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云南奥博科技有限公司

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高速公路无线数字微波传输监控系统 技术方案

2016/7/29 23:34:50点击:

一、工程概况 

    高速公路属于高等级公路。国交通部《公路工程技术标准》规定,高速公路指能适应年平均昼夜小客车交通量为25000辆以上、专供汽车分道高速行驶、并全部控制出入的公路。国际道路联合会在历年的统计年报中,把直达干线也列入高速公路范畴。公路运输具有门到门直达运输的灵活性,尤其适宜于客运和鲜货、集装箱的零担运输。这种功能,高速公路更为突出。据统计,19701972年有19个发达国家的公路与铁路客、货运输周转量年平均值之比分别为9.212.91可以说高速公路的建设情况可以反映一个国家和地区的交通发达程度、乃至经济发展的整体水平。

在科技飞速发展的今天,借助高科技安防通信手段来更早发现安全隐患,尽量避免和更有效率的制止各种事故的发生,成为保护人车安全,保证高速公路畅通无阻的有力措施计算机网络通讯技术图像压缩处理技术以及无线传输技术的快速发展,使得安全技术防范行业能够采用最新的通讯和图像/语音处理技术,通过建设灵活的无限网络来传输数字图像和控制图像,为实现本地和远程图像监控及联网报警系统提供了高效可行而且价格低廉的解决方案。

使用无限监控可以为监控人员提供实时的直观的路面信息,还可以通过显示屏、监视器等显示设备了解重点路段的实时状况,如果发生交通事故、车道阻塞或其他意外事件,可根据所在路段的摄像机采集到的图像信息进实时的直接观察和确认,为快速做出相应的决策并采取措施奠定技术基础,保证道路的畅通无阻。对于摄像机采集的信息,还可以进行记录存档,为以后分析取证提供直观可靠的依据。

 

 

 

二、公司简介

深圳市世纳科技有限公司位于深圳宝安大道裕兴第二科技园,是于20146月份成立的,主要从事无线传输设备的研究、开发、生产、销售,是集科工贸为一体的科研型高科技股份制企业。

企业的运作模式为事业部机制,为无线安防系统、通信事业部、SMT加工中心、公司是以通信为支点而发展起来的,现拥有雄厚的科研力量,高素质的职工队伍,齐全的开发、生产及检测设备、及合作伙伴。检测设备更是齐全,我们无一不合格品,我们的所有检测设备都做到了定期校验核准。

系列无线网络视频服务器及应用系统平台为代表的系列视频产品是公司自主开发并生产,拥有自主知识产权的各种以嵌入式结构为主的应用产品。

 系列无线网络视频服务器及应用系统平台是基于H.264压缩标准设计,集视频采集、实时压缩、网络传输等功能为一体,引领视频监控技术进入网络化的新时代。通过 系列无线网络视频服务器及应用系统平台,可以轻松地将模拟视频信号压缩成数字信号,并接入INTERNET,实现在局域网、广域网或者国际互联网上的实时视频传播,让远端客户足不出户就可以通过网络进行远程监控管理。

产品以其优良的图像传输效果、极低的网络资源占用、精益求精的产品性能规划,自动化的产品加工与生产,极高的性价比,获得广泛的实际应用。专业化的设计、施工、服务团队,诚实守信的企业服务理念,为产品和系统提供专业化的售后服务保障。免除所有用户的后顾之忧。

几年来,我们的无线网络视频服务器及应用系统平台和各种视频等产品销遍祖国的大江南北,各地共有外派办事处、经销商或总代理全国每个省、自治区、直辖市都有。我们与许多运营商、工程商都成功地合作过,黑、吉、辽、京、津、冀、晋、陕、甘、新、青、苏、浙、闽、川、桂、皖、赣等地网通公司、电信公司、铁通公司、联通及移动公司、专业的公安、行政、企业、展览馆、居民小区等的安防系统、视频管理系统均采用我们的产品。

世纳系列产品的研发、生产、销售过程中,我们不仅注重技术领先,重视生产过程的质量控制,更重视客户的满意程度及售后服务工作。每个省市区都有我们的售后服务网络。我们设有售后服务部及热线服务电话,每天值班12小时,节假日不休,软件问题2小时内、硬件问题4小时予以答复解决。

我们不仅能够在以前做得不错,而且在以后的日子也会做得更好。我们能够根据用户的要求,增加、完善新的功能,提供更为优质的产品及服务。当然,我们也存在着不足之处,我们愿意虚心向同行业学习,向电信运营商及先辈请教,使我们的各项工作做得更好,愿意为各地单位服务。

 

 

 

三、设计依据 

1行业标准和规范本安全防范系统设计完全符合中华人民共和国公安部有关条例和规范,包括:

安全防范工程程序与要求 GA/T75-94

安全防范系统通用图形符号 GA/T74-94; 

安全防范工程费用概预算编制办法 GA/70-94; 

/风险等级和防护级别的规定 GA/T38-92; 

民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范 GB50198-94; 

防盗报警控制器通用技术条件 GB12663-90; 

民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92; 

中国电气装置安装工程施工及验收规范 GBJ232-82; 

建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 CECS7295; 

系统接地的形式及安全技术要求 GB14050-93; 

 

2用户实际需求及分析

    根据实际情况和使用要求,设备主要应用高速公路监控,要求图像实时传回监控中心, 可结合中心软件实现监控、分析等管理的需求,由于现场实际环境需要进行数字无线的方法进行监控,同时要做到保密、抗干扰性比较强。 

 

3、设计原则

先进性:所谓先进是指要求采用的产品和系统是当代先进计算机技术的应用成果,具有一定的前瞻性,特别是符合计算机和网络通信技术最新发展潮流并且应用成熟的系统。

保密性和安全性:必须符合国家的安全标准和要求,以保护内部信息特别是密级信息不被非法访问。系统设计时应充分考虑数据库和应用系统的安全性,建立身份认证、权限认证,彻底屏蔽内外非授权用户的非法访问。 

智能化:系统中采用的产品和系统本身必须具有智能特征,比如自主编程、记忆功能、主动检测等;前端设备与系统必须有良好而可靠的通讯能力和故障自动检测、报警功能等等。

网络化:在计算机网络技术高度发展和广为应用的信息社会,设计完成的监控系统中所采用的产品和系统,必须与计算机网络技术相结合,实现各个子系统的信息共享,才能适应时代的前进、技术的进步,满足更广范围巡查的要求。

实用性:我们这里讲的实用是指要求所采用的产品和技术经过了市场的考验,能满足目前监控系统的需要而无华而不实之嫌,决不搞盲目投资、浪费资金。

兼容性:本系统能与其它信息系统接轨和共享数据本系统能够妥善处理好与其它信息系统的连接,做到与相关已建立好的信息系统的兼容。

成功应用:系统设计采用的产品和系统,必须是经过了一定时间市场考验的成熟产品,特别是在国内应该有成功的应用案例。

合理配置:系统设计时,应对需要实现的功能进行合理的配置,并且这种配置应该是可以被改变的,甚至在工程完成后,功能、配置的改变也是可能的和方便实现的。

良好操作:系统的前端产品和系统软件均具有良好的学习性和操作性。特别是操作性,应使一般水平的管理人员,在粗通电脑操作的情况下通过培训能掌握系统的操作要领,达到能完成监控任务的操作水平。

可靠性:设计必须遵守的原则是保证系统的可靠稳定运行。这个原则要兼顾到两个方面:

系统运行可靠-系统的运行要求可靠。要求从计算机的配置到系统的配置、前端设备的配置都要仔细考虑这个问题,对所有的设备进行认真的可靠性认证。

    保存和恢复设置方便-在实际运行中,即使系统的故障率非常低,也会因为各种意想不到的原因而出现问题。所以在系统设计时要考虑到系统设置数据的方便保存和快速恢复。

开放性:即使是最先进的系统,也有随时间的推移而落后的可能。在系统设计中,我们选用产品和系统时,应充分考虑系统的升级、扩展、维护问题,设计应全面、周到,注意预留到位并留有充分余量,以适应未来发展需要,主要体现在以下方面:

智能化升级-系统的软件是最有可能升级的,选用的系统管理软件必须有厂家的免费升级承诺。升级的操作应该相对简单,由系统管理员即可完成,不需要繁复的操作和专门的技术。

模块化结构-为方便硬件的维护和升级,设计时采用的设备应为高度集成的模块化产品。由其组成的系统应是模块化结构。这样便于系统的维护和升级。

经济性-为了确保投资合理性,要在满足其它基本原则的基础上选择性能价格比最优的系统和产品,从而使系统投资物有所值,不造成盲目投资

 

 

 

四、系统具体设计和建设目标

    出于长远规划的考虑,依据国家相关行业规定和规范的要求,结合实际需要,设计、建设的项目内容为以下几点: 

前端设备的布设; 

传输系统; 

主控系统; 

下面详细分述这三部分:

1、前端设备的布设

前端设备的布设系统设计为高速公路施工点现场实时监控系统,主要由摄像机、视频服务器等设备组成,由于点位较多,不可直接传送,需要经过多次传送,我们在这里设计采用高性能数字微波传输设备来保证系统的通畅性和稳定性。

前端设备布设如下图所示:

高速公路无线数字微波传输监控系统 <wbr>技术方案

 

 

 

2、传输系统

由于高速公路具有路段多、里程长、车辆多等特点,很难用运用传统的有线视频监控。即便付出较大的费用与施工代价,建立起来,都很容易在高速公路的施工中或车辆的运行中遭到破坏。随着无线传输技术的快速发展,无线监控以其自身的灵活性高,扩展性强,维护简单等优点,正被广泛应用于高数公路等监控现场环境复杂的场地,对监控现场的远程监管起到了至关重要的作用。

无线传输分为:模拟微波传输和数字微波传输。

2.1模拟微波传输

模拟微波传输系统原理图

 

模拟微波传输就是把视频信号直接调制在微波的信道上,通过天线发射出去,监控中心通过天线接收微波信号,然后再通过微波接收机解调出原来的视频信号。如果需要控制云台镜头,就在监控中心加相应的指令控制发射机,监控前端配置相应的指令接收机,这种监控方式图像清晰,没有延时,没有压缩损耗,造价便宜,施工安装调试简单,适合一般监控点不是很多,需要中继也不多的情况下使用。其弱点是:抗干扰能力较差,易受天气、周围环境的影响,传输距离有限。目前,已逐步被数字微波、COFDM3GCDMA等取代。

 

2.2数字微波传输

数字微波传输系统原理图

高速公路无线数字微波传输监控系统 <wbr>技术方案高速公路无线数字微波传输监控系统 <wbr>技术方案

数字微波传输就是先把视频编码压缩,然后通过数字微波信道调制,再通过天线发射出去,接收端则相反,天线接收信号,微波解扩,视频解压缩,最后还原模拟的视频信号,也可微波解扩后通过电脑安装相应的解码软件,用电脑软解压视频,而且电脑还支持录像,回放,管理,云镜控制,报警控制等功能;现在随着数字存储方式的普及,接收下的来的信号可以直接通过NVR存储显示或者直接进存储服务器,配合磁盘阵列存储;这种监控方式图像有720*576或更高的的分辨率选择。数字视频监控既可以看到实时的监控画面也有一些模拟微波不可比的优点,如适合监控点比较多,环境比较复杂,需要中继也多的情况下使用,监控点比较集中它可集中传输多路视频,抗干扰能力比模拟的要好。也可以根据实际情况已有的装备设置增添无线数字传输,以减低成本。

高速公路车多路长,环境复杂,布线空难;全天候不间断使用,需要使用能24小时持续传输且耐用的传输方式;阻碍物多,中继需求大,根据高速公路的实际情况和要求,更加适合选用无线数字微波传输进行无线监控,达到实时监控,保障道路畅通无阻、人车安全的目的。

无线数字微波传输方案特点:

室外安装防水 防雷安装及配置

由于本设备不同配置型号相应防水防尘等级不一样,在实际安装及使用中应注意防水配套处理,主要是天线接口及物理连接以太网口连接处,推荐用3M 防水胶泥及胶带进行缠绕密封处理;设备防雷应该天线接口处加装相应的频率避雷模块进行防雷保护。

高安全性 

适用TCP/IPIPX/SPXNetBEUIBOOTPDHCPTelnetFTP传输协议支持SNMP网络管理,支持IEEE802.11a/b/G,符合Wi-Fi国际标准,提供64位和128WEP加密,有效阻止未经授权的用户对网络的威胁。

低成本 

使用无线网络可以避免安装线缆的费用,特别是长距离高速公路,布线周期长,布线施工难度大并且需要消耗大量人力物力,采用无线桥接的方式,架设一对网桥只需要很少的时间,快捷方便。可根据不同时期的网络需求改变设备 架设位置,保护用户投资。

d安装管理方便灵活 

设备适用市电供应,再无市电的情况下可根据当地情况适用风光互补发电机或太阳能发电机,安装方便。 支持 Web远程管理方式,为以后的设备维护带来方便。 

网络业务扩展 

随着无限传输周边产品的开发力度增加。越来越多的周边产品进入我们的生活,例如 WIFI 3G话机、 PDA、手机等产品,提高了人们的工作效率,减少了网络的地域限制。 

 

3主控系统 

由于高速公路的道路运输性质决定其往往是穿市跨省的,在这种情况下,得建立起总的中心监控室和分控中心,让县级、市级、省级的工作人员都能监控到高速公路的实时情况。

监控中心简单连接示意图:

 

高速公路无线数字微波传输监控系统 <wbr>技术方案

 

3.1中心监控室具有的功能: 

主控室是整个系统的信号控制及信息交换中心,具有最全面的系统功能

可实时显示任意一路或多路监控点的影音信息,进行实时监测。 

可对任一路摄像机的显示效果、录像速度进行设置,以达到最佳效果。 

可对某一路或某几路重要监控点的图像进行多种模式的存储录 像。 

重要录像资料可以备份和播放。 

可对录像资料进行多种智能检索和回放。 

可任意控制前端云台和摄像机镜头,选取最佳角度和距离监测现 场情况。 

具备强大的联网传输功能,可将各路监控信号远传广域网,实现 网络监控。 

通过在数字智能型控制主机上的设置,可将监控信号上传到 internee 网,实现远程监控。

 

3.2其他网络分控端具有的功能: 

其他网络分控端设备主要指高速公路所在安装的分控计算机。作为网络分控端必需具备三个条件才能够实现分控管理的功能。包括:分控端的分控计算机必须与中心数字主控设备联网;在分控计算机上安装专用分控软件并运行;享有最高管理员的授权和密码。 

具体功能有: 

通过网络可以随时观看所有监控点的视频图像。 

通过网络和分控软件可远程控制各监控点的云台和镜头,摆脱地域限制。 

可登陆到监控主机,任意查看以前录像资料。 

可对前端摄像机的色彩、对比度、饱和度等进行调整。

根据施工单位所要求的其他功能也可安装。 

 

 

五、器材设备的选用

为了保证系统工程的先进性、可靠性、实用性,系统所需要的器材设备,应根据设计任务书的总体规划要求,在认真进行现场勘察对系统 工程有了较为深入了解的基础上,选用名牌优质、符合国家标准并经国 家质量认证、性能价格比合理的产品,达到设备性能优良、质量可靠、价格合理。 

 

1网络视频服务器的选用 RO系列)

产品概述:

无线视频服务器可以远程实时传输声音、视频图象控制指令,数据报警联动设备

无线视频服务器解决了网络视频服务器和CDMA视频服务器在D1 CIF图象格式

不能实时传输图象的问题,还可以同时实时传输多路图象      

采用最新H.264视频编码技术、MP3音频编码技术,支持双向对讲

音、视频完全同步(唇音同步)  

内嵌GUI,操作直观、简捷,通过485与键盘/矩阵接口

支持远程云台控制,支持通道选择及可编程控制通道巡检   

支持动态IP地址,支持局域网、InternetADSL、有线通

图像标准:NTSC制或PAL

音频输入:1 2路、4路、8

信噪比:80dB

分辨率: D1Half D1CIF

传输帧率:每路视频,帧率(1-30/1-25)连续可调,根据带宽自动调节:

输出码率:16Kbps4Mbps连续可调;16Kbps1152Kbps连续可调

报警:4路输入,4路输出;可以视频丢失侦测、视频遮挡侦测自动报警客户端联动

图象抓拍功能:报警时自动抓拍图象,将实时图象数据传输到设定服务器

通讯:内嵌,Web  Server 全面支持IE监视、控制、设置、升级

传输协议:TCP/IP UDPMULTICAST

工作温度:-10°C - 55°C

电源电压:外置电源、12V输入

功耗:6W/9W

PALD1704×576Half D1704×288 CIF352×288

NTSC制:D1704×480; Half D1704×240; CIF352×240

音频:采样率,32KHz44.1KHz48KHz Mp3压缩方式

    

2无线传输设备的选用 RO系列)

根据不同的距离等条件可选用不同型号的无线传输设备。

 

现以5-10公里为例,简单介绍一下RO系列无线数字微波的功能特性。

用于实时传输高质量的音、视频、控制信号。网络数数据数字化传输

传输TCP/IPIPX/SPXNetBEUIBOOTPDHCPTelnetFTP协议支持SNMP网络管理

支持IEEE802.11a/b/G,符合Wi-Fi国际标准,提供64位和128WEP加密

支持点对点、点对多点,监控后端无需采集卡,即可直接录像,远程互联网访问,实现城区无线局域网络传输。

支持DHCP用户端/服务器动态IP地址分配,支持 MAC地址过滤,无缝漫游。支持基于WEB方式的管理。

传输速度54M/bps 

工作电压:DC-12V,AC-220V

传输方式:无线微波。

传输频率:2.4GHz

传输信号:全数字。

传输距离:5-10公里(可视距离)

发射功率: 600mW

天线增益:15dB

天线角度:360

工作温度:-20~~~+65

 

 

六、系统功能

在高速公路主要路口架设全天候摄像机各一台,通过先进的无线微波方式RO系列将图像传回控制中心,中心能看到清晰高质量的各监控点画面。从监控点到控制中心可传输2-45公里(根据实际情况选择传输范围不同的设备),如需距离更远或有严重遮挡的情况下可使用中继设备可满足传输要求。

 

    监控功能:

在授权的情况下,可以在任意监视器上调看任意摄像机监控图像,并可以完成相应的PTZ控制功能;

 

录像功能:

随时都可以对所监控的画面进行录像,录像文件保存15天,以备出现事件后,便于事件分析;当硬盘空间小于设定的容量时,后续的录像可自动覆盖最早的录像资料。

 

扩展功能:

如某区域监控图像送入某系统专网,该专网相关负责人可在任何终端访问监控系统了解水库的现实状况。领导既可以远程监控所属区域,也可以远程下调(检索)录像。本着系统既先进、实用、成熟、可靠,又具有开放性、可扩展性好,达到兼顾投资合理、效益最佳的目的。

 

智能化检索回放功能:

视频服务器录像提供了智能化快速检索回放录像资料的功能。回放录像资料时,可按时间、地点、摄像机、报警事件等要素进行检索,大大降低了检索时间和复杂程度,使工作人员能迅速地查找到需要的录像资料,回放速度可调。由于采用了高清晰的视频数字压缩技术和每路最大帧速为25/秒的录像技术,保证了画面回放清晰流畅,杜绝了图像马赛克、边缘锯齿等现象。

 

安全性:

可靠的网络远程管理控制功能,系统可依照分级权限设置,将图像方便传送到相关部门和个人,便于相关部门共享监控数据信息。

 

系统管理功能:

视频服务器提供强大的软件管理功能,包括:

高度的系统可扩展性;

界面采取模块化设计,使用户界面可实现自由的定制扩展,包括界面风格、菜单;

     图形化配置,使配置变得简单、直观,实现“解决方案=配置”;

强大的管理功能,使用户轻松管理系统中所有的摄像机、监控设备;

自由的电子地图配置方案,实现多级分层电子地图;    

高度的系统兼容性,可实现多种产品在本软件下运行及管理;    

分布式结构提供无限硬件存储容量;    

连续的、计划性的、或以突发事件为基础的录像和事件存储能力;    

强大的视频搜索引擎,可以按时间、日期、图像变化率、报警和用户定义的搜索查看。