一定的格式或者标准进行编码压缩,在控制器的管理、控制下,由网络服务器按照RTP/RTCP、UDP、HTTP、TCP/IP等相关网络协议送上局域网或INTERNET,同时控制器还可以接收报警信号及向外发送报警信号,且按要求发出控制信号。
以3G网络为传输方式,直接为前端设备加无线模块的监控方式,其最大劣势是需向运营商支付传输运营费用,而且这种费用即便采用包月方式,长期算下来,资费也是相对高的。以wifi为传输方式的无线网络摄像头在使用中性价比更好,但是传输距离有限。如果要求远距离传输,无线网络摄像头并不是最佳选择。
3 基于无线网桥的无线传输系统所
无线网桥即无线网络的桥接,可在两个或多个网络之间搭起通信的桥梁。它可以用于连接两个或多个独立的网段,这些网段通常位于不同建筑内或较大厂区。无线网桥除了具备上述特点外,无线网桥工作在2.4G或5.8G的免申请无线执照频段,比其它有线网络设备更方便部署。无线网桥从通信机制上分为电路型网桥和数据型网桥。其中数据型网桥采用IP传输机制,接口协议采用桥接原理实现,组网灵活且成本低廉,多用于网络数据传输和监控类图像传输。无线网桥在无线监控系统中最常见的应用方案有点对点方式、中继方式、点对多点方式。
3.1 点对点方式
可用来连接两个分别位于不同地点的网络,一般由一对无线网桥组成。该对网桥应设置成相同的频道。无线网桥支持同步信道的功能,只需改变一方的频道,另一方便会自动改变到相应的频道。在相距较远的两点间,为了取得更好的传输效果,则需内置增强型双极化自适应技术,这将扩大无线网桥的传输距离和在相同环境下多个设备之间的相互干扰,具体地可以在楼顶分别放置一台无线网桥和定向天线,两地的无线网桥分别通过馈线与本地天线连接后,两点的无线通讯就可迅速搭建起来。其中楼顶通过网络硬盘录像机回传网络摄像机在该楼的视频信号(图5)。
3.2 中继方式
当需要连接的两个局域网之间有障碍物遮挡而不可视时,可以考虑使用无线中继的方法绕开障碍物,来完成两点之间的无线桥接。无线中继点的位置应选择在可以同时看到左面监控中心的位置与右面监控点的位置,中继无线网桥连接的两个定向天线分别对准两边的定向天线,无线网桥的通讯通过中继无线网桥来完成。构建中继网桥可以有两种方式:
(1)单个无线网桥作为中继器和两个无线网桥背靠背组成中继点。单个无线网桥可以分别通过功分器连接两个定向天线或者一个全向天线。由于双向通讯共享带宽的原因,对于对带宽要求不是很敏感的用户来说,此方式是非常简单实用的。
(2)采用背靠背两个处于不同频段的无线网桥工作,这种模式对带宽要求较高的用户,可保证高速的无线链路通讯(图6)。
3.3 点对多点方式
点对多点的无线网桥能够把多个离散的远程网络连成一体,结构相对于点对点无线网桥来说较复杂。点对多点无线网桥通常以一个网络为中心点发送无线信号,其他接收点进行信号接收。中心点的天线在不同的项目中会采用不同的中心天线配置方案。
(1)全向天线:全向天线将信号均匀分布在中心点周围360°全方位区域,其最大增益无法做到很大,但是在安装部署两点之间位置时不需要考虑两端天线安装角度的问题,所以安装起来比较方便,适用于链接点距离较近,分布角度范围大,且数量较多的情况。
(2)扇面天线:扇面天线具有能量定向聚集功能,可以有效地进行水平180°、120°、90°、60°范围内的覆盖,因此如果远程链接点在某一角度范围内比较集中时,可以采用扇面天线。
(3)定向天线:定向天线的能量聚集能力最强,信号的方向指向性极好,可以将增益做到很高,一般方向性越尖锐的天线增益越高。因此当远程链接点数量较少,或者角度方位相当集中时,采用定向天线是最为有效的方案。但是方向性过于尖锐的天线在安装和调整的难度很大,必须对准特定角度才能保证信号的传输。
(4)组合天线:上述三种天线各具一定的特性,因此在实际项目中,经常会出现组合使用的情况,例如利用多幅扇面天线,或者扇面天线和定向天线相结合使用。
远程链接点通常会使用定向天线,通过精确的天线角度定位和设备自带的调试指示灯对准中心点天线,进行无线信号接收,完成无线桥接。
4 基于无线网桥的监控系统
以上基于无线网桥的监控系统均采用了二级架构系统,前端监控网点、集中监控总中心。该方案所有图像都是通过无线网桥经由无线网络传输,通过网络监控服务器实现多台客户端机器同时监控。这种方式可以将所有远端图像集中至中心监控,彻底实现前端无人值守。
4.1 监控前端
(1)摄像机将数字化视频图像数据进行录像传输到监控中心。
(2)接收监控中心的远程指令,根据指令要求切换视频源或对云台和镜头等监控设备或其它开关设备进行控制。
(3)在监控前端,操作员能手动选择切换本地的任一摄像机作为监视视频源;能控制该监控前端的所有云台、镜头及灯光等设备。
(4)自动报警,监控前端无论处于何种状态,当该前端的某一监控点有报警信号时,自动将视频输入切换到该报警点,并立即把报警信号及图像传送到监控中心,监控中心启动录像。
其中后面三项功能都是网络存储服务器(NVR)实现的,它集中了对影像资料的管理、存储码流的分配、对网络摄像头的管理与设置、报警联动、用户权限认证与管理、WEB流媒体视频点播服务等多种功能,能够保证系统中的高清视频图像进行实时安全稳定的存储,并提供各种完善的网络接口,提供强大的网络远程设置、配置、视频点播、视频回放服务。
4.2 通讯网络
(1)网络结构。
远程监控前端的硬盘录像机通过交换机连接在一起,所有监控前端需要传输到监控中心的数据,经过交换机后,通过无线网桥传输到监控中心。监控中心本地监控前端通过交换机,接入中心图像监控局域网,不需任何其它协议转换设备。
(2)网络性能。
无线网桥提供接入点(AP)、点对点、中继、点对多点、无线客户端、无线分布式客户端、多VLAN支持等无线功能,同时无线应用,具有无线漫游、虚拟AP等无线功能。可以实现全方位自动扫频,依周围无线环境状况,自动扫描选择最佳信道,同时可以双向自适应调制,自动调节无线链路质量,优化了频谱利用率解决信号衰减。网络结构具有良好的可扩展性,可以根据日后的需要灵活地增加配置。网络提供多种方式的接口,可方便地与现有设备相连,避免资源浪费,可以使用远距离POE供电,布线灵活。无线网桥一般是基于WEB远程管理或SNMP管理,支持.配置文件导入/导出及软件升级。同时具有多项安全措施,支持WEP、WPA、AES、TKIP和802.1X等。
这种设备一般应用于有线线路难以布线的环境,临时工作的大型场所,频繁改动环境位置的场所,需要做冗余备份线路的场所等。
4.3 监控中心
监控中心由建立在高性能控制系统和高性能网络交换基础上的综合管理平台系统,主要由控制服务单元和客户端单元组成。其中控制服务器单元具有管理服务、目录服务、转发服务等功能;客户端单元由浏览器、播放器、管理工具等组成。其功能如下。
(1)实时监控。
在客户端上可以进行1～36分割的多画面显示,每个画面都可以任意切换系统中的图像;可以依据地域、重点区、管理权限等原则将实时图像进行分组,通过巡视组或手动的方式随时进行实时图像的调阅;可以实现图像自动轮巡,即用事先设定的触发序列和时间间隔对监控图像进行轮流显示。
(2)录像查询。
基于本地录像和网络录像的特点,可分为本地录像回放及网络录像回放两种录像检索方式;可以通过时间、地点、摄像机编号、事件(移动侦测、报警录像)名称等进行检索。
(3)报警联动。
系统具有视频信号丢失的报警功能,报警信号可调用系统和用户自定义的宏指令,并启动相应的处置流程;可以通过模块接口实现声光报警,对同一重复报警进行自动过滤或通过手动临时屏蔽不需要的报警;可以显示全网所有监控点的报警状态,包括开关量报警、移动侦测报警、外部传感器报警、设备运行状态报警等多种报警信息;可对报警信息进行详细记录,包括警源、报警类型、报警等级等。
(4)设备管理。
平台系统支持各类具备通信接口并提供通信协议的设备接入,所有的图像资源实行统一编号、统一配置、统一调度和统一管理。管理员可以对系统中任何一种设备进行远程批量读取和配置,并可分别或分批调整设备的各类参数;系统具有对设备定时巡检和校对时钟的功能。巡检内容包括网络连接状态、系统运行状态、连接客户端的数量以及设备厂商提供的运行状态参数,将取得的数据存贮在日志中。
(5)计划管理。
依据系统图像的特殊性,需要把所有的前端图像进行存储,平台应用中提供计划管理,可以进行录像计划设定,可以根据管理人员对每个摄像机录像时间和质量的不同进行相应的配置;可以设置录像时间,用于调配效用管理时间;可以通过报警计划的设定来对相关的报警输入进行报警的设定,包括图像、音频、文字等报警警告综合输出。
(6)系统维护。
系统具备自检、巡检、故障诊断及故障弱化功能。在出现故障时,用户可通过平台软件及时、快速地进行维护。通过平台,整个系统动态环境一致性维护可以轻松实现,减轻系统维护工作量;系统自带的实时日志可以让管理人员通过日志窗口实时检测系统的运行情况。
(7)系统集成。
良好的系统架构,支持第三方系统再开发,可实现无缝集成;可根据本地业务平台的接口规范进行开发,可与现有的系统进行对接。
除此之外,一些监控中心还具有如下特色功能:多屏显示功能、屏幕点触云台控制、电子地图、图像增强、数字放大(屏幕PTZ)、精细时间条视频回放、窗口轮训、数字全景镜头拼接、“时间切片”视频检索、虚拟矩阵等。
5 结语
无线网桥可将分布于不同地点和不同建筑物之间的局域网设备连接起来,应用范围广泛、抗干扰能力强,带宽高采用全天候防风、防雨、防雷、防晒、防尘、防震以及散热设计,拥有超强的免维护特性,基于以太网供电技术,易于在室外安装使用;由于无需铺设专用馈缆,可减少传输损耗、缩短施工周期,降低施工成本,为无线监控系统的实现提供了可靠的、性价比极高的解决方案。
该方案采用无线网络传输,可通过POE供电任意放置摄像头,与3G手机结合,简单构建移动远程监控系统,为远端的各个监控点进行安全防范、智能检测、实时视频监查、控制、存储,特别是可在各种环境、气候条件下对各监控体的运行状态、外部环境进行监控、实现与声光报警、入侵巡检等第三方系统进行联动。
摘要：在目前的网络监控设备连接中,有线网络存在诸多缺点,例如有限的网络接入点限制了网络的灵活性和便捷性,网线、光缆的维护成本高而不便于网络扩展,3G费用昂贵且带宽有限,临时建筑重复布线等。为了实现系统的移动自由、布线容易、组网灵活,将无线网桥应用到监控系统中实现无线监控已经成为一种新趋势。
关键词：无线监控系统,无线网桥
参考文献
[1]裴快乐,杨凤芹.浅谈无线路由、AP、无线网桥的区别[J].无线互联科技,2012(1).
[2]罗莹,祁赟.浅谈3G无线视频监控的应用[J].移动通信,2011(23).
最开始这个主意看起来诱惑力惊人：使用最新的无线装置来看看我如何通过空气来传送流媒体视频。在这里，我尝试了三件事情：从网上下载一两部电影，眼瞅着它飘入我的家庭无线网络，然后在手持设备上看这些电影。我想像着自己用掌上电脑来看《South Park》（《南方公园》）的片断，并且通过无线将好莱坞最新的发布消息传送到我的电视机上，这实在是太酷了。
然而，这个想法实施起来却充满痛苦，它就像一个拿着高科技玩具的捣蛋鬼经历了三个星期的折磨，我得解决硬件安装的时候遇到的冲突和无线网络的故障，并且不出意料地遇到了电影的版权保护问题。
这意味着，我需要花费大量的时间在传送电影和视频片断到我的无线PDA上，但是大多数情况下，问题的根源在于当今数字视频本身的不足。
我的电影长途历险第一步就是下载视频。我通过Movielink（
不幸的是，在我下载这个543MB的文件时，遇到了一个小故障：Movielink的管理程序错误地报告说我在下载队列中对这个电影进行了两次请求。为了避免重复支付，我参考了在线帮助，帮助信息清晰明了，建议我重新购买这个电影的租用权，我只好照办。45分钟后，我通过电缆成功地下载完了文件。我还下载了另外两部影片：528MB的《The Rundown》和787MB的《The Last Samurai》（最后的武士）。下载《The Rundown》一切正常，但是在下载《The Last Samurai》时，由于我使用的Google工具条的弹出窗口拦截功能造成了下载初始化错误。
与想像的一样，一旦我完成了下载进程，我就受到了一些使用限制：在你从Movielink下载完一部电影后，你必须在30天内开始观看它，如果你未能成功地在限定的时间内完成播放，文件会被自动删除。而且一旦你开始观看这部电影，在24小时内Movielink允许你随便观看，多少次都可以，但是一旦24小时的期限到了，电影文件将会变得无法访问，直到你另付2美元（也可能更少）来重新购买额外的24小时播放时间。这听起来很复杂，但事实就是如此。你已经进入了一个数字版权管理的疯狂世界（参见《版权保护的电影：你有哪些选择？》插文）。
我将这三部电影下载到了我的Pentium4笔记本电脑上，在笔记本电脑16英寸的屏幕上，我非常惊讶这些电影出色的观看效果，图像品质感觉介于VHS录像带和DVD之间。
无所不在的视频？
接下来我试着通过无线网络在第二台PC上观看《Lost in Translation》，但是Windows媒体播放器软件闪过了一条错误信息，使我无法播放电影，数字版权管理又开始工作了。
随后，我想试试在我的36英寸Sony贵翔电视机上观看《Lost in Translation》，一种新类型的多媒体适配器看起来能够使我的设想变为现实，那就是使用802.11g网络将流媒体、音频以及图像文件从PC的硬盘上无线传送到电视机或者音响等设备上去播放。不过遗憾的是，我还来不及使用这样的适配器来进行测试，网络设备制造商Netgear和D-Link表示，他们的新款多媒体适配器在大家阅读到这篇文章时才会上市销售。
到Gateway来看看吧，在这里有一个台售价200美元的可联网DVD ADC320播放机。大部分情况下，这款产品看起来像是一个标准的DVD播放机，但是它还具备额外的网络功能。在它的后部，有一个PC卡插槽，可以插入一个802.11g无线网卡，这样它就可以连接入你的无线网络并寻找和播放数字媒体文件。
看上去是个不错的东西，用起来怎么样呢？我把Gateway附带的Wi-Fi卡插入了这个可联网的DVD播放机，但是播放机没能识别出我的网络。我上网搜索它的固件升级程序，并且试着关掉WEP安全功能，反复开关多次，但仍然无济于事。我甚至尝试了换用另外一块PC卡和路由器。数小时后，Gateway给我发来了第二块PC卡（仍然无法工作），以及Gateway的802.11g无线路由器（这个可以用了）。
非常感谢这个新的Gateway路由器，我终于可以让这个播放机通过我的网络工作了。通过播放机的遥控器，我可以选择播放在我的电脑上储存的视频，在我的电视上视频看起来非常流畅，播放品质和在PC显示器上看到的相当。
注：在截稿时，Gateway表示他们正在对这款产品进行一些调节，但还没有计划推出一个升级型号。
不幸的是，我尝试用播放机来播放Movielink的电影时再次失败，这个可联网的DVD播放器的媒体服务器软件只支持MPEG和AVI格式的文件，不支持Movielink所提供的WMV格式。而且即便这个播放机可以对付WMV格式的文件，缺少对DRM（数字版权管理）的支持同样意味着它不能够解开加密的内容。将这些电影在电视机上播放的惟一办法，就是将我的笔记本电脑通过S端子和RCA立体声音频线连接到电视机上。这种方式获得的图像品质比我想像的好一些，尽管它不如DVD的效果，有一些模糊。
移动中的电影
尽管我试图通过无线在大屏幕上播放电影的尝试很不顺利，但我仍然对通过无线网络将这些视频传送到掌上电脑充满期待。当然，由于版权保护的原因，我知道我不可能在掌上电脑上播放这些被Movielink锁定的视频文件，于是我做出了另外一个选择。
我安装了SnapStream的标价70美元的Beyond TV 3软件在我具备电视接收功能的笔记本电脑上，刚开始一切都很顺利，我利用Beyond TV捕捉了《South Park》的一段片断和一段曲棍球比赛在我的硬盘上，然后我使用该软件的压缩功能将这些文件压缩成了320×240分辨率的视频格式，这样的分辨率正好适合我的具备无线功能的Dell Axim X30掌上电脑（标价349美元），让这台掌上电脑和我的PC通过无线网络连接起来经过了大量的选项设置。第二天早上，压缩好的文件出现在我的电脑的Beyond TV界面上，用媒体播放器看效果很不错。
在此之后，一切变得别扭起来。掌上电脑无法找到Beyond TV的界面，这个软件的说明文档推荐让我打开无线路由器的一些端口，但这样仍然无法让视频播放得很稳定，《South Park》的片断在播放了15～20秒之后，就会凝固不动。
会是路由器的原因么？为了验证这一推测，我使用Pocket Internet Explorer连接到了PPCVidz（http://www.ppcvidz.com），这是一个专门为掌上电脑提供流媒体视频格式文件的站点。几秒钟之后，我就开始下载一段来自MSNBC.com的流媒体文件，不一会儿，我的掌上电脑就开始播放Avril Lavigne的 “Sk8r Boi”音乐视频。在100Kbps的数据传输率下，画面在小屏幕上看有些破碎。300kbps的视频看起来更加锐利，但是播放起来经常会遇到长时间的停顿，并且会连接失败。
除了这个成功的测试以外，任何在Beyond TV上的努力都宣告失败，我在房间里来回不停地徘徊。而当我把笔记本电脑放得离无线路由器很近并把掌上电脑放在同一个房间里访问这些视频的时候，突然之间，《South Park》所有的精彩镜头都喷涌而出，Kenny的气色看起来从来没有这样好过（尽管他已经死了）。
无线的世界
历经三个星期的无线视频劫难使我确信不疑：通过无线网络的视频还没有做好上场的准备。
Enderle Group 的技术分析师Rob Enderle对我的无线视频经历并不惊讶：“它还仅仅停留在技术验证状态，你最好选择等一段时间再用它。”。
Enderle预期在今年第四季度，这一切将会好起来，用户的使用将更加简便。Apex、D-Link、 IgoVideo和Netgear等公司正在研究下一代可以使无线视频更加好用的技术，包括更加灵活的数字版权管理、更智能的网络应用和更加可靠的网络设备。
目前来看，通过网络下载电影最适合那些笔记本电脑的用户。有不少出色的视频出租网站，但是可下载的电影却充满了各种关于你何时何地何种方式观看其内容的限制。此外，即便你将你的电脑连接到电视上去观看，从网上下载得到的视频播放效果仍然比不上DVD。
在线视频出租网站
准备租用或者下载或者在线播放电影了么？这些站点提供了从电影到新闻反馈、宣传短片等等全部的东西。
CinemaNow（http://www.cinemanow.com）：这个地方提供超过5000部电影，范围包括最新办公室讨论的热点电影到老掉牙的老片子。电影租金起价为3美元，按月订阅的起价为10美元。
The FeedRoom（http://www.feedroom.com）：可以查看一个不断更新的短片列表，内容包括国家新闻、地方新闻以及其他一些在线播放的内容，免费。
MSN Media Guide（http://windowsmedia.com/MediaGuide/Home）：在线观看MSNBC的新闻视频、电影宣传片以及一些电视节目和小游戏，免费。
Movielink（http://www.movielink.com）：可以下载数百部电影，精品珍藏和最新发布的都有。你可以选择的范围包括主流大众影片到晦涩难懂的另类影片。每部电影的租金起价为2美元。
Pocketmovies.net（http://pocketmovies.net）：可以下载成千上万的MPEG格式短片，特别适合掌上电脑和Palm等设备，包括广告和宣传片。掌上电脑的用户需要一个第三方的播放器（例如PocketTV），因为媒体播放器无法播放MEPG格式的文件。你需要对这个站点有所贡献，才能够下载其内容。
PocketRocketFX.com（http://pocketrocketfx.com）：免费的成员资格允许你访问电影宣传片、音乐视频和其他文件，文件格式适用于手持设备。
PPCVidz.com（http://ppcvidz.com）：对任何掌上电脑或者基于Palm的PDA用户来说都是一个很好的站点，在线视频内容包括电影宣传片、音乐视频、新闻反馈和短片。免费。
Wiredvideo.com（http://wiredvideo.com）：提供一些愚蠢的商业片、搞笑的场景和滑稽的表演失误镜头。免费。
版权保护的电影：你有哪些选择？
如今，数字版权保护是每一个想从网上下载电影的用户无法避免的痛苦，即便你的办公室与私人房间仅有20英尺（1英尺=0.3048m）的路程，你也无法逃脱。从法律和技术的角度来说，这就是你通过数字电影能够做些什么和不能做些什么的问题。
仅限本机：现在，内容出租服务商如Movielink和CinemaNow只允许你在你下载电影的电脑上播放租用的内容。所以如果你想在飞机的旅途上看，一定要注意直接用你的笔记本电脑来下载电影。
显示限制：你可以在你的电脑屏幕上观看下载的视频，或者通过S端子线和RCA音频线或光纤连接到电视机或者其他接收装置观看。
禁止拷贝：你无法把Movielink的电影文件复制到其他驱动器上（例如硬盘或者光盘驱动器）以备将来使用。未授权的文件是无法播放的。
禁止刻录：忘记任何DVD的可能性吧，你无法把这些电影刻录成DVD光盘。
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