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主页>>解决方案>>无线数据应用方案 >>公安消防、防暴移动视讯传输系统


公安消防、防暴GPRS/CDMA移动视频传输系统


 
一、系统介绍

公安消防、防暴指挥通信车是专供武警、公安干警使用的非杀伤性防暴“武器”。公安消防、防暴指挥通信车具备极强的现场应急指挥调度和反恐怖作战能力,可用于制止非法集会、游行、骚乱场合等。

消防、防暴指挥通信车的功用主要有三类:一是处理紧急事件,以最快的速度检测现场。区域发生异常情况,都能从车上看到,并通过摄像机采集监控现场的画面,而且随时指挥观测现场;二是用于打击犯罪、反恐怖行动,突出它的防暴功能。一旦发生恶性枪击事件,它能通过通信系统发出准确及时的指挥命令;三是用来抢险救灾,一旦发生火灾等事故,它会到达第一现场,车内指挥人员可在安全的情况下发出指挥信号。

图1 公安消防、防暴指挥通信车

如果遇到突发事件,可以通过防暴通信车及时将突发现场情况直接传送到指挥调度中心;指挥调度中心可以看到防暴通信车现场图像;随时了解现场情况发展和控制情况。

在通常情况下,由于防暴监控车在较广阔的范围内移动,并且与指挥调度中心的距离较远,难以架设线缆,无法利用传统的有线连接方式进行通信。目前指挥防暴通信车采用的移动卫星通讯系统进行通信造价异常昂贵。每套卫星通信系统的成本为50-100万元左右。 如果架设基于微波扩频通信技术的专用无线网络,需要建立多个中心基站进行覆盖,由于城市范围广阔,微波扩频通信设备价格昂贵,网络铺设成本也将很高,同时,施工周期长,而且因为树木和高楼大厦等物理因素的障碍阻挡而影响数据传输。

中联视讯的移动视频监控系统可以很好地解决上述问题。中联科技移动视频监控解决方案采用中国移动的GPRS或中国联通的CDMA1X公共移动数据网络通信,无需铺设网络电缆,能让消防、防暴指挥通信车在移动中通过GPRS/CDMA1X与中心保持正常通讯。

图2 CDMA1X移动视频监控系统

根据系统对信号传输带宽与延时要求高、网络覆盖面广及成本控制严等特点,我们经过认真分析研究认为,联通CDMA1X网络遍布全市所有区域,通过CDMA1X实现互联既能使成本控制在客户要求的范围内,同时又能够满足该项目网络覆盖广的要求。中联视讯的移动视频监控系统采用CDMA1X实现监控点的顺利接入。只要在中国联通CDMA1X信号的覆盖范围之内,装有该系统的防暴通信指挥车,便可以随时将现场图像,声音和数据等信息传回到指挥中心,也可以将指挥调度中心的指令下传到防暴指挥车,实现真正的双向移动数据通信。 网络视频服务器对前端监控点摄像机采集的视频信号进行编码压缩处理后,通过CDMA1X上传到公安指挥调度中心,实时动态地报告被监测点的情况,有效实现各防暴通信车与公安指挥调度中心间的网络监控功能。公安指挥调度中心可通过系统观察到分布全城的防暴通信车周围现场实时情况,及时发现问题并进行处理,并且可迅速方便地对现有系统进行扩展,具有很强的灵活性和可扩充性。符合公安消防防暴监控的实际需要。

目前,类似无线视频监控方案已在国内海关部门的港口码头监控系统中获得了成功应用。

二、采用GPRS /CDMA1X移动数据业务的优势

采用移动GPRS/CDMA1X数据业务具有显著的优点:

  • 可充分利用现有网络,缩短建设周期,降低建设成本。

  • 传输速率高:如GPRS的数据传输最高可达到115kbps~170kbps,实际传输速率可达到30-50kbps;CDMA1X最高速率达153.6kbps,实际数据传输速度为80kbps,目前有的大城市实际传输速率已达到100kb/s)的速度。能满足视频监控对数据传输速度的需求。

  • 覆盖范围广,具备良好的网络可扩展性,可在系统中随时增加新销售点。

  • 良好的实时响应与处理能力。由于GPRS/CDMA1X具有“始终在线”特性,使访问服务变得非常简单、快速。

  • 低廉的通信费用。由于CDMA1X/GPRS采用按数据流量收费的方式,即对每一个监控点按所传输的字节进行收费,大大低于租用线路的费用。

  • 电信级网络提供高可靠性和高安全性。

    三、CDMA1X多信道捆绑和负载均衡技术

    CDMA1X无线接入理论速率153.6Kbps,目前在大部分地区1路CDMA1X信道实际宽带为80kbps,对于视频监控中的一些应用(如视频、图片的传播等)显然会有些力不从心。中联科技CDMA1X IP路由器的突出特点是支持多WAN口接入和负载均衡功能。通过捆绑多个CDMA1X信道增加带宽是CDMA1X IP路由器在CDMA1X无线网络视频监控方面的一大优势。采用中联视讯的CDMA1X IP路由器配合多WAN口宽带路由器,通过负载均衡可捆绑1至N个CDMA1X信道,形成n*80Kbps的数据传输带宽。使用多条CDMA1X,相当于将总出口带宽拓宽到原来的多倍(具体看捆绑几个CDMA1X信道)。事实上,对于一般的视频监控系统的信息传输,捆绑3个CDMA1X信道就可以达到240Kbps的总数据带宽,完全可以满足采用MPEG-4视频压缩格式的视频信息实时传输的要求,将现场视频信息实时传送到指挥调度中心。

    图3 CDMA1X多信道视频传输示意图

    并且,通过这种方式获得的“高带宽”在费用上更具优势,因为目前CDMA1X包月费用很低,多申请几条信道费用也很有限,用有限的费用换来带宽的成倍增长,对于视频监控网络是很合算的。而以往向运营商租用的有线方式高带宽接入,包月费用就很高,相比之下多CDMA1X信道捆绑方案能用极小的代价获得实用的效果。

    四、方案特点

    该系统的核心技术为CDMA移动数据通信和基于MPEG-4的数字视频编解码技术,其特点主要体现在以下几个方面:

  • 系统采用网络式视频监控模式,应用基于IP的数字多媒体监控技术;

  • 采用CDMA1X无线数据通信,无线接入理论速率153.6Kbps,捆绑3个CDMA1X信道就可以达到240Kbps的总数据带宽。

  • 系统传输速率:3-5帧/秒,捆绑三个信道最高可达15帧/秒。

  • 采用MPEG4的压缩技术;

  • 支持Web Server,B/S模式操作,可配置IP地址,有密码和权限控制,可通过浏览器和互联网进行远程控制访问;

  • 支持TCP/IP协议。

    五、系统原理和工程方案

    现场监控点(防暴通信指挥车)集视频采集、压缩、传输于一体。防暴通信车可把现场拍到的图像、语音、数据等第一时间传到公安指挥中心。视频压缩方式为MPEG4,安装的摄像机所摄录的实时和高分辨率的视频图像信息经过视频编解码器压缩,通过CDMA1X IP路由器发送到CDMA1X网络。指挥调度中心通过专线从移动营运商网关获得实时视频信息,可以完成对现场的视频监控。

    图4 CDMA1X公安消防防暴监控系统结构图

    移动视频监控系统由视频信息采集压缩系统、无线数据传输系统和指挥调度中心三部分组成:

    1、视频信息采集系统

    根据具体情况,在各防暴通信指挥车安装相应的监控摄像机(彩色或黑白、固定或活动云台、定焦或变焦)和软件系统。在每个防暴通信指挥车可以安装一个或数个监控摄像机,外围再各配备一台云台、防护罩及云台控制器。监控摄像机用于采集现场实时视频信号。防暴通信指挥车内的操作员可控制摄像机及云台等各种动作。通过云台控制设备对摄像机进行云台、镜头的光圈、焦距、变倍;云台的上、下、左、右、自动或辅助控制远端的电源、摄像机开关等的控制。可实时监控现场情况。每个防暴通信指挥车各匹配一台视频编解码器。为充分保证每个监控点的带宽,采用MPEG4的编码标准,带宽占用较低,并可实现图像的优质传输和存储,而且传输距离较远,适用于广阔区域的监控。

    图 5  公安消防防暴通信车内部设备图

    2、无线数据传输系统

    视频监控信息采用CDMA1X网络传送,传递速度快,系统结构简单。并可确保系统在各种恶劣天气情况下,都能正常运行,满足系统各种信号相互传输的准确性。

    在各防暴通信指挥车安装SCN2000 CDMA1X IP 路由器(以太网接口)。产品具有传输距离远、低时延(对视频应用非常关键)和设备成本低的特点,可以提供高效和经济的视频传输解决方案。CDMA1X理论速率153.6Kbps,目前实际测试速率为80kbps,超过目前普通有线电话拨号上网的56kbps,是平均30-40kbps的GPRS数据传输的2-3倍。可以将不同地点的现场视频信息通过无线通讯手段传送到指挥调度中心,支持采用H.263/ MPEG-1/2/4等格式的数字视频流稳定可靠地进行传输,能够保证视频流的稳定持续传输,并且不受山川、河流、桥梁道路等复杂地形限制。特别适合像交通路口远程监控的通信需求。

    3、指挥调度中心

    指挥调度中心负责接收各防暴通信车通过CDMA1X网络传输过来的视频信息。指挥调度中心主要由视频解码器、矩阵电视墙、监控服务器、硬盘录像机等组成,可完成现场图像接收与显示,录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。

    指挥调度中心设置一台服务器 安装服务器端软件作为监控系统管理从服务器。同时,配置二台PC机安装客户端软件作为监控工作站。监控管理员通过监控工作站实时监视前端监控点视频图像。

    指挥调度中心设在公安局中心控制室。指挥调度中心配置视频编解码器对经CDMA1X无线网络传送来的前端监控点摄像机采集的视频信号进行编解码处理。指挥调度中心配置电视大屏幕,采用矩阵控制器实现视频切换。可以通过电视监视器显示各现场监控点(防暴通信指挥车)的图像信息,也可通过电视墙进行图像的实时监控,并进行数码录像,用户登录管理,控制信号的协调。视频数据传到指挥调度中心局域网视频监控服务器上,同时存入存储服务器进行录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。监控人员可以通过计算机访问存储服务器查询回放视频录像。视频数据可经交换机通过内部局域网传播至各个相关部门或人员的客户端。各级监控人员可通过指挥调度中心局域网或Internet远程实时浏览视频图像。指挥中心配置硬盘录像机。现场传回的视频图像转化为数字信号存储在硬盘录像机上,可方便快捷地实现资料的存储、更新、查询、备份,为执法工作提供依据。

    六、主要设备介绍

    1、MPEG4视频编码器

    MPEG4视频编码器是集音、视频采集、音视频压缩编码、网络传输、WEB Server、输入输出控制等功能于一体的网络视频传输设备。视频编码器可以接入各种模拟摄像头,将模拟音、视频信号转换为压缩音视频数据流,再通过网络传输到PC上解码显示或通过视频解码器还原为电视信号显示。MPEG4视频编解码器负责把摄像机的模拟视频信号转变成数字信号,同时进行压缩,另外也传输控制信号。

    图6  MPEG4视频编码器设备图

    视频编码器提供RS232/485接口和10/100M网络接口,内置WEB SERVER。视频编解码器内置10/100M网卡,通过RJ45以太网接口和网线连接到无线设备上,编码压缩处理后的监控信息通过无线网络汇集到指挥调度中心,指挥调度中心能看到各防暴通信车的实时状况。

    技术指标

  • 视频输入:PAL彩色,75Ω,1Vpp输入

  • 压缩方式:MPEG4

  • 编码分辨率:D1:704*576,3CIF:528*576,2CIF:352*576,CIF:352*288

  • 输出码率:64Kbps-1.6Mbps

  • 控制接口:RS485/RS232接口,可接各种云台镜头

  • 协议:TCP/IP

  • 监控方式:B/S模式

  • 网络接口:10/100M RJ45以太网接口

  • 使用环境:温度:-10~40℃,湿度:90%非凝结

    2、CDMA1X IP 路由器

    中联科技SCN2000 CDMA IP 路由器设备是一款集成了CDMA 数据传输功能和TCP/IP网络、路由功能于一体的新型无线移动通信网络设备。广域网络采用CDMA1X,内部网络采用标准100BaseT和串口(包括RS232、RS485等)连接两种方式。根据不同的应用环境,物理上的这三个接口能够灵活运用。

    图7  CDMA1X IP路由器设备图

    CDMA1X IP 路由器提供10/100BaseT以太网接口,监控点的交换机、视频解码器和摄像机都可以直接双绞线连接到SCN2000 CDMA1X IP 路由器的10/100BaseT以太网接口上。

    技术指标:

  • 支持CDMA800M单频网络;

  • 内嵌32 位嵌入式CPU,实现TCP/IP通讯协议栈;

  • 操作系统 :Windows 9x/ME/NT/2000/XP,Linux ;

  • 支持153kbps的包数据速率 ;

  • 内嵌Watchdog芯片;

  • 提供实时时钟;

  • 自动重新联网功能;

  • 透明数据传输;

  • 遵循特定通讯协议与后端下位机交互,并提取传输内容,实现数据传输;

  • 提供仪器、终端设备的反向控制;

  • 提供图片采集及远程传输功能;

  • 提供TCP、UDP通讯协议来传输资料,并对数据传输的性能进行优化;

  • 提供短消息备份功能,保证关键数据传输的可靠性;

  • 内嵌以太接口,可为终端设备提供以太网接入或转接;

  • 提供基于Web的图形化配置方式;

  • 支持本地和远程升级。

    3、多WLAN口宽带路由器

    多WAN口路由器提供3个以上的以太网WAN口,可直接连接多条进线,成倍增长出口带宽;具有动态全自动负载均衡策略,无需人工干预,就可同时起到备份和负载均衡作用;线路故障自动屏蔽/恢复,故障时流量自动重分配,多WAN口路由器还支持带宽控制、端口镜像、Port VLAN、IEEE 802.1X认证、UPnP、DDNS、VPN Pass-through、防火墙、系统安全日志等高级功能,可以应用于需要多个快速以太网口的场合。

    技术指标:

  • 采用多CPU分布式处理,主频266MHz;

  • 符合IEEE 802.3、IEEE 802.3u标准;

  • 支持TCP/IP,DHCP,ICMP,NAT,PPPoE,SNTP,HTTP,DNS,TFTP等协议;

  • 提供4个10/100M自适应以太网(WAN)接口,可接xDSL/以太网/Cable;

  • 提供3个10/100M自适应以太网(LAN)接口,与内部局域网连接;

  • 支持全自动负载均衡与实时备份,并可根据源或目的地址指定优先通道;

  • 支持端口带宽控制、端口镜像、Port VLAN、VPN Pass-through、IEEE 802.1X认证、UPnP、DDNS、虚拟服务器、DMZ主机、静态路由等功能 ;

  • 内建防火墙,支持IP地址过滤、域名过滤、MAC地址过滤和DoS攻击防范,提供安全日志和流量统计;

  • 支持Web和远程管理,提供辅助配置工具;全中文配置界面,支持在线升级。

    七、中联科技无线数据通信产品介绍

    中联科技推出的CDMA IP 路由器网络设备,实现了完整的PPP 协议及上层TCP/IP 协议,具有Router 功能,使非IP 系统通过简单的串口通信实现CDMA1X网络及Internet接入;基于Web 方式配置简单、方便;与SMS 配合,提高可靠性,降低成本,特别适合点多分散、跨地域的企业、野外、移动(如移动车辆)、手持设备等的数据传输;该设备采用ANYDATA公司的CDMA1X模块。

    图8 CDMA IP 路由器功能示意图

    中联科技(NetFront)开发的CDMA1X IP 路由器是专门针对工控控制和金融交易领域移动数据通信应用需求而设计的。产品是在已成熟的远程接入路由器和SNMP 网络管理等产品技术基础上发展起来的全新系列产品,硬件采用全新的ARM7 32位嵌入式RISC CPU,处理能力及系统资源提高10倍以上;软件上采用完整的嵌入式OS及TCP/IP协议包,整体方案具有如下技术优势:

    (1)具有完整TCP/IP协议,提供100BaseT网络接口及完整的IP 路由功能。

    (2)针对应用具有TCP 可靠连接方式,专为金融交易应用而设计。

    (3)内嵌WEB Server 配置方式,方便直观。

    (4)支持TELNET、SNMP等网络管理功能,适合行业应用。

    (5)支持远程维护,具有远程配置、远程升级和重启动的功能。

    CDMA1X系统的无线IP网络接口采用成熟和开放的IETF协议,支持基于IP的Internet/Intranet的接入方式,可在移动用户和数据网络之间提供一种连接,能够提供快速即时的高速TCP/IP连接,可以用于数据传输、远程监控等应用。使用CDMA1X 技术实现数据分组发送和接收,用户永远在线且按流量计费,从而降低了服务成本。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输。

    CDMA1X IP 路由器的突出特点是支持多 WAN 口路由器和负载均衡功能, 通过 负载均衡可 捆绑 1 至 N 个 CDMA1X 信道, 可以满足采用 MPEG-4 视频压缩格式的视频信息实时传输的要求,中联科技基于数字编码压缩技术( MPEG4、MPEG2或MJPEG)的视频监控解决方案采用CDMA1X IP路由器可以将多个被监控点通过CDMA1X无线网络与指挥调度中心连接起来,且搭建迅速,可以在最短的时间内迅速建立起无线链路。视频数据通过CDMA1X无线网络进行传输,可以提供高质量视频监控,并且监控范围更加广泛。

    随着中国联通CDMA1X 网络的发展,CDMA1X 所具有的基于IP、实时在线、按流量计费、方便、性价比高的特点,越来越受到关注。并开始广泛应用于远程监控、电力抄表、环境监控等领域,替代现有的网络连接方式(如DDN、点对点的无线网络、SMS 等)。

    1、中联科技无线数据通信产品类型

    (1)无线IP路由器

    图9:GPRS/CDMA 无线IP路由器

    GPRS/CDMA无线IP路由器主要具有一个100BaseT的网络接口,可以和已有小型电脑网络相连,以集群共享方式将本地的网络通过一台GPRS/CDMA无线IP路由器设备无缝地接入到中心网络,特别适合现场视频监控点使用。典型应用如下:

    图10:GPRS/CDMA 无线IP路由器使用方案图

    (2)无线IP MODEM

    图11:GPRS/CDMA无线IP MODEM

    无线IP MODEM主要具有一个RS232、RS485、TTL用户可选串口,同时内置了完整的TCP/IP网络协议。主要应用在各种现场的仪器仪表的数据远程传送,由于它内置了网络通信协议,所以本地不再需要任何像PC这样的其他设备,就能直接和现场的仪表相连,非常方便,也非常节省投资。典型应用如下:

    图12:GPRS/CDMA 无线IP MODEM使用方案图

    (3)无线USB MODEM

    图13:GPRS/CDMA无线USB MODEM

    无线USB MODEM主要具有USB接口,自己不带有任何TCP/IP网络协议,完全靠电脑的WINDOWS软件实现网络协议,主要适合单台台式电脑通过GPRS/CDMA方式上网。通过单一的USB接口同时解决了供电和数据传送问题,有较高的实用性。

    (4)无线笔记本专用MODEM

    无线笔记本专用MODEM主要具有PCMCIA接口,自己不带有任何TCP/IP网络协议,完全靠电脑的WINDOWS软件实现网络协议,主要适合单台笔记本电脑通过GPRS/CDMA方式上网。它体积小,可内嵌到笔记本的PCMCIA插槽中,轻巧美观。

    2、中联科技产品突出特点

  • 具有完整的IP功能:是非IP设备到GPRS/CDMA IP网络的IP桥接器,直接把用户的各种现场设备,包括工控电脑、仪器仪表等设备平滑过渡接入到GPRS网络。

  • 具有ROUTER功能:具有100Base网络接口。支持TCP、UDP、ICMP、IP、ARP、PPP、Telnet、HTTP、FTP、DNS、DHCP、NAT等多种网络应用,同时能将本地的多台IP设备共享接入GPRS/CDMA网络,极大提高了性能价格比。

  • 管理界面友好:通过内嵌的Web Server进行配置管理,非常直观,操作简单、方便,支持远程维护,根据管理权限可实现远程配置、远程升级和重启动。

  • 远程网管功能:用户在数据中心能对多个远程GPRS/CDMA监控点进行集中维护和运行检测,可根据需要增加SNMP网管协议。

  • UDP透明传送:能将串口数据按照客户的时间响应及帧大小要求以UDP方式快速传送到数据中心,但存在可能出现数据丢失的情况,适合于远程监测监控应用。

  • TCP透明传送:能将串口数据按照客户的时间响应及帧大小要求以TCP方式可靠传送到数据中心,特别适合于对网络传送可靠性要求严格的金融交易等应用。

  • 心跳监测功能:为了满足数据中心对各远程GPRS/CDMA监控点的实时监测,可设置GPRS/CDMA网络设置在无数据传送情况下定时向数据中心报告自己的运行状态。

  • 短信备份功能:在GPRS/CDMA网络出现异常中断的情况下,能将远程监控点的紧急数据通过短信方式传送到数据中心。

  • 按需拨号功能:适合远程监控点主动向数据中心发起连接的应用。一方面能根据需要随时建立连接,同时也能在没有数据传送的情况下,自己主动断开和中心的连接,有效减轻数据中心的网络负荷,将远程点的长连接变成了按需建立的短连接。

  • 远程唤醒功能:在远程监控设备没有主动上网的情况下,数据中心为网络管理的需要可通过短信通知和拨号振铃的方式将远端设备唤醒,拨入GPRS/CDMA网络。

  • 支持Telnet和Traceroute等简单的网络应用,方便管理和系统测试。

    图14:无线产品管理界面

    八、CDMA1X方案的安全性分析

  • CDMA1X的物理链路数据本身已经采用了加密传送。

  • 该方案中如果监控中心直接连接到CDMA1X 网络,实质为内网方案,所有数据均与INTERNET 隔离。大大增强了信息的安全性。

  • 可以向移动中心申请单独的APN(网络接入点名称),类似于VPN 方案,可以限制非法SIM用户的登录。

    九、行业应用:

    行业

    应用

    110公安指挥系统

    将突发事件现场采集的视频数据通过 CDMA1X远程传输传送到各公安指挥中心。110接警指挥中心可从大屏幕电视墙上直接观看现场情况,进行指挥调度,提高快速反应能力。

    119消防救灾系统

    火灾现场火情态势视频图像情况通过 CDMA1X传输系统传到消防指挥中心,指挥中心可有效组织调度消防力量,并可最大限度地减少损失。

    122交通事故受理指挥系统

    交通事故处理现场的情况通过 CDMA1X传输到交警指挥中心,通过硬盘录像机对交通事故的处理过程进行录像,为分析交通事故原因和责任提供依据。

    相关方案:CDMA1X无线视频监控解决方案

     

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