CDMA无线视频监控方案

方案概述：
  当今，通信技术和数字视频监控技术不断发展，视频监控系统应用场所日益多样化，视频监控的需求和相应的系统解决方案也层出不穷。
但是，对于车、船等移动目标上的视频监控和远距离（数百公里，甚至上万公里）分散地点视频监控的需求，现有的系统解决方案（包括光纤、ADSL等基于有线的解决方案和微波、卫星、无线局域网等基于无线的解决方案）有很大的局限性，或者因没有很好的解决方案而难以满足需求，或者因系统建设费用和系统运行费用太高而难以普及。
CDMA无线视频监控系统的研制成功，无疑为视频监控提供了新的系统解决方案。由于借助运营商的基站和网络资源，无需自建基站，对于车、船等移动目标上的监控和远距离视频监控，是一种十分廉价且易于普及的系统解决方案。
CDMA多通道无线移动指挥监控系统 ，核心技术采用世界最尖端的图像压缩处理技术 。拥有自主核心知识产权的H.264++压缩算法，结合最先进的计算机、INTERNET、CDMA捆绑通讯等技术，CDMA单通道传输352*288（CIF）图像时，传输速度每秒可达10-22帧，四通道CDMA图象传输完全实时（25帧/秒），单台无线视频主机最多支持8个CDMA通道集群。双CDMA通道、多CDMA捆绑技术图像传输完全实时（每秒25帧），目前在业界遥遥领先，正在引领多种行业的管理、技术革命。
   本系统具有图像传输快、图像超强清晰（远端图像分辨率支持 704*576）、节省带宽（最低宽带仅占5K）、节省硬盘存储空间（压缩比是MPEG系列压缩40-90倍）、安全保密性强 、 特别适合远程集中管理、功能强大等突出特点。
   本系统采用可扩充的.NET框架层次结构,支持最先进H.264压缩算法与ASF等最新流媒体.
   突出优点：没有距离限制、不受阻挡物的影响，高速移动可达 150公里/时。
   CDMA 多通道无线移动指挥监控系统特别适合消防、武警、公安等移动指挥车辆。该系统已经被成功运用中国公安部第三研究所、中国湖南省公安消防总队、张家界公安消防支队。
用户需求分析：
各部门领导结合安全生产及应急指挥的实际情况，需要在遇到紧急突发事件时将野外现场的实时视频图像传输到计算机应急管理中心，方便各部门领导在第一时间能够远程指挥现场的应急抢险工作。

 
系统建设原则：                                      
   本方案应用于野外移动视频的传输和远程无线应急指挥，主要功能是将被监控的现场实时图像通过CDMA集群无线传输方式传输到指挥中心，采用TCP/IP技术将图像传到（要能够上因特网的地方, 不受距离限制）指挥中心总部的计算机或大屏幕上，便于移动指挥和监控指挥中心总部的指挥人员及时准确的分析、判断被监控对像发生的情况，做出正确决策和指挥。同时能够在移动指挥和监控指挥中心总部存储远程图像，便于以后备查取证。
   通过对项目要求进行仔细的分析和研究，我们提出了以无线视频监控信号、计算机网络、CDMA集群无线移动上网为主体的设计方案。本设计方案自始至终体现了以下的设计思路:
  1、先进性原则
   纵观世界监控领域，无线网络化数字化监控系统已成为全球的潮流，为此，我们所推荐的系统，从采用CDMA集群无线IP方式到数字图像处理，都标志着当今国际最尖端的通讯传输和数字图像处理技术。
  2、配置合理性原则
   在整个方案的设计过程中，我们始终把配置的合理性作为设计的重要依据。把用户的每一分钱都用在刀刃上是我们设计的原则。为此，我们在设计的每一个环节都充分考虑到配置的合理性、设备的利用率以及产品的性价比，确保用户的每一分投资都用在实处。
   设备的选用、模块化的设计，无处不体现本公司处处为用户着想的思想。可以这么说，本方案每一个产品都能充分发挥自己的性能，决无资源的浪费，体现了高性价比的原则
  3、高可靠性原则
   由于“CDMA集群无线移动监控指挥系统”有其特殊性，因此必须保证其系统的可靠性；同时，为适应用户要求水平的发展，必须保证整个系统具有相当的可扩充性和可升级性。经过专家讨论，我们决定在设计方案中采用国际上流行的模块化设计方式，以保证系统的可靠性和扩充性。本系统可全天24小时连续工作，整个系统具有高可靠性、高稳定性等特点，足以保证系统常年连续、稳定的正常运行。
  4、可管理性原则
   “高科技的产品，‘傻瓜’式的操作”是我们设计操作软件的宗旨。针对现在社会上存在的系统越先进，操作越复杂的情况，本公司专门对操作软件进行了全面的优化，并采用了“所见即所得”的直观式操作方式。友好的用户界面和简洁直观的操作方式使得用户只需接受几小时的培训，便可对此先进的系统进行熟练的操作，真正方便了用户的使用管理。
  5、经济性原则
   追求高效、低成本是监控行业逐步走向商业化的必须采取的措施。因此，所选用的设备在兼顾合理的、良好的性能的基础上，也要考虑经济性，除考虑系统总体造价外还应考虑长期运行所造成的成本。
   在整个方案的设计过程中，本公司始终把配置的合理性作为设计的重要依据。我们所推荐的全套系统具有低电耗和免维护特点。有效地降低了系统运行中的维护费用。整套系统运行节省人力费用及耗材费用。
系统结构介绍                              

 
利用摄像机采集现场实时视频信号，通过线缆连接到CDMA集群视频传输系统主机上。系统主机将视频信号通过CDMA无线网络传输到接有计算机网络的远端应急管理中心，管理指挥中心控制服务器接收并控制前端传回的视频图像并录像。通过电缆将视频图像输出到监视大屏幕上。　
系统主要功能特点
  与传统的闭路监控系统和数字视频监控系统相比，CDMA移动视频监控系统具有一些独特的优势：
● 图像压缩算法：采用最新的、压缩比极高的H.264＋＋视频压缩算法;
● 网络图像传输：网络资源占用低，在低带宽条件下传输高画质、流畅图像;
● 支持动态IP：采用动态IP解析技术，自动解析Internet分配的IP地址;
● 可移动性：在高速车载视频监控条件下，实现完整的视频监控解决方案;增强型的CDMA移动视频监控系统最高可以实现流畅的25帧/s的高清晰图像效果。
● 网络化：通过CDMA和计算机网络，真正做到任何时间、从任何地方、对任何现场都能实现监控。
● 方便使用、操作管理简单：既可以安装客户端软件，也可以直接通过WEB 方式进行远程监控和远程管理，图形化界面;
● 完整的监控管理功能：系统为用户提供了灵活的监控画面选择,以及实现图像抓拍、录像和录像回放、报警和报警联动功能;
● 信息安全：充分利用网络隧道、128位加密算法、防火墙/VPN、加密锁、权限管理、安全认证、实时时钟等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏;
● 强大管理平台：分布分级式管理，用户可以不受时间、空间限制对监控管理目标进行实时监控、实时管理、实时查看、实时指挥。
● 采用外部看门狗技术。根据我们以往的经验，视频传输系统因为有大量的数据处理，硬盘长期使用后可能导致系统死机。为解决这个问题，本设计中使用了我公司设计的中央控制器的外部看门狗功能。中央控制器定时与主机系统通讯，如果超过规定的时间，中央控制器将通过内部专用继电器控制重启系统主机。如果在规定的时间还是无法和主机正常通讯，将再次重启系统主机并延长下一次重启的时间间隙。重启次数和时间间隙都可以自由设置。在实际应用中，该设计能够大大降低对人工现场维护的需要。　
移动视频监控系统是基于联通的CDMA网络，主要由以下五部分组成：
* 视频的采集压缩模块
* 无线的数据传输模块
* 视频图像记录模块
* 云台摄像机控制模块
* 中心的监控管理平台
系统结构简洁明了，扩展性好，能适应多变的监控要求。
1、前端视频采集模块前端的视频采集模块实现的功能是从普通的视频摄像头中捕捉瞬时的视频信号，然后压缩。该模块支持不同的压缩比和图像大小，用户可以根据需要选择图像格式和帧率。对图像帧率、抓拍、抓帧功能等都有完整管理设置。
2、无线传输模块视频采集压缩后就可以将压缩好的视频图像文件传送到中心：传送的方式是通过CDMA集群式模块，将图像分别拆包传输，由于一个CDMA模块的实际传输量经测试只有40－50K，集群式模块的传输量就达到了320－400K，就可高质量完成图像每秒25帧的全实时传输。同时，系统具有CDMA的PPP拨号过程，并嵌入式地实现了TCP/IP协议、同时支持动态IP。
3、控制功能：系统对云台的控制，摄像机的变焦，预置位及巡航。
4、图像记录：移动视频监控系统除了利用CDMA进行图像传输之外，也是一台硬盘录像机，具有硬盘录像机的录像、回放、控制、备份、自动存储及删除等一切功能。可将现场预览时不够清晰的图像记录下来，回放时高清晰还原。
监控中心
监控中心的接入方式有两种：
* 公网接入。
  只要是一台具有公网IP或者域名的服务器即可，启动服务后，就等待各个监控终端的连接，费用低，方便快捷，保密性差。
* 联通专线接入。
  专门的客户名和密码认证，保密性好；由于专线接入，图像数据无需再通过公网上传和下发，因此，图像还原后延时小。
* 媒体转发，多个用户端可以访问。
  移动视频监控系统实现了基于无线和有线网络的点对点、点对多点、多点对多点的远程实时现场监视、远程遥控摄像机以及录像、报警等功能。移动视频监控系统支持多人同时监控（或多监控中心）、跨区域分级监控，可以实现超大规模监控，系统还拥有标准CIF格式的视频图像、强大的用户管理功能、系统的兼容性、方便的可扩展性等众多优点，代表了最先进的图形图像移动视频监控系统。
技术要点
 与传统的闭路电视监控系统和数字视频监控系统相比，移动视频监控系统具有一些独特的优势：
图像压缩算法：采用最新的、压缩比极高的H.264＋＋视频压缩算法；数字矩阵可用流媒体技术转发，方便多个用户访问；除了将图像数据上行传输功能外，还可将图像和数据资料进行下行接收，
网络图像传输：低网络资源占用，在低带宽条件下传输高画质、流畅图像；支持动态IP：采用动态IP解析技术，自动解析Internet分配的IP地址；可移动性：在高速车载视频监控条件下，实现完整的视频监控解决方案；可实现的25帧/s的高清晰图像效果。
网络化：通过CDMA和计算机网络，真正做到任何时间、从任何地方、对任何现场都能实现监控。方便使用、操作管理简单：既可以安装客户端软件，也可以直接通过WEB方式进行远程监控和远程管理，图形化界面；完整的监控管理功能：系统为用户提供了灵活的监控画面选择, 电子地图使用，对云台、变焦的控制，预置位和镜头的轮巡。
信息安全：充分利用网络隧道、128位加密算法、防火墙/VPN、加密锁、权限管理、安全认证、实时时钟等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏；
强大管理平台：分布分级式管理，用户可以不受时间、空间限制对监控管理目标进行实时监控、实时管理、实时查看、实时指挥。
中心大型管理系统平台                                  
中心主控:
  中心必须配置至少一台主控工作站，安装中心主控软件，该主控软件可以实现实现对网络内所有数字图象设备的网络监视、控制、查询、浏览、刻录、电子地图报警等功能，具备最高的控制管理权限，通过可以外接对讲耳麦实现和现场的对讲指挥功能。基本规格的主控软件可以监控查询管理各类数字图象设备的最大64路图象数据。
中心分控:
  中心根据需要选配多台分控工作站，均安装监控中心分控软件许可证，该软件相当于C/S分控端，基本功能同主控软件.。
中心系统管理服务:
  中心必须配置系统管理服务器，安装中心系统管理服务器软件，软件模块可以对整个系统的人员、远程数字图象设备、远程报警设备、远程接入服务器的各种采样参数、联动策略设置、电子地图进行集中配置管理，同时实现对所有客户端（包括C/S和B/S方式）实时访问的权限控制和管理。
中心流媒体转发服务:
  当中心与现场网络带宽有限时，为了满足中心或其他远程客户同时对远程监控场所设备的访问，中心还需要配置流媒体转发服务器，内置流媒体转发服务器软件用于流媒体转发。设置流媒体转发服务器的目的在于缓解网络带宽紧张的区域，对该区域内的CDMA集群无线视频传输主机的访问全部通过流媒体转发服务器软件模块来进行转发，使得该CDMA集群无线视频传输主机的视频服务只占一个通道。流媒体管理软件模块的多级设置可提高响应访问的效率，可以合理规划流媒体转发服务器软件模块的设置，以求更少的时间代价换取更高的带宽利用率。根据实际情况也可以在监控现场安装二级流媒体转发服务器和软件，实现WAN环境下二级流媒体数据转发功能，支持双网卡和跨网段应用环境，捆绑中心流媒体转发服务器软件使用。
中心网络存储管理服务:
  为了保障数据安全，中心还可以配置网络存储服务器，内置网络存储管理服务器软件，实现远程所有图像的实时录像、报警录像、中心集中备份和事后检索查询，存储的媒介可以是普通硬盘，也可以是磁盘阵列或磁带库。    

系统功能
（1）远程调用历史资料。
  监控中心可以通过专用软件查看、调用CDMA集群无线视频传输主机的任意图像，可以对任意视频进行云台的上、下、左、右控制，可以对视频进行远程录像。
（2）超大视音频管理功能
  系统可同时连接上下级百个前端设备CDMA集群无线视频传输主机，可控制前端设备连接的全部摄像机信息，可自由选择发送任意一路摄像机到任意一个液晶电视墙上。
（3）液晶电视墙功能（可选）
  系统可同时连接发送多个前端设备，将接收的音、视频图像发送到任意一个液晶电视墙上 ，输出数量远远超过模拟矩阵。在中心可以配置一套液晶电视墙显示图像，可以很容易的切换CDMA集群无线视频传输主机的视频。
（4）用户权限管理：
  本系统具有多用户权限管理功能，可以设置不同等级权限，允许多个具有不同权限的工作人员进入系统，在自己权限的范围内进行监视管理工作。数字矩阵提供了用户帐号的开户、修改、删除、密码修改等维护操作；对于每个用户可以指定他有权进行操作（包括浏览/控制/管理）的监控点集合。
（5）报警管理
系统可对前端报警器的报警端口、撤布防、联动的摄像机、联动的输出、报警地图等进行远程设置。
系统可进行报警预录、延时间设置，时间为5-60秒。
系统对报警器可进行报警的处理功能。
系统可对前端设备的报警数据按每天、每周等时间段作撤、布防设置。
系统可对报警处理事件按报警端口、报警时间、操作员等进行查询。
（6）电子地图布防
  监控中心具有矢量/位度位图复合式的报警布防图,可做出多张报警图。鼠标对图上报警布防，自动启动录像机，自动/手动电脑硬盘录像，可实现检索及后处理，生成打印报警记录及彩色图像。在报警信号发出后电子地图报警布防立即跳到主界面，并有相应的报警信息提示。
（7）远程录像功能
  本系统可进行远程录像计划设置，通过报警录像、实时录像、移动录像等计划设置，完成对前端摄像机监视工作的时间、任务类型的设置。数字矩阵解远程视频的同时可以录象。
  录像以文件形式保存，录像文件名可任意设置，系统自动附加上时间，以达到按时间、录像机检索功能。
  每路都可按时间和通道检索，可以8、4、2、1、1/2、1/4、1/8、1/16速度回放，可以局部放大，画面优化，抓拍等功能。
  硬盘压缩录像算法采用H.264＋＋加密算法，并能调节压缩比率，可以使用Windows 软件播放已录像的文件。　
（8）资料查询管理
远程系统日志查询：
  系统可对前端设备依时间、操作员、操作类型进行系统日志查询。
远程工作记录查询：
  系统可对前端设备依时间、操作员、操作类型进行工作日志查询。
本地管理：
系统提供本系统参数的设置、工作记录添加、工作记录查询、系统操作日志查询等功能。
（9）码流管理
  本系统对输出码流带宽的稳定性做了较大改进，比如，设置某一路的输出带宽为300K（最大300K），则其输出码流一般在100K～250K之间抖动，这样在视频业务和其它业务共有传输通道时，视频业务不会对其它业务产生冲击；同时考虑到实际使用中网络带宽的不稳定性（可能时网络带宽本身的不稳定，也可能时其它业务对视频业务的带宽冲击），系统增加了自适应带宽调整功能，在网络拥塞时，采集工作站会自动降低数据输出速率，保证数据可以比较连贯的不丢包传输，当系统检测到网络拥塞解除时会自动将输出速率调整到原有水平。
并发流控制：
  一般情况下，前端的监控点数目多于网络可传输的路数，比如A处有20路视频信号，而假设从A到中心的可用传输带宽为1M，则按每路视频信号200K计算，只可以同时传输5路视频信号。在原有模式下，对中心监看前端的并发连接数并没有限制，当中心有多人同时监看前端的监控点大于5时，由于网络拥塞必然会影响所有人的服务质量。
  在本系统中，我们在CDMA集群无线视频传输主机可以设置到某个方向的最大并发连接数，比如设置到A的最大并发连接数为5，则最多只允许同时监控A的5个监控点（可以是许多人同时监控这5个监控点，由服务器完成数据转发），如果有新的用户请求看新的监控点时，采用下面的策略实现控制：如果新用户的权限比已建立连接的某些用户权限高，则剥夺低权限用户的连接，让高权限用户建立连接并通知被剥夺用户，他可以在已有的5个监控点中选择一个进行监看；如果新用户的权限小于等于已建立连接的用户权限，则系统会通知他在已有的5个监控点中选择一个进行监看。
（10）远程录像回放抓拍
  系统可进行远程录像回放抓拍，即可在远程录像回放时对特殊场景以位图格式进行图像抓拍，便于日后查询。
（11）锁定功能
  系统具有自动及手动锁功能，可进行系统锁定，防止管理人员不在现场时，其他人没对系统的非法使用。
（12）副控功能
  系统可连接多个副控，副控可根据权限调看矩阵系统连接上的前端设备的摄像机图像，并可进行远程控制。　
与其它无线视频传输方式的比较
  所谓“无线技术”是指利用非物理线路来进行数据交换的数据传输链路。利用无线技术来组建网络，最大的特点及好处是可以摆脱光纤及有线网络的困绕，可以在很短的施工周期内建设好数据网络，同时维护简单、扩展性好。当前，常用的无线技术主要包含有以下几种：
序号 技术内容 速率 距离 应用 备注
1 UWB 几十Mb/s到几百Mb/s 约5米 室内通信
2 蓝牙 1Mb/s 短距离 小型终端
3 WLAN 2～54Mb/s 中长距离 手机、掌上电脑 不能有阻挡物体
4 WiMax 70Mb/s 30公里范围内 笔记本电脑和PDA
5 CDMA2000 1X 高速移动153.6kb/s 无距离限制 无线公网 不受天气及阻挡物的影响

CDMA无线视频监控系统典型应用领域：
电力系统 无人值守和危险监控点，电力设备投运、抢修，对电表箱进行监控，防止窃电
水利系统 河流、水库、船闸视频监控，堤坝、水塘、险点实时观察，无人值守监控点
铁路运输 偏远站区、铁路道口视频监控，铁路维护现场指挥部、重点物流实时监控
港口码头仓库 港口、码头、仓库设施视频监控、
医院 医院视频监控 ，库房、关键设备、管理监控点
工厂车间 工厂、车间视频监控 危险工序、无人区监控，关键设备客户远程演示。
环境保护 环境监测点远程视频监控，
贸易公司 订单执行情况，OEM工厂情况，公司现场实际情况，
社区保安 住宅楼、停车场安全防范视频监控 ，治安高发地段，重要地段临时监控。
国土资源 矿山、砂石场等收费站点远程视频监控，
律师和执法机构 被监控和被执行标的的实时情况，其他需了解的有关现场动态。
安全生产管理 对停产整顿企业的远程视频监控
石油化工 油田采油、钻井现场监控，输气输油管道监控，加油站监控
军事设施 军事基地、边境、哨卡远程视频监控
武装押运 运钞车移动远程视频监控
公安 公共场所、山林交通治安消防视频监控
交通路口 城市路口、道路车流量视频监控
教育 试卷分发押运车辆的移动视频监控
银行 ATM机远程视频监控，移动车载银行视频监控