才茂通信基于无线视频监控对野生动物资源考察项目的应用方案

一、行业背景

    长江正源沱沱河的冰川、雪山融水与长江南源当曲汇合后通天河，通天河宽达数公里的瓣壮河道流淌100公里后，为冬布里山阻挡；

    宽阔的水面收为一束，切开冬布里山的岩石，形成万里长江第一峡——也称牙哥峡的烟瘴挂峡谷。

    峡谷中通天河蜿蜓曲折，两岸山峰耸入云端，独特的地貌和充足的降水，孕育了丰富的生物多样性资源，茂密的草原植被承载着数量众多的野生动物；

    包括雪豹、白晨鹿、马麝、野牦牛、藏羚羊等国家一级保护动物，岩羊、棕熊、猞猁、兔狲、藏羚羊等国家二级保护动物，是三江源国家自然保护区的核心区。

    有鉴于此，绿色江河以28年长江源生态保护的资料、经验和执着，开始实施“烟瘴挂生物多样性调查”项目。

    在2015年6月8日，腾远智拓电子公司技术人员随绿色江河、由志愿者--植物学家、动物学家、人类学者等多学科专家组成的植物考察队、野生动物考察队、人类学考察队；

    在曲麻莱县政府、三江源生态保护协会及措池村牧民的帮助下前往措池村夏俄巴建设三号营地。

    现场安装5台高清云台摄像机和多台红外照相机，需要将摄像机拍摄的视频图像采用无线方式传输到3号营地监控室；

科学家借助高清网络摄像机、红外照相机、等专业摄影设备采集到的数据、图片、影像资料记录并呈现了夏俄巴野丰富的生物多样化，对夏俄巴的动植物进行全方位为调查。

二、需求分析

    监控室设立在3号营地，将图像传输到3号营地监控室

    监控室采用电脑作为监控主机，可对视频图像进行存储、回放

    所有设备供电采用太阳能供电，建立电源备用系统

    采用200万高清网络云台摄像机

    设备适应于海拔5000米高原地区，昼夜温差较大

    安装5个监控点位全部采用无线传输

    监控器材及供电设备全部采用牦牛运输到指定安装位置

    设备安装在无人区，没有手机信号，没有网络，确保设备零售后使用

    为了确保本次雪豹拍摄任务顺利进行，我们根据现场状况，针对性的制定了一个详细的无线监控方案，本方案将会满足相关部门的各种无线监控需求。

三、解决方案

1、系统组成

    工地现场无线视频监控系统由硬件系统和软件系统组成。

    硬件系统主要由前端无线视频监控系统和监控中心建设组成。

2、前端视频监控系统

    前端视频监控系统由视频图像采集设备、无线局域网传输设备、防雷和接地基础建设等组成。

3、无线视频传输示意图

    现场每个点位传输距离及带宽不同，无线传输设备选型也不一样，设备及传输示意图如下：

4、无线网络传输系统

    无线传输系统是保证监控点与指挥监控中心正常通讯的基础，在设计上要遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。

    同时综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。

    本系统采用前端点对点采用无线网桥传输方式，利用山顶最高点及点位附近的高点作为中继，链接网络传回市监控中心。

    另外，选择无线设备还能确保在远距离传输的同时有稳定的高带宽可供视频传输使用。

    考虑到不同无线设备用户传输数据的带宽不同，本方案中主要采用802.11an标准的系列设备，一般传输距离越远无线信号空间衰减越大，即链路带宽会越小，但在本系统设计应该足够满足数据传输的要求。

    由于无线信号在传输过程中，发送点与接受点之间不能有大物体的遮挡，这样会导致信号无法传输，因此当受到遮挡时，需要在遮挡物附近放置一个无线中继设备作为信号传输的中转。

    可以远程监视网桥传输速率和远程设置参数，调节设备；便于人员维护。

5、无线网桥设计

    根据主级联网路布局，传输方向、距离、带宽。设备设计为近距离传输通道无线网桥ST58T8G 5对、远距离高带宽无线网桥ST5801GB 3对，远距离单极化设备ST5023TD 1对。

    监控点每个带宽至少8兆带宽，通过点位累加，最大位置为50兆。考虑天气、距离因素的影响数据的带宽限制，

    有效带宽的保证可选择高传输速率的无线网桥和高增益定向天线。同时考虑设备统一性和后期的扩容。

6、无线传输部分——无线网桥

标清级无线网桥—CM530-61

产品外观：

高清级无线网桥—CM530-81

产品外观：

7、全天候防护罩

为保障高清网络摄像机正常运作，要求具备防水、防腐功能，并根据天气状况智能调控温度；采用光学玻璃，保持通视透亮。

8、设备防雷系统

    由于塔吊过高，雷电侵入通信等网络系统的途径主要有：经电源系统引入；信号传输通道引入；由于多点接地而产生地电位反击及因屏蔽不良而造成雷击对网络及其设备的电磁脉冲干扰等。

9、监控中心建设

 

    控制子系统

    控制子系统主要包含视频管理服务器、视频监控系统客户端软件软件、森林防火系统软件平台及相关配套设备。

    显示控制子系统

    显示控制子系统主要为实现视频监控的统一调用、控制及显示而设计的，实现对数字视频的远程访问、视频流接收、数字视频显示等功能。

    本次方案设计由网络高清解码器解码，通过HDMI线直接输出至显示器，以便实时预览。在客户端电脑安装客户端软件，对摄像机进行实时预览和录像回放操作。

10、软件系统

    视频监控平台软件系统1套，视频图像通过平台的建设，建立市级防火业务基础框架，为未来的进一步扩展奠定良好的基础。

    视频监控平台软件系统：实现对视频监控信息的采集、存储、转发、调度和管理，可在监控中心调用、控制、设置任何一路前端视频，支持视频的扩展和不同视频监控设备的接入。

11、视频监控平台软件

监视功能：

    通过综合视频监控系统可实现大容量、分布式的实时直播：即在系统中可通过监控管理终端和专用的操作设备(如专用控制键盘)方便、

    快捷的对前端监控点进行切换、云台快速转动、镜头缩放的操作，从而及时的发现违法犯罪行为及各种突发事件，并通过对被监控对象的跟踪显示，及时通知相关人员进行围捕或处理。

    各级领导、相关单位及其它授权客户也能查看任意监控点的实时图像，并可对前端监控点进行权限内的操作。

    监控管理终端和授权客户端可实时监视多路实时图像信息可实现一机多屏同时监视；监控管理终端和多个网络客户端可以同时监控任一前端图像。可以在多种画面分割模式中切换显示。

    系统还可通过视频解码器的硬解码方式，在监控室配置的液晶监视器、PDP、CRT等显示设备上可以实时显示前端任意一个或多个监控点的图像，并可通过专用操作键盘进行切换操作及对前端监控点进行云镜控制。

特点：

    监控管理终端可实时监视多路实时图像信息并实现一机多屏同时监视；多个网络客户端可以同时监控任一前端图像

    摄像机分组：支持按照监控区域、管理权限和实际使用情况（如行进路线）分组，设置简单

    轮巡：系统具备视频自动巡视功能，在可设定的间隔时间内对全网的监控点进行图像巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，轮巡间隔时间可设置。

    摄像机信息设置：设置系统内所有摄像机的位置、IP、别名、所在区域、场所等信息

    支持实时设定视频编解码器的各种参数，如码率、品质、分辨率、制式、帧频、色彩、音量等

图像选择功能：

    值班人员可选择或自动切换前端任意一路图像（只要权限允许），图像显示方式包括自动循环切换、分屏显示、手动切换。

摄像机控制功能：

    值班员可手动控制高速球型摄像机、云台摄像机的所有可变参数，包括焦距、光圈、监控范围等。

    云台摄像机和高速球型摄像机控制功能：支持方向控制、自动扫描、预置位管理、光圈焦距管理、镜头缩放；云台速度可调；

    支持灯光、雨刷、电源开关控制；支持自定义辅助开关控制；支持摄像机锁定与解锁；方便进行云台／快球控制器的参数设定。

    在进行云台控制时，高级别的用户具有优先的级别，当高省级监控中心的用户在进行控制操作时，下一级管理站的用户就无法控制云台，系统支持多个控制级别的划分。

动态字符叠加功能：

    系统能将采集到的现场状态实时数据、摄像机的号码、所在位置、摄像日期和时间等信息于图像进行叠加，以便在监视器上显示。

可在图像的任意位置叠加图片和黑屏框以屏蔽需隐藏的图像区域。一旦发生报警，实时叠加的状态数据会闪烁，提示有警情发生。

数字虚拟矩阵功能：

    IP网络具有虚拟视频矩阵切换功能，并支持摄像机在监视视窗上的拖拽或浏览应用程序上摄像机的双击功能。

    虚拟视频矩阵（IP网络）能有效的从编码器（实时模式）切换到NVR上的视频/音频记录（回放模式），反之亦可。

    只要有足够的权限，虚拟视频矩阵（IP网络）允许用户以实时或回放访问IP网络中NVR上的音频/视频记录。

    只要有足够权限，用户可在虚拟视频矩阵上的任何浏览工作站进行云台，云镜和快球控制。

系统网络管理功能：

    在控制中心的安防系统网管终端应能够对视频监控系统中包含的视频前端设备、控制设备、存储设备等的运行状态进行综合的监视与管理，在必要时可修改系统数据及配置。

多级用户权限管理功能：

    在整个系统中，系统具有精细权限管理功能，能对系统中所有权限用户进行统一、准确、精细的管理和权限划分，保障系统中高级用户和各级领导在重大情况或紧急情况下对系统的操作控制优先权。

安全管理功能：

    系统实行操作权限管理，按实际的管理架构对每个用户赋予不同权限等级；系统登录、操作都需要进行权限查验；

    系统所有重要操作,如登录、控制、退出、报警确认等，均有操作记录，系统可对操作记录进行查询和统计，所有操作记录具有不可删除和不可更改性。

配置功能：

    系统的所有前端设备的参数都可以在监控中心由系统管理人员远程配置和修改，在进行系统设备配置时，不会对系统的正常运行产生丝毫影响。

四、系统构建

监控点分布：

无线监控方案-监控点

1）勘察地形，确定监控点位

    现场如上图所示，夏俄巴大致有5个山头，技术人员陪同动物学家现场勘察确定5个监控点位，监控点位需要满足以下几点：

    1、判断这些位置为野生动物活动范围

    2、监控点位到3号营地监控室可视无阻挡。

    3、还要确定太阳能光照时间，确保供电系统正常。

    4、便于设备固定安装位置

2）现场传输示意图

无线监控方案连接图

3）设备现场安装

    5个监控点位比较分散且现场环境非常恶劣，为确保图像传输更稳定，全部采用电信级远距离高带宽无线网桥ST58T823一对一传输，所有太阳能供电系统采用一主一备，主备电源可自动切换。

现场安装图片

五、总结

    根据长江源头高海拔、温差大等需要，需要先进的无线视频监控系统。整个系统采用工业级无线网络视频传输设备。

    在长江源头野生动物正常出入的地方安装高清球机和无线视频监控设备，通过无线网络传输到服务器。最后通过一条网线进入监控室一楼的NVR做存储、录像，和球机云台的控制。就这样整个方案安装非常简单、省时、省力，既方便的管理同时又能轻轻松松的在监控室调度每路图像的操控。