第 一 章(zhāng) 總體概述
無線視頻(pín)監控技術因其不受地理(lǐ)環境及線纜的(de)束縛,擁有靈活方便的(de)組網優勢,在當下(xià)已經成爲一種重要的(de)視頻(pín)監控手段且在安防行業中的(de)應用(yòng)越來(lái)越廣泛。無線視頻(pín)監控技術的(de)應用(yòng)場(chǎng)景主要分(fēn)爲以下(xià)三類:
1) 臨時(shí)監控
臨時(shí)監控應用(yòng)場(chǎng)景,如施工作業現場(chǎng)、社會活動、安保工作等,監控點位往往隻是短期使用(yòng),且要求能夠快(kuài)速、靈活部署。若采用(yòng)有線接入,線纜建設成本較高(gāo),系統部署周期長(cháng),并且不易回收利用(yòng)。
2) 有線網絡難以甚至無法部署
老舊(jiù)城(chéng)區(qū)、老舊(jiù)樓宇内部等部署線纜困難甚至無法部署線纜,且建設成本較高(gāo);水(shuǐ)利、電力、森林(lín)、邊防哨所、高(gāo)速公路等應用(yòng)場(chǎng)景下(xià),部分(fēn)監控點位分(fēn)布廣袤且位置偏遠(yuǎn),有線網絡信号難以覆蓋。
3) 移動監控
公安、城(chéng)管等行政執法部門需在室外開展全天候執法取證工作;公交、長(cháng)運、校車、出租車、特種運輸處、地鐵、火車等應用(yòng)場(chǎng)景下(xià),需實時(shí)遠(yuǎn)程傳輸視頻(pín)監控信息。以上類似移動監控場(chǎng)景下(xià),前端攝像機作業地點不固定,有線接入根本無法滿足需求。
無線視頻(pín)傳輸網絡可(kě)由用(yòng)戶自行組網或者直接租用(yòng)運營商3G/4G網絡,從覆蓋面、可(kě)靠性、建設成本、部署便利性等角度來(lái)看,采用(yòng)3G/4G網絡具有明(míng)顯優勢。特别是在運營商網絡帶寬快(kuài)速提升,流量資費持續下(xià)降,視頻(pín)編碼壓縮技術不斷進步的(de)情況下(xià),網絡帶寬已經不再是無線視頻(pín)監控的(de)瓶頸所在,3G/4G網絡足以滿足高(gāo)清視頻(pín)信号的(de)無線傳輸需求。
海康威視從節約用(yòng)戶投資,滿足用(yòng)戶需求的(de)角度出發,推出了(le)完備的(de)3G/4G視頻(pín)監控系列産品,并在此基礎上提出了(le)一套完整的(de)3G/4G視頻(pín)監控接入解決方案。
第 二 章(zhāng) 方案總體設計
3G/4G視頻(pín)監控接入解決方案總體架構如下(xià)圖所示:
圖1. 方案總體架構示意圖
1) 點位接入方式
Ø 單點接入方式
本方式主要針對(duì)區(qū)域内前端攝像機數量少,分(fēn)布零散的(de)情況,此時(shí)可(kě)以采用(yòng)3G/4G IPC采集視頻(pín)信号,直接通(tōng)過3G/4G網絡傳輸後接入運營商網絡。
Ø 彙集接入方式
本方式針對(duì)區(qū)域内前端攝像機數量較多(duō),分(fēn)布較集中的(de)情況,區(qū)域内多(duō)個(gè)IPC通(tōng)過網線接入3G/4G NVR,該NVR負責存儲編碼後的(de)視頻(pín)信号,以及與運營商網絡進行通(tōng)信。
2) 傳輸網絡
3G/4G傳輸網絡及IP網絡均直接租用(yòng)運營商網絡,海康威視3G/4G系列産品支持移動、電信、聯通(tōng)三家運營商多(duō)種制式無線網絡,可(kě)滿足各種運營商網絡覆蓋條件下(xià)視頻(pín)信号的(de)傳輸需求。
3) 監控中心
監控中心主要部署平台服務器、存儲、顯示大(dà)屏、解碼拼控、交換機、PC客戶端等設備,實現前端采集信号的(de)接入、存儲、顯示,以及對(duì)整個(gè)系統的(de)統一配置管理(lǐ)。
本方案定位于介紹3G/4G視頻(pín)監控接入解決方案,對(duì)于IP網絡及監控中心不作詳細說明(míng)。
第 三 章(zhāng) 3G/4G傳輸網絡
3.1 3G通(tōng)信技術
3G是第三代移動通(tōng)信技術,是指支持高(gāo)速數據傳輸的(de)蜂窩移動通(tōng)訊技術。3G服務能夠同時(shí)傳送聲音(yīn)及數據信息,速率一般在幾百kbps以上。目前3G存在3種标準:WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000。中國國内支持國際電聯确定的(de)三個(gè)無線接口标準,分(fēn)别是中國電信的(de)CDMA2000,中國聯通(tōng)的(de)WCDMA,中國移動的(de)TD-SCDMA。三種不同3G技術的(de)上、下(xià)行理(lǐ)論數據速率各不相同,具體參考數據見下(xià)表:
運營商
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3G制式
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協議(yì)版本
|
下(xià)行帶寬
|
上行帶寬
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中國電信
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CDMA2000
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EV-DO
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3.1Mbps
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1.8Mbps;
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中國移動
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TD-SCDMA
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HSDPAC
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3.6Mbps
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384kbps
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中國聯通(tōng)
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WCDMA
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HSDPA
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14.4Mbps
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5.76Mbps
|
3.2 4G通(tōng)信技術
2013年12月(yuè)4日,工業和(hé)信息化(huà)部正式發放4G牌照(zhào),宣告我國通(tōng)信行業進入4G時(shí)代,中國移動、中國聯通(tōng)和(hé)中國電信分(fēn)别獲得(de)一張TD-LTE牌照(zhào)。
4G指的(de)是第四代移動通(tōng)信技術,該技術包括TDD-LTE和(hé)FDD-LTE兩種制式。頻(pín)分(fēn)雙工(Frequency
Division Duplexing, FDD)是在分(fēn)離的(de)2個(gè)對(duì)稱頻(pín)率信道上進行接收和(hé)發送,用(yòng)保護頻(pín)段分(fēn)離接收和(hé)發送信道。FDD必須采用(yòng)成對(duì)的(de)頻(pín)率,依靠頻(pín)率區(qū)分(fēn)上下(xià)行鏈路,其單方向的(de)資源在時(shí)間上是連續的(de)。FDD在支持對(duì)稱業務時(shí),能充分(fēn)利用(yòng)上下(xià)行的(de)頻(pín)譜,但在支持非對(duì)稱業務時(shí),頻(pín)譜利用(yòng)率将大(dà)大(dà)降低。時(shí)分(fēn)雙工(Time Division Duplexing, TDD)用(yòng)時(shí)間來(lái)分(fēn)離接收和(hé)發送信道。在TDD方式的(de)移動通(tōng)信系統中,接收和(hé)發送使用(yòng)同一頻(pín)率載波的(de)不同時(shí)隙作爲通(tōng)信承載,其單方向的(de)資源在時(shí)間上是不連續的(de),時(shí)間資源在2個(gè)方向進行分(fēn)配。某個(gè)時(shí)間段由基站發送信号給移動台,另外的(de)時(shí)間由移動台發送給基站,基站和(hé)移動台之間必須協同一緻才能順利工作。
目前廣爲宣傳的(de)LTE技術從嚴格意義上講,屬于3.9G網絡,具備100Mb/s數據下(xià)行、50Mb/s數據上行的(de)能力。升級版的(de)LTE-Advanced技術才滿足國際電信聯盟對(duì)4G的(de)要求,能夠具有下(xià)行1Gb/s、上行500Mb/s帶寬。因此基于LTE技術的(de)4G無線網絡帶寬完全可(kě)以與有線媲美(měi),而無線技術固有的(de)優勢,如不用(yòng)敷設線纜,能夠快(kuài)速部署和(hé)建網,支持移動監控,使得(de)基于4G網絡的(de)無線視頻(pín)監控會越來(lái)越得(de)到廣泛的(de)應用(yòng)。
此外,4G網絡引入了(le)正交頻(pín)分(fēn)複用(yòng)技術(OFDM)、多(duō)輸入多(duō)輸出(MIMO)、64QAM高(gāo)階調制等新概念,可(kě)提供給用(yòng)戶更加充裕的(de)網絡帶寬、更低的(de)網絡時(shí)延,單向網絡時(shí)延可(kě)低于5ms,比3G網絡更适合大(dà)規模開展無線視頻(pín)監控業務。
3.3 網絡流量計算(suàn)
網絡流量資費在3G/4G視頻(pín)監控系統的(de)費用(yòng)開銷中占據較大(dà)比例,有必要對(duì)網絡流量進行計算(suàn)。
設每路圖像碼率爲X Mb/秒,按照(zhào)每天有T小時(shí)上傳圖像進行計算(suàn)。則每個(gè)月(yuè)(按30天計)需要流量(上行)Y的(de)計算(suàn)公式爲:
Y=X Mb/秒*3600秒*T*301024*8=13.2*X*T
GB
從上式來(lái)看,視頻(pín)圖像上行傳輸所耗費的(de)流量與碼率、上傳時(shí)間長(cháng)短成正比,海康威視3G/4G系列産品可(kě)根據用(yòng)戶需求對(duì)這(zhè)兩個(gè)參數進行靈活設置,并且能夠實時(shí)統計和(hé)顯示當前消耗的(de)流量。
第 四 章(zhāng) 3G/4G視頻(pín)監控接入設計
4.1 單點接入方式
4.1.1 應用(yòng)模式
監控點位隻有一個(gè)攝像機的(de)情況下(xià),推薦采用(yòng)單點接入方式。即選用(yòng)3G/4G網絡攝像機,通(tōng)過攝像機自帶的(de)無線通(tōng)信模塊與運營商基站進行通(tōng)信。
圖2. 單點接入方式示意圖
Ø 視頻(pín)預覽
監控中心預覽實時(shí)視頻(pín)圖像時(shí),3G/4G
IPC采集的(de)視頻(pín)信息經自身編碼模塊進行編碼壓縮,通(tōng)過3G/4G網絡接入通(tōng)信基站,進一步傳送至監控中心,在顯示設備上進行顯示。
Ø 視頻(pín)存儲
3G/4G IPC采集并編碼後的(de)視頻(pín)信息可(kě)存入本地自帶的(de)SD卡中,也(yě)可(kě)通(tōng)過3G/4G網絡接入通(tōng)信基站,進一步傳送至監控中心的(de)集中存儲設備進行存儲。
Ø 視頻(pín)回放
監控中心顯示設備從存儲設備調取曆史視頻(pín)錄像,進行視頻(pín)回放。
4.1.2 優勢分(fēn)析
4.1.2.1 全面高(gāo)清
海康威視3G/4G IPC支持130萬及更高(gāo)像素高(gāo)清視頻(pín)圖像采集,配合超低照(zhào)度、實時(shí)透霧、3D數字降噪、Smart IR、寬動态等多(duō)種視頻(pín)圖像處理(lǐ)技術,讓用(yòng)戶暢享高(gāo)清體驗。
4.1.2.2 節省費用(yòng)
海康威視3G/4G IPC在低碼流下(xià)可(kě)以保持較高(gāo)的(de)圖像質量,1080p清晰度的(de)視頻(pín)碼流速率可(kě)以降到3~4M,720p清晰度的(de)視頻(pín)碼流速率可(kě)以降到1~2M,極大(dà)節省無線流量資費和(hé)存儲空間。
4.1.2.3 安全可(kě)靠
支持HTTPS,SSH等安全認證,支持創建證書(shū),具備高(gāo)的(de)信息安全性;符合IP66級防塵防水(shuǐ)設計,硬件結構設計科學合理(lǐ),設備可(kě)靠性高(gāo);支持最大(dà)64G Micro SD/SDHC/SDXC卡本地存儲,可(kě)在斷網恢複後将斷網期間本地存儲數據上傳至監控中心,數據可(kě)靠性高(gāo)。
4.1.2.4 Smart功能
1) 智能編碼
采用(yòng)ROI、SVC等視頻(pín)壓縮技術,編碼壓縮比高(gāo),超低碼率,節省存儲空間及帶寬資費。支持多(duō)碼流同時(shí)輸出,碼流可(kě)分(fēn)别獨立設置不同的(de)高(gāo)清分(fēn)辨率、幀率、碼率。
圖3. 多(duō)碼流示意圖
2) 智能偵測
具備行爲偵測、人(rén)臉偵測、音(yīn)頻(pín)偵測、場(chǎng)景偵測等多(duō)種智能偵測功能,偵測到相關事件時(shí)可(kě)實時(shí)報警。
3) 智能控制
支持Smart IR、ABF自動背焦調節、AF自動對(duì)焦功能,便于安裝調試,提升攝像機對(duì)于環境的(de)适應性。
4.1.2.5 設備型号豐富
海康威視3G/4G IPC包括球機、槍機、筒機、針孔等多(duō)種外形及型号,支持高(gāo)清視頻(pín)圖像采集,滿足各類場(chǎng)景下(xià)的(de)視頻(pín)監控需求。
4.1.2.6 多(duō)種網絡制式
海康威視3G/4G IPC支持國内運營商幾乎所有的(de)網絡制式,其中4G IPC不僅支持移動、聯通(tōng)、電信國内三大(dà)運營商的(de)4G網絡,同時(shí)向下(xià)兼容3G網絡,可(kě)以根據當前網絡狀況,實現4G和(hé)3G網絡信号制式自動切換,滿足各種網絡覆蓋條件下(xià)的(de)視頻(pín)監控需求。
4.2 彙集接入方式
4.2.1 應用(yòng)模式
監控點位有多(duō)個(gè)攝像機的(de)情況下(xià),推薦采用(yòng)彙集接入方式,即采用(yòng)普通(tōng)IPC+3G/4G NVR的(de)組合方式。
IPC将采集的(de)視頻(pín)信号進行編碼壓縮,通(tōng)過網線接入3G/4G NVR。3G/4G NVR除具備普通(tōng)NVR功能之外,還(hái)可(kě)通(tōng)過自帶的(de)無線通(tōng)信模塊與運營商基站進行通(tōng)信。
圖4. 彙集接入方式示意圖
Ø 視頻(pín)預覽
3G/4G NVR可(kě)直接與客戶端或顯示器連接,實現本地視頻(pín)預覽;監控中心預覽實時(shí)視頻(pín)圖像時(shí),IPC對(duì)視頻(pín)信息進行采集和(hé)編碼壓縮,通(tōng)過3G/4G NVR内置的(de)無線模塊與3G/4G基站通(tōng)信,進一步傳送至監控中心,在顯示設備上進行顯示。
Ø 視頻(pín)存儲
IPC采集并編碼後的(de)視頻(pín)信息通(tōng)過網線直接存入3G/4G NVR;通(tōng)過視頻(pín)信息管理(lǐ)應用(yòng)平台,監控中心可(kě)以對(duì)NVR存儲的(de)重要視頻(pín)進行集中備份,備份數據通(tōng)過3G/4G網絡接入通(tōng)信基站,進一步傳送至監控中心存儲設備。
Ø 視頻(pín)回放
3G/4G NVR可(kě)直接與客戶端或顯示器連接,将視頻(pín)錄像進行回放顯示;監控中心顯示設備可(kě)通(tōng)過3G/4G網絡從NVR調取曆史視頻(pín)錄像,進行視頻(pín)回放。
4.2.2 優勢分(fēn)析
4.2.2.1 全面高(gāo)清
3G/4G NVR支持600W像素高(gāo)清網絡視頻(pín)的(de)預覽、存儲與回放,本地6路1080p/12路720p解碼性能;支持HDMI與VGA同時(shí)輸出,輸出分(fēn)辨率最高(gāo)均可(kě)達1920x1080p。
4.2.2.2 節省費用(yòng)
1) 低碼率
IPC在低碼率下(xià)可(kě)以保持較高(gāo)的(de)圖像質量,1080p清晰度的(de)視頻(pín)碼流速率可(kě)以降到3~4M,720p清晰度的(de)視頻(pín)碼流速率可(kě)以降到1~2M,極大(dà)節省帶寬資費和(hé)存儲空間。
2) 定時(shí)抓圖
通(tōng)過定時(shí)抓圖功能,系統可(kě)定時(shí)抓取現場(chǎng)圖片并上傳至監控中心管理(lǐ)平台,極大(dà)地節省無線網絡流量。圖片格式、分(fēn)辨率、圖像質量、抓圖間隔等參數均可(kě)進行設置,最大(dà)程度地滿足用(yòng)戶需求。
3) 零通(tōng)道預覽
3G/4G NVR具備零通(tōng)道預覽功能,遠(yuǎn)程訪問使用(yòng)1路零通(tōng)道編碼視頻(pín),觀看多(duō)通(tōng)道分(fēn)割的(de)視頻(pín)畫(huà)面,充分(fēn)獲取監控圖像信息,節省無線網絡流量。
圖5. 零通(tōng)道預覽
4) 虛拟碼流(轉碼)
3G/4G NVR可(kě)對(duì)編碼後的(de)圖像分(fēn)辨率、碼率、幀率等進行轉換,爲遠(yuǎn)程監控提供更多(duō)的(de)選擇方案,節約無線流量資費。
圖6. 虛拟碼流(轉碼)
5) 智能網傳
Ø 智能流控:設備根據當前網絡帶寬自動調整碼率、幀率,保證遠(yuǎn)程預覽的(de)流暢性。
圖7. 智能流控
Ø 碼流平滑:支持碼流平滑控制,降低視頻(pín)碼率波動幅度,實現平穩發流。
圖8. 碼流平滑
6) 硬盤前置
海康威視3G/4G NVR支持1個(gè)或2個(gè)SATA接口,每個(gè)接口最大(dà)支持4TB容量硬盤,視頻(pín)圖像數據通(tōng)過有線網絡直接存入NVR,無需大(dà)量的(de)無線流量。每個(gè)前端所需存儲空間(GB)=【視頻(pín)碼流大(dà)小(Mbps)×60秒×60分(fēn)×24小時(shí)×存儲天數/8】/1024。
圖像分(fēn)辨率
|
碼流
|
錄像大(dà)小
1天(G)
|
錄像大(dà)小
15天(G)
|
錄像大(dà)小
30天(G)
|
4CIF
|
2Mbps
|
21.09
|
316.41
|
632.82
|
720P
|
2Mbps
|
21.09
|
316.41
|
632.82
|
1080P
|
4Mbps
|
42.18
|
632.82
|
1265.64
|
4.2.2.3 安全可(kě)靠
彙集接入模式下(xià),視頻(pín)數據通(tōng)過相對(duì)穩定的(de)有線傳輸接入3G/4G NVR,且NVR支持重要錄像文件加鎖保護功能,數據安全性高(gāo);NVR采用(yòng)嵌入式操作系統,不會因病毒等原因導緻無法使用(yòng)或者異常關機重啓,設備可(kě)靠性高(gāo);另外,NVR支持網絡檢測(網絡流量監控、網絡抓包、網絡通(tōng)暢)功能,及時(shí)掌握網絡傳輸情況。
4.2.2.4 Smart功能
1) 智能回放
有事件發生的(de)錄像以正常速度播放;無事件發生的(de)錄像自動以16倍速播放(濃縮播放),有效提升錄像回放效率。
圖9. 智能回放
2) 智能偵測
Ø 越界偵測:當目标越過用(yòng)戶設置的(de)警戒線時(shí),設備自動産生報警。系統可(kě)配置靈敏度、方向等。穿越方向可(kě)配置爲單向報警(從左往右、從右往左)或雙向報警。
圖10. 越界偵測
Ø 區(qū)域入侵偵測:當目标在用(yòng)戶設置的(de)檢測區(qū)域範圍内出現超過設定時(shí)間時(shí),設備自動産生報警。系統可(kě)配置靈敏度、時(shí)間阈值、占比等。
圖11. 區(qū)域入侵偵測
3) 手動/自動撥号、下(xià)線
Ø 手動/自動撥号:支持自動和(hé)手動兩種撥号方式,自動撥号模式下(xià),最大(dà)可(kě)設置8個(gè)撥号計劃,用(yòng)戶可(kě)根據實際情況設置撥号、休眠時(shí)間段,合理(lǐ)分(fēn)配,大(dà)大(dà)節約無線流量。