水利视频监控解决方案3G版.docx

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水利视频监控解决方案3G版

3G视频监控系统

水库、河道水情及视频无线监控解决方案

深圳市宏电技术股份有限公司

2010年2月

1、行业背景

1.1行业背景

水库作为国家的重要资产，在水的管理方面具有着举足轻重的作用。

对水库实行科学、安全、自动的管理，在现阶段已是一个符合国情而又非常迫切的要求.由于水库的面积广大、地形复杂等原因，实现有线的监控管理难度很大,我公司提出了无线远距离实时图像监控的合理化建议。

1.2行业现状及需求分析

水库拟实现无人执守及安全监控，要求实现以下功能：

∙汛期的水库安全防卫工作,时刻注意水库的水位,如果水位到了警戒线,有了险情,马上报警。

∙水库重点区域的防范，随时注意闸门、大坝的正常工作和稳固程度。

∙水库水面情况的实时远端监控：

水面上是否有漂浮物（如白色垃圾）、漂流物（如泄漏的原油）。

∙水库水岸情况的实时远端监控：

岸上的物体（如人、兽）是否进入危险区（如闸门口、大堤上），是否有可疑的情况（如有人想要破坏水库）。

∙能够随时检测水库中水的水质,并将信息传到远端，发现水质超标,马上报警。

∙库天气情况的实时监控。

1.3建设目标及重要意义

建设的目标是提供一个包含前端采集设备,服务器和客户端的河道水库水情无线监控系统，该系统可实时查看水库各地的视频图像和水位信息。

前端设备包括DVS，摄像头,水位传感器和遥测终端机。

水位信息和视频图像以EVDO无线网络发送；服务器提供数据中转，用户权限管理等；客户端提供用户查看水位信息和视频的界面.

2、系统架构

2.1体系架构

我们对系统的设计如下图所示:

拓朴结构图

前端由水位检测仪，遥测终端机，无线DVS和摄像头组成。

无线DVS采用宏电自主研发的H3221。

遥测终端机采集来自水位传感器的数据，通过RS232串口传输至无线DVS。

无线DVS除了具有视频编码功能，还具有数据透明传输功能，能把来自串口水位信息，通过EVDO网络传输到数据中心.

摄像头输出的视频模拟信号经DVS编码成H.264后,通过EVDO网络发送到监控中心.H3221最高支持400kpbs的上行传输率,但客户可以根据实际要求自行调整，满足需求即可。

H3221还支持定时上下线或短信上下线控制，为用户节省费用.

监控中心有服务器和客户端。

服务器提供数据和视频的转发服务，以及设备的接入，数据的存储等服务，同时提供权限配置管理。

服务器运行于LINUX操作系统，相比WINDOWS具有安全性高,稳定性好，无病毒等多重优势。

数据库软件采用Oracle,满足视频的海量存储。

根据服务端设置的权限,客服端有相应的权限添加删除设备并观看相应设备的视频图像。

2.2技术架构

:

系统流程图

系统从逻辑上主要包括三个部分：

前端设备，即DVS、遥测终端;中心平台,即全球眼平台；客户端，下面分别描述这三部分的功能:

1.DVS

DVS是数字视频服务器的英文简写。

DVS的主要功能是通过摄像头采集视频信号,将模拟的视频信号压缩编码为H.264的码流，然后通过通信信道传输出去，本系统可采用的信道包括无线和以太网两类。

其中无线通道采用3G.宏电DVS可以在这两种网络间切换，典型的应用如公交车辆,在城市中用EVDO传输视频,开到郊外后采用CDMA传输，增强了设备可用性。

目前,宏电的无线DVS具体型号是H3221-VVZ.

2.遥测水位站

遥测水位站采用国家防总和国家水文局推荐的金水燕禹YCZ-2A—101型遥测终端机。

广泛应用于水雨清监测系统，并通过水利、防汛部门组织的验收。

可外接增量式（翻斗式）雨量传感器、可外接水位传感器；实现GPRS、GSM、PSTN等方式的发送和接收传输功能；

具有定时自检发送、死机自动复位、站址设定、随时召测、掉电数据保护、实时时钟校准、数据人工置入、直观现场显示和设备测试等功能；支持休眠唤醒工作方式；能够通过软件设置（包括远程设置）数据传输体制、数据报送频次等；所有外部接口具有光电隔离能力；能存储一年的原始水情数据,RTU固态存储器容量不小于4MB；可接受分中心管理，与分中心实现双向通信;支持远程诊断、远程设置、远程维护等.

3.水位机

水位计推荐使用徐州市伟思水务科技有限公司的WFX—40型浮子式细井水位计。

是按照国家标准GB/T11828.1-2002要求设计、制造，广泛用于地表水、地下水及大坝测压管水位测量；为单浮子式自收缆水位计（以下称水位计），水位计工作时井管内只有一根测缆牵动浮子跟踪水位升降变化，实现水位自动测量；适用于口径内径不小于70～150mm、埋深为10～500m范围的场所使用，并且井管的中轴线必须是直线，井管内壁必须平滑、无凹凸障碍；水位编码器为低转矩、抗雷击型（微动开关触点功率为5A/250V）绝对值编码器，并采用镀金防水航空插头座，仪器性能稳定可靠，无温度、时间漂移。

4.中心平台（全球眼平台）

监控平台服务器包括中心管理服务、注册服务、转发服务等，其作用简单概括是管理协调系统的运作，并在前端设备与客户端之间建立联系,与视频流转发。

编码器拔号连入EVDO网络后，首先是向视频服务器注册，把自身的信息向系统报告，报告的信息包括本编码器是否已准备就绪，是否有云台连接到本编码器，客户端才能以此来发现前端设备。

客户端对前端设备的操作也是通过视频服务器转发到前端设备的.

中心管理服务是业务系统的核心，主要功能包括:

用户管理、设备管理、日志管理、业务管理。

主要完成业务管理、用户和设备管理等功能

转发服务器（亦称分发服务器）作为监控中心和终端（编码器）交互的平台,主要进行数据图像和报警信号的转发工作，并进行操作员权限的认证和管理。

平常用户访问的合法图像，都是直接来自于前端视频服务器，保证了现场图像的实时性；但是在大量用户同时访问某个热点前端图像的情况下，前端服务器压力就非常大，网络带宽也有限制,这样可能无法保证所有用户的正常连接、观看图像.转发服务器就解决了这一难题。

注册服务器（亦称接入服务器）提供编码器终端上线注册功能,并与终端实时保持心跳连接；是一个中心通信枢纽,连接了所有终端设备和网络设备，主要起到注册和定位的作用。

终端设备通过接入服务器注册,成为在线设备，所有的终端设备，以及分发和存储等网络设备都必须在接入服务器注册,成为在线设备。

在线设备之间通常在接入服务器的协助下进行通讯.通过客户端可以进行视频监控业务操作。

如:

实时视频浏览、录像回放、语音对讲、报警联动等。

5.客户端

根据服务器分配的权限,接收来自转发服务器的视频流，并播放给用户观看。

另外它还有一些辅助功能，具体是：

控制云台的功能，移动侦测的设置功能，OSD的设置功能。

在用户有监控中心，如果用户需要把视频在电视墙上播放，则系统还需要电视墙服务器,它是将来自于前端编码设备的视频码流进行解码，并输出模拟信号到传统监视设备上,实际应用中，输出的模拟信号被输入到视频矩阵中，经矩阵切换到电视墙上。

电视墙服务器还可进行轮巡，报警弹出,画面分割等功能,作为数字编码与模拟显示系统之间的一个衔接，为集中式数字监控解决方案提供了强有力的支持,实现多场景同时观看的需要。

每台电视墙显示服务器可输出8路D1模拟视频或画面分割后的16个CIF。

3、特色方案

1、字幕叠加

上图是实际工作的视频截图,可以看到，上图右上方有各种数据,以字幕的形式叠加在视频画面上.用户在观看水库、河道视频的同时即可了解视频所在的水库名称，实时水位等信息.

2、多网络自动切换

前端的DVS默认情况下是以EVDO网络优先，但在一些没有EVDO信号覆盖的区域,该DVS可自动的切换到CDMA网络.

3、优越的扩展性能

各地水利的视频监控系统存在架构不同,设备多样，互不兼容等问题，对水利视频监控系统向流域化和网络化方向发展带来了不少问题,往往在防汛的关键时刻，由于系统的兼容问题，决策人员无法远程观测到流域各个已建监控点的实时情况.本系统中的中心平台可以将各地的监控系统纳入省级部门的统一管理之下,可是随时察看任何地区,任一地点的实时视频图像和水情信息。

4、集中管理，方便维护、节约成本和建设周期

系统采用一个中心平台，使用一台专业的视频服务器来存储视频图像，通过分发服务器传输到客户端的视频，客户无需重新采购流媒体服务器,搭建监控中心，只需一台普通PC来，安装客户端登陆后即可实时观看视频。

监控前端和水位采集均采用无线网络传输，避免了有线网络铺设的高额投资和很长的建设周期.

4、系统功能模块介绍

4.1系统组成

产品

说明

宏电DVS

视频编码传输设备

平台软件

全球眼平台

客户端

赠送

数据库软件

Oracle10g

平台操作系统

LinuxredhatAS5

平台服务器

IBM3650

注：

每台可负载300个点

电视墙显示服务器

软硬件一体化

注：

每台可输出8路模拟视频

摄像机

枪机或球机

机箱

用于安装DVS和电源，防水防尘

遥测终端机

采集来自水位计的数据,并编码，通过无线dvs传送

浮子水位计

采集水位的物理量

4.2宏电DVS介绍

针对本项目的情况，我们采用H3221-VVZ无线编码器，该款产品集视频编码，无线传输于一体，视频编码采用H.264，传输采用EVDO。

速率传输可达160-230Kbps。

H3221-VVZ编码器启动后自动拔号上EVDO网络，然后根据客户端的控制开始/停止发送视频。

H3221—VVZ编码器可以插入4GB的SD卡，用于保存视频。

以每秒100Kb的视频计算，4GB容量可保存约70个小时的视频。

编码器工作即自动开始保存视频，与是否传输无关。

我们设计保存策略是循环存储,即，如果存储空间不足，自动删除最旧的视频文件

规格

H3221-VVZ

视频压缩方式

H.264

数据传输方式

EVDO

播放分辨率

CIF

视频帧率

8～20帧可调

视频码率

30kbps~230kbps可调

视频输入接口

BNC

视频输入路数

1路

通讯接口

1个RJ4510/100M以太网口;1个RS-232串口；1个RS—485串口

报警输入

2路GPIO

报警输出

2路GPIO

存储

支持一片2GBSD卡

电源

DC12V

功耗

≤5W

工作温度

—20℃~+60℃

工作湿度

10%~90%

尺寸（mm）

163长X109宽X27。

3高

4.3平台软件介绍

中心平台采用全球眼协议架构,该平台的服务程序包括中心管理服务、注册服务、转发服务，三种服务打包为综合平台授权，按XXX元/每License收费，各服务程序的功能见2。

2

4.4客户端介绍

客户端功能

Ø显示相应区域内能提供服务的摄像头,选择后浏览视频或停止视频

Ø对接收的视频流进行解码播放

Ø提供权限设置

Ø用户/用户组可访问的设备的列表信息维护

Ø用户/用户组相应的控制操作权限设置界面

Ø提供多级区域、机构的设置界面

Ø提供系统设备（如前端）参数设置等操作界面

Ø提供显示系统的控制界面，如设定显示墙上监视器显示指定的实时图像数据

Ø支持多实时视频流轮巡策略。

具备策略持久性，重启后，仍然能够按照上次显示策略自动执行

Ø云台、镜头控制

Ø码流控制范围及清晰度功能

4.5服务器操作系统

红帽子企业版5.3,推荐用户自行购买。

4.6服务器数据库

Oralce10g，推荐用户自行购买。

4.7服务器

推荐IBM3650，4核CPU，2GB内存。

每台服务器的负载能力为500个前端DVS。

4.8摄像机

枪机（HD-IR750H）

主要特性

●采用高性能SONYCCD

●分辨率高，540TVL，图像清晰、细腻

●红外夜视，实现昼夜监控

●支持背光补偿功能

●支持自动白平衡功能，色彩还原度高，图像逼真

●信噪比高，图像画面干净、悦目

●支持自动电子快门功能，适应不同监控环境

●支持自动电子增益功能，亮度自适应

●配备DC3。

7～12mm自动光圈镜头

技术参数

参数

HD-DN822LF

摄像机

图像传感器

1/4InchInterlineTransferSONYCCD

信号系统

NTSC/PAL

最低照度

0.7Lux/F1。

40.02Lux/F1.4（ICRON）

白平衡

自动/手动/自动跟踪白平衡/室内/室外

增益控制

自动/手动

自动聚焦

手动/自动

镜头

焦距

22倍

变倍速度

1。

7秒（光学，广角—远望）

水平视角

51。

2—5.58度（广角—望远）

近摄距

200-1000mm

云台控制协议

PELCO—P和PELCO—D（可添加），协议自适应

电源

AC24V/DC12V

功耗

12Wmax

工作温度和湿度

—10℃~50℃（室内）

湿度小于90%

重量

2kg

4.9遥测终端

1、功能指标

①可外接增量式（翻斗式）雨量传感器、可外接水位传感器；实现GPRS、GSM、PSTN等方式的发送和接收传输功能；

②具有定时自检发送、死机自动复位、站址设定、随时召测、掉电数据保护、实时时钟校准、数据人工置入、直观现场显示和设备测试等功能；

③支持休眠唤醒工作方式；能够通过软件设置（包括远程设置）数据传输体制、数据报送频次等；所有外部接口具有光电隔离能力；

④能存储一年的原始水情数据，RTU固态存储器容量不小于4MB；可接受分中心管理，与分中心实现双向通信；支持远程诊断、远程设置、远程维护等。

2、主要技术指标

①供电方式：

蓄电池向设备供电,太阳能电池板浮充供电；

②值守功耗:

小于等于2mA（电池电压12V时）；

③设备平均无故障工作时间：

MTBF＞22，500小时；

④工作温度:

－30℃～＋60℃，湿度:

0～90％.

4.10水位计

1.  水位变幅：

0—10m:

0—20m;0-30m；0-40m；0—80m;

2 . 水位编码器分辨力：

1㎝

3 . 测量准确度：

≤0。

2％

4 . 浮子直径:

Φ40mm；Φ50mm；Φ100mm可选

5 。

 输出信号：

格雷码10~13bit（RS485或4-20mA接口选配）

6 。

 环境温度：

-10℃～85℃

7.相对湿度；＜90%（40℃）

5、技术优势及系统特点

5.1技术优势：

Ø视频编码与无线传输无逢的结合

Ø改进了H.264编码算法,对脏帧进行插值，减少了码赛克现象

Ø针对无线网络的特点，采用丢帧重传新算法,提高了画质

Ø可以EVDO与CDMA两种网络间切换，解决了网络覆盖的问题

ØDVS集成数传模块,直接连接摄像机和遥测终端，在视频图像上实时显示水位信息

5.2系统特点

Ø可快速灵活布控,特别适合水库、河道等恶劣的环境下监控，也适合在大范围较难布线的应用环境中。

Ø可在前端，服务端及客户端进行录相。

Ø前端设备可以用作DTU和路由器，传输遥测终端机采集的水雨清数据。

Ø减少监控中心的重复建设,根据等级来分配权限进行管理。

Ø和水利数据库进行结合和联动，在监控的同时实时掌握水雨情及工情等信息。

6、服务承诺

●设备品质保证

⏹本系统提供的软硬件产品，其保证期为自发货之日起十二个月；

⏹本系统提供的软硬件产品，在品质保证期内，凡因设备本身质量问题引起的设备故障,卖方免费维修。

买方在收到货物后立即进行检验与验收,如有质量问题应在收到货物后七日内以书面方式通知卖方，经卖方确认后可免费更换或退货，否则视为可接收。

软件一年内免费升级；

●售后服务响应

⏹本系统的售后免费服务周期为1年,售后支持电话响应时间为30分钟，现场支持响应时间为2个小时，并提供7×24小时现场服务支持.

●维修保证

⏹我公司对本系统安装安装的软硬件设备进行1年的免费保修和原有系统功能的升级完善，如另加功能的升级，不在免费范围之内;

⏹质保期后提供有偿保修，终身跟踪服务，终身维护;

⏹对系统工程的方案设计、现场施工管理、系统调试等相关技术资料给予售后服务全面的文档咨询支持；

⏹提供原有系统功能软件的技术升级与完善；

⏹质保期届满之后，可根据需要，对系统进行保养和维护，并根据协商确定另行商定系统维护措施。

●系统培训

⏹免费培训系统操作使用人员，培训人数另行商定；

⏹免费进行现场培训，包括理论讲解和实际操作,使接受的培训人员达到能正确操作和维修系统；

⏹培训内容

✓视频系统理论与原理

✓视频操作规程

✓视频监控系统维护

✓视频监控常规故障指南分析与处理

✓遥测水位站的基本原理

✓遥测站点安装与维护

✓遥测站常见故障分析与处理