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前言

隨著生產(chǎn)管理水平的不斷提高，遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，也越來越成熟，而且正朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。采用3G無線傳輸數(shù)據(jù)通訊方法解決了遠程監(jiān)控系統(tǒng)的通訊問題，比起其它有線通訊方式有著不可比擬的優(yōu)越性。由于傳送的是圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大且較為頻繁，可選擇不限量使用的商務(wù)套餐較為經(jīng)濟。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的逐漸完善和應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，3G的應(yīng)用領(lǐng)域也會越來越廣闊。

3G無線視頻監(jiān)控優(yōu)勢

目前，3G無線視頻監(jiān)控在以下場景中有著廣泛的應(yīng)用：有線網(wǎng)絡(luò)無法到達或者有線網(wǎng)絡(luò)價格過于昂貴的地方，如電力高壓線路、高速公路、環(huán)境監(jiān)測、森林防火、路燈、石油開采、石油輸油管線、物流、運輸船、防洪搶險等；人員無法接近的場所，如易燃易爆等危險場所、疾病傳染區(qū)、其他微生物危險區(qū)等；相對不固定的被監(jiān)控場所、臨時布線會有成本浪費的地方，公安偵查臨時布防、部隊野戰(zhàn)訓(xùn)練、臨時建筑工地、臨時活動場所、會展中心等。

3G無線視頻監(jiān)控優(yōu)勢主要體現(xiàn)：

覆蓋面廣：手機無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率極高，幾乎不受山川、河流、橋梁道路等復(fù)雜地形和區(qū)域限制。

部署方便：無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)幾乎可以部署在室外的任何地方，包括水體、崎嶇地帶、偏遠地方。前端編碼器或網(wǎng)絡(luò)攝像機，甚至手機，采取無線接入的方式，只需要在移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋下，就能很方便、很簡易地搭建起監(jiān)控點，免除復(fù)雜地形導(dǎo)致的布線繁瑣和麻煩。

高數(shù)據(jù)吞吐量：考慮到未來的WIFI和3G技術(shù)發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬可高達6Mbps~200Mbps.

高可靠性：高端無線傳輸系統(tǒng)的可靠性高達99.999%的載波級，可以實現(xiàn)無中斷的安全傳輸。

成本低廉：免除了遠距離網(wǎng)絡(luò)布線所造成的高昂費用。

監(jiān)控方便：可隨時隨地采用手機進行無線視頻監(jiān)控，不局限于預(yù)先安裝好監(jiān)控客戶端的某臺電腦。

業(yè)務(wù)多樣：無線視頻監(jiān)控不僅可以覆蓋所有固網(wǎng)監(jiān)控業(yè)務(wù)，還可以開展各種移動業(yè)務(wù)，如：移動執(zhí)法監(jiān)控、移動采訪等。

3G無線視頻監(jiān)控面臨的困難

與2.5G類似，雖然3G已經(jīng)開始應(yīng)用于無線視頻監(jiān)控，但在傳輸數(shù)據(jù)量巨大的視頻流時，仍然存在以下一些問題：

無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬與頻率資源更為有限

由于公共移動通信網(wǎng)絡(luò)的單個終端有效帶寬相當(dāng)有限，往往需要同時承載語音、數(shù)據(jù)等傳輸業(yè)務(wù)。目前的3G網(wǎng)絡(luò)即使用來傳輸CIF圖像，一個基站也不能超過3個監(jiān)控點，而且無線寬帶的特點是傳輸當(dāng)中帶寬的不確定，目前3G網(wǎng)絡(luò)速度快的話可以達到1M，速度慢的幾十個字節(jié)，因此只能作為輔助傳輸手段。

無線信道的誤碼率比較高

特別是當(dāng)終端設(shè)備處于移動狀態(tài)時，可用帶寬和誤碼率指標(biāo)有較大幅度下降，可用帶寬經(jīng)常發(fā)生波動，高帶寬的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)易發(fā)生丟包，可靠性不高。

無線傳輸?shù)馁Y費也遠高于有線傳輸

一般來講，有線傳輸?shù)男詢r比高于無線傳輸，寬帶傳輸更是如此。3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運行費用包括視頻源的寬帶上網(wǎng)費、手機收看流量費、監(jiān)控系統(tǒng)運行費等，總的運行費用較高，且很難下降。

共享信道資源的公眾通信系統(tǒng)

在應(yīng)急情況下發(fā)生局部性負荷劇增時，有可能造成不可容忍的延時甚至阻塞問題。

3G無線視頻監(jiān)控技術(shù)介紹

3G無線視頻監(jiān)控以數(shù)字信號處理為基礎(chǔ)，結(jié)合3G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞綄崿F(xiàn)信號的交換、控制、錄像存儲以及點播回放，并通過設(shè)立強大的中心業(yè)務(wù)平臺，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)所有編解碼設(shè)備及錄像存儲設(shè)備的統(tǒng)一管理與集中控制。對用戶而言，僅需登錄中心業(yè)務(wù)平臺，即可實現(xiàn)全網(wǎng)監(jiān)控資源的統(tǒng)一調(diào)用、瀏覽與使用。

目前，3G無線視頻監(jiān)控作為一種新型的應(yīng)用形式已逐漸受到市場的青睞。新一代視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)不再局限于簡單地完成對視頻信號的處理、傳輸、控制，其核心乃是基于整個IP網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的多媒體信息（視頻/音頻/數(shù)據(jù)）提供一個綜合、完備的管理控制平臺。

與前幾代視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，3G無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控主要是以3G網(wǎng)絡(luò)依托，以數(shù)字視頻壓縮、傳輸、存儲和播放為核心，以實用的智能圖像分析為特色，并與報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等整合到同一個平臺上，從而輕而易舉的避免了以往傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)需要專有布線網(wǎng)絡(luò)的問題，輕松解決了信號長距離的傳輸問題，方便的實現(xiàn)了多點遠程監(jiān)控，以及與不同監(jiān)控系統(tǒng)之間的無縫融合。 

迄今為止，深圳市朗馳欣創(chuàng)科技有限公司在無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控領(lǐng)域已完成了一系列的核心技術(shù)儲備，其主要包括：視音頻信號優(yōu)化技術(shù)，數(shù)字通信協(xié)議棧；數(shù)字視音頻編解碼技術(shù)；DSP技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)傳輸中的質(zhì)量保障體系與傳輸控制技術(shù)；分布式處理技術(shù)及嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等等，同時，公司還在多種核心技術(shù)上進行了重大突破，其詳細情況如下：

3G無線視頻監(jiān)控的需求和關(guān)鍵技術(shù)分析

需求分析

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的幾個重要組成部分：前端視頻采集編碼設(shè)備、中心集中管理平臺系統(tǒng)、用戶客戶端。在有線網(wǎng)絡(luò)支撐的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，這幾部分之間都是通過固網(wǎng)進行連接的。也就是說，用戶有某個區(qū)域的視頻監(jiān)控布點需求時，該區(qū)域必須具備有線網(wǎng)絡(luò)是必要條件，同樣，用戶需要通過有線網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，才能使用視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。

在有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)下，某些不方便部署有線網(wǎng)絡(luò)的地方無法實現(xiàn)視頻監(jiān)控點的部屬，也無法通過客戶端使用視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。而這兩方面的需求，尤其是無線瀏覽客戶端的需求，市場方面的呼聲一直都存在并且越來越高。

通過以上分析，可以看出，如果3G無線網(wǎng)絡(luò)提供的帶寬能夠滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求，能夠?qū)崿F(xiàn)前端編碼設(shè)備無線上傳，3G無線終端隨時隨地瀏覽，那將真正實現(xiàn)用戶的3A服務(wù)：做到任何時候（Any time）、從任何地方（Any where）、對任何現(xiàn)場都能實現(xiàn)監(jiān)控（Any see）。隨著3個運營商3G建設(shè)的逐步展開，3G無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬瓶頸也逐步得到突破，3G視頻監(jiān)控將成為殺手級的應(yīng)用。

關(guān)鍵技術(shù)分析

通過以上分析，3G無線視頻監(jiān)控的關(guān)鍵主要體現(xiàn)在兩個端，即移動客戶終端和監(jiān)控點的無線終端。前者用于解決移動用戶如何看，后者解決視頻監(jiān)控點視頻無線上傳。所以，實現(xiàn)3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：適用于無線傳輸?shù)囊曨l編解碼技術(shù)，3G移動網(wǎng)絡(luò)對于視頻傳輸?shù)闹С帧⒁曨l平臺的接口技術(shù)，3G移動終端的多媒體處理技術(shù)。其中為關(guān)鍵的是3G無線網(wǎng)絡(luò)和3G終端。

3G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分析

根據(jù)城市的3G無線網(wǎng)絡(luò)布網(wǎng)情況，結(jié)合國內(nèi)3種3G應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸要求，推薦使用聯(lián)通WCDMA和電信EVDO

基于3G無線的視頻監(jiān)控解決方案舉例

方案一：物流網(wǎng)3G視頻監(jiān)控方案

系統(tǒng)功能特點說明：

該3G無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控與GPS 定位系統(tǒng)系統(tǒng)可把攝像機采集到的圖像及語音，經(jīng)視音頻壓縮編碼（高效 H.265 壓縮編碼算法）、GPS 定位信息，通過工業(yè)級WCDMA無線通訊模塊，傳輸?shù)骄哂泄潭↖P的視頻管理服務(wù)器，用戶可方便地通過 Internet/Intranet 訪問中心管理服務(wù)器，從客戶端監(jiān)控實時圖像。其功能特點如下：

圖像壓縮算法：采用壓縮比極高的 H.264超低碼流視音頻壓縮編碼算法。

網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸：網(wǎng)絡(luò)資源占用低，在低帶寬(50--300kbps)條件下傳輸 VCD 級別畫質(zhì)、流暢的視頻圖像。

實時監(jiān)控：遠程實時監(jiān)控，實時接收現(xiàn)場監(jiān)控報警信息，為決策者在第一時間提供準(zhǔn)確的現(xiàn)場數(shù)據(jù)；對云臺、變焦的實時控制，預(yù)置位和鏡頭的輪巡。

網(wǎng)絡(luò)圖像顯示：顯示 VCD、準(zhǔn) DVD 級別畫質(zhì)、流暢的視頻圖像；支持電腦瀏覽、手機瀏覽、監(jiān)控中心電視墻瀏覽多種觀看方式，隨時隨地在線指揮。

錄像及回放：本地錄像、遠程集中錄像和客戶端當(dāng)前顯示視頻錄像；支持靈活的計劃錄像、報警聯(lián)動錄像、移動偵測錄像等多種錄像啟動方式；視頻流式存儲，可隨意下載或在線點播任意時間段的視頻影像；錄像回放時支持快進、快退、暫停、單幀播放等多種方式，方便發(fā)生糾紛或刑事案件后查找證據(jù)；通過專用播放軟件還支持運動軌跡同步播放、及增強、銳化、均衡等圖像處理技術(shù)，改進視覺效果，凸顯細節(jié)。

外接接口：開關(guān)量報警輸入，繼電器報警輸出，方便系統(tǒng)集成透明 RS232/485 接口，可以傳輸現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)；預(yù)留外接傳感器等。

可移動性：在監(jiān)控地點移動條件下，實現(xiàn)完整的視頻監(jiān)控管理指揮解決方案。

系統(tǒng)保護：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，內(nèi)置硬件看門狗，可 7×24 小時連續(xù)運行，不死機。

信息安全：充分利用網(wǎng)絡(luò)隧道、H.264視音頻壓縮算法、防火墻/VPN、權(quán)限管理、安全認證等技術(shù)，保證監(jiān)控系統(tǒng)和錄像資料不被越權(quán)使用和破壞。

強大的管理平臺：分布分級式管理，用戶可以不受時間和空間的限制，對監(jiān)控管理目標(biāo)進行實時監(jiān)控、實時管理、實時查看以及實時指揮。

系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)：

我們將該系統(tǒng)以功能要求的不同分為前端設(shè)備層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層、中心服務(wù)應(yīng)用層（中心服務(wù)應(yīng)用層又可分為系統(tǒng)控制部分和視頻顯示與記錄部分），其大致結(jié)構(gòu)如下：

在各層之間我們均采用模塊化設(shè)計，相對獨立，在進行設(shè)備更換時不會影響整個系統(tǒng)的正常運行。同時層與層之間采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議和3G無線通信標(biāo)準(zhǔn)進行通訊，不受網(wǎng)絡(luò)平臺的限制。

視頻采集系統(tǒng)

根據(jù)監(jiān)控點的具體情況，在各監(jiān)控點安裝相應(yīng)的監(jiān)控攝像機（彩色或黑白、固定或活動云臺、定焦或變焦）和軟件系統(tǒng)。在每個監(jiān)控車輛可以安裝一個或數(shù)個監(jiān)控攝像機，外圍再各配備一臺云臺、防護罩及云臺控制器。每個視頻采集點各匹配一臺3G無線視頻編碼器。監(jiān)控攝像機用于各監(jiān)控點實時視頻信號。云臺可以由控制中心的計算機控制。用戶可對攝像機進行水平360度，垂直90度及變焦控制。

3G無線視頻編碼器是集音、視頻采集、音視頻壓縮編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸、WEB Server、輸入輸出控制等功能于一體的無線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸設(shè)備。3G無線視頻編碼器可以接入各種模擬攝像頭，將模擬音、視頻信號轉(zhuǎn)換為壓縮音視頻數(shù)據(jù)流，再通過3G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?/span>PC上解碼顯示。3G無線視頻編解碼器負責(zé)把攝像機的模擬視頻信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，同時進行壓縮，另外也傳輸控制信號，3G無線視頻編解碼器將編碼壓縮處理后的監(jiān)控信息通過3G無線網(wǎng)絡(luò)匯集到監(jiān)控管理中心，監(jiān)控中心能看到各監(jiān)控點的實時狀況，監(jiān)控人員可通過監(jiān)控中心局域網(wǎng)或Internet遠程實時瀏覽視頻圖像、遙控云臺。

為充分保證每個監(jiān)控點的帶寬，采用H.264的編碼標(biāo)準(zhǔn)，帶寬占用較低，并可實現(xiàn)圖像的優(yōu)質(zhì)傳輸和前端本地存儲，而且傳輸距離較遠,適用于廣闊區(qū)域的監(jiān)控。

無線傳輸系統(tǒng)

通過設(shè)備內(nèi)置的3G網(wǎng)絡(luò)模塊與運營商基站之間形成多對1的方式建立覆蓋監(jiān)控領(lǐng)域的無線帶網(wǎng)絡(luò)。產(chǎn)品具有傳輸距離遠、低時延（相對于行業(yè)類同類產(chǎn)品）和設(shè)備成本低的特點，可以提供高效和安全的視頻傳輸解決方案。WCDMA理論速率384Kbps，目前實際測試速率為250kbps左右，超過目前普通有線電話撥號上網(wǎng)的56kbps，是平均30-40kbps的GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)?-8倍。可以將不同地點的現(xiàn)場視頻信息通過無線通訊手段傳送到監(jiān)控中心。

監(jiān)控管理中心系統(tǒng)

監(jiān)控管理中心負責(zé)接收各監(jiān)控點通過WCDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的視頻信息，控制中心可以通過顯示器顯示各現(xiàn)場監(jiān)控點的圖像信息，并進行數(shù)碼錄像，用戶登錄管理，控制信號的協(xié)調(diào)。

監(jiān)控中心主要由控制主機、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、操作終端（PC或筆記本電腦）、監(jiān)控管理軟件與終端操作軟件都構(gòu)成，可實現(xiàn)對前端設(shè)備的配置、圖像監(jiān)控、錄像查詢、回放、云臺控制、電子地圖預(yù)警等功能。

轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器對經(jīng)WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)傳送來的前端監(jiān)控點攝像機采集的視頻信號進行設(shè)備訪問地址解析，轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控管理中心局域網(wǎng)視頻監(jiān)控服務(wù)器上，再經(jīng)交換機通過內(nèi)部局域網(wǎng)傳播至各個相關(guān)部門或人員的客戶端。

監(jiān)控中心發(fā)出的對于云臺、鏡頭等的控制指令通過無線設(shè)備傳送到監(jiān)控點。用戶可以通過位于監(jiān)控中心的云臺控制設(shè)備控制現(xiàn)場任意點的云臺、鏡頭的光圈、焦距、變倍；云臺的上、下、左、右、自動或輔助控制遠端的電源、攝像機開關(guān)等。

現(xiàn)場傳回的視頻圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號存儲在存儲服務(wù)主機上，可方便快捷地實現(xiàn)資料的存儲、更新、查詢、備份，為執(zhí)法工作提供依據(jù)（此存儲方式僅供參考）

            物流網(wǎng)3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖