自然保护区无线数字化监控系统设计研究

自然保护区无线数字化监控系统设计研究

自然保护区无线数字化监控系统利用先进的无线数字微波传输结合以往的有线模拟传输技术，灵活方便给前端采集设备提供高清图象及信号的高速稳定传输通道，来最大限度的满足后台监管需要。同时系统还具有广阔地发展空间，为今后实现更强大的功能提供有力的保障。

标签：视频监控；传输介质；通信系统；无线传输

中图分类号：TB文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2012）12-0159-01

0 引言

面对每年如此严峻的森林境况，国家领导管理部门要求各地要多运用科学、先进的技术及管理方法，迅速采取最有力的措施，及时发现隐患，加强工作站点对林业现场情况的认知显得尤为重要。充分利用当前先进的通信网络及信息技术，结合实际应用，是提高安全监督、监察、管理的有效手段，使得林区建立安全可靠的通讯系统势在必行，同时这也是林区安全调度管理信息共享的重要内容，以满足林业部门及安全管理部门的实际应用。

林区无线图像监控系统由林区监控管理指挥中心系统、无线传输系统、监控探头、电源系统和铁塔组成。林区监控管理指挥中心系统是整个系统的图像显示、图像录像、照片记录中心，具有远程控制功能，向指挥调度人员提供全面的、清晰的、可操作的、可录制、可回放的现场实时图像和现场实时照片，还具有向上级林业局和省林业厅接口的功能。监控探头由摄像头和红外线感应相机构成，能够实时传回现场图像，红外线感应相机还能够感应人体（动物）自动拍照传回监控管理指挥中心。

1 自然保护区无线数字化监控系统设计

1.1 各点位设计原则

1.1.1 监控前端设计

根据对建设需求的分析，监控前端具有如下功能：

（1）视频监控。

固定视频探头应根据林区管理的需要，在摄像头的清晰度、分辨率、变焦范围和图像质量等方面上进行严格控制；探头的部署具备机动性和灵活性，方便监控点随着城市管理关注点的转移而转移（前端某些监控网点需具备易拆卸、易迁移的特性）。

固定视频探头应根据城市管理的需要，对不同区域、不同地点、不同管理要求采用分类管理，在摄像头的清晰度、分辨率、变焦范围和图像质量等方面上应进行区分。

原则上定点采用高清和标清枪机+编码器的方式，动点采用高清、标清球型摄像机+编码器的方式，后端集中存储方式。新建监控点摄像机采集图像后，通过IP专用网络将数字化信号传送到监控中心进行实时观看，监控中心或相关人员通过IP专用网络实现对图像的调用和回放。

（2）红外热源监控。

系统独特的热能感应系统，能够通过热释感应技术，自动拍摄高清晰度的图片和流畅的视频。一旦有热源（动物、人体、火焰）进入监控区域，即可自动拍出清晰的照片和流畅的视频，并实时传回监控管理中心。能够实现对野生动物、人体和火焰的监控，便于实时掌握林区动态，保护野生动物、防止人类乱伐、乱

捕，及时传递火灾信息。

1.1.2 视频编码及存储设计

实现对各区内所有监控网点进行动态录像，图像回放分辨率达到高清D1标准。

1.1.3 视频监控平台设计

具有强大的接入能力，以实现大规模、大范围的监控点覆盖；

平台管理需具备视频转发、矩阵管理、客户端权限管理、存储功能等功能；

具有集中管控功能，控制软件应简单易用、软件设置界面友好，以保证整个系统可控制、易管理；

数据的高安全性，数据安全应无条件服从视频监控系统的安全原则，传输线路应采用专用线路；

林区视频监控系统需要保证资源的安全性、运行的稳定性，因此系统必须具备可靠、强大的安全特性。

1.2 传输结构和线路设计

对监控通信网的设计要做到近、远期相结合，既符合现实情况，又适应未来发展。特别是对于网络的布局、结构、交换功能等对网络发展和业务开发有较大影响的问题，要以超前的意识分析，避免在不远的将来再对网络进行大规模的改造，为保护区监控系统通信专网的发展打下良好的基础。做到“一次规划，分步实施，一次投资，长期受益”。

通信系统应严格遵守建设的安全标准，做到传输线路、编解码设备的运行稳定和安全可靠。具体为：

（1）传输介质要求。

考虑到区内大规模走线造成人力巨大的工作量，加之，周期性长而且对现有基础实施容易破坏，传输结构采用无线和有线相互结合的传输组网方式，主干链路采用光纤专网接入方式，即前端摄像机汇聚点至监控中心、监控中心至上一级监控中心之间采用独立光纤连接。

（2）组网技术要求。

全网为IP数字专网，各监控中心、监控点摄像机按照实际情况接入IP数字专网。监控中心对前端监控图像的调用，应采用基于IP组播流的方式来传送实时视频图像，以最大限度地节省网络带宽，减小网络延时。满足大容量并发的要求。

（3）性能指标。

网络性能指标：参照GA/T 669-2006之6.2.2、6.2.3、6.2.4标准执行。

（4）图像传输质量性能指标：参照GA/T 669-2006之6.2.5标准执行。

同时，系统支持灵活的接入方式，无线组网架构中各监控点数据经光纤节点（制高点）汇集、处理后统一送至市级平台。

必须能够兼容已有的、分散的各个监控网络，以保证最大程度的利用现有资源，避免重复投资。

新建立的系统必需是完全基于TCP/IP网络进行视频图像的传输，系统间传输全部为数字视频信号。

2 无线传输链路建设

通过分析，前端部分采用有线，部分采用无线的方式汇聚，汇聚于各自山头后通过远距离无线传输设备把信号无线回传到监控中心。

在整个系统中充分利用信息化手段，实现对林区各网点的互联。

2.1 无线接入的经济性

无线的接入方式是性价比最高的一种接入方式，远比光纤和其他无线技术节约投资，一次性投资，而无须支付昂贵的租用费用。

网络视频技术的应用使系统具备了足够的灵活性，可以方便的进行扩充，任意的调整。

无线监控最大的优势在于设备可以重复使用，当中心站调整以后，所有的设备都可以重新搭建使用，不影响任何使用效果。

使用无线基站技术可以充分的保护用户的投资，提高政府部门的办公效能，使之达到最佳的投资收益比。

2.2 无线传输技术概述

根据建设宽带无线传输系统的现实情况和具体需求，将遵循可靠性高、运行速度快、安全保密性好、扩展性强、维护简单、成本较低的原则选择最新的高稳定性的OFDM技术实现实时数据的高速稳定传输。

OFDM（正交频分复用）技术实际上是MCM（Multi-Carrier Modulation，多载波调制）的一种。其主要思想是，将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰（ICI）。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

3 结语

数字视频转发系统提供了一个高管理性、高扩展性、高安全性的分布式视频转发解决方案。使得大规模的网络监控系统能够在提供复杂功能的同时尽可能的节约网络资源和管理成本。明确而高效的用户权限验证方式保证了权限的唯一性，方便用户管理的同时也提高了系统的安全性。

参考文献

［1］段军棋.远程视频监控系统的设计与实现［J］.电子科技大学学报，2002.

［2］罗鹏程，金光.通信网可靠性研究综述［J］.小型微型计算机系统，2000.

［3］张圣，陈伟.基于WLAN技术的无线校园网组网研究［J］.信息技术，2005.

［4］金旗，裴昌幸，张振兴.OFDM技术的基本原理［J］.通信技术，2002.