1建筑工地无线远程监控技术解决方案

2011年2月15日

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。其具有以下原则： 

1、先进性与适用性： 

本系统采用纯数字IP传输方式，最新的MPEG4/H.2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络视频服务器，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。

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无线视频终端及摄像机组成。其中无线视频终端作为核心设备，负责将摄像机采集的各监控点的视频图像经过H.2压缩编码后的图像信息流通过无线网络上传到中心服务器，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.2视频压缩、ADPCM（G. 726）音频压缩；

●支持1~4路视频（如使用红外摄像头则可支持夜视功能）；

●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监控客户端（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：

远程监控软件界面

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

3.1.1视频流传输示意图

3.1.2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，可适用在全国范围之内，包括无线运营商基站所覆盖的所有地区；

●图像压缩算法：采用最新的、压缩比极高的H.2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

●JB6118借助与无线网络的数据业务功能，自动拨号，获得IP地址。建立数据传输通道

●JB6118通过拨号获得的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。也可以和JB6118双向交互，控制云台等。

3.4系统的技术优势

3.4.1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。

3.4.2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。

3.4.3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

3.4.4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。

3.4.5优势对比

JB6118是专门针对车载应用设计的视频监控设备。与路由器加视频编码器方案相比有以下特点：

1.采用H.2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；该产品通过安全与警用电子产品检测中心认证的车载专用视频监控设备，内置硬件看门狗，设备稳定性高，而无线路由器是办公上网设备，车载环境应用长期运行的稳定性不能保障。

3.JB6118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。

4.从设备维护的角度来看，采用路由器与视频编码器分离的方案，出现故障不好判断是路由器问题还是视频编码器的问题。而且路由器厂家与视频编码器厂家相互对技术细节不了解，很难配合查找故障原因，而系统集成商更无法解决问题。而采用捷波通信的无线视频服务器，可以快速定位解决任何网络和视频故障。

3.5系统应用优势

3.5.1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，不仅充分利用了网高速准确的优点，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。

3.5.2优秀的图像品质

采用先进的H.2编解码技术，图像清晰、自然。图像无闪烁，连续性好。

3.5.3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。

3.5.4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。

3.5.5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。

3.5.6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：

3.6.1多级用户名密码认证机制

CNVS系列和CR系列的设备和系统，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。

3.6.2SSL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NT CHANNGE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。

3.6.3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。

3.6.4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无线视频传输终端技术参数

技术参数：

表一：中心服务器配置

   以上价格均含税.