陳思 鄭杰

【摘要】無線視頻傳輸系統(tǒng)和故障遠程診斷系統(tǒng)，可以為航油華北區(qū)提供高速、安全、可靠和可擴展的信息基礎(chǔ)平臺，有效的支撐ERP、生產(chǎn)營運指揮調(diào)度、安全管理綜合業(yè)務(wù)、實現(xiàn)飛機加油車車輛維護的管理提升一個高的水平，在民航飛機加油行業(yè)也是技術(shù)創(chuàng)新。

【關(guān)鍵詞】遠程視頻 無線

1背景及可行性

1.1項目背景

中國航油華北公司隸屬于中國航空油料集團公司，是以原中國航空油料總公司為基礎(chǔ)組建的國有大型航空運輸服務(wù)保障企業(yè)，是國內(nèi)最大的集航空油品采購、運輸、儲存、檢測、銷售、加注為一體的航油供應(yīng)商，國務(wù)院授權(quán)的投資機構(gòu)和國家控股公司試點企業(yè)，國務(wù)院國資委管理的中央企業(yè)。

華北公司供油保障網(wǎng)絡(luò)覆蓋兩省、兩直轄市和一個自治區(qū)的23個機場，現(xiàn)有各類飛機加油車近150余部，年保障航班達43萬架次。隨著加油車輛的增多，為了提高生產(chǎn)效率，杜絕責(zé)任等級事故，保障萬噸油責(zé)任差錯和萬架次差錯均為零的考核指標(biāo)，通過現(xiàn)場情況無線監(jiān)控平臺的建設(shè)與實施，實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理科學(xué)化、數(shù)字化、精細(xì)化、可視化，為指導(dǎo)生產(chǎn)運行提供可靠的服務(wù)。

1.2項目可行性

隨著計算機信息技術(shù)、CDMA網(wǎng)絡(luò)的普及和高速發(fā)展，計算機管理系統(tǒng)及通信設(shè)備數(shù)量迅猛增加，已成為各類企事業(yè)單位業(yè)務(wù)管理的核心平臺，石油天然氣企業(yè)隨著安全生產(chǎn)的要求不斷提高，為了提高勞動生產(chǎn)率，保障設(shè)備的長期穩(wěn)定運行、減少安全隱患，增強安全防范能力，以方便對重點部位的實時情況進行準(zhǔn)確、直觀了解，實現(xiàn)對整個作業(yè)過程進行圖像監(jiān)控。

在很多有線電纜難以敷設(shè)的區(qū)域，過去只能依靠人工巡查來非實時的獲取現(xiàn)場資料，時延長，效果差，現(xiàn)在隨著基于無線的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)飛速發(fā)展，情況有了很大改觀，北京熱力多年前就實現(xiàn)了基于無線的熱力井節(jié)點組網(wǎng)聯(lián)控，無線視頻傳輸在油品、危險品運輸，物流控制乃至公交系統(tǒng)都有了廣泛應(yīng)用。隨著基于噪聲載波的CDMA技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸帶寬不斷拓展，3G技術(shù)的成熟，以及運營商對重點項目的特許支持，基于無線的高清視頻傳輸也成為了可能，并且在國外相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)有了一些基于無線視頻的組網(wǎng)案例。在民航和軍方以及其他領(lǐng)域，有別于通用民用系統(tǒng)的，基于安全的高清視頻無線傳輸正得到越來越廣泛的應(yīng)用。

目前隨著企業(yè)代化水平不斷提高，網(wǎng)絡(luò)得到全面改造，各部門、單位都有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，使點對多點，系統(tǒng)組網(wǎng)的遠程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控成為可能。安全值班人員、企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)可隨時對重點部位進行監(jiān)控和監(jiān)視，對既發(fā)事件的影像記錄隨時調(diào)用，以便能實時、直觀地了解和掌握重點部位的情況，及時扼制險情、分析險情，并對發(fā)生的情況做出反應(yīng)，為事件的分析、處理提供直接有效的證據(jù)。原有的純有線視頻監(jiān)控體系局限性日益明顯。

2需求及必要性

2.1項目必要性

視頻監(jiān)控系統(tǒng)：目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的固定網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但是部分因自然條件不具備布線的區(qū)域，就沒有安裝監(jiān)控設(shè)備，造成部分盲點。給現(xiàn)場監(jiān)控、車輛調(diào)度帶來實際困難。

無線遠程視頻傳輸系統(tǒng)

機加油車維護系統(tǒng)：目前飛機加油車輛維護還是依靠傳統(tǒng)的作業(yè)模式，出現(xiàn)復(fù)雜問題現(xiàn)場人員難以解決時，只能依靠專業(yè)人員飛赴現(xiàn)場解決問題，耗費成本費用高，響應(yīng)時間業(yè)也無法保證。但是隨著業(yè)務(wù)的增加及車輛服役年數(shù)的增加，各種異常故障發(fā)生率上升，目前專業(yè)人員數(shù)量已經(jīng)不能滿足需求。無法保證每個機場都配備有經(jīng)驗的專業(yè)維修人員，現(xiàn)場客觀上需要本部技術(shù)支持。

2.2項目需求

為了滿足現(xiàn)狀和未來使用需求，其核心是建設(shè)基于無線傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)和遠程診斷專家支持系統(tǒng)。即以北京為中心建立覆蓋華北區(qū)域的故障遠程診斷系統(tǒng)，專業(yè)有經(jīng)驗的技術(shù)人員與現(xiàn)場的排故人員建立互動的視頻及語音通話系統(tǒng)，讓解決故障更快捷，準(zhǔn)確，縮短排故時間，節(jié)約人力，物力，成本。

3目標(biāo)和技術(shù)方案

3.1項目目標(biāo)

利用現(xiàn)有商業(yè)公用無線傳輸平臺，優(yōu)先采用高帶寬，高安全，低成本的WCDMA噪聲載波通訊傳輸技術(shù)，因地制宜的研發(fā)中航油系統(tǒng)車輛車載監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)飛機加油車輛、現(xiàn)場加油過程環(huán)境全監(jiān)控，包括加油進程及現(xiàn)場情況應(yīng)急處理等。

系統(tǒng)采用B/S（Browser/Server）架構(gòu)和C/S（Client/Server）體系實現(xiàn)，建設(shè)體系應(yīng)有前瞻性和可擴展性，充分考慮滿足航空加油業(yè)務(wù)管理和未來發(fā)展的需求。

系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)航空加油的實際情況建立完善的系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)操作的權(quán)限管理模塊，并通過訪問控制、傳輸加密，申請專用保密傳輸信道等一系列手段保障數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)庫安全性。

傳輸系統(tǒng)具有完善的故障、錯誤處理機制，錯誤提示簡單明晰，并提供相應(yīng)的錯誤解決辦法的提示。

系統(tǒng)按照高可靠性、模塊化的原則設(shè)計各層各模塊，從而使系統(tǒng)具有很好的擴展性，易于維護。

系統(tǒng)能夠合理規(guī)劃數(shù)據(jù)流量，提供參考數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)控制有嚴(yán)格的用戶權(quán)限控制，合理劃分不同級別的管理權(quán)限和內(nèi)容；

數(shù)據(jù)庫按照BCNF標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，減少數(shù)據(jù)冗余，優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲。

系統(tǒng)采用五層結(jié)構(gòu)體系，系統(tǒng)分成表示層、業(yè)務(wù)層、接口層、實體層、數(shù)據(jù)訪問層，按照高內(nèi)聚、低耦合的原則設(shè)計各層各模塊，從而使系統(tǒng)具有很好的擴展性。

3.2技術(shù)方案

系統(tǒng)設(shè)備通過3G通信技術(shù)，讓異地技術(shù)指導(dǎo)人員及現(xiàn)場維護人員的口令及動作通過視頻及音頻的傳輸?shù)礁髯员镜仫@示設(shè)備，參與雙方人員能實時直觀的看到現(xiàn)場情況和對方的操作示意，通過無障礙的溝通實現(xiàn)技術(shù)力量外延，使得更快捷的排除故障，降低運維成本成為可能。

通過車載設(shè)備能以飛機加油車輛車載系統(tǒng)為平臺，實現(xiàn)現(xiàn)場情況實時監(jiān)控，為本部調(diào)度決策提供依據(jù)，通過提供飛機加油全程的視頻監(jiān)控，有效的排除隱患，規(guī)避風(fēng)險，提高管理水平（如圖1）。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框架：根據(jù)民航局相關(guān)安全管理規(guī)定，無線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸必須采用高可靠、高安全、加密傳輸?shù)臒o線系統(tǒng)，應(yīng)以封閉的高安全性VPN專線的方式通訊。VPN（企業(yè)虛擬專網(wǎng)）業(yè)務(wù)是一項互聯(lián)網(wǎng)增值業(yè)務(wù)。中國聯(lián)通VPN業(yè)務(wù)是針對重要機關(guān)、企業(yè)用戶特別提供的安全、經(jīng)濟的企業(yè)專網(wǎng)互聯(lián)服務(wù)。企業(yè)無需建設(shè)專有有線網(wǎng)絡(luò)，租用長途線路，只需租用本地專線/專有帶寬、路由，通過聯(lián)通VPN即可實現(xiàn)全國范圍內(nèi)跨省區(qū)、跨區(qū)域的廣域互聯(lián)，享有私有網(wǎng)絡(luò)一樣的安全性、可靠性。中國聯(lián)通的VPN業(yè)務(wù)有兩種方式：IP-VPN（基于互聯(lián)網(wǎng)路由器方式的企業(yè)專網(wǎng)）和VPDN（以撥號方式接入企業(yè)專網(wǎng)）?，F(xiàn)在此項業(yè)務(wù)已在華北地區(qū)開始推行。

車載/可移動無線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸：CMS系統(tǒng)是一套基于車輛監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng)，主要是配合車載監(jiān)控設(shè)備使用的一款集中監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，配合WEB在Internet站點上靈活方便的管理飛機加油車信息，數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫集中管理。同時CMS自身帶有狀態(tài)監(jiān)控和實時報警功能。

4通信設(shè)備及設(shè)計原則

4.1基本功能的實現(xiàn)

視頻采集：系統(tǒng)前端采用高清晰、全天候車。載攝像機，可將路面情況和車內(nèi)情況實時采集至監(jiān)控終端中。

聲音采集：系統(tǒng)前端可通過拾音器將車內(nèi)、外音頻信號采集到終端中，拾音器可集成在攝像機中。

錄音、錄像：采用硬件把音視頻信號同步壓縮成兩個數(shù)據(jù)流：分辯率、幀率高的圖像存儲于硬盤，分辯率、幀率低的圖像用于網(wǎng)絡(luò)傳輸。

本地預(yù)覽：采用顯示屏作為車載終端的顯示設(shè)備，可在運維時顯示監(jiān)控畫面，回放歷史錄像。通過顯示屏對系統(tǒng)進行操作，可對攝像機的位置、方向等進行管理。

4.2設(shè)計原則：穩(wěn)定性、安全性、擴展性、先進性、模塊化。

穩(wěn)定性：由于系統(tǒng)應(yīng)用場所重要性高，可靠性和穩(wěn)定性永遠是第一位的。在產(chǎn)品構(gòu)架、研發(fā)過程、生產(chǎn)質(zhì)量控制均應(yīng)采用先進、成熟的技術(shù)和方法。在設(shè)計之初，就充分考慮到工程實施的困難和車輛長期顛簸容易帶來的問題，從主機到安裝支架，到電纜防護，設(shè)計周到全面，以保證產(chǎn)品使用過程中的穩(wěn)定性。

安全性：系統(tǒng)應(yīng)充分考慮安全型要求，使用權(quán)限清晰，人機界面簡潔、易懂，安裝、使用方法簡便。產(chǎn)品故障率低，且易于維護。當(dāng)出現(xiàn)異常時，有多種簡單明了的方法判斷故障，維護過程簡單。

擴展性：除了項目實施第一階段的現(xiàn)場無線視頻監(jiān)控、錄像功能外，還應(yīng)具有功能擴展、用途延伸，根據(jù)需要開展后續(xù)建設(shè)的擴展能力，包括可擴展內(nèi)置或外置GPS，外置或內(nèi)置包括3G、GPRS/CDMA/EDGE在內(nèi)的無線通訊模塊，可實現(xiàn)遠程實時視頻監(jiān)控、智能交通等功能；具有多個RS485/232接口，可用于擴展常見的第三方串口設(shè)備（IC刷卡機、智能執(zhí)勤機等）。具有網(wǎng)口，可與第三方網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)互通等。

先進性：在技術(shù)方案上，采用H.264錄像編碼標(biāo)準(zhǔn)，4路錄像的分辨率及幀率可同時達到實時CIF。支持雙碼流技術(shù)，可在本地高清錄像的同時，生成低帶寬視頻流，用于在窄帶無線網(wǎng)絡(luò)上傳輸，或因地制宜的節(jié)省運營成本。

在整機設(shè)計上，本系統(tǒng)主機采用無風(fēng)機散熱技術(shù)，可有效散熱、防塵、防水，適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境。

模塊化：本系統(tǒng)貫徹模塊設(shè)計理念，方便檢修維護，易于系統(tǒng)擴展，平臺兼容性強。

抗惡劣環(huán)境：現(xiàn)場和車廂內(nèi)是一個環(huán)境條件相對惡劣，夏天溫度高，冬天缺少防護。暴露于外界空氣中，環(huán)境的灰塵同樣會引起短路等故障。另外，雨水以及車輛的清潔工作有可能使用高壓水龍頭，可能會導(dǎo)致少量的水濺到車載設(shè)備上。設(shè)備必須能夠防水（濺水）、防潮。同時現(xiàn)場還應(yīng)滿足加油區(qū)隔離防爆等要求。因此要求采用金屬全封閉設(shè)計，超強自然散熱配合外置高可靠性風(fēng)機，可滿足加油車、油罐車運行的特殊環(huán)境要求。

雙碼流圖像網(wǎng)傳技術(shù)：基于無線網(wǎng)絡(luò)條件進行數(shù)據(jù)傳輸，為了緩解數(shù)據(jù)傳輸抖動嚴(yán)重、延遲時間長，甚至斷線等問題。采用了可適應(yīng)惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的雙碼流圖像傳輸控制算法。

5試運行方案

通過先期的試運行，此次系統(tǒng)的建設(shè)可以歸納為：兩個試點，三種模式，四個子系統(tǒng)。

5.1兩個試點

即對北京外的兩個機場進行故障遠程診斷系統(tǒng)的建設(shè)：

試點1，現(xiàn)場高清圖像能夠傳送到北京控制室，北京控制室能夠控制現(xiàn)場攝像機調(diào)焦、云臺動作。傳輸起停，錄像?？刂剖业膶＜铱梢愿鶕?jù)現(xiàn)場圖像指導(dǎo)現(xiàn)場維修等作業(yè)?？刂剖覂?nèi)攝像頭可以把專家的演示圖像傳輸?shù)浆F(xiàn)場，現(xiàn)場小屏幕（平板電腦，筆記本，類似顯示設(shè)備均可）能顯示圖像，控制權(quán)在中控室。

試點2，現(xiàn)場高清圖像能夠傳送到北京控制室，北京控制室能夠控制現(xiàn)場攝像機調(diào)焦、云臺動作。傳輸起停，錄像。控制室的專家可以根據(jù)現(xiàn)場圖像指導(dǎo)現(xiàn)場維修等作業(yè)。

5.2三種模式

遠程診斷專家支持系統(tǒng)，便攜式故障診斷系統(tǒng)，無線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸系統(tǒng)。

5.3四個子系統(tǒng)

試點一的一套現(xiàn)場視頻發(fā)送子系統(tǒng)，一套現(xiàn)場視頻接收子系統(tǒng)；試點二的一套現(xiàn)場視頻發(fā)送子系統(tǒng)，一套車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)（包含三個攝像機）。

6效益分析

無線視頻傳輸技術(shù)隨著聯(lián)通3G成熟的通訊技術(shù)，在資產(chǎn)管理系統(tǒng)，危險品車的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，物流行業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，公交車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)及智能調(diào)度系統(tǒng)等各個行業(yè)開始應(yīng)用并推廣。無線視頻傳輸系統(tǒng)和故障遠程診斷系統(tǒng)，可以為航油華北區(qū)提供高速、安全、可靠和可擴展的信息基礎(chǔ)平臺，有效的支撐ERP、生產(chǎn)營運指揮調(diào)度、安全管理綜合業(yè)務(wù)、實現(xiàn)飛機加油車車輛維護的管理提升一個高的水平，在民航飛機加油行業(yè)也是技術(shù)創(chuàng)新。故障遠程診斷系統(tǒng)能遠程知道現(xiàn)場人員的維修和維護。使用該系統(tǒng)能夠大量減少傳統(tǒng)維護人員的旅差費、培訓(xùn)主辦費，提高了工作效率，大大節(jié)約了差旅費用，經(jīng)濟效益和安全效益顯著。

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