电网浮冰3G无线视频监控应用方案.doc

电网浮冰3G无线视频监控应用方案

电网浮冰3G无线视频监控

应

用

方

案

深圳宏电技术有限公司
2011年02月

目录
1. 行业背景 3
1.1. 行业背景 3
1.2. 行业现状及需求分析 3
2. 系统架构 4
2.1. 体系架构 4
2.2. 技术架构 5
3. 系统功能模块介绍 7
3.1. 系统组成 7
3.2. 宏电DVS介绍 7
3.3. 平台软件介绍 10
3.4. 客户端介绍 11
3.5. 服务器操作系统 12
3.6. 服务器数据库 12
3.7. 服务器 12
3.8. 摄像机 12
3.9. 太阳能供电单元 14
3.10. 太阳能电池板 16
3.11. 充放电控制器 17
3.12. 太阳能蓄电池 19
3.13. 工业级交-直流稳压电源 19
4. 技术优势及系统特点 20
4.1. 技术优势： 21
5. 服务承诺 22

1. 行业背景
1.1. 行业背景
供电系统作为关乎国家经济发展及人民生活的重要设施，其安全运转成为保障当前国家安全的重要内容。尤其是近年来随着市场经济的不断发展，电力供应作为我国生产及国民经济必须的能源已呈供不应求的局势，电缆作为电力传输的载体广泛铺设在野外。
由于利益的驱使，电力设施偷盗破坏现象非常猖獗，不少不法份子已经将偷盗目标转移到高压铁塔上，以某电网2006年为例，共发生塔材被盗案件2973件，造成损毁倒杆塔38起，直接经济损失上千万余元，间接损失不可估量;除此以外，自然灾害所产生的破坏力对电力行业影响巨大，如2008年的大雪给电力及关联系统带来的损失是非常惨重的,输电线路及铁塔上降雪结冰导致供电设施不堪重负而倒塌，造成了严重的国家经济损失和严重影响人民生活。如能通过视频监控系统及时有效地获知电力系统线路及设施准确视频等信息，在灾害的初期阶段及时进行处理，可以避免或减少自然灾害所带来的直接及间接损失。
电网传输系统主要是安装在户外，其最大的特点就是线路超长，有的甚至上千公里，在如此远距离内搭建有线网络实施监控存在安全性、施工难度大、成本过高等现实问题。面对如此的环境，利用先进的无线技术，本着可以防范任何人为和自然灾害的原则，加强电力铁塔的技术防范工作已经刻不容缓。为此，专注于无线视频监控的深圳市技术股份有限公司，针对电力网络传输系统推出了先进的电力行业无线监控解决方案，以解决目前电力行业所遇到的问题。
1.2. 行业现状及需求分析
为了满足对电网偷盗、自然灾害的视频监控电网由于监测点可能分散、分布范围广、而且大多设置在环境较恶劣的地区，通过拉光纤或走有线传输视频比较困难，3G网络的快速发展，成为对电网监控选择的主要通信手段之一。同以往的有线网相比较，部署3G网络可以节约大量时间、布线等困难。监管部门可以通过3G无线网络实现对放电网实时监控，同时，可以大大提高监管部门的工作效率。
其主要优势在于：
一、不受地理环境的影响，真正实现对所区域的电网全方位无缝监控；
二、针对重点区域较多、分布广、交通不便且环境差等特点，此方案可以大大减轻巡查人员的劳动强度，提高管理和决策效率；
三、建立安全可靠的国家电网，管理人员通过语音和视频结合的方式，随时随地将现场复杂情况反映上级领导，建立更有效的沟通；
四、实时监控，不留任何安全隐患。原始资料调取，对违法行为做到及时制止和有效打击、防范；
五、建设快、成本低，节约开支，更加节能环保，

2. 系统架构
2.1. 体系架构
插图示例：

2.2. 技术架构

系统从逻辑上主要包括三个部分：前端设备，即DVS；中心平台；客户端，下面分别描述这三部分的功能：

1. DVS
DVS是数字视频服务器的英文简写。DVS的主要功能是通过摄像头采集视频信号，将模拟的视频信号压缩编码为H.264的码流，然后通过通信信道传输出去，本系统可采用的信道包括无线和以太网两类。其中无线通道采用3G无线网络。宏电DVS可以在这两种无线网络间切换，增大了使用空间。目前，国内大部分城市中都已经部署了3G网络，为无线视频传输搭建了良好的平台。
目前，宏电的无线DVS具体型号是H3224。
2. 中心平台
监控平台服务器包括中心管理服务、注册服务、转发服务等，其作用简单概括是管理协调系统的运作，并在前端设备与客户端之间建立联系，与视频流转发。编码器拔号连入3G网络后，首先是向视频服务器注册，把自身的信息向系统报告，报告的信息包括本编码器是否已准备就绪，是否有云台连接到本编码器，客户端才能以此来发现前端设备。客户端对前端设备的操作也是通过视频服务器转发到前端设备的。
中心管理服务是业务系统的核心，主要功能包括：用户管理、设备管理、日志管理、业务管理。主要完成业务管理、用户和设备管理等功能
转发服务器（亦称分发服务器）作为监控中心和终端（编码器）交互的平台，主要进行数据图像和报警信号的转发工作，并进行操作员权限的认证和管理。平常用户访问的合法图像，都是直接来自于前端视频服务器，保证了现场图像的实时性；但是在大量用户同时访问某个热点前端图像的情况下，前端服务器压力就非常大，网络带宽也有限制，这样可能无法保证所有用户的正常连接、观看图像。转发服务器就解决了这一难题。
注册服务器（亦称接入服务器）提供编码器终端上线注册功能，并与终端实时保持心跳连接；是一个中心通信枢纽，连接了所有终端设备和网络设备，主要起到注册和定位的作用。终端设备通过接入服务器注册，成为在线设备，所有的终端设备，以及分发和存储等网络设备都必须在接入服务器注册，成为在线设备。在线设备之间通常在接入服务器的协助下进行通讯。通过客户端可以进行视频监控业务操作。如：实时视频浏览、录像回放、语音对讲、报警联动等。

3. 客户端
客户端接收来自转发服务器的视频流，并播放给用户观看。另外它还有一些辅助功能，具体是：控制云台的功能，移动侦测的设置功能，OSD的设置功能。
在用户有监控中心，如果用户需要把视频在电视墙上播放，则系统还需要电视墙服务器，它是将来自于前端编码设备的视频码流进行解码，并输出模拟信号到传统监视设备上，实际应用中，输出的模拟信号被输入到视频矩阵中，经矩阵切换到电视墙上。电视墙服务器还可进行轮巡，报警弹出，画面分割等功能，作为数字编码与模拟显示系统之间的一个衔接，为集中式数字监控解决方案提供了强有力的支持，实现多场景同时观看的需要。每台电视墙显示服务器可输出8路D1模拟视频或画面分割后的16个CIF。

3. 系统功能模块介绍
3.1. 系统组成

产品
说明
宏电DVS
视频编码传输设备
平台软件
平台综合license授权（2000路以下）
客户端
赠送
数据库软件
Oracle 10g
平台操作系统
Linux redhat AS4
平台服务器
IBM3650
注：每台可负载500个点
电视墙显示服务器
软硬件一体化
注：每台可输出8路模拟视频
摄像机
枪机或球机
机箱
用于安装DVS和电源，防水防尘

3.2. 宏电DVS介绍
针对本项目的情况，我们采用H3224无线编码器，该款产品集视频编码，无线传输于一体，视频编码采用H.264，传输采用3G网络。联通3G网络上传视频速率传输可达1Mbps左右，电信3G网络上传视频速率传输可达512Kbps左右，可以看D1的效果。
H3224编码器启动后自动拔号上3G网络，然后根据客户端的控制开始/停止发送视频。
H3224编码器可以插入32GB的SD卡，用于保存视频。以每秒200Kb的视频计算，32GB容量可保存16天的视频。编码器工作即自动开始保存视频，与是否传输无关。我们设计保存策略是循环存储，即，如果存储空间不足，自动删除最旧的视频文件
设备型号
H3224-VTH
H3224-VVH
H3224-VHH
视频压缩标准
H.264
无线网络传输
TD-SCDMA/ EDGE/GSM
EVDO/CDMA 1X/ GSM
WCDMA-HSUPA/ EDGE/GSM
回放分辨率
QCIF/CIF/2CIF/DCIF/4CIF
视频输入路数
1/4
视频输入接口
BNC（电平：10Vp-p，阻抗：75Ω），支持PAL制
视频帧率
PAL：1--25帧/秒
码流类型
视频流/复合流
压缩输出码率
16K--2M可调，也可自定义。（上限2M，单位：bps）
音频输入路数
1/4
音频输入接口
BNC（电平：2Vp-p，阻抗：4.7kΩ）
音频压缩标准
ADPAM
音频压缩码率
8Kbps
语音对讲输入
1路（电平：2Vp-p，阻抗：1kΩ）
通讯接口
1个RJ45 10M/100M自适应以太网口，1个RS232口，1个RS485口
网络功能
TCP/IP, PPPOE,DDNS, FTP,DNS,DMZ,NTP,DHCP,NAT,ICMP,ROUTE
报警输入
4路GPIO
报警输出
4路GPIO
存储容量
1G~32G SD卡
电源
DC 12V
功耗
≤7W
工作温度
-20℃--＋65℃
工作湿度
10％--90％(非凝结)
尺寸(mm)
45mm(高)×262mm(宽)×157.5mm(深)
重量
≤2Kg

功能特性：
采用H.264视频压缩技术，压缩比高，且处理非常灵活；
支持完整的TCP/IP协议簇，支持视频、音频、报警、语音数据、串行数据通过TCP/IP网络传输；
支持PPPOE、DHCP，ICMP协议；
内置WEB预览功能，可进行IE访问和浏览实时视频；
支持云台与电动镜头的控制，支持多种解码器协议，可进行预置位、巡航、轨迹的设置与调用；
支持RS-232串口网络透明通道传输；
支持双向双工语音对讲；
具有报警输入、移动侦测报警、报警联动输出等报警功能；
支持定时抓拍图片传输技术；
支持路由上网，DMZ，NAT功能；
支持RTU数据，报警数据，设备信息等数据叠加到字幕显示；
支持网口，串口数据与视频数据流之间的QOS保证功能；
支持多种数据存储方式，服务器存储，本地SD卡存储；
支持手机和PC客户端远程实时浏览视频图像。

增强功能：
优化3G与2.5G无线链路传输视频数据质量，提高了数据传输稳定性和实时性；
增强自动报警功能，提供多种自动报警模式；
优化RS232串口数据透明传输，增强了DTU自定义心跳包功能设计；
采用了资费控制设计，增加定时无线拨号与设备短信上下线功能；
优化WCDMA-HSUPA拨号技术，使上传平均速率增加到1.5Mbps；
增强了网络功能的设计，增加了路由上网，NAT，DMZ，静态路由等路由功能。
H3224图片：

3.3. 平台软件介绍
中心平台服务程序包括中心管理服务、注册服务、转发服务，三种服务打包为综合平台授权，按XXX元/每License收费，各服务程序的功能见2.2
3.4. 客户端介绍

客户端功能
Ø 显示相应区域内能提供服务的摄像头，选择后浏览视频或停止视频
Ø 对接收的视频流进行解码播放
Ø 提供权限设置
Ø 用户/用户组可访问的设备的列表信息维护
Ø 用户/用户组相应的控制操作权限设置界面
Ø 提供多级区域、机构的设置界面
Ø 提供系统设备（如前端）参数设置等操作界面
Ø 提供显示系统的控制界面，如设定显示墙上监视器显示指定的实时图像数据
Ø 支持多实时视频流轮巡策略。具备策略持久性，重启后，仍然能够按照上次显示策略自动执行
Ø 云台、镜头控制
Ø 码流控制范围及清晰度功能
3.5. 服务器操作系统
Rethat linux AS4
3.6. 服务器数据库
Oralce 10g
3.7. 服务器
推荐IBM3650，4核CPU，2GB内存。每台服务器的负载能力为500个前端DVS。

3.8. 摄像机
（1）球机（HD-DN822LF）

主要特性
l 采用高性能SONY CCD
l 分辨率高，540TVL，图像清晰、细腻
l 红外夜视，实现昼夜监控
l 支持背光补偿功能
l 支持自动白平衡功能，色彩还原度高，图像逼真
l 信噪比高，图像画面干净、悦目
l 支持自动电子快门功能，适应不同监控环境
l 支持自动电子增益功能，亮度自适应
l 配备DC 3.7~12mm自动光圈镜头
技术参数
参数
HD-DN822LF
摄像机
图像传感器
1/4 Inch Interline Transfer SONY CCD
信号系统
NTSC/PAL
最低照度
0.7Lux/F1.4 0.02Lux/F1.4(ICR ON)
白平衡
自动/手动/自动跟踪白平衡/室内/室外
增益控制
自动/手动
自动聚焦
手动/自动
镜头
焦距
22倍
变倍速度
1.7秒（光学，广角—远望）
水平视角
51.2-5.58度（广角—望远）
近摄距
200-1000mm

云台控制协议
PELCO-P和PELCO-D(可添加)，协议自适应
电源
AC 24V/DC 12V
功耗
12W max
工作温度和湿度
-10℃~50℃（室内）
湿度小于90%
重量
2kg

（2）枪机（HD-IR750H）

主要特性
l 采用高性能CCD，图像清晰
l 精密电机驱动，反应灵敏，运转平稳，在任何速度下图像无抖动
l 完全实现对协议自动识别，配合编码器等终端设备实现点击跟踪和放大
l 支持曼码及线路故障诊断功能
l 旋转速度可以根据镜头变倍倍数自动调整
主要参数
型号
参数
HD- IR750H
彩色红外防水型摄像机
传感器类型
1/3"SONY Super HAD CCD
信号系统
PAL
红外距离
60～70M
工作温度
-10℃~60℃
电源供应
AC24V±10% / DC12V±10%
功耗
3.5W MAX
重量
350g

3.9. 太阳能供电单元
 太阳供电系统工作时无需水、油、汽、燃料，只要有光就能发电的特点，是清洁、无污染的可再生能源，而且安装维护简单，使用寿命长，可以实现无人值守，倍受人们的青睐，是新能源的领头羊。近年来，太阳能的应用在全球越来越广泛，特别是在野外领域，太阳能电源系统正逐步取代一些传统的电源设备，得到越来越普遍的应用。
  太阳电池方阵在晴朗的白天把太阳光能转换为电能，给负载供电的同时，也给蓄电池组充电；在无光照时，由蓄电池给负载供电。太阳能供电系统由太阳电池组件、太阳能充电控制装置、蓄电池组构成。
本次设计按照肇庆地区气候和光照条件以及实际使用需求综合考虑，设定如下工作模式：
在设定工作时间内自动每隔一小时拍摄一幅图像并传回后台系统；
根据管理人员指令触发打开摄像机进行实时监控，每天实时监控、录像存储时间不超过2小时。
根据上述工作模式计算并预留冗余量得出的太阳能供电单元配置如下（每个单点终端）：
30W 太阳能电池板 2块
55AH 太阳能蓄电池 1个
12V 10A 智能控制器 1台
设备箱体（含电源开关） 1套
以下为各部件详述：
3.10. 太阳能电池板

    ● 太阳能电池板阵列的表面采用复合材料，由进口层压机层压而成。气密性、耐候性好，抗腐蚀、机械强度好。
    ● 太阳电池为单晶硅太阳电池，太阳电池转换效率高。而且太阳能电池板阵列一次性性能佳。
    ● 太阳电池在制造时，先进行化学处理，表面做成了一个象金字塔一样的绒面，能减少反射，更好地吸收光能。
    ● 采用双栅线，使组件的封装的可靠性更高。
    ● 太阳能电池板阵列抗冲击性能佳，符合IEC国际标准。
    ● 太阳能电池板阵列层之间采用双层EVA材料以及TPT复合材料，组件气密性好，抗潮，抗紫外线好，不容易老化。
    ● ABS塑料接线盒，耐老化防水防潮性能好。
    ● 带有旁路二极管能减少局部阴影而引起的损害。

名称
太阳能电池组件
产品型号
RE-20C
产品分类
单晶
产品规格
25(17)D/G440*540
额定功率
30WP
开路电压:
22.0V
短路电流：
1.76A
最大系统电压:
715VDC
工作温度:
-40℃至+85℃
电池数量:
12(3X4)
组件尺寸:
440X540X28
重量(KG):
3.3

3.11. 充放电控制器

    ● 智能控制器能控制太阳电池方阵对蓄电池组的充电，并实现蓄电池给负载供电。
    ● 采用先进的阶梯式逐级限流充电方法，依据蓄电池组端电压的变化趋势自动控制多路太阳电池方阵的依次接通或切离，既可充分利用宝贵的太阳电池资源，又可保证蓄电池组安全而可靠的工作。
    ● 蓄电池组过放电保护功能。
    ● 蓄电池组过充电保护功能。
    ● 太阳电池、蓄电池、负载反接保护。
    ● 太阳电池防反充功能。
    ● 太阳电池充电控制功能。
● 负载供电控制功能。     
充放电控制器功能参数
额定工作电压
12V蓄电池时（12V/24V自适应）
开关电压
3V±0.2V
均充电压
14.5V±0.2V
浮充电压
13.7V±0.2V
欠压断开电压
10.8V±0.2V
欠压恢复电
12.5V±0.2V
过压断开电压
15.5V±0.2V
过压恢复电压
15V±0.2V
定时模式开负载时间
任意
定时模式关负载时间
任意
负载控制模式
光控、延时、定时、时控
过载保护电流
15A±2A
温度补偿
-6mV/Cell.K
使用环境温度
-20∽+50℃

3.12. 太阳能蓄电池

● 蓄电池组是独立太阳能供电系统不可缺少的重要部件，因为太阳能供电系统本身只有光电转换的作用。为了解决太阳光能供电的同步性和储能的效果，满足阴雨天和夜间的正常供电，必须配备合理的蓄电池组。
● 蓄电池容量应能达到符合使用需求的连续阴雨天气的供电。
● 本次设计采用55AH蓄电池。

3.13. 工业级交-直流稳压电源

l 外形尺寸：79mm×51mm×28mm（L×W×H）
l 所有电容均为105℃长寿命电容
l 有短路保护/过载保护/过电压保护
l 满足EMS EN50082-2/EN61000-6-2 重工业标准
l 可抗5秒钟300VAC高压输入冲击
l 工作环境温度高达70℃
l 可耐5G震动
l 小尺寸、高功率密度
l 高效、长寿命、高可靠
l 100%满载老化测试
l 可用于各种极端应用
交流输入电压范围
85～264VAC全范围输入
交流输入涌浪电流
冷启动,230V时为40A
直流调整范围
额定输出电压的±10%
过载保护
过电流点在110%～180%时限流，自动侦测自动复原
过电压保护点
额定输出电压的115%～135%时关断， 自动侦测自动复原
绝缘特性
输入端与输出端间:3KVAC,输入端与外壳间:1.5KVAC，输出端与外壳间:1.5KVAC，1分钟
工作温度
-20～70℃
国际安规认证
通过UL1012，TUV EN60950-1认证
EMC标准
EN550022 class B,EN61000-3-2,3 EN61000 -4-2,3,4,5,6,8,11,ENV50204,EN61000-6-2
接线方式
端子排

4. 技术优势及系统特点
4.1. 技术优势：
作为物联网在视频监控行业的典型应用之一，宏电无线基站建设远程监控系统在通信工程建设和管理的应用中，可以做到“更快、更好、更实用”，优点极为明显：
Ø 覆盖范围广
视频数据传输系统可以无缝地与运营商网络连接，从而保证建设过程管理不受时间和地点的限制。将监控中心系统客户端装在笔记本电脑上,可以实现随时对各处施工现场的视频监控和图像查看；
Ø 系统部署快
由于移动基站建设的特殊性，受周边环境影响和资源约束，在基站开通使用前往往不具备供电和光缆传输配套条件，使得基站建设过程无法实时监控和管理，而采用太阳能电池供电的远程无线监控系统最大优势是无需建设配套的供电线路和有线传输，可以快速部署到位、即时开通使用；
Ø 性能稳定
基站建设监控系统要求数据传输稳定,不能有数据传输延误和断传现象，无线数据传输系统激活后，永远保持在线，不存在掉线问题，同时，系统基于中国移动成熟稳定的3G网络，传输速率和平台支撑基本可以保障；
Ø 实用性高
本系统特别针对基站建设监控实际应用，在前端摄像机、供电单元方面提供多样配置选择，在系统运行方式、前端设备工作机制、后台软件功能模块等方面做出各项优化，贴合管理部门业务需求，易于安装使用和维护，并可根据应用环境变化进行相应调整和升级。
Ø 节省投资
本系统在可以节约建设单位大量管理成本、提高工程建设监管能力的同时，系统自身也便于移动和现场安装，在单项施工完成后，可对现场监视设备进行回收再利用，避免重复投资。

5. 服务承诺
l 设备品质保证
n 本系统提供的软硬件产品，其保证期为自发货之日起十二个月；
n 本系统提供的软硬件产品，在品质保证期内，凡因设备本身质量问题引起的设备故障，卖方免费维修。买方在收到货物后立即进行检验与验收，如有质量问题应在收到货物后七日内以书面方式通知卖方，经卖方确认后可免费更换或退货，否则视为可接收。软件一年内免费升级；
l 售后服务响应
n 本系统的售后免费服务周期为1年，售后支持电话响应时间为30分钟，现场支持响应时间为2个小时，并提供7×24小时现场服务支持。
l 维修保证
n 我公司对本系统安装安装的软硬件设备进行1年的免费保修和原有系统功能的升级完善，如另加功能的升级，不在免费范围之内；
n 质保期后提供有偿保修，终身跟踪服务，终身维护；
n 对系统工程的方案设计、现场施工管理、系统调试等相关技术资料给予售后服务全面的文档咨询支持；
n 提供原有系统功能软件的技术升级与完善；
n 质保期届满之后，可根据需要，对系统进行保养和维护，并根据协商确定另行商定系统维护措施。
l 系统培训
n 免费培训系统操作使用人员，培训人数另行商定；
n 免费进行现场培训，包括理论讲解和实际操作，使接受的培训人员达到能正确操作和维修系统；
n 培训内容
ü 视频系统理论与原理
ü 视频操作规程
ü 视频监控系统维护
ü 视频监控常规故障指南分析与处理

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