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关键词:移动通信 网络 视频监控
中图分类号:TN9 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)10-0029-01
视频监控系统发展了短短二十几年时间,从最早模拟监控到前些年火热数字监控再到现在方兴未艾网络视频监控,发生了翻天覆地变化。在IP技术逐步统一全球今天,我们有必要重新认识视频监控系统发展历史。从技术角度出发,视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统(CCTV),到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统(DVR),到第三代完全基于IP网络视频监控系统(IPVS)。视频监控业务是一项重要的宽带数据业务,它的主要实现方式是前端摄像头将采集到的视频及图像数据发送到监控平台,平台对于视频及图像内容进行存储,用户通过客户端软件或浏览器访问监控平台,获取监控视频或图像。
家庭监控与行业监控有着显著的差异性,一方面要考虑把设备的可视化能力与其他业务有效结合,另一方面要考虑用户对于保护隐私的需求。下面着重对家庭视频监控业务进行分析,提出了点对点实现视频监控的方案,并对实施的可行性进行探讨。
1、视频监控系统整体架构
视频监控系统自上而下包括运营管理、业务管理层、业务控制层、媒体服务层、接入层。其中运营管理层主要是指BOSS系统,负责计费管理、开销户等;业务管理层包括业务管理平台、平台及前端网管以及业务网关,负责业务管理、设备管理、平台管理等功能;业务控制层负责用户访问的接纳控制;媒体服务层负责视频数据的存储、转发及流控制;接入层包括平台侧前置的接入网关和用户侧的客户端(包括PC客户端和手机客户端)。
在视频监控系统的统一架构下,为了更好的满足家庭用户的需求,需要重点考虑如何将视频监控业务与家庭业务的体系结合起来,既能够满足视频监控业务的统一规划,又能使其与家庭业务有效结合。
2、视频监控与家庭业务结合(如图1)
正如前面所说到的,为了能够更好地将家庭业务与视频监控业务结合,我们设计了图1所示的视频监控与家庭业务的融合方案,在视频监控平台内部,将行业监控管理平台与家庭监控管理平台在逻辑上分开。家庭监控管理平台与其他家庭业务共享相同的家庭数据,如用户信息、设备信息、订购信息等。从业务管理和运营的角度,家庭视频监控业务可以很好地与其他家庭业务结合,未来家庭视频业务的演进可以方便纳入家庭业务的整个体系架构中。
对于点对平台方式的家庭视频监控,家庭监控可以与行业监控共同媒体服务平台,复用该平台的媒体存储转发能力。对于点对点方式的家庭视频监控的实现,可以考虑CM-IMS技术结合,以CM-IMS视频呼叫的方式实现点对点视频监控。点对点实现视频监控具有以下优势:
(1)节省平台成本。如果视频监控都以点对平台方式实现,随着用户数量不断增加,为了维护大量用户同时登陆视频监控平台,平台则需要不断扩容,以多台服务器实现负载分担,确保用户的服务质量。这样就大大增加了运营成本。如果采用点对点方式,视频监控平台只负责业务管理和控制流的互交,用户数量的增加不会对业务平台造成太大的负担。
(2)有效保护隐私。视频流不经过视频监控平台,视频数据也不会再平台上存储,可以有效保护用户隐私,同时避免因隐私泄露造成的责任风险。
3、CM-IMS视频监控方案
对于移动网络而言,实现点对点视频监控面临技术方面的难题,在传统的移动网络下,客户端与前端设备均为内网IP地址,相互间的点对点通信难以实现。我们考虑借助CM-IMS网络来实现点对点的视频监控方案(如图2)。
CM-IMS视频监控业务流程如图2所示,在本方案中CM-IMS网络作为视频监控业务媒体流的承载网络,前端设备通过CM-IMS家庭网关接入到CM-IMS核心网络以及视频监控平台。当客户端在平台侧完成用户认证和业务鉴权后平台返回视频监控的前端号码,用户发起视频监控的请求被客户端转换为CM-IMS视频呼叫。
用户可以在CM-IMS家庭网关或摄像头上配置白名单,来限制只有授权用户能够发起CM-IMS视频监控呼叫,白名单配置与家庭业务属性密切相关,可以由家庭业务中心来设置,远程下发到家庭网关上。
4、结语
以上对TD家庭视频监控从业务特征到方案设计以及关键问题的解决等进行介绍,由于中国移动目前在同时进行视频监控业务的研发和家庭业务的整体规划,将视频监控业务与家庭业务有效结合可以提高业务竞争力。同时随着CM-IMS网络的顺利建设,借助CM-IMS实现点对点视频监控将逐步成为可以实施的方案。
参考文献
[1]肖弋.视频监控现状分析[J].电子世界,2012.
[2]刘聪,陈大庆,郑冬冬.TD视频监控的解决方案分析[J].电信技术,2011.
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?
【关键词】 用户分级 业务分类 流量控制 综合调度 调控
一、引言
2013年12月4日,工信部已正式发放4G牌照,但受限于网络建设、终端等原因,2G及TD网络在相当长的时间内仍是移动数据业务的主力承载网。近几年来,移动数据业务快速发展,网络数据承载压力明显上升,而用户的体验要求也随着社会的发展不断提高,以QQ为代表的即时通信类业务大量占用无线资源,产出却相对很小。从网络运营的角度,在资源不足时,需优先保证高等级业务、高等级用户的使用体验。因此,对用户进行分级、对业务进行分类,并结合流量控制,形成多维综合调度优先级实现无线资源动态调控,给用户提供差异化服务,提升数据业务网络资源效率及效益,便成为运营商的一个重要运营手段。
二、无线资源调控方案
2.1 数据业务调控策略
2G及TD网络中承载的业务类型众多,除了各类自有业务,还有诸如浏览、文件传输、点到点、即时通信类等典型业务。要实现资源动态调控,首先需要根据业务类型特点制定合理的调控策略,从差异化用户服务、保障自有业务健康发展的角度,调控策略建议如下:
1、对用户进行分级,将用户分为金牌、银牌、铜牌三级。
2、对业务进行分类,对手机视频、手机阅读等自有业务设置高优先级。而即时通信类、点到点下载类业务可设置成较低级别,用SCI(Service Class Indicator)来指示业务类型。
3、基于“用户+业务”的分级,在对用户和业务分级后,综合两种分级策略,制定二维的、基于“用户+业务”的分级。
4、在高校、居民区等即时通信类业务比例较高的区域实施QQ业务管控,减少QQ对无线资源的额外空占影响。
5、基于用户、业务、时间、地点、累计流量等多维度实施流控,优先保证忙时忙区的高等级用户的自有业务体验,当包月流量超出后改变可提供的最大速率,进行流量控制。
2.2 端到端调控策略生成与下发
当用户请求数据业务及发生业务类型转变时,GGSN通过检测网络下行数据包头来确定业务类型,此时需要相应的机制将此业务类型告知BSC或RNC,以便进行无线资源调度。
2.2.1 GTP-U实现参数传递
标准的QoS参数通过PFC流程传递,但无法指示具体业务,因此需要引入新的机制,有DSCP和GTP-U等多种备选方案,通过对比分析,建议采用GTP-U的方案。以2G网络为例,首先GGSN检测出业务,将相应的SCI标识添加到携带数据包的GTP-U包头中,发给SGSN;SGSN解析GTP-U表头扩展标识,将业务类型存放到BSSGP包头的QoS Profile信元里;BSC读取BSSGP包头的内容,针对不同业务进行基于优先级的无线资源调控。GTP-U为3GPP规范的标准参数,因此,该参数传递方案可直接扩展至TD和LTE网络。
2.2.2 调控策略生成与下发
端到端调控策略生成与下发的流程图如图1所示:
1、BOSS通过SOAP接口将用户、业务分级的情况写入策略生成单元(PCRF)和HLR。
2、策略生成单元在用户激活上下文的时候将用户分级和业务分级的情况通过规则的形式通知GGSN,GGSN通过在不同业务数据包中置位的方式通知SGSN,SGSN再将相关的优先级置位转发给BSC或RNC。
3、BSC或RNC基于下行数据包中收到的不同的优先级置位来进行基于综合优先级的调度。
2.3 基于综合调度优先级的无线资源动态调控
2.3.1 基于用户分级和业务分类的优先级调度
以2G网络为例,当BSC成功解析出核心网传递的调控信息后,将根据其内置的综合优先级映射表进行无线资源的调度。
综合调度等级(ISP)分成5级,通过ARP与SCI的不同组合值确定。本次ARP用1代表金牌、2代表银牌、3代表铜牌用户,SCI用A表示自有业务、B表示浏览类业务、C表示下载类业务、D表示QQ业务,SCI可以用于区分多达255种业务,可根据实际需要进行设置,以达到精细化调控的目的。需要指出的是,表中的综合调度优先级映射并不是一成不变的,可根据经营策略和网络情况灵活进行调整。
当BSC根据核心网下发的调控参数完成基于表1的内部映射后,即实施基于权重的轮询调度算法来调控资源。对于5个综合调度等级,可以对其设定5个不同的权重值,并且可根据实际需要进行修改。
2.3.2 基于用户、业务、时间、地点、套餐情况的流量控制
在无线侧进行综合优先级调度的同时,还可以进行基于用户、业务、时间、地点、套餐情况等多维条件的流量控制,流量控制的核心思想是通过允许的最大传输速率来实现,主要由GGSN完成。
1、对于时间,可以在策略生成单元中实现忙时定义,如定义晚18点到20点为忙时,当忙时到达时,策略生成单元到时会重新下发新的策略规则供GGSN执行。
2、对于地点,在SGSN上传的PDP请求激活消息中有相关小区信息,在策略生成单元中定义的策略下发给GGSN,当用户的小区信息发生改变后,策略生成单元重新下发新的预定义规则,触发QoS更新。
3、对于套餐情况,当用户申请的套餐情况发生变化,如超过50元的套餐流量时,BOSS侧会更新策略生成单元中用户所在策略组,当新策略下发给GGSN后,GGSN根据策略指示做出修改最大流量限制的判断。
2.3.3 即时消息类业务无线资源优化
由于以QQ代表的即时消息类业务对速率和信道资源并不敏感,根据其空占比较高的特点,适当减少该类业务的资源占用并不会对用户感知造成明显影响,但可以大大节省无线资源的占用,因此,需要对此类业务进行进一步的无线资源优化。
1、单独的TBF延迟释放控制
BSC解析BSSGP消息获取SCI信息后,如果SCI指示为QQ业务,那么将启用新的延迟释放参数单独对QQ进行控制。延迟释放参数设置越小,释放TBF和信道就越快。
2、单独的TBF提早释放控制
在TBF的预留机制当中,系统通过参数控制需要预留的TFI和USF资源,当系统剩余空闲的TFI、USF资源小于新增的针对QQ单独设置的预留门限时,BSC会立即释放QQ业务所占用的已无数据传输的TBF资源,从而减少QQ对资源的无谓占用。
通过以上优化手段可以大大减少QQ业务的额外资源占用,在不明显影响用户感知的前提下节省了无线资源,缓解了QQ业务带来的大量资源空占问题,提高资源利用效率;当然,不同厂商设备的具体实现机制会有所不同,如有些还能对QQ聊天只分配一个信道,有些还能减少QQ业务的占用度。
3、测试验证
我们在现网进行了试点应用。经过几个阶段的测试,结果表明,通过该调控方案的实施,能够实现用户等级区分、业务类型区分以及基于时间、地点等多种条件下流量控制的多维综合资源动态调度;核心网能够准确的通过GTP-U方案传递业务类型,BSC能够成功识别出QQ业务并按照预设方案对其进行无线资源优化,达到了预期的目标。
试点期间网络设备总体运行良好,设备负荷未出现明显变化。指标方面,半速率占比和信道复用度有所下降,数据信道承载效率和TBF建立成功率均有所提高,其他主要关键指标无明显影响;测试表明,金牌用户在资源明显拥塞的小区业务体验得到明显提升,同时低等级的QQ业务体验未产生明显影响,试点应用区域内也未出现用户投诉的现象。
1.1AP架构方案设计
瘦AP架构包括无线控制器(AccessController,AC)和无线访问接入点(WirelessAccessPoint,AP),AP配置由AC自动下发,并进行集中管理和维护,非常适合进行大规模组网。瘦AP架构主要有5种组网方式,考虑到我院主网络采用BGPMPLSVPN方式进行网络隔离,因此选择采用三层VPN集中数据转发方式。该方式可使无线网络简单、无缝接入医院网络,隔离、安全、路由策略均保持同步。在该方式中,AC通过CAPWAP(ControlAndProvisioningofWirelessAccessPoints)协议对AP进行集中管理和维护。AP加电启动后,通过CAPWAP协议完成AC自动发现、安全认证、软件映像检查、无线配置参数下载等一系列操作。CAPWAP隧道中承载两种类型的消息:控制消息和数据消息,控制信息中传输的是无线配置信息和状态信息,数据消息中传输的是用户无线数据帧。控制消息流实现AC对AP的管控;数据消息流根据无线SSID,由AC解封装后转发到该SSID所绑定的VLAN虚接口网关,实现通过同一个AP的不同SSID对内、外网的访问。
1.2高带宽实现
高带宽实现主要依靠3点:所采购的AP均支持802.11g、802.11n、802.11ac协议。最高理论传输速率可达1Gbps;对重点区域进行密集布点,使用5G信号进行全覆盖;POE交换机到AC间上行链路保证2Gbps带宽。
1.3稳定性实现
无线网络稳定性主要包括主干网络稳定性和无线连接稳定性。主干网络设备之间均采用双链路聚合连接,且AC等核心设备设置主备,在整个网络中配置STP协议,保证主干网络的健壮性。无线连接稳定性通过对综合布线的全面测试和调整,保证任何区域的无线信号强度大于-65db;并且在AC上禁用低速率协商,实现终端在AP间快速漫游并保证网络带宽。
1.4安全性实现安全性实现
主要包括三个部分:行为审计、接入认证、访问控制。行为审计主要依赖于上网行为管理系统。接入认证根据设备厂商不同,有客户端认证、证书认证、Portal认证、MAC绑定等几种形式,这几种形式各有优点,使用场合并不相同,例如移动查房设备使用客户端认证、普通员工使用portal认证、门诊患者使用短信+portal认证、住院患者可与HIS对接,自动生成具有有效期的portal认证账号。就安全性而言,客户端认证、证书认证安全性相对较高,Portal和MAC绑定安全性相对较低,可在无线网络边界网关,设置防火墙,对每种认证方式,设置独立的访问控制权限,限制对非授权区域的访问,实现风险管控。
1.5无线网络综合布线
综合布线是网络系统的重要基础。医院内部安装工程极为复杂,水、强电、弱电、暖通、净化、空气等系统施工面很大,且相互干扰。因此在建设前期需对综合布线进行细致设计,防止后期大范围改动。无线AP的信号强度应满足一定的标准才能保证AP与之间信号的有效交互,从而保证无线覆盖的效果。覆盖区信号强度不仅要在终端的灵敏度以上,更重要的是达到漫游切换的要求。根据医院无线网络设定的目标,需实现2.4G信号全覆盖、5G对放射、手术、示教等重网络需求区域覆盖、智能终端接收信号强度大于-60dBm,重点区域信号强度应大于-50dBm进行在平面设计时,必须考虑建筑结构和材质,减少信号斜射,防止信号过度衰减,在同一AP影响区域内,尽量避免超过3个AP,防止信道冲突。AP布线应适当预留2-3米线缆余量,便于后期位置微调。在施工过程中,因瘦AP架构的特性,无法对AP所在区域进行准确识别,因此必须在AP线缆两端设置永久性标签、并在图纸上注明线缆编号。因为POE供电的特性,一般情况下,AP距离弱电井线缆距离不应超过80米(经验值,视设备而定),否则将影响AP稳定性。因每个区域AP数量较少,应对每个弱电井的AP数量进行合理规划,提高设备使用率,使POE交换机端口使用率超过80%为宜。在后期勘测过程中,建议使用回传信号较弱的智能终端进行信号强度及漫游测试,如手机、PDA等;并尽量使用不同的终端、操作系统对认证方式进行测试。根据测试结果对AP布设位置、网络配置等进行实时细微调整。
2结语
2月×日,结合省×公司×部“关于×专业复工准备工作协调会”要求,×公司为保证信息通信工程项目有序复工,提前谋划、周密部署、靠前服务,积极落实疫情防控主体责任,与同兴智能公司等单位积极准备复工相关工作,坚持形成一本底数清晰的“家底账”,织密一张科学合理的责任网络,规划一片分级管控的办公区域,开发一个实时管控的app,构建一个严格规范的复工审核体系。以“五个一”的有力举措打出一套“组合拳”,做到防控、复工两手抓,两不误。
形成一本底数清晰的“家底账”。据了解,自疫情发生以来,
×公司立即组织开展摸排外部厂商人员情况,对于主业人员,建设人员,驻场运维人员进行分类管控,对到过疫区或与疫区人员有接触的×人实施重点监控。同时制定了公司疫情防治应急管控方案,对于外地人员及家人的身体健康情况和行程实行网格管理。通过网格管理、重点跟踪、定人定位的方式,形成了人员底数清晰的“家底账”。
织密一张科学合理的责任网络。据相关负责人介绍说:“管理的外部厂商数量多,分布广泛,任何一个环节出现问题,都有可能造成不可想象的后果。”为了落实各方责任,该公司制定并下发了“疫情防控风险预警通知书”“关于加强厂商疫情防控管理的通知”以及“厂商知晓承诺书”,与外部厂商签订“疫情防控承诺书”,并督导厂商与运维建设人员签订“个人疫情防护承
诺书”,严格核查资料真实准确性,层层压紧压实本单位、外委厂商和人员的责任。
规划一片分级管控的办公区域。为了避免复工复产后大量的运维和建设人员聚集,根据工作性质和特点,合理规划设置了×运维专区、×、×公司×运维专区三个区域,每个区域再有机划分为“隔离区”“缓冲区”和“正式区”。×外人员在家满足隔离期要求后,进入办公“隔离区”14天后方可进入“正式区”,而在兰人员在“缓冲区”观察7天方后进入“正式区”。截止目
前,该公司已严格甄选第一批复工人员×人,并启用临时出入卡管理制度,按人分类、分区提前安排好了办公场地,做好了复工准备。
开发一个实时管控的app。为了实时掌握复工人员的情况,
×公司与×公司联合组织研发了“人员监控情况摸排平台”app,并建立钉钉地理位置签到模式,杜绝人员擅自返程。通过这个平
台,每天所有复工人员的身体状况和行程全面纳入该app管控,如有身体或出行等异常情况时,及时告警并进行劝退,确保人员安全和健康。
关键词 无线网络;静脉输液;监控系统
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)21-0026-02
1 课题背景与技术现状
目前,静脉输液具有多种监控系统,由液位监控方式来说主要分为:光电式、电极式、电容式与机械式。由通信方式分类:无线通信、总线与单机模式。随着网络信息技术不断发展,输液监控器呈单机网络化模式发展,总线模式虽具有网络化功能,然而系统化管理、控制不够完善,临床应用时需进行重新不限,较大依赖环境。随着网络无线技术发展,输液控制系统呈无线网络智能化发展,输液监控器能够实现上位机的软件管理,可使输液监控系统为医疗工作提供更好的服务。
2 系统需求与系统构建
2.1 系统需求分析
该系统利用监测从站的各项单元输液参数,利用无线网络通信主站,主站对各项参数进行监控管理,实现数据管理,满足动态显示、报警与提醒的要求。系统需求如表1。
表1 系统需求
需求项目 需求说明
目地 对输液过程进行全程监控
输入(设定) 从站和主站键盘
输出 从站LCD显示屏,主站显示器
系统组成 从站微处理器,无线适配器,计算机管理软件
系统功能 从站微处理器将有关的输液信息发送至主站;总线适配器对主从站提供通信支持;计算机管理软件对各输液单元进行监控分析。
性能 对输液信息和体征信息即时更新
成本 尽量低廉
功耗 尽量低能耗
2.2 系统构建方案
按照系统需求,该系统构建包含上位PC机、输液监控仪、无线网络通信设备等三个主体,上位PC机作为主站,同输液监控仪实现远距离传输,一般大于80 m的传输距离,输液监控仪监测输液滴速。当输液即将完成时,输液监控仪进行报警,阻断输液软管后,使输液停止。
2.3 系统总体构建方案
该系统主要由软件、硬件构成,按照需求分析,该系统输液监控仪以星型拓扑形式连接上位监控机。PC机、无线适配器在模型中央位置,输液监控仪则在系统,通过输液监控仪、上位机,实现数据的多点传输。如图1所示。
2.4 硬件设计方案
该系统主要由液滴监控模块、数据传输模块、滴速显示屏、电路、MUC、输液阻断控制器构成系统硬件,主要负责电源供电设计、电路调试和设计及电子器件选型。如图2所示。
图2 输液监控器硬件组成图
2.5 软件设计方案
该系统主要分为可视化程序与嵌入式程序的功能编写,嵌入式程度保证输液监控器各功能模块的驱动,确保各模块根据设计实时采集与传输信息。具体如图3所示。
3 输液控制器开发
3.1 MSC-51单片机
该单片机的寻址空间较大,有16条地址线,外部数据与程序存储器可到64kb的寻址范围,可访问I/O口,2~13MHz的工作频率。同时,该单片机选择模块化结构,能够增删一个指令兼容、模块引脚,是一种系列化的新产品。
3.2 输液控制器的单元构建与电路设计
针对输液控制器来说,其单元模块主要有报警电路、计数器、红外线传感器、显示器、信号放大器、电源等,输液控制器属于完全性独立的中断,可实现监测、报警。①电源:选择MSC-51单片机当作系统的主控MCU,2.8 V~6 V的工作电压;②传感器:该系统选择红外线传感器,其液滴计数法无法比拟液面监测、侧重、电极法等放,但其电路实用、简单,可实现无损检测,抵抗可见光性能强,具有较好的稳定性,且价格便宜,对医疗监护起着十分重要的作用;③近红外光电检测对管,其结构原理类似于普通二极管,差异在于半导体材料,使用砷化镓、砷铝化镓,选择褐色、全透明树脂进行封装;④液滴检测技术:利用红外线光对管计算药液滴数,设置时间阀值,每隔两滴即可计算时间阀值;⑤液滴信号采集:根据一定规律,将被测物理量转化为适于记录、传输的电量信号;⑥信号放大电路:以放大讯号电压、电流、功率电路,透过电源获得能量,控制输出讯号与输入讯号相配合;⑦液滴计数数码显示单元:设计滴速的显示单元,使输液患者可清晰读取实时滴速信息;⑧声光报警单元及输液阻断装置设计:主要包含声光报警的输液完成判定,输液完成时,声光报警模块发出报警声音的声光报警设计,控制输液阻断、及时阻止输液的输液阻断设计,利用直流电机LG9110芯片实现直流电机的控制与驱动。
图3 输液监控器的嵌入式程序流程图
4 通信电路的设计
4.1 硬件电路设计
①无线接收模块设计。硬件电路由芯片nrF2401与中单片机实现接口连接构成,接收端、发送端几乎相同连接,具有通用性特点,达到半双工通信;②无线接收器设计。系统中的无线接收器,主要通过接收输液监控器的滴速信息,实时传输至上位PC机,选择RS232接口实现与上位机连接。
4.2 多点识别通信协议
多点通信系统主要有星型、环型两种,环型系统主要传输较远距离、不要求实时性的场合,星型系统主要在近距离条件下应用,且适用于实时性要求高、数据量较大的场合,本文所选择的系统就是星型系统。
5 静脉输液监控管理系统的开发
5.1 软件开发环境
本文系统主要采用测控领域软件开发系统,核心是ANSIC,利用C++实现可视化编程,简易化编程,强化系统功能,采用C语言平台进行数据采集。同时,它建立了集成化的开发平台,使用交互式编程,丰富的库函数、空间使C语言功能明显增强,控件可直接拖至窗体使用。为熟悉C语言人员,建立了一个数据采集、检测、自动测量、过程监控的系统与环境。
5.2 软件设计
①软件界面设计。主动PC机在上位机进行软件设计,上位机处于Windows系统环境下编写可视化窗口程序,可实现输液界面显示,为用户提供直观、简便、易于操作的显示界面;②软件功能设计。通过用户显示界面,可显示当前从机输液状况,主要包含输液速度、医院与患者编号、开始输液按钮、停止输液按钮、通信参数复选框与开始输液时间等;③通信接口模块设计。串口作为系统资源的基础部分,应用程序需利用串口实现通信,使用前提出资源申请到操作系统,通信完成后关闭串口,将资源释放,为串口设备提供一个输出缓冲区、输入缓冲区,应用程序操作输出、输入缓冲区,系统后台可自动完成数据进入串口。
6 结束语
现代网络技术的发展,为临床医疗提供了科学、安全的输液监控器材,本文主要分析了基于无线网络的静脉输液监控系统,它是一种以红外线光传感器为基础,利用无损输液监测技术,实现输液监控系统的智能化、网络化,且由于该系统操作简便、价格便宜,其应用前景是十分广阔的。
参考文献
以嵌入式技术为依托,以网络、通信技术为平台的网络视频监控,为实现家庭监控系统提供高效可行而且价格低廉的解决方案。随着“AnyTime、AnyWhere、 AnyDevice”(任何时间、任何地点、任何设备)等概念的提出,普通的网络视频监控已经不能满足用户日益增长的多元化需求,“手机视频监控”这一全新解决方案应需而生,在安防行业中得到迅速推广和普及,逐渐走入人们的家庭生活中。
手机视频监控
手机视频监控是通过用户的手机随时随地来观看远程监控点的视频。整套系统基于互联网而运行,通过在安置在特定地点的监控摄像机拍摄,并将拍摄的视频画面经过视频服务器压缩处理后上传至互联网,再通过网络传输到监控中心的视频监控服务器,然后使用手机上网的方式,登陆到视频监控服务器,获得监控资源列表,最后选择所要观看的监控视频。当用户进入到监控画面后,能够进行简单的控制远端的云台,调整拍摄角度,监测主要区域情况。
前端的监控摄像机端通过有线或无线的方式连接至互联网,手机视频查看端使用无线上网的方式实现。
基本功能实现
实时报警:监控场地发生意外情况时,通过活动视频向手机报警。
主动查看:平时也可以随时随地的查看监控场地的情况。
在线设置:可以通过手机对监控设备进行设置,比如是否入侵检测,开机关机,图像设置等。
服务器存储:在向手机报警的同时,将高清晰的图片存储到服务器上,以备查用。
国内市场正处于导入阶段
中国电信的全球眼和原中国网通已经在有条件的家庭发展远程视频监控,如宽视界视频监控业务前期已在中国网通山西、山东、吉林、浙江、河南等省公司已推出。随着家庭信息化的迅猛发展,用户对家庭安防的需求表现的越来越强烈。
中国移动也在发展以“手眼通”为代表的手机彩信监控,基于3G视频监控也正在测试和试商阶段。目前视频监控主要应用在行业领域和家庭紧密联系的小区,对于家庭监控应用还比较少。在平安城市、平安家庭的政策引导下,家庭网络环境不断改善、用户消费能力的提升、安防意识增长、独立式居住家庭的增多,国内家庭手机监控市场将开始兴起。
3G催生市场需求
随着3G牌照的发放,电信运营商进入全业务运营时代。3G视频监控业务被视为具备高端和差异化的3G多媒体业务代表,可以利用高带宽的无线接入,支持在任意地点上传图像与接受远方图像。
3G的启动将促使安防监控从PC的有线视频监控走向手机的无线视频监控,通过手机实现远程视频监控将成为网络视频监控的主流。例如,在中国台湾地区,移动运营商已经推出了基于3G移动网络的无线视频监控业务,用户可通过3G手机对家庭情况进行监控。同时,3G家庭终端(前端监控设备)具备专业的无线远程监控功能,当出现盗贼入侵、意外失火或是煤气泄漏等状况,它会把报警信息发送到主人手机上,让主人及时获悉并做出处理。3G家庭终端还可以根据指令拍摄下家中的实时视频画面,并发到主人手机中供以后取证,这对于中高端家庭来说,具有相当的诱惑力。
虽然数字家庭的全面实现还需要相当漫长的过程,但是安防报警、视频监控技术将会最先在数字家庭中得到应用。目前国内家庭监控市场还处于起步阶段,然而3G的高带宽将开辟家庭手机视频监控新时代,并将催生出巨大的市场商机。
家庭手机监控个案解析
手机视频监控方案立足于互联网、宽带ADSL应用方案,采用手机视频服务器 “传统摄像机”+“手机视频服务器”的方式,摄像机负责影像采集, 手机视频服务器负责把摄像机的模拟信号进行数字压缩,转换成数字信号,最后手机视频服务器通过路由器或交换机或ADSL将视频传输到局域网或互联网。
方案一“手视通”手机视频监控家庭应用方案 案例提供:广州瀚润计算机信息科技有限公司
概 述
“手视通”利用手机作为视频监控终端,系统能通过手机和电脑远程实时监看动态图像,通过有线或无线网络发送到手机上,令用户可以实时在线观看远程的视频图像;并具有手机控制摄像机、远程录像、短信报警、即时抓拍等多种功能,是移动通讯和传统安防行业紧密结合的专业级监控产品,也是未来手机的主要功能之一。
手视通1.0采用M-JPEG格式进行快速传输,画面清晰,保密性高。具有即时抓拍、手机自动录像、移动侦测、短信报警等多种功能,适用大部分手机,便携性高,性能稳定。
需求分析
1.能够实现远程看护家里的老人,小孩。
2.监控设备能够将直接采集到信号通过ADSLMODEM传到互联网,户主可以随时随地通过互联网进行了解家里情况。
3.可以通过手机实现实时监控,可以录取图片,有短信报警功能。
4.晚上实现监控移动侦测防盗,手视通USB可连接温度、湿度、烟感、门磁等16路模拟量报警。
5.可以通过远程录像。
6.整个监控二级密码确认,隐私性好。
监控目标
1.安全:窗、门、车库非法闯入的偷盗、抢劫;贵重物品的偷盗(包括对合法进入者)。
2.节省:节约人员力资源开销,降低资金投入。
3.起到事故早发现早处理,防止事故的进一步发展。
4.起到一种威慑作用,让有不良行为的人能自觉的遵纪守法。
5.可提供家政人员的活动信息。
6.可预防烟火、厨房燃气泄漏或漏电等引起的火灾、爆炸。
7.雇用保姆、外佣照顾家中老人和幼儿,凭借本系统可以让您做到随时探望,不必每日担心和顾虑 。
系统说明
每个业主家通过ADSL连接上网,通过配置NAT将网络摄像机或视频服务器公布到公网上,网络摄像机或视频服务器会自动登陆手视通服务器,通过这个服务器,业主可以在电脑或者手机上查看家里的情况。手机访问,区别于其它系统供应商,手视通系统支持手机上直接查看家庭情况,无需打开电脑,无论在办公场所还是路上都可以随时随地使用。
录像系统
录像系统作为拓展部分可以由用户自主决定使用与否,如果客户家庭有PC,可以通过简单的安装使用录像系统,系统随硬件授权。
方案二移动安防家园解决方案 案例提供:深圳威鼎科技有限公司
概 述
近年来,随着我国国民经济的发展和国家住房制度的改革,人民生活水平不断的提高,居住的环境也发生飞跃式的提高,别墅也在这个良好的环境下得到猛进,成为众多精英热捧,也使人们的生活方式发生质的改变。此外还有村民独立门户的小高层建筑群等,以其完善的配套设施,先进的生活设施悄悄改变人们生活起居环境。无论何时何地通过网络、手机随时了解家内外实时情况也越来越受到重视。 移动数字家园V-DinK6000系列手机视频监控系统,既作为家庭防盗安全,又能随时随地看护老人、小孩以及家人起居情况。随着网络通讯技术与图像压缩处理技术的快速发展,使城市、社区的安全管理成为可能,实现了基本流媒体的远程实时编码播放及监控功能。
V-DinK6000 系列手机视频监控系统拥有强大的用户管理功能、良好的兼容性、方便的可扩展性、分布式管理等众多优点。
方案说明
1.别墅级别
对于别墅住宅用户,由于别墅的住宅面积比较大、一般皆为2层以上,同时包含有车库、花园、多个大型阳台等,因此对别墅的安全监控点较多,同时,由于别墅有独立的花园和前门处空间较为开阔,因此配备2台匀速球摄像机做监控,各设备都将采用的高端的配置,为用户提供高性能的解决方案。
该设计按照8个视频监控点配置:阳台、楼梯、客厅、车库、别墅左侧、别墅右侧、别墅花园、别墅大门
2.普通级别
该解决方案主要是为高档小区提供安防解决方案。这类房子有别于别墅住宅的结构,别墅属于独立户型,房子周围有活动区域。而此类高档住宅一般为多层住宅楼内的房子,房子多为复式住宅或是多厅多房的结构。对于此类房子的安全监控重点放在住宅内部,选用的设备同样采用高端产品配置。该设计按照4个视频监控点配置:A阳台、B阳台、客厅、大门。
功能描述
1.手机视频查看
本方案中,配置了1台手机视频主机,用于4路视频的手机远程视频查看。同时还可通过计算机实现远程视频管理和查看。无论在什么地方、什么时间,只要打开手机即可看到您的家人、您的妻儿。
2.视频录像存储功能
本方案采用嵌入式硬盘录像机,可同时接入4路视频进行24小时全天候录像,该录像机操作使用简单,具有非常高的稳定性和可靠性。同时配备了2个250G的专用监控硬盘,可循环储存30天以上监控视频录像。录像配置网络功能,可以远程用电脑回放录像资料。
3.智能报警功能
对于别墅的报警功能,将采用BJ-1智能报警主机,能实现多区域的红外感应报警、门磁感应报警,当报警被触发,可在15秒内拨出指定的报警电话通知业主(可预存6组电话)。红外感应器和门磁感应器均采用无线设计,无线布线安装,简单方便。
4.高清摄像
分别在房子的阳台处配置红外枪型摄像机,对阳台处进行视频监控。安装在门口处的摄像机为专用飞碟型摄像机,小巧美观,用于对门口处监控。而在客厅安装的摄像机,除了可以做安全监控外,还可满足您与家人的亲情查看。无论你在何地,让您的家人总是“陪伴”在您的身边。
方案三英泰克斯家庭手机视频监控报警系统方案 案例提供:深圳市英泰克斯科技开发有限公司
英泰克斯Intex 04手机视频监控报警系统,具备普通视频监控的所有功能,同时增加了手机远程视频监控功能及手机远程智能家居控制,汇集网络远程控制、网络远程智能控制、手机远程视频监控、手机远程智能控制功能予一体。
系统主要包含三个部分:
手机视频服务器
运营平台管理系统
接警平台管理系统
手机视频服务器技术特点
支持有线报警接入
支持无线报警接入
支持动态帧测报警
支持预设置4组电话号码
支持报警预录音
报警处理:
拨打预先设置的电话
抓拍现场图片,发邮件转成短信提醒
服务器端录像
硬件联动输出开关量信号
通知接警系统
支持服务器端录像(存储介质:硬盘,U盘,SD卡)
支持手机端录像及播放
支持电脑端录像及播放
手机端可以控制云镜转动
手机端可以控制报警设备布防/撤防
手机端可以录像及播放
手机端可以控制智能家居
运营平台软件各功能模块介绍
用户信息录入
用户姓名,地址,联系方式,代码;设备安装时间,收费标准。
在线用户查询
输入代码及姓名可以查询用户。
用户故障报警
用户设备发生故障自动报警。
用户故障处理跟踪
在处理用户故障时,从网络上可以查询设备运行状况。
用户统计及服务时间控制
对在线用户及不在线用户进行定时及实时统计,对用户的服务时间进行在线控制。
用户终端升级
可以在线升级服务器。
手机视频监控报警系统接警平台
前端手机报警系统的任一通道发生报警(有线报警/无线报警/动态帧测报警)都会自动向中心接警管理平台传送当前视频图像,并在接警平台启动录像及告警通知。
特点:
1.安全性
多级密码保护,设置远程访问密码。
非公开的私有通讯协议。非公开的私有通讯协议保密性好。即使非法获取传输数据,因不知道通讯协议也无法处理数据包。
系统采用点对点传输,用户手机直接访问设备。
服务器端只能用指定的手机号码访问。
2.基于分布式设计
平台系统支持分布式的结构,各个子系统独立工作,也可以经过认证服务器来统一管理。
3.功能完善的日志系统
包含用户日志、管理日志、告警日志、网管日志、报警日志等。
4.功能强大的日志分析工具
对系统的所有日志进行分析并形成相应报表。
5.功能强大的网管系统
支持远程设备的状态查询。
远程设备的管理及维护。
支持多种报警方式。
6.完善的心跳技术
保持连接的TCP连接,确保系统任何网络资源掉线平台都能详细记录。
7.简单的系统维护工作
如果用户修改了参数,并无法记住所做的修改,按 S_RESET系统将恢复出厂设置。
系统基本功能
1.采用嵌入式 LINUX+ARM技术,系统稳定。
2.可使用中心软件实现对多台视频服务器的集中监控和管理。方便组建大型视频监控系统。
3.支持本地CCTV监视,支持双向语音对讲。
4.支持4路服务器端硬盘录像。
5.手机端浏览实时图像的同时,电脑端可同步对图像进行浏览、录像、回放、管理。
6.支持具备上网功能的WINDOWS MOBILE、SYMBIAN智能手机,手机实时察看视频可达15-25fps,视频图像实时、流畅。
7.支持远程云台控制功能,视角更广。
8.支持4路PC视频/4路手机视频/2路音频同时编码。
9.实时抓拍和保存图片(可设置存储方式,包括手机、电脑、服务器和邮箱)。
10.监控点之间随意切换,多部手机可同时监控。
11.支持有线无线报警探头接入(遥控、门磁、红外、烟感、红外栅栏……)。
12.报警方法:手机铃声、有线电话、短信、邮件。
方案四 “随身眼”家庭网络视频监控方案 案例提供:广东华南师大科技开发总公司
概 述
随着经济的快速发展,人们生活节奏的提高,照顾家庭的时间将越来越少。但现代科技的高速发展可以让远程照顾小孩、家庭宠物等成为一种可能。人们可以在繁忙工作的同时,在远程就能了解自己家庭概况,及时作出分析与判断。网络通讯技术及图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展,使得家庭能够采用最新的通讯和图像处理技术,通过网络传输数字图像,可为实现手机家庭监控系统提供高效可行而且价格低廉的解决方案。
功能介绍
脱离PC架构
标准IP设备,10/100Mbit以太网口(RK45接口)RS422接口
安装简单快捷,直接接上网线配置有效的网络IP,即可使用
可控制云台,可录像
支持远程手机观看
高性能、低成本、免维护、更安全
系统说明
本方案立足以互联网、宽带ADSL应用方案,HKJ-Q4000A1网络视频服务器,可云台控制,外观精致、小巧灵活,最后通过家庭ADSL带宽将视频传输互联网,远端用户可以通管理软件直接观看家中情况。而且还可以远程通过手机监控家中的情况。
1.前端视频采集传输部分
视频采集设备分为2大类:一体化机类和视频服务编码器类。
(1)一体化机
一体化机就是把视频采集、压缩、传输融合在一起,主要有型号有HSK-IPC-D8、HSK-IPC-D6,一体化机安装简单方便适用于家庭、商铺等室内场合,目前还支持wifi(需要增加WIFI模块)。
(2)视频服务编码器
视频服务编码器主要作用就是把摄像机传来的模拟图像信号转化成数字信号并进行压缩、传输,主要用于对图像质量要求较高的场所,如家庭、商店等监控。视频编码服务器主要有1路、2路、4路之分,分为2个系列(S系列、D系列)8个型号。
(3)传输部分
目前,前端产品都支持有线和无线两种方式,有线方式是指可以连接internet 的任何方式,无线方式这里主要指中国移动的TD-SCDMA网络.
2.流媒体智能综合应用平台
华师手机互动平台是一套成熟的手机视频点播的运营平台。包括制作工具、计费模块、认证模块、VOD引擎、内容模块等。
具有以下功能:
系统并发性能优秀,单台服务器能支持2000路手机并发,并具有可扩容性,可平滑升级;
手机播放性能佳,能够兼容播放多种手机操作系统;
音视频同步,在1x条件下能播放5-20fps的QVGA视频,支持快进快退;
系统要有很高的安全性,具有强大的防盗链功能;
拥有完善的用户及内容管理功能;
支持手机电视。
3.客户观看端部分
(1)手机观看端
目前,客户端软件支持市面上所有的智能手机。
关键词:园区 联网 监控 解决方案
中图分类号:TN91 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(b)-0014-02
在园区监控应用中,随着IT技术不断发展并引入视频监控领域,IP网络监控已经逐渐替代了传统的模拟监控。但以往的解决方案更多是各个产品的简单组合,而园区监控在资源的统一接入、设备统一管理、业务高效处理等方面越来越深入的需求,进一步要求联网监控系统的各个组成部件能够基于统一基础架构紧密配合,形成更加贴近业务需求、深度融合的整体解决方案。
1 园区监控的定义
园区监控,是指在一个固定周界内,有一定规模的、有相关应用联动的监控系统。园区监控的主要应用来自两个方面。
园区安防监控:视频监控作为一种技防手段,用于防范财产被盗、闲杂人员闯入等,对出入口、厂区、办公楼、周界围墙、仓库等目标进行实时全天候视频监控,同时具备监控录像、报警联动等功能,成为安保工作的得力助手。
企业生产监控:为加强管理、提高工作效率,也会将监控用于辅助生产系统,通常称之为生产监控。如制造型企业将视频监控用于生产线的可视化管理等。在这种情况下,监控点的选择更多取决于业务和管理的需求,一般监控点多数设置在主要的生产业务区。
2 园区联网监控的需求发展
随着近些年来视频编解码技术、视频网络传送技术、视频数字存储技术、视频通信调度技术等与视频相关的IT技术不断发展,并逐渐引入视频监控领域,IP网络监控也后来居上,逐渐替代了传统的模拟监控,在园区监控市场上占据了优势地位。这一切使得园区监控的需求也在发生着深刻的变化。
2.1 扩展性及资源利旧要求
伴随着园区规模的扩大及企事业单位分支机构(如分校、分厂、异地厂区)的不断加入,园区的监控规模和密度都比以往增加了许多,也使得基于IP的联网监控逐渐成为主流。同时,对原有监控资源的整合、多园区监控系统的跨域联网需求也越来越多。
2.2 全局资源的统一管理要求
IP技术越来越多的融入视频监控领域后,安防监控与生产监控这两种目的不同的业务在视频监控系统中实现共享和融合已经成为可能,由此也带来监控规模的进一步扩大。系统需要对大量的监控资源统一管理,对大量的前端设备统一维护,提升故障发现及处理的效率。
2.3 开放性及业务应用的整合
视频技术、安防技术以及IT技术不断发展,一方面用户对视频监控系统本身的操控体验要求越来越人性化,如高清画面显示、基于事件的录像快速检索精确定位、三维仿真GIS等;另一方面,用户对视频监控系统的定位也不再是孤立的视频图像采集再现系统,而是安防系统或者其他专业应用系统的有机组成部分,视频监控系统需要与安防系统的其他子系统(如门禁、报警、消防等),或者专业应用系统的其他子系统(如SCADA动力环境系统、考勤系统、图像智能分析系统等)完成充分的整合。
2.4 可靠性的要求
视频监控系统在安防系统中的地位日趋重要,系统的可靠性也越发受到重视。从前端设备的可靠性到网络链路的可靠性、存储的可靠性、管理平台的可靠性,都需要在以往监控系统的基础上加以提升。
3 需求的发展变化要求融合的整体解决方案
从系统的可扩展到系统的可管理性,再到系统的开放及可靠性,这些需求的变化对园区视频监控系统方案及各个组成部分—— 前端编码、网络传输、媒体处理、存储检索、视频管理、终端显示,都提出了更高的要求。我们将园区监控各个部件按照下面的体系层次进行分析,看看各个层次都有哪些新的需求变化(如图1)。
3.1 多媒体终端
在园区监控方案中,前端的编码设备和后端的解码设备都可以认为是多媒体终端。在最前端的编码器部分,为了满足园区监控的高品质要求,前端采集编码设备一方面需要提供高清的图像品质;另一方面需要融合更多的网络、存储技术来完成视频的高效、高可靠处理和传输。在接入网络的过程中,编码设备需要融入更多网络接入特性,要求对园区监控点的不同环境,采用相对应的接入技术:如针对园区道路使用EPON接入方式实现一根光纤接入多个监控点;对于重要监控点,还可以使用双网口链路上行,提供网络链路的高可靠冗余;针对有线无法覆盖的区域,采用WLAN的方式进行无线接入。在视频流的处理中,为了满足实况视频流的低延时、存储数据流的高可靠传送要求,编码设备可以使用基于网络的组播技术来发送实况流,采用基于iSCSI直存的方式向存储设备发送存储流。同时在生成视频数字信号时,需要在视频流中设置QoS标记,以便网络设备根据优先级进行针对性转发。
3.2 传输网络
传输网络作为监控业务的承载,要求实现视频流的高可靠、低延时转发,针对信令、实况图像、回放业务不同的QoS优先级,进行相应的转发。同时,对于前端监控点使用的多种接入技术,如EPON、环网、无线的接入,均需要在网络端完成相应的传送处理。
3.3 媒体处理与存储
面对大容量的监控点信息,系统需要提供控制与业务相分离的机制,控制信令由独立的管理平台负责,媒体业务流则由网络或媒体服务器转发。
3.4 基础管理
在园区监控建设中,原有独立建设的安防监控、生产监控统一共享后,规模随之扩大,由此带来全局管理的要求。园区原有的监控资源在后续的建设中也需要尽可能兼容接入。
3.5 业务与增值应用
园区监控应用中,要面临和大量业务系统的对接和联动,企业的GIS系统、OA系统等也可能需要随时通过SDK接口调用监控系统的图像,完成统一界面整合。刷门禁卡时,可自动和监控系统联动,使相应摄像头转动到计划的预置位,以便能够看清并记录刷卡人的面貌,类似的还有与专业报警系统的整合联动。同时,这些都要求监控系统能够提供基于平台的、高效、易于开发的开放接口,来完成与多种业务应用的联动整合。
4 IP园区联网监控解决方案
通过通信技术、信息处理、存储和多媒体技术以及基于开放的中间件平台,IP网络监控解决方案提供了包括编解码器、网络存储设备、网络系统和管理平台四大基础组件,实现了四大组件的特性融合和架构优化。
4.1 先进可扩展的体系架构
系统借鉴先进体系架构,采用分层、模块化的设计,遵循标准SIP协议规范,将媒体交换处理同系统的控制、管理信息相分离,具备灵活的可扩展性,保证了海量视频接入和大并发量访问的能力。系统采用双流的工作机制任意分配实时流和存储流的码流格式、码率等参数,并通过组播和iSCSI数据流端到端进行传输,避免了矩阵、流媒体服务器等系统瓶颈造成的“哑铃效应”,提升系统传输的可靠性。
4.2 统一资源管理
系统采用资源化管理框架,把物理设备分解成多个基本资源的集合,根据抽象出的资源类型(如摄像机资源、监视器资源、告警源资源、存储资源、地图资源等)进行分类,结合基于角色的精细化分级分权用户权限管理,可完成前端监控点按照虚拟域的资源划归,屏蔽资源的物理地域差异,方便业务开展。通过设备服务软件,视频监控系统可以接入业界主流DVR、IP摄像机。
4.3 创新的存储技术
IP园区监控方案基于存储虚拟化技术,采用标准IPSAN存储设备,实现大量视频存储设备的分布式部署和集中管理,以及存储空间的动态分配及调整。将iSCSI块存储的存储方式引入监控中,通过端到端直存的方式,取消了服务器转发,提高了存储可靠性,实现了对于媒体流这种非结构化数据的结构化存储,使得监控录像可以秒级精确检索和即时回放。
4.4 网络与监控的融合
IP视频监控系统将IP组播技术、网络Qos技术、IP网管技术引入监控。针对园区监控点的不同环境,采用相对应的接入技术。前端编码器可以通过LAN、SFP、EPON、RRPP环网、WLAN等方式灵活地接入承载网络。
4.5 业务应用整合能力
系统采用SOA框架,对外提供全方位的平台级中间件接口,包含了监控平整的管理接口与业务接口,可以将视频资源开放给更多的行业应用处理使用,如GIS系统、安防报警系统、工业SCADA联动、专业工业电视、专业管理系统、视频智能分析等。各种行业化应用可以在系统提供的SDK上进行各种层次的开发。同时,基于统一的底层操作系统,IP视频监控系统可以直接与其他多媒体系统通信,如视频会议系统,将视频监控系统中的现场图像和历史录像,以数字方式发送到各个视频会场,实现监控系统与视频会议系统的融合。
4.6 高可靠的系统保证
为了满足室外环境的要求,前端采集编码设备提供了高环境适应性(高低温、潮湿腐蚀、EMC电磁兼容等)。通过双网口链路上行、环网等接入方式,实现网络链路的高可靠冗余系统通过视频管理软件平台的热备份及媒体服务器的集群管理,提升了核心系统软件的可靠性。
关键词: 输电线路;反外损;预警系统
近几年,电网结构飞速发展,输电线路日趋增多。由于输电线路所处地理,位置和环境条件非常特殊,主要特点是杆塔点多、线路长、且长年暴露在野外,大风、雷击、暴雨、冰雪等自然灾害侵袭不断,人为因素、外力破坏引起的线路跳闸、线路被迫停电事故的概率呈上升趋势,必须引起我们的极大重视。因此,研究、探讨防止输电设备免遭外力破坏的对策,遏止愈演愈烈的电力设施犯罪,确保电网安全运行,是输电线路管理和维护单位亟待解决的重要课题。
1 PEDWS系统概述
输电线路反外损综合技术及预警系统(Prevent External
Damages on the electric transmission lines and early Warning System,简称PEDWS)是基于智能远程预警信息平台的一个完整实施方案。通过3G通讯网络和网格化信息传输,该系统在智能模式识别,输电线路危险自动判断,预警,外损源监控数据库比对等均有领先优势。
PEDWS配有智能搜索与敏感度分析模型。PEDWS还配备了专家预案和作业指导辅助决策模块,帮助管理人员快速、便捷、有效地组织和指导抢修或处理外损故障。PEDWS还具有创新的全方位鹰眼监控模块,既具有抽象的电网拓扑虚图动态显示外损源分布,也配有真实比例的电网GIS实图动态显示外损源分布,更有实时点播远程外景的摄像视频。PEDWS的这种全新监控方式,可以满足监控中心的指挥员、管理员,以及参与抢修的技术人员准确、真实、快捷地掌握相关外损源所处的全景、实景、真景。
PEDWS构建了一个分布式、网格化、智能化的外损预警和综合处理闭合的专家平台,为保障输电线路安全运行提供了一个完整的解决方案。
2 PEDWS的主要特点
1)分布式:输电线路和铁塔本身具有地域分布的广阔性,监控摄像头分布在输电线路沿线的关键位置;后台外损处理是在分布式网络系统中进行识别、存储和跟踪运作的。
2)网格化:输电线路的站域、站级分布决定了电网分布的网格化,根据网格化协管员的信息反馈,也能纳入系统的外损监管。
3)智能化:分布在外的摄像头具有智能编码、压缩、传输的功能,在服务器端又具有智能的模式识别功能,自动分类预警种类和危险级别。
4)全方位动态监控视图:电网拓扑简图突出显示了外损源动态分布的要素信息,虽然“虚”,但是直观,突出要点;电网GIS地图真实显示了外损动态分布的比例“真”图,能无级缩放、快速定位、并含有详细的地理信息,既有整体方位感,又有细节位置感;监控视频点播摄像头场景,具有身临其境的“实”感。
5)专家指导模块:在制定抢修作业方案时,配有专家系统的指导和标准作业流程,并能进行补充和修正。
6)处理外损跟踪:对纳入外损监管的处理,具有状态追踪功能,随时可以评估相关外损的处理是否妥当和合理,全面掌控外损处理的进程和状态。
3 预警系统设计方案
3.1 系统环境架构
系统基于Visual 2008和Silverlight的开发平台,数据库采用了Oracle和SQL Server 2008,网络模式为混合C/S/B结构。
3.2 系统网络架构
系统的网络架构基于C/S和B/S分布式混合设计。配有一台控制和应用程序服务器、一台数据库服务器、一台ArcGIS服务器和一组图像处理服务器群,通过交换器(或路由器)及若干台浏览器组成了一个快速、安全、稳定的局域网。必要时,配上隔离防火墙,还可以Web方式进行访问和数据交换,随时可扩充系统的远程访问能力。
3.3 系统软件架构
系统设计的软件架构,总体划分为四个层面。它们分别是基础平台、数据存储层、应用平台支撑层、应用组织和展现层:
1)基础平台采用Windows Server 2003操作系统,数据库系统采用SQL Server和Oracle。
2)数据存储层存储了PEDWS系统的预警信息、特巡单处理追踪信息、专家支持信息、数据仓库信息、人员班组信息等;同时还存储了GIS的输电线路、铁塔的影像数据;输电线路、铁塔的图形数据、基础地理信息、故障及危险源空间数据;也储存了实时视频图像及分析、预警结构数据。
3)应用平台支撑层包括了.NET和Silverlight运行及开发平台,以及ArcGIS地理信息平台、视频播放和图像处理平台。
4)应用组织层包括了PEDWS各个应用模块并集成融合成完整系统:
① 远程摄像头视频接受模块运用3G网络摄像机对高压输电线路及铁塔进行远程监控,采集实时视频图像信号,用3G无线通讯技术把视频信号传送到监控中心。
② 图像智能预警模块运用先进的模式识别人工智能技术实现智能监控,当发生外力破坏隐患时发出预警信号,并实现本地声光报警。
③ 监控中心模块具有对远程监控点任何一路图像的监控、录像回查、资料保存等功能。
④ 外损源监控追踪模块全程追踪外损源从发生、处理进展到排除的过程。外损总汇一览全部外损的处理进程和即时信息。
⑤ 特巡单处理模块提供了抢修全程的监控和管理,记录了抢修环节中的各个阶段详细信息。
⑥ 综合分析模块对正在或以往处理过的外损提供离线和在线分析和智能挖掘,提高处理外损的效率和质量。
⑦ 多模式监控集成模块提供了动态的电网外损源简图、GIS实图和视频真图三位一体的立体监控模型。
⑧ 专家智库和决策辅助模块提供了在决定抢修方案时的标准规范和优秀案例。
3.4 系统流程架构设计
根据需求分析、环境分析、网络构架和采用的运行和开发平台,我们设计了软件架构和流程模型。集成了从预警到处理追踪、多模式监控模块、专家支持和数据挖掘模块。
4 结语
随着我国输电线路总长度和传输容量的迅速增长,输电线路的日常巡视、维检工作的难度也越来越大,同时需要大量的人力、物力,且难以获得实时数据。在此情况下,对输电线路的智能监控显得更加重要,它能够从很大程度上代替人力对输电线路进行实施监控。本文综述了输电线路反外损综合技术及预警系统的概念、特点,重点论述设计方案和基本构架,希望能为业界人士提供一些借鉴。
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