监控
等特点。
CDMA(Code DiVision Multiple Access)网络采用扩展频谱技术,使用多种分集接收方式,使其具有容量大、通信质量好、保密性高和抗干扰能力强等特点。
CDPD(Cellular Digital Data)无线移动数据通信基于数字分组数据通信技术,以蜂窝移动通信为组网形式,是数据朎与移动通信的结合物。这种通信方式基于TCP/IP,系统结构为开放式,提供同层网络无缝连接和多协议网络服务。CDPD网络具有速度快、数据安全性高等特点,可与公用有线数据网络互联互通,非常适合传输实时、突发性和在线数据。
对使监控中心与监测站间的无线通信能利用现有的网络,对于特定的无线网需用相应的接入设备。这类设备市面上有现成的产品可供选择。接入GSM网络的通信模块有西门子的SIEMENS TC35i,接入GPRS可用西门子的MC35GPRS模块,接入CDMA网络的有华立H110 CDMA模块和AnyDATA公司的CDMA Modem(DTS-800/1800),遵循CDPD方式的无线调制解调器(Modem)有OmniSky和NovatelMinstrel。
利用现有的网络组建无线远程监控系统,网络连接如图1所示。其中无线接入模块产品一般都提供有RS232作为外通信接口,有些天线是内置的。利用现有的网络覆盖面广和可漫游等特点,使监测站和控制中心的位置不受距离的限制;但由于利用公网,安全性会有所降低。
通过专用无线收发设备建立无线局域网 这种设计实现方式结构简单,且无须向网络运营商付费;利用专网,安全性高。无线传输以微波作传输媒体,根据调制方式的不同,可分为扩展频谱方式和窄带调制方式两种。扩展频谱方式系统的抗干扰能力和安全性高,对其它电子设备的干扰小。窄带调制方式占用频带少,频带利用率高;通常选择专用频段,需要申请;相邻频道间影响大,通信质量、通信可靠性无法保障。
采用专用无线收发设备建立无线局域网的拓扑结构如图2所示。无线收发设备包括无线Modem和无线网桥等。无线Modem与监测站和控制中心之间采用RS232通信。若采用网桥为网络组建设备,网络拓扑结构将更为灵活,如图3所示。其中在无线网两端的有线网络是可取舍的,可以是以太网、令牌环网或点对点网络等本地局域网。也可以城域网,甚至是因特网,但使用公网时须考虑安全性和费用问题。
利用收发集成芯片在监测站端实现的无线通信 前两种组网方式的一个特点是采用现有的网络系统和产品,无线通信部分不须专门开发,实现较为容易。但由于所购买的产品均是独立器件,使整个系统特别是监测站一端结构复杂、体积庞大,往往在系统推广时会带来不利,且外购产品会增加系统的成本。若能将外购产品的功能与监测站集成在一起,在电路板级实现,将可以避免上述不利因素;但这会增加系统开发的难度,延长研制周期。须权衡利弊,根据项目组的开发实力和系统生命周期作最有利的选择。
采用此方法设计监测站需要实现的部分只是图1、2和3中的无线通信接口(可参看本文的网络版全文)。这部分的硬件实时框图以及处理器、存储器的关系大致如图4所示。各个子模块都有多种芯片可供选择,比如射频前端可用ML2751和RTF6900,实现调制/解调的有ML2722,扩频、解扩可用LD9002DX2和Stel-2000A等。
控制中心的设计实现 控制中心的设计相对于监测站的设计开发来讲较为简单,硬件设计少,除了普通微机(或工作站、工控机)外,还需要网络接入设备(若无线通信采用自行设计的模块实现,则须开发专用的无线网卡插入微机主板的预留总线插槽中)。控制中心的设计开发主要集中在应用软件的设计开发上,一般是基于Windows和Unix等常用操作系统的。当前用于此类软件开始、调试的工具较多,且功能强大,给控制中心软件的设计带来便利。
就软件的实现形式而言,一般除了界面模块外,其余各个功能模块均可设计成动态连接库文件(.dll)。人机接口界面模块可以为该无线远程监控系统的实际应用进行定制,以满足用户在界面美观、操作方便等方面的特殊要求。
采用C/C 语言在VC 开发环境下设计这样的系统软件涉及到的技术较多,包括内存管理、网络通信、多线程管理和数据库编程,甚至ActiveX等。
1、无线局域网监控方案
基于微波扩频技术及MPEG4编码技术的无线网络监控,主要采用一体化无线网络视频服务器以及普通枪机/球机。一体化无线网络视频服务器集成了2.4G/5.8Ghz无线网桥,MPEG4编码器,18dbi高增益天线。集成型设备安装简单,能在较短的时间内完成整个安装施工。产品为室外防水型设备,设备传输距离远,抗干扰性强,图像清晰。适合港口、码头、油田、工厂、小区、建筑工地等环境复杂区域。
2、无线AP网络覆盖监控方案
无线AP覆盖型监控解决方案主要采用无线AP以及无线网络摄像机。无线网络摄像机的IP网络信号通过无线AP覆盖的WiFi网络传输至监控中心的电脑上。监控中心的电脑PC通过软件来实现监控。
3、CDMA无线监控方案
CDMA无线视频监控系统主要由CDMA无线网络视频服务器以及普通摄像机组成。摄像机模拟信号通过CDMA视频服务器转换成IP数字信号后通过联通CDMA网络传输到监控中心。监控中心需要一台PC以及一个固定IP地址。在监控中心能控制前端摄像机的转动。
4、模拟无线监控方案
模拟无线视频监控是一种传统的无线视频 监控方式,由模拟视频发射机及云台控制信号发射机组成。属于一对一通讯。
5、电力载波无线监控方案
电力载波视频监控系统主要采用电力载波技术,网络摄像机IP 信号通过电力载波传输到接收端。在接收端电脑上通过软件解码监控图像。普通电力载波目前传输的有效距离在120~140米。该解决方案适合于大楼,别墅区域等无线监控。
远程监控系统
远程监控系统由监控前端子系统、图像传输子系统、中心控制子系统、远程图像用户系统三部分组成。该图像远程监控系统是一套完全基于网络,采用B/S结构设计的数字视频远程监控系统,是目前业内远程监控系统的最高水平。
远程监控前端子系统由网络摄像机或普通摄像机和解码器组成。网络摄像机可以直接将图像转换为IP信号,可以不需要传输部分中的MPEG4/IP转换器。按现场的需要可以在前端安装红外摄像机和报警设备,以满足特殊的实验需要。图像传输子系统由MPEG4/IP转换器和校园宽带组成,也可以使用ADSL等设备与INTERNET直接连接。MPEG4/IP转换器及将普通摄像机接收到的图像转换成IP数据包,利用各种网络传输给服务器。这样可以利用现有的校园宽带网而不用铺设视频电缆,同时也可以使图像的传送不受距离的限制。
远程监控中心控制子系统由数字视频监控服务软件和PC服务器组成,提供视频图像的远程发布和用户管理功能。 桌面控制系统由用户计算机组成,无需安装任何软件,只要使用浏览器并输入相应的用户名和密码就可以访问系统的各种功能。
远程监控系统的性能及特点
图像格式及网络流量:本系统采用MPEG4编码,分辨率为在最高704×576(PAL)25帧/秒,可提供从28.8kbps的Modem到3Mbps高质量的各种质量的视频图像。控制功能:远程监控系统可对镜头进行光圈、焦距、景深距离的控制等操作。对云台可做全方位控制。系统可以对云台的上下左右的转动进行全方位的远程控制。
可扩展性:系统采用B/S方式,三层结构分布式设计,可以方便地通过部署多个视频服务器增加系统支持的监控点的数





