本站原创【摘 要】近年来,随着通信技术和网络技术的高速发展,无线通信技术在视频监控系统中的应用越来越广泛.文章主要阐述了无线通信技术的要求,从中针对无线通信技术在视频监控系统中的应用进行了分析与研究,以供大家参考.
【关 键 词 】无线通信；视频监控；技术要求；应用
1引言
近年来,无线通信技术的应用越来越多,具有代表性的、应用也最广泛的无线通信技术有RFID、红外、蓝牙、WIFI、G和3G等.一般认为,通信距离在100m以内的为近程无线通信,在100m以上的为远程无线通信.其中RFID、红外、蓝牙通信距离为10m以内,为近程无线通信技术,而WIFI、G、3G为远程无线通信技术.近程通信技术一般通信带宽较窄,如蓝牙最高带宽为1Mb/s,而远程通信技术一般带宽较高,其中WIFI无线局域网的传输带宽已由11Mb/s逐步发展到54Mb/s,目前最高可达到300Mb/s.4G技术的上行峰值带宽可达100Mb/s.无线通信技术的发展使无线网络带宽越来越高,这大大促进了多媒体技术的发展及应用.
2.视频系统对无线通信技术的要求
视频数据传输具有带宽要求高、实时性好、私密性强等特点.目前视频传输的格式主要有CIF、4CIF（D1）、720p和1080p,对网络带宽的要求分别为512kb/s、2Mb/s、4Mb/s和8 Mb/s,其中720p和1080p通常定义为高清格式.依据视频传输特点,如采用无线技术传输,则首先是带宽必须满足,其次是实时性要好,并且网络要具备一定的安全性.目前商业领域较多采用WIFI和3G技术进行视频传输,而第3种技术因为频点需要申请和带宽限制,其商业应用较少,一般在、消防等专业领域应用较多.可以看出,采用无线方式传输视频需要满足以下要求：
（1）清晰度（带宽）要求高.各行业对监控目标图像的清晰度要求,已经由CIF分辨率提升到4CIF（D1）分辨率,相对应地提升了对网络带宽的要求.按目前的H.264编码格式,D1分辨率可接受的最小码率≥1 Mb/s,而CIF格式分辨率可接受的最小码率≥384 kb/s.高清数字摄像机的单路视频对于带宽的要求达4 Mb/s以上.
（2）实时性好.视频监控系统最重要的质量要求就是实时性.模拟监控系统具有很好的实时性,而数字监控系统则存在一定的延时.一般认为,视频系统可接受的端到端延时应≤2 s.过大的延时将影响摄像机云台的可操控性.
（4）可靠性和性价比高.随着各行业对视频监控系统需求增加,对可靠性的要求也越来越高,对系统成本的敏感性较高.在不降低质量的前提下,希望以更少的投入获得更高的性能.
3.无线通信技术在铁路视频系统中的应用
3.1 应用原理
在综合视频监控系统中,目前可采用WIFI和3G 2种视频传输方式.由于WIFI和3G均为纯数字传输系统,因此前端摄像机如采用模拟摄像机,需要先进行编码；如采用IPC（IP摄像机）,则可省却前端编码器.经过编码后的音视频数据,如采用WIFI传输,其传输设备主要是无线网桥.一般在车站信号楼顶部建设WIFI基站,直接与车站的视频监控局域网相连.根据前端摄像机的分布情况及距离远近,基站天线可分别采用全向、扇区或定向天线.前端实时采集的视频数据,通过无线网桥传到车站局域网进行转发和存储.采用3G技术传输,需在视频监控中心设置3G接入服务器,前端编码后的音视频数据,需通过3G模块传输到运营商基站,再传输到互联网,之后通过3G接入服务器传输到视频监控中心局域网进行转发和存储.
3.2 应用场景
3.2.1 设备维护远程技术
信号设备是保障铁路运输安全的核心设备,设备维护的质量和及时性是影响铁路运输安全和效率的重要因素.近年来,信号设备和技术升级换代迅速,对于复杂的信号设备故障往往需要电务段或电务处等上级单位专家指导.以往通过沟通方式难以形象直观地反映现场情况,大部分还需要专家到现场诊断,此种方式不利于故障的及时解决.
采用一体化便携式音视频交互设备移动视频方式,可快速到达现场,监控中心能清晰查看仪表读数、设备指示灯状态、现场维护人员的操作等,可通过语音对讲功能听取现场人员故障现象描述,指导现场人员排查故障.一体化便携式音视频交互设备可采用WIFI技术、3G技术,还可以采用3G+WIFI技术综合方式传输音视频数据.
3.2.2 突发事件应急处理
铁路沿线地理环境复杂,地震、山体滑坡、泥石流、台风、暴雪、暴雨等重大自然灾害,还有人为破坏等因素,对铁路系统风险防护的能力提出了更高的要求.所有突发事件均有紧迫性、不可逆转性、高风险性等特点.发生突发事件时,往往抢险指挥的决策者不可能快速到达现场.基于无线方式传输的视频监控系统,以其灵活机动、便携快捷的特点,可以第一时间到达突发事件现场,上传的视频图像可以让决策者基于真实的现场情况,快速准确地做出决策.此时的一体化便携式音视频交互设备可采用3G或WIFI技术.
3.2.3 特殊环境视频监控
所谓特殊环境指两类,一类为特殊位置,一类为特殊工作环境.对于特殊位置,敷设光缆或同轴电缆施工难度大、投资高,这类环境包括部分车站的咽喉,山区的防灾监控点,如防洪、泥石流、易塌方路段等.另一类为特殊工作环境,这些工作环境需要监控位置经常变化,而且工作环境相对恶劣,如隧道、桥梁施工,工务施工等.对于特殊环境,采用有线方式传输视频不够灵活方便,无线方式是更好选择.
4.无线通信技术在视频系统的应用优劣
4.1 优势
（1）组网容易,施工成本低.采用视频无线传输方式,可以迅速将新的无线监控点加入现有网络中,无需敷设光纤、增加设备,降低了系统成本.
（2）全数字化传输.无线视频监控系统均采用数字化编码和传输,在此过程中减少了AD/DA的次数,在带宽充裕的条件下,视频质量能够保证,视频数据的处理相对简单.
（3）监控点可灵活移动.利用无线传输优势,前端监控点可适应移动的要求,将摄像机的监控范围扩大到有无线信号覆盖的区域,可实现快速部署或撤离.
4.2 劣势
（1）可靠性较差.无线通信方式穿透能力弱,有高大阻隔物时信号强度会变弱,可靠性降低；容易受恶劣天气和电磁干扰,在雷电、大雨雪、冰雹等恶劣天气下数据传输可靠性会大幅降低；在前端图像采集设备快速移动时,无线通信的误码率会提高,图像出现卡顿、丢帧等现象.
（2）3G流量费用高.目前运营商对3G接入的流量收费很高,对于大数据量的视频应用业务来说,费用成本很高.
（3）构建WIFI基站成本高.由于WIFI无线通信技术复杂,所以对于设备维护人员的专业知识、维护水平要求更高,导致维护成本较高.
5.结束语
目前,4G无线通信技术宽带可达到100Mb/s,如此高的带宽,必将为视频监控系统的发展注入新的活力,“让我们看得更清楚”的用户需求将进一步得到满足.视频的高清化、智能化、移动化将展示得更加淋漓尽致,“视频无处不在”的世界将更加接近.那时,无线通信技术在铁路综合视频监控系统中的运用将更加普遍,视频无线传输将从辅助方式转变为主要方式.
【参考文献】
[1] 赵海艳. 无线视频监控系统在应急突发事件中的应用[J]. 中国公共安全,2007（12）
[2] 田裳. 积极推进铁路综合视频监控系统的发展[J]. 铁路通信信号工程技术,2009（4）