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        無線單兵音視頻巡檢系統(tǒng)在烏海電業(yè)局的應(yīng)用

        2014-06-06 14:40:24溫治明等
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年18期
        關(guān)鍵詞:視頻應(yīng)用

        溫治明等

        摘 要:應(yīng)用無線音視頻巡檢系統(tǒng),提高對人工巡檢的質(zhì)量,達到零距離的指揮。音頻、視頻都能夠?qū)崟r流暢的傳輸回變電站的機房及烏海電業(yè)局變電管理處和調(diào)度中心。

        關(guān)鍵詞:單兵;視頻;應(yīng)用

        1 項目需求

        烏海電業(yè)局根據(jù)實際需求,在220KV變電站要建設(shè)無線音視頻巡檢系統(tǒng),以便提高對人工巡檢的質(zhì)量。具體需求如下:

        (1)巡檢中心設(shè)在烏海電業(yè)局變電管理處,通過光纜與各變電站連接。

        (2)各變電站架設(shè)無線基站,實現(xiàn)無線信號覆蓋。實現(xiàn)與巡視人員的無線互通。

        (3)巡視人員需要使用無線的音、視設(shè)備,實現(xiàn)巡視人員與烏海電業(yè)局巡檢中心的無線和有線互通。

        (4)傳輸設(shè)備應(yīng)能實時傳輸圖像;如需要對視頻信號進行壓縮編碼,可采用的視頻壓縮標準為H.264/MPEG-4。

        (5)考慮到存在復(fù)雜環(huán)境,存在建筑物和樹木阻擋,無線傳輸設(shè)備應(yīng)具備較強的繞射能力。

        2 項目分析

        我們做了以下分析:需要實現(xiàn)遠端巡視人員與烏海電業(yè)局巡檢中心的無線和有線傳輸;由于變電站環(huán)境比較復(fù)雜,遮擋物很多,因此需要采用低頻無線設(shè)備,以實現(xiàn)較好的繞射能力。綜合以上因素,首先我們認為采用340M頻段的無線設(shè)備最為合適,其次綜合對圖像質(zhì)量、傳輸距離、繞射能力、可靠性等多方面參數(shù)的要求,最大限度的滿足用戶的需求。

        3 方案設(shè)計原則

        根據(jù)項目需求的具體情況,我們在設(shè)計中應(yīng)遵循下列原則:先進性原則、開放性原則、可伸展性原則、安全性原則、可靠性原則。

        網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計必須貫徹可靠性原則,使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有很高的可用性。可靠性原則體現(xiàn)在以下方面:選用技術(shù)先進、成熟高可靠性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備;系統(tǒng)增益儲備高;鏈路的可維護性好。

        4 項目方案

        4.1 方案總述

        根據(jù)實際需求,該方案可以分為無線圖像傳輸系統(tǒng)、巡檢人員系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)。無線圖像傳輸系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)(以變電站為中心)現(xiàn)場圖像通過車載圖像傳輸設(shè)備把圖像直接傳輸?shù)阶冸娬究刂剖?。存儲系統(tǒng)能把烏海電業(yè)局巡檢中心傳過來的圖像動態(tài)的存儲下來。

        4.2 平臺搭建方案描述

        4.2.1 變電站控制室端:指揮中心架選擇高點架設(shè)接收天線,接收機可放置于指揮中心機房。接收機可輸出標準模擬音視頻信號,用于連接大屏幕或者硬盤錄像機。

        特別注意:增加天線的架設(shè)高度,可有效提高無線信號的覆蓋距離。

        4.2.2 單兵背負系統(tǒng)(用戶可選):一旦進入狹窄地段,巡邏車無法進入,通過專門人員攜帶背負式發(fā)射機進入現(xiàn)場,將現(xiàn)場實時圖像通過車載中繼傳送回指揮中心。

        4.2.3 解決了巡邏車無法在狹窄地段獲取現(xiàn)場視頻的問題:“單兵背負型”是小功率非視距移動傳輸設(shè)備。發(fā)射機集天線、功放、數(shù)字調(diào)制、視音頻壓縮一體化,使用兩塊電池,連續(xù)使用時間超過4小時,功率最大可調(diào)至5W。

        4.3 設(shè)備工作示意圖

        單兵設(shè)備提供視頻輸入接口與攝像機連接,將攝像機的音視頻通過視頻服務(wù)器編碼轉(zhuǎn)成數(shù)字信號,再通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)阶冸娬緳C房,通過變電站機房的E1通道傳輸?shù)綖鹾k姌I(yè)局運行所。

        4.4 方案的優(yōu)勢

        設(shè)備架設(shè)方便,可隨時拆卸;支持點對點、中繼方式,傳輸距離遠;支持高清晰度視頻傳輸;可實現(xiàn)城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下的非視距傳輸;軍工品質(zhì)穩(wěn)定性高。

        5 產(chǎn)品介紹

        5.1 產(chǎn)品技術(shù)特點

        抗多徑能力強,卓越的繞射穿透能力,適合城區(qū)、城郊、建筑物內(nèi)等非視距環(huán)境中應(yīng)用。

        BS-BU-2400系列設(shè)備采用先進的調(diào)制解調(diào)技術(shù),上述局面徹底改觀。在設(shè)備使用全向天線的配置下,在變電站內(nèi)支持0.5-1公里移動中傳輸;在開闊地帶支持3公里以上距離的移動中傳輸。

        因其多載波等技術(shù)特點,設(shè)備具備非視距傳輸?shù)膬?yōu)勢,在城區(qū)、山地、建筑物內(nèi)外等環(huán)境中,該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)圖像的穩(wěn)定傳輸,不受環(huán)境影響或受環(huán)境影響小。其收發(fā)兩端一般采用全向天線。系統(tǒng)簡單、可靠,應(yīng)用靈活。

        5.2 提供高速數(shù)據(jù)傳輸,適合高清晰度音視頻應(yīng)用

        系統(tǒng)每個子載波可以選擇QPSK、16QAM、64QAM等高速調(diào)制,合成后的信道速率一般均大于4Mbps。因此,可以傳輸MPEG2中4:2:0、4:2:2等高質(zhì)量編解碼,接收端圖像分辨率可達到720×576,能充分滿足后期分析、存儲、編輯等要求。

        5.3 抗干擾性能和抗衰落能力強,適合復(fù)雜電磁環(huán)境應(yīng)用

        BS-BU-2400系列設(shè)備采用全數(shù)字調(diào)制解調(diào)方式及強大的串行級聯(lián)編碼方案。其串行級聯(lián)編碼方案模式為:外碼+外碼交織+內(nèi)碼+內(nèi)碼交織,獲得很高的編碼增益,使系統(tǒng)在極低的信噪比下仍然可以正常工作。通過各個子載波的聯(lián)合編碼,設(shè)備具有很強的抗衰落能力。

        同時設(shè)備具有更強的多徑分集作用,特別適合城市快速移動的工作環(huán)境;結(jié)合空間分集、時間分集等多種先進的分集技術(shù)。

        5.4 系統(tǒng)設(shè)計實用性好、可靠性高

        BS-BU-2400系列結(jié)合當(dāng)前無線通信最新技術(shù)發(fā)展趨勢,以移動多媒體傳輸系統(tǒng)為核心,在整個系統(tǒng)設(shè)計中貫徹一系列實用性原則,包括:

        采用多種不同的發(fā)射功率配置和天線配置。采用各種誤碼糾錯技術(shù)和分集技術(shù)。

        調(diào)制器小型化,并且調(diào)制參數(shù)可由用戶設(shè)定,包括:

        信道帶寬:4MHz/2.5MHz/1.25MHz;調(diào)制方式:QPSK/16QAM/64QAM。

        編碼器模塊化設(shè)計,并支持MPEG2/MPEG4/H.264可選。由于MPEG4采用了基于對象的壓縮編碼方法,它把圖像和視頻分割成不同的對象,分別處理。使得與MPEG2相比,MPEG4的解碼更有效率,在用戶終端展示的畫質(zhì)更清晰,動感更優(yōu)化。

        移動單兵通信系統(tǒng)結(jié)合了國際先進的視頻壓縮和傳輸技術(shù),在直徑1km的變電站測試。變電站環(huán)境非常復(fù)雜,場地中水泥桿、變壓器機組密布,遮擋嚴重。

        6 烏海黃河變電站測試案例

        6.1 測試單兵移動過程中業(yè)務(wù)的傳輸情況

        單兵從中心基站下出發(fā),繞場地勻速行走。行走過程中拍攝周圍畫面并與中心對話。

        測試結(jié)果:音頻、視頻都能夠?qū)崟r流暢的傳輸回變電站的指揮中心及市電力局。

        結(jié)論:移動單兵通信系統(tǒng)能夠在一定的移動速度下穩(wěn)定傳輸業(yè)務(wù)。

        6.2 測試單兵距離中心基站最遠地點時業(yè)務(wù)的傳輸情況

        單兵移動到離中心基站最遠的墻角邊,距離約500米。拍攝周圍畫面并與中心對話。場地中密布的水泥桿對單兵的遮擋嚴重,中心與單兵完全不可視。

        測試結(jié)果:音頻、視頻都能夠?qū)崟r流暢的傳輸回變電站的指揮中心及市電力局。

        結(jié)論:移動單兵通信系統(tǒng)覆蓋范圍廣,能夠在遮擋嚴重的環(huán)境中遠距離傳輸業(yè)務(wù)。

        6.3 測試單兵在遮擋最嚴重的地方業(yè)務(wù)的傳輸情況

        單兵移動到變壓器機組后面,相對中心基站完全遮擋,然后在中心的指揮下拍攝變壓器機組上各指示表數(shù)據(jù)。金屬遮擋物對無線信號的影響不大。

        測試結(jié)果:音頻、視頻都能夠?qū)崟r流暢的傳輸回變電站的機房及烏海電業(yè)局變電管理處和調(diào)度中心。

        結(jié)論:移動單兵通信系統(tǒng)具有一定的繞射能力,能夠在完全遮擋的環(huán)境下穩(wěn)定傳輸業(yè)務(wù)。

        作者簡介:溫治明(1958,11-),男,內(nèi)蒙烏海市(籍貫),現(xiàn)職稱:副高級工程師,學(xué)歷:本科,研究方向:電力系統(tǒng)自動化。

        范文改(1969,8-)女,內(nèi)蒙烏海市(籍貫),現(xiàn)職稱:助理工程師,學(xué)歷:大專,研究方向:電力系統(tǒng)自動化。

        薛玉霞(1968,9-)女,內(nèi)蒙烏海市(籍貫),現(xiàn)職稱:助理工程師,學(xué)歷:大專,研究方向:電力系統(tǒng)自動化。

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