周 堃 ，彭 迪 ，劉曙光 ，段俊艷

（1.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司，北京 100032；2.棗莊市市政府信息中心，山東 棗莊 277800）

1 中國 3G 網(wǎng)絡(luò)制式比較

目前 3G 制式主要有：TD-SCDMA，WCDMA 3G，CDMA2000。中國移動使用的 TD-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)是以我國知識產(chǎn)權(quán)為主的、被國際上廣泛接受和認(rèn)可的無線通信國際標(biāo)準(zhǔn)；中國聯(lián)通使用的 WCDMA 3G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，目前全球超過 200 家商用 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)，占全球 3G 商用網(wǎng)絡(luò)的 69.5 %，全球市場的 77 %，是現(xiàn)在全球漫游能力最強(qiáng)，也是技術(shù)最為成熟、網(wǎng)絡(luò)最為穩(wěn)定的 3G 網(wǎng)絡(luò)制式；中國電信使用的CDMA2000 制式，CDMA 技術(shù)的出現(xiàn)源自于人類對更高質(zhì)量無線通信的需求，由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術(shù)。全球許多國家和地區(qū)，包括中國香港、韓國、日本、美國都已建有 CDMA 商用網(wǎng)絡(luò)。3 種 3G 制式業(yè)務(wù)比較如表1 所示。

表1 3 種 3G 制式業(yè)務(wù)比較

綜上所述，從技術(shù)情況、應(yīng)用廣度、網(wǎng)絡(luò)傳輸速率方面看，WCDMA 優(yōu)勢明顯。

2 無線流媒體監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用

流媒體指在 Internet/Intranet 中使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時基媒體，如：音頻、視頻或多媒體文件。流式媒體在播放前不下載整個文件，只將開始部分內(nèi)容存入內(nèi)存，流式媒體的數(shù)據(jù)流隨時傳送，隨時播放，只是在開始時有一些延遲。

流媒體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是流式傳輸。流式傳輸現(xiàn)在主要指通過網(wǎng)絡(luò)傳送媒體（如視頻、音頻）的技術(shù)總稱。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，流媒體的概念也拓展到無線領(lǐng)域，拓展出手機(jī)視頻、監(jiān)控等多種業(yè)務(wù)形態(tài)。

2.1 無線流媒體監(jiān)控技術(shù) [1]

無線網(wǎng)絡(luò)、流媒體業(yè)務(wù)主要面向 GPRS/EDGE、CDMA、3G 等提供較高帶寬的無線分組網(wǎng)絡(luò)。3G 網(wǎng)絡(luò)空中接口帶寬的增加為流媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了良好基礎(chǔ)，結(jié)合無線系統(tǒng)不受時間、地點(diǎn)限制的特點(diǎn)，使移動流媒體業(yè)務(wù)更具吸引力。視頻編碼器和自適應(yīng)高性能流媒體服務(wù)器設(shè)備使得圖像清晰度達(dá)到 FullD1（DVD）效果，實(shí)時性好，方便使用，可直接通過 Web/手機(jī)終端方式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，為用戶提供靈活的監(jiān)控畫面選擇、電子地圖使用，充分利用防火墻/VPN、加密、權(quán)限管理、安全認(rèn)證、實(shí)時時鐘等技術(shù)，保證監(jiān)控系統(tǒng)和錄像資料不被越權(quán)使用和破壞。

2.2 無線流媒體監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

2.2.1 流媒體編解碼技術(shù)

目前網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)正迅速從傳統(tǒng)的基于有線電視技術(shù)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)向基于 IP 技術(shù)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)方向發(fā)展，數(shù)字監(jiān)控在某些領(lǐng)域已取代原有的模擬監(jiān)控。基于 IP 技術(shù)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)字編碼壓縮技術(shù)（MPEG4、H.264 或M-jpg 2000）和數(shù)字視頻壓縮技術(shù)將模擬視頻信號、數(shù)據(jù)信號或語音進(jìn)行編碼，壓縮并打成 IP 包，通過有線或者無線 IP 網(wǎng)絡(luò)把視頻信息以數(shù)字化形式進(jìn)行傳輸。只要是網(wǎng)絡(luò)可到達(dá)的地方就一定可實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控和記錄，用戶可在安裝有專用解壓縮軟件的計算機(jī)、掌上電腦（PDA）、手機(jī)或電視墻、大屏幕上觀看瀏覽，控制遠(yuǎn)程實(shí)時視頻圖像，并結(jié)合實(shí)時錄像報警聯(lián)動、數(shù)據(jù)傳輸、語音對講等，這種監(jiān)控可與其它系統(tǒng)進(jìn)行完美的結(jié)合。

2.2.2 嵌入式視頻 Web 服務(wù)器技術(shù)

嵌入式視頻服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字視頻監(jiān)控由嵌入式處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)及特定應(yīng)用程序等組成，是集軟硬件于一體的獨(dú)立工作“器件”。嵌入式操作系統(tǒng)是實(shí)時的，是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作軟件，它是嵌入式網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)視頻室極為重要的組成部分，包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等，具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)。

嵌入式視頻 Web 服務(wù)器采用嵌入式實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)。攝像機(jī)送來的視頻信號數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內(nèi)部總線送到內(nèi)置 Web 服務(wù)器，用戶可直接用瀏覽器觀看 Web 服務(wù)器上攝像機(jī)圖像，授權(quán)用戶可控制攝像機(jī)、云臺、鏡頭的動作或?qū)ο到y(tǒng)配置。由于把視頻壓縮和 Web 功能集中到 1 個體積很小的設(shè)備內(nèi)，安裝方便（1 個 IP 地址），用戶無需安裝任何硬件設(shè)備，僅用瀏覽器即可觀看。

2.3 無線流媒體監(jiān)控系統(tǒng)在水利監(jiān)控的應(yīng)用 [2]

水庫監(jiān)控：通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)測水庫蓄水水位情況，監(jiān)視閘門和水流情況，監(jiān)測水庫、壩區(qū)的周邊環(huán)境。

河道監(jiān)控：通過 1 套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，及時了解上下游河流的水文情況，監(jiān)測水面清潔度，監(jiān)控河道沿線重要地段的情況。

防汛應(yīng)急移動監(jiān)控：通過車載、便攜式 3G 視頻監(jiān)控系統(tǒng)，第 1 時間將工程現(xiàn)場情況、汛情突發(fā)情況傳送到指揮中心，監(jiān)控指揮中心根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理與指揮。

防汛通信、水雨情采集傳輸設(shè)備監(jiān)控：遠(yuǎn)程監(jiān)控防汛通信設(shè)備和水文監(jiān)測儀運(yùn)行狀態(tài)，保障水利信息傳輸平臺的穩(wěn)定運(yùn)行。

特殊情況報警：當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)發(fā)生異常情況時，及時把監(jiān)控圖像傳到指揮中心，并以手機(jī)短信的形式向相關(guān)權(quán)限人員發(fā)短信報警。同時具備現(xiàn)場喊話及光電警示、告誡功能。

現(xiàn)場指揮：遠(yuǎn)端控制中心與水庫現(xiàn)場具備語音通訊功能，遇到情況時能夠做到遠(yuǎn)距離指揮。

3 水利 3G 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

水利 3G 監(jiān)控系統(tǒng)流媒體制作和播放一般由 4 個部分組成：視頻源采集→視頻壓縮→壓縮視頻廣播→客戶端接收，具體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

3.1 前端（視頻采集、壓縮、廣播部分）[2]

前端主要由 3G 視頻服務(wù)器、攝像機(jī)、聲音輸入輸出等外圍設(shè)備組成。

攝像機(jī)是整個系統(tǒng)的核心之一，根據(jù)被攝物體及攝像地點(diǎn)的不同，攝像裝置的具體配置也各不相同。現(xiàn)在室外一般采用一體化球形攝像機(jī)，自身帶云臺、解碼器、一體化變倍鏡頭和球形防護(hù)罩，可靠性較高，效果好。根據(jù)具體環(huán)境需求，可以配置一些輔助設(shè)備，比如在閘門附近安裝大功率的探照燈及紅外線燈；系統(tǒng)可遠(yuǎn)程控制燈光電源開關(guān)，保證遠(yuǎn)程人員清楚地監(jiān)控到閘門的開合狀態(tài)。

3G 視頻服務(wù)器主要負(fù)責(zé)對水利采集設(shè)備傳輸過來的信號進(jìn)行壓縮編碼和上傳后端監(jiān)控平臺分發(fā)處理服務(wù)器使用。通過 3G 網(wǎng)絡(luò)將壓縮編碼處理后的視頻信號傳輸?shù)胶蠖吮O(jiān)控平臺進(jìn)行分發(fā)和存檔處理。

3.2 后端（監(jiān)控平臺接收與分發(fā)）

水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般可以采用 B/S 或者 C/S結(jié)構(gòu)建設(shè)。主要完成現(xiàn)場圖像接收，用戶登錄管理。優(yōu)先權(quán)的分配，控制信號的協(xié)調(diào)，圖像的實(shí)時監(jiān)控，錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復(fù)等工作。

3.3 承載網(wǎng)絡(luò)的選擇

圖1 水利 3G 視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)本地的 3G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況和 3 種 3G 制式的比較，優(yōu)先選擇合適的 3G 無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為承載網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信號的實(shí)時傳輸。

4 結(jié)語

水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字水利的重要組成部分，也是近期數(shù)字水利系統(tǒng)建設(shè)中的熱點(diǎn)和亮點(diǎn)?？梢灶A(yù)見，隨著系統(tǒng)應(yīng)用的逐漸深化和擴(kuò)展，水利行業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將逐漸朝數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展，應(yīng)用面越來越廣，大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)的流域監(jiān)控成為發(fā)展趨勢，利用各種無線通信技術(shù)擴(kuò)展監(jiān)控范圍及預(yù)案提高快速決策和應(yīng)急指揮能力，利用智能視頻檢測技術(shù)提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的自動化程度，將成為未來水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要特征。特別是智能化技術(shù)使大規(guī)模視頻監(jiān)控更具實(shí)用意義，可大幅節(jié)省人力和監(jiān)視設(shè)備，在水利行業(yè)的應(yīng)用將有廣闊的前景，并最終推進(jìn)水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)向智能化的綜合管理系統(tǒng)發(fā)展[3]。

[1]馬華興. 解惑 3G 業(yè)務(wù)：概念、實(shí)現(xiàn)和規(guī)劃[M]. 北京：郵電大學(xué)出版社，2006.

[2]周顯政. 3G 無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在防汛抗旱應(yīng)急通信中的應(yīng)用探討[J]. 移動通信，2009, 33 (20): 34-37.

[3]劉志強(qiáng)，潘志德，蔡陽，等. 水利信息化[M]. 長沙：中南大學(xué)出版社，2007.