建筑工地无线远程监控技术解决方案.docx
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建筑工地无线远程监控技术解决方案
建筑工地无线远程监控技术解决方案
江苏物泰信息科技有限公司
2011年10月
第1章系统概述
在事故多发的建筑行业，保证施工人员的人身安全，工地的建筑材料、设备等财产安全是施工单位管理者关心的头等大事。
建筑工地属于环境复杂，人员复杂的区域。
考虑到设备及人员的安全，一套有效的现场及远程视频监控系统对于管理者来说是非常有必要的。
通过远程视频监控系统，管理者可以了解到现场的施工进度，可以远程监控现场的生产操作过程，可以远程监控现场材料的安全。
建筑工地，一般主要监控场所包括建筑材料仓库，进出门口，办工区，生活区，塔吊区域。
对于地面靠近监控中心的部分，一般通过有线的方式直接连接到监控中心。
而对于塔吊最佳的视角环境，由于较现场环境复杂，往往不能通过有线直接拉至监控中心。
针对现场复杂的环境，成熟的数字微波技术对于施工工地监控是最佳选择方案。
本方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。
并综合考虑施工、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。
1.1
1.1设计原则
1、先进性与适用性：
本系统采用纯数字无线传输方式，最新的MPEG4/H.264编码技术结合OFDM微波扩频调制技术，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。
同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。
2、经济性与便捷性：
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况，采用有线＋无线的整合解决方案。
无线部分采用嵌入式一体化无线网桥，安装调试方便快捷。
3、可靠性与安全性
系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
4、开放性
以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可与消防、周界防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口，可实现远程控制。
5、可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。
并根据今后该工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。
1.2设计依据
国家和地方设计规范和标准：
1.《中华人民共和国公共安全行业标准》GA/T75-94
2.《闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94
3.《入侵报警、电视监控工程设计施工手册》979131001
4.《建筑智能化系统工程设计标准》DB32181-1998
5.《安全防范系统通用图新符号》GA/T74-94
6.《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000
7.《有线电视系统工程技术规范》GB50200-94
8.《工业企业通信接地设计规范》
9.《商业建筑物综合布线系统国际标准》（ISO/IEC11801）
10.《商业建筑物综合布线系统美国标准》（EIA/TIA568A）
11.《通信布线管道和空间设计施工标准》（EIA/TIA569）
12.《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T50312-2000）
13.《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82
14.《IEEE电气及电子工程师学会-民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》
15.《电气指标标准》EIA-422EIA-485
第2章系统结构
系统分为：
图像采集终端系统、中心平台、监控客户端三个部分组成。
系统结构稳定，有良好的可扩展性，能适应多变的监控要求。
2.1图像采集终端系统（视频采集，压缩编码和无线传输）
前端视频采集系统由红外网络球机及枪机组成。
其中无线网桥作为核心设备，负责将球机枪机采集的各监控点的视频图像经过H.264压缩编码后的图像信息流上传到门卫室中心服务器，服务器通过TCP/UDP方式将视频发送到监控客户端。
该终端具有如下特点；
●H.264视频压缩、ADPCM（G.726）音频压缩；
●可支持夜视功能；
●视频帧率可自适应，调节范围为1帧/秒~25－30帧/秒；
●视频码率可根据当前网络状况自适应在20Kbps-2Mbps范围内连续可调；
●支持双向音频实时传输；
●分辨率D1、CIF、QCIF可选，最高25帧/秒（PAL）、30帧/秒（NTSC）；
●RS485透明通道连接支持远程云台控制功能；
●支持IEEE802.11b/g/n、CDMA1X、EVDO、EDGE、TD、WCDMA等无线传输技术；
●支持本地录像存储（可选配件支持,支持提取一段时间录像的功能）同时可实现抓拍功能；
●支持GPS定位（可选配置）；
●可支持紧急报警及超速报警（需配置GPS）；
●宽电压供电（9~36VDC）；
●体积小、集成度高，安装便捷；超低功耗，发热量低；
2.2中心平台（视频的转发和存储，中心管理）
中心平台由通讯服务器、管理服务器和宽带网络组成。
其中通讯服务器主要对监控终端传回到现场图像信号进行转发操作。
管理服务器主要用于对客户端软件的权限进行管理。
（1）管理服务器上安装服务器软件，负责对整个系统的管理；主要完成设备的入网管理、用户登录验证、目录服务等重要的管理任务；
（2）通讯服务器安装服务器软件，负责各监控点视频资料的录像。
所需硬盘空间大小由录像视频数目、录像时间长短、录像保存周期，图像质量等决定。
通常1路运动画面1小时的录像文件大小在120M左右（每秒流量256Kbps*3600s），公司自主研发的基于无线网络（IEEE802.11b/g/n、CDMA1X、EVDO、EDGE、HSUPA、HSDPA、HSPA、LTE等）的视频服务器，能够接收从多个监控终端的视频流，提供多个用户可以同时访问任何一路监控视频的能力，还可以实时保存设备上传的监控视频图像，供以后点播查看；
2.3网络视频服务器（视频实时浏览）
（1）监控主机安装客户端软件，实现对各监控点的视频浏览和摄像机姿态调整等功能。
（2）功能列表：
视音频输入
网络视频输入
最多支持4路标清，或2路720P，或1路5MP（2560×1920）/1080p/UXGA网络视频
视音频输出
音频输出
1路，3.5mm接口（线性电平，阻抗：
600Ω）
视音频编解码参数
录像分辨率
5MP（2560×1920）/1080p/UXGA/720p/VGA/4CIF/DCIF/2CIF/CIF/QCIF
硬盘驱动器
类型
1个SATA接口
最大容量
每个接口支持容量最大2TB的硬盘
外部接口
语音对讲输入
1个，3.5mm接口（电平：
2.0Vp-p，阻抗：
1kΩ）
网络接口
1个，RJ4510M/100M自适应以太网口
串行接口
1个，标准RS-485串行接口；
1个，标准RS-232串行接口
报警输入
4路
报警输出
2路
其他
电源
DC12V
功耗
≤8W
工作温度
-10℃--＋55℃
工作湿度
10％--90％
机箱
标准1U机箱
尺寸
315mm（宽）×201mm（深）×45mm（高）
重量（不含硬盘）
≤2.5Kg
NVR软件界面
用户可根据远程监控的现场平面图，了解现场情况，例如：
工地的出入口、周界、危险源、建筑作业面、材料堆放加工场所等。
依据用户需要，可更换监控探头设置点的合理位置。
对于楼宇建造作业面的监控，客户端可远程监控，并且能及时将监控图像直接输出给现场工作人员，对于意外突发情况，可在第一时间解决，避免安全问题发生。
第3章解决方案
3.1典型监控系统网络结构拓扑图
视频流传输示意图
系统网络结构拓扑图
3.2系统说明
●由于这些监控点具有移动性、突发性，所有本系统使用无线网络，无需布设有线网络；
●系统覆盖范围广，可适用在全工地范围之内，
●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，可在不同带宽条件下传输高画质、流畅图像；
●支持域名解析：
采用域名解析技术，自动解析Internet分配的IP地址；
●可移动性：
在移动视频监控条件下，实现完整的视频监控解决方案；
●网络化：
通过无线和Internet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：
可以通过客户端软件，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、变焦的行控制，预置位和镜头的轮巡，以及实现图像抓拍、录像和录像回放、报警功能；
●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；
●扩展性好：
本系统采用模块化设计，可根据客户需求选择不同网络进行视频传输。
同时也可自由搭配1~4路视频输入；
3.3系统工作原理
●借助与无线网络的数据业务功能，获得IP地址。
建立数据传输通道
●获得的IP，通过无线网络和服务器建立连接，开始传输数据。
●用户通过客户端软件，登录平台服务器程序，可以观看到远端传输过来的图像。
也可以双向交互，控制云台等。
3.4系统的技术优势
集群优势
如使用CDMA1X或EDGE网络，该系统可利用集群的方法，将2条无线通讯链路通过底层协议，合理分配通讯资源，合并成为一条逻辑上独立的通讯链路，为视频传输提供了普通单路通讯1.8倍的带宽。
两条链路互为备份，提高了无线通讯的可靠性。
数据封装优势
相比普通的无线路由通讯方式，本系统利用自己开发的技术，在数据链路层对视频流数据进行一次性的封装，直接将数据发送到中心，减少了一次IP封装，去掉了不必要的封装数据，提高了传输效率，减小了视频延时，且使传输系统的实时可控性大大增强。
压缩、流控优势
对压缩算法进行优化，用先进的码流控制技术保证传输的稳定性，充分利用带宽，保证在不同带宽的情况下流畅的传输视频图像。
普通的无线路由通讯方式无法发现路由器网络层以下的传输状况，不能非常实时的对传输流进行调整，本系统能够完全观测数据链路层的数据状况，从而能符合实际的对流控模块进行快速调整
绑定优势
充分利用无线网络，在通讯连接建立后快速绑定数据，保证数据最短时间上传中心。
同时系统能快速发现并恢复故障链路，避免关键时刻掉线。
优势对比
与路由器加视频编码器方案相比有以下特点：
1.采用H.264压缩编码的方式，最高可达到30帧，视频更清晰流畅。
2.采用一体化设计，可靠性高于多种设备拼凑的方式；设备稳定性高，
3.通过对无线网络信道的直接检测，可以快速发现信道传输带宽的波动，通过自动调整编码和传输参数，保障视频传输的效果。
而无线路由器和视频编码器是两台独立的设备，编码器很难及时发现信道变化，不能有效地利用信道带宽。
3.5系统应用优势
功能集成，充分利用网络资源
常规的解决方案都是将上述的功能利用多个系统来实现，造价高且以后的扩充和升级不方便。
本方案利用现代计算机网络技术的先进性，将多个功能集成起来，不仅充分利用了无线网络高速准确的优点，同时也容易将各种服务需求集成于Intranet，体现了先进性和经济性。
优秀的图像品质
采用先进的H.264编解码技术，图像清晰、自然。
图像无闪烁，连续性好。
系统结构灵活
采用标准的组网方式，支持IP单播、组播功能，可以组成点对点的监控系统，又可以组成一个中心对各站点的系统；在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个用户的需要，可以组成多级监控系统。
可扩容性强
采用模块化设计，能够平滑实现端局扩容、中心扩容和分控台扩容。
无论单级扩容或多级扩容都可以充分利用前期资源，降低扩容投入成本。
易操作性
采用图形化控制界面，用户可以非常迅速地熟悉操作软件的使用。
实现友好的人机交互。
并且监控室可不设在监控现场，客户端也可随时调用现场监控图像，及时了解项目信息。
自主开发
系统的核心硬件设备和管理软件均采用具有自主开发能力的公司提供的产品，能够及时提供良好的售后服务，响应用户的特殊需求，针对用户的要求进行功能方面的量身定做。
3.6系统的安全性
系统的安全性非常高，多级用户名/密码保护认证机制，自主研发的嵌入式系统软件，加密传输方式等等措施，保障系统的安全不受侵害。
具体体现在如下四个方面：
多级用户名密码认证机制
无线视频设备和系统，相互之间的通讯连接都是有用户名/密码保护的。
“前端设备”、“中心服务器”、“用户客户端”三者之间都是通过网络连接。
“用户”登录“前端设备”，“中心”登录“前端设备”，以及“用户”登录“中心”都是需要用户名和密码的，这些用户名和密码机制是系统安全最基本，最可靠的的措施之一。
SSL加密传输协议
用户名和密码在网络传输，如果是明码传输，被窃听获取的可能性很大，帐户被盗用的可能性就很大，本系统采用业界标准的SSL加密传输协议进行数据传输，采用NTCHANNGE进行帐号认证，保证用户密码绝不在网络上传输，大大提高了系统的安全性。
即便被盗用也无法破解。
独有的网络传输协议
视频数字流在视频服务器中打包发送到IP网络中的时候，打包的格式，以及流媒体的压缩编码格式都是独有的。
只有专有的解码软件才能解出正常的图像，否则只是乱码而已。
自主知识产权的嵌入式系统
本系统基于嵌入式架构，自成一体，脱离PC单独工作，操作系统的工作模式、指令等都是自定义的，且是具备自主知识产权的机密核心产品。
设备不会受到外部病毒、恶意软件的侵扰和破坏。
系统的安全性自是更上一层楼。
3.7无线网桥传输终端技术参数
技术参数：
WT-5000-IIEEE802.11a54Mbps室外无线网桥
WT-5000-I室外无线网桥工作在5GHz频段，采用OFDM（正交频分复用）技术，具有速率高、距离远等优点，为基础电信运营商、ISP及行业用户提供了强有力的解决方案，使客户可以在短时间内低成本地架设“最后X公里”的宽带接入系统。
户外一体化的设计（内置23dBi平板天线）更便于安装。
基本特性
描述
ZA-5000-IIEEE802.11a54Mbps室外无线网桥
支持标准
IEEE802.11aIEEE802.3uIEEE802.3af
支持的协议
TCP/IP、IPX、NetBEUI
速率选择
11a模式：
Best54/48/36/24/18/12/9/6Mbps
AP模式
支持
桥接模式
点对点、中继
路由功能
支持
AnyIP
支持
DHCP
DHCPServer、DHCPClient
SuperA模式
支持
SmartWDS
WDSServiceGroupID
功率可调
支持
生成树协议
支持
连接测试功能
支持
无线客户端连接显示
支持
接口类型
LAN
1个10/100-BaseTXRJ-45以太网口
天线或天线接口
集成一个23dBi平板天线（9°×9°）
复位键
支持
接地
支持
电气特性
POE供电
支持
电源
48VDC/1A，兼容IEEE802.3af标准
功耗
200mA@48V
蜂鸣器
支持（信号强度指示）
RF特性
信道和频率
美国（FCC）：
5.15GHz～5.35GHz；5.725GHz～5.825GHz
欧洲（ETSI）：
5.47GHz～5.725GHz
日本（TELEC）：
5.15GHz～5.25GHz
中国：
5.725GHz～5.850GHz
RF输出功率
18dBm±2dBm
接收灵敏度
－65dBm@54Mbps
－66dBm@48Mbps
－70dBm@36Mbps
－74dBm@24Mbps
－77dBm@18Mbps
－79dBm@12Mps
－81dBm@9Mps
－82dBm@6Mbps
管理特性
Web管理
支持
SNMPMIB
支持
Telnet
SSH
带宽控制
支持
F/W升级
Web/TFTP
备份配置
Web/FTP
安全特性
WEP加密
64/128/152位
Radius接口
支持
802.1x
支持
WPA
支持
MAC地址控制
支持
SSID广播
隐藏AP
Station隔离
支持
无线端隔离
支持
物理特性
尺寸
305mm（长）×305mm（宽）×88mm（高）
重量
3.4Kg
环境特性
工作温度
－20～65℃
储存温度
－20～80℃
工作湿度
5～95﹪
第4章附：
系统推荐配置及设备清单报价
表一：
中心服务器配置
CPU
INTELI5 处理器
内存
4GB（8DIMM插槽）
显卡
无特别要求
硬盘
无特别要求
操作系统
Windows2000pro/WindowsXPpro
数据库
Mysql
表二：
客户端配置
同时看4路D1图像
同时看9路D1图像
同时看16路D1图像
CPU
I5
I5以上
I5以上
内存
2G
4G
4G
硬盘
无特别要求
显卡
大于128M显存的独立显卡
大于128M显存的独立显卡
大于128M显存的独立显卡
操作系统
Windows2000
其它
SP4,DirectX9.0
表三:
软硬件报价
方案
设备名称
设备型号
描述
数量
单价
总价
设备
室外无线网桥
WT-5000-I
54M电信级WLAN室外网桥
10
4986
49860
红外网络球机
海康威视
SONYCCD
3
8756
26268
红外网络枪机
海康威视
SONYCCD
2
3578
7156
服务器
联想
21寸显示器
1
5688
5688
NVR
海康威视
16T存储空间
1
26976
26976
网线
AMP
室外防水网线
1
780
780
抱杆
定制
定制
3
900
2700
交换机
华为
8口
1
2600
2600
光纤专线
电信
6M
1
总计：
122028
注:
枪型及球型探头可根据实际情况任选.以上价格均含税.
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