無線視頻監(jiān)控在航標中的應用分析

喬文海

摘 要：航標是保證海上船舶航行的重要設施，安全性及穩(wěn)定性是保障航標正常運行的基礎。對此本次將無線視頻監(jiān)控在航標中的應用作為研究對象。首先分析無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)及航標概念，其次探討4G網(wǎng)絡在無線視頻監(jiān)測系統(tǒng)的應用，最后是航標無線視頻監(jiān)控的實現(xiàn)方式。

關(guān)鍵詞：無線視頻監(jiān)控 航標 安全

二十一世紀后進入海洋時代，人們對海洋資源進行開發(fā)，或者進行國際貿(mào)易，海上運輸行業(yè)成為一種重要的交通方式。船舶在航行過程中，可能會面臨一定的風險，需要航標進行引導，從而有效規(guī)避風險，航標運行也是保障航海安全的重要組成。近年來無線通信技術(shù)高速發(fā)展，無線視頻監(jiān)控逐漸在航標中應用，其為保障航標工作正常提供有利的條件。對無線視頻監(jiān)控技術(shù)在航標中的應用進行分析，有利于為海上交通運輸提供參考。

1.無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)及航標

無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用采集端及監(jiān)控端、服務機房組成，采集端位于監(jiān)控安裝位置，其中含有網(wǎng)絡攝像機及無線報警裝置，能夠有效實現(xiàn)對目標的報警及信息采集，從而實現(xiàn)畫面監(jiān)控。監(jiān)控端則是用戶接受信息及控制畫面的裝置，設備利用計算機及智能手機等實現(xiàn)畫面監(jiān)控。服務機房保障監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)運行，其中含有網(wǎng)絡服務硬盤及尋址服務器及短信服務器，該端口具有多項功能，其中涵蓋以下幾個方面。首先實現(xiàn)遠程監(jiān)測，用戶利用監(jiān)控端設備連接互聯(lián)網(wǎng)后實時觀察捕捉畫面。其次，實現(xiàn)遠程報警，利用采集端攝像機能在一定范圍內(nèi)無線報警器警報信息傳輸，使信息傳輸于終端設備。最后，實現(xiàn)夜視功能，遠程攝像機具有紅外監(jiān)測能力，在夜間無光情況下能夠正常監(jiān)測，從而保障拍攝范圍并不具備死角。

航標是引導和協(xié)助艦船航行而設置的標志，具有指示性功能，有利于辨別障礙物及界限，航標主要分為固定標志、浮動標志和無線電標志，航標會受到自然環(huán)境的影響，且航道航標配置密度增加、擴展增設，相應水域助航設施和艦船密度急劇增加，航標浮體和燈器被撞受損甚至失效，不但給國家造成了大量的經(jīng)濟損失，也嚴重限制了航標應急反應的時效，同時增加了航標維護人員工作量，航運安全受到極大威脅，成為目前助航維保中日益嚴重的問題。

2.4G網(wǎng)絡在無線視頻監(jiān)測系統(tǒng)的應用

2.1網(wǎng)絡架構(gòu)

航標系統(tǒng)利用4G技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字視頻及通信功能結(jié)合，利用4G通信系統(tǒng)及H.264高流暢視頻技術(shù)，與網(wǎng)絡隧道技術(shù)結(jié)合，從而構(gòu)建4G網(wǎng)絡無線視頻監(jiān)測系統(tǒng)。4G無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控利用目前最為流行的技術(shù)，結(jié)合VPN隧道技術(shù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸。利用視頻壓縮技術(shù)， 4G通信功能等，將遠程攝像機拍攝的數(shù)據(jù)通過算法進行合理壓縮，通過網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸至中心網(wǎng)絡，實現(xiàn)對航標燈信息的監(jiān)測。

2.2數(shù)據(jù)傳輸

4G視頻傳輸過程中，利用網(wǎng)絡基站，接入Internet廣域環(huán)境，利用基站將4G網(wǎng)關(guān)傳輸，數(shù)據(jù)實現(xiàn)雙向傳輸，設計過程中思考未來的拓展空間，在視頻監(jiān)控終端預留端口，從而實現(xiàn)應用進一步創(chuàng)新。現(xiàn)階段能夠利用的遠程監(jiān)控中心及移動監(jiān)控終端，便能夠?qū)崿F(xiàn)指令發(fā)送，切斷視頻錄制，從而節(jié)省航標燈蓄電池能量。監(jiān)控中心在數(shù)據(jù)傳輸過程中，涉及到大量的數(shù)據(jù)，專線接入效果較為方便，在設計過程中，思考MSTP專線技術(shù)的配置，實現(xiàn)SDH平臺建設，并實現(xiàn)TDM及ATM、以太網(wǎng)業(yè)務接入及處理，統(tǒng)計管理節(jié)點。

2.3通信系統(tǒng)

4G是第四代通信技術(shù)的簡稱，是目前世界通用網(wǎng)絡技術(shù)，支持語音及視頻等蜂窩移動傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)，現(xiàn)階段我國支持3個4G無線接口，如電信CDMA2000、聯(lián)通WCDMA、移動TD-SCDMA。4G設備撥號上網(wǎng)，利用終端連接4G網(wǎng)絡，實現(xiàn)網(wǎng)絡傳輸，訪問公網(wǎng)過程中，運營商需要轉(zhuǎn)換地址，公網(wǎng)無法直接訪問私有網(wǎng)絡，使得外部設備無法連接4G設備，只有運營商內(nèi)部設備撥號能夠?qū)崿F(xiàn)對點接入。該方式既保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，同樣保障設備身份識別通過內(nèi)部撥號完成，數(shù)據(jù)傳輸安全性進一步被保障?，F(xiàn)階段聯(lián)通通信網(wǎng)絡寬帶速率較快，但費用方面電信網(wǎng)絡價格最低，因此選擇中國電信CDMA2000作為無線通信網(wǎng)絡。

3.航標無線視頻監(jiān)控的實現(xiàn)

3.1系統(tǒng)架構(gòu)

為實現(xiàn)海上航標的遠程監(jiān)測，為航標管理人員提供視頻資料，使其對航標運行狀態(tài)進一步判斷，將無線視頻航標監(jiān)控系統(tǒng)分為三個部分，即前端監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)，遠程監(jiān)控管理及遠程遙控系統(tǒng)。

首先，前端系統(tǒng)負責視頻采集，將視頻圖像進行壓縮，利用4G網(wǎng)絡將視頻發(fā)送。前端系統(tǒng)能利用高清攝像機聯(lián)合4G視頻服務器、高清網(wǎng)絡攝像機嵌入方案實現(xiàn)。前端視頻收集系統(tǒng)，利用4G網(wǎng)絡服務器及全景高清攝像機，4G無線視頻服務器是數(shù)據(jù)處理及傳輸設備，能夠?qū)⒉杉谋O(jiān)控視頻通過壓縮后利用網(wǎng)絡傳輸至視頻監(jiān)控中心，為監(jiān)控管理服務器提供原始數(shù)據(jù)。利用視頻檢測管理中心的操作指令實現(xiàn)操作。4G無線視頻技術(shù)處于工作閑置狀態(tài)下能夠進行自動休眠，控制管理中心發(fā)出指令后，4G無線視頻服務器開始工作。通過撥號網(wǎng)絡，與網(wǎng)絡連接后，對攝像機及云臺發(fā)出指令，從而傳輸視頻。為保障視頻傳輸質(zhì)量，4G無線視頻服務器及高清攝像機傳輸信號單獨與電纜連接，控制線在串口獨立信號的情況下負責攝像機拍攝等動作。

其次，4G無線網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)連接后，利用4G無線網(wǎng)絡實現(xiàn)采集視頻的傳輸，最終傳輸至航標遙測監(jiān)控管理中心，傳輸線路為兩種，第一種為公共網(wǎng)絡傳輸，第二種為租用網(wǎng)絡傳輸。租用網(wǎng)絡傳輸效率較高，安全性能良好，但需要承擔較高的費用。利用公眾網(wǎng)絡輸出數(shù)據(jù)，有利于使用戶數(shù)據(jù)傳輸可靠性、私密性提升。虛擬網(wǎng)絡傳輸效率比光纖傳輸效率低，但兼容低廉的經(jīng)濟，虛擬專網(wǎng)條件滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)臈l件下，也是良性選擇。

再次，航標遙測遙控遠程監(jiān)控中心負責對航標進行監(jiān)控，并利用前端監(jiān)控攝像機拍攝航標運行畫面，該處理中心對視頻數(shù)據(jù)進行處理。航標遙測遙控遠側(cè)監(jiān)測中心，具備服務器及監(jiān)控顯示器等。除具有視頻觀看及處理能力外，還設置專項服務器，使Web互聯(lián)網(wǎng)頁面實時監(jiān)控4G無線網(wǎng)絡提供的視頻，能夠使管理人員掌握第一手視頻資料。航標遙測遙控遠程監(jiān)控管理中心具有認證服務器，能夠?qū)崿F(xiàn)賬號創(chuàng)建及去權(quán)限管理，防止不法分子登錄，并盜取航標信息。網(wǎng)絡作為航標遙測遙控監(jiān)控視頻媒介，有利于提升中心管理能力。從而實現(xiàn)對每一處監(jiān)控點的監(jiān)視，對歷史資料進行回放，實現(xiàn)用戶對設備及存儲功能的統(tǒng)一管理，設備分布廣泛，且管理集中。

最后，航標遙測遙控無線視頻檢測系統(tǒng)需要具備安全性，對此所采取的措施為，用戶密碼認證，航標遙測遙控無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡及服務器之間實現(xiàn)通信連接，利用用戶名加密方式實施保護措施。需要保障用戶名及密碼全部正確，才能登陸前端機，實現(xiàn)視頻監(jiān)控，該措施為安全系統(tǒng)的基本保障。專用網(wǎng)絡及虛擬專網(wǎng)物理傳輸方式，保障安全性及傳輸效率。虛擬專網(wǎng)利用技術(shù)方式實現(xiàn)公共網(wǎng)絡的信息傳輸，虛擬專網(wǎng)利用隧道協(xié)議對數(shù)據(jù)進行壓縮，將數(shù)據(jù)在隧道中傳輸，實現(xiàn)公共網(wǎng)絡建設的目的。航標遙測遙控無線視頻監(jiān)控網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡內(nèi)部用戶能監(jiān)測視頻，其他用戶只能顯示亂碼。

3.2無線視頻監(jiān)控管理模式

航標無線視頻監(jiān)控管理中心為一級管理中心，視頻數(shù)據(jù)來源于各個航標的視頻管理分中心，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡實現(xiàn)對整個海域的航標進行監(jiān)測與管理。航標無線視頻監(jiān)控管理中心具有多種功能，比如遠程圖像監(jiān)視，航標管理單位遙測遙控無線視頻監(jiān)測管理中心安裝網(wǎng)絡管理平臺，局域網(wǎng)中用戶利用網(wǎng)絡監(jiān)測轄區(qū)航標。不同監(jiān)控用戶根據(jù)自身監(jiān)控需求切換航標監(jiān)控現(xiàn)場，且同一監(jiān)控現(xiàn)場可提供多人觀看。

航標具有分布廣，使用人次多等特點，安全性及穩(wěn)定性較為重要。且實際航標檢測中若利用人工檢測方式將耗費大量的人力物力。檢測過程中容易對檢測人員造成威脅，因此人工檢測方式存在較大弊端。本次實踐對交通部東海航海保障中心連云港航標處進行分析，其航標監(jiān)測系統(tǒng)較為理想，但依舊存在較大的開發(fā)空間，需不斷創(chuàng)新，才能保障更加理想的監(jiān)控效果。

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