摘 要：本文通过实例，详细阐述了远程视频监控技术在水闸管理中的成功应用，所涉及的关键技术，采取的质量保障措施，技术先进性，及其广泛的推广使用价值。
关键词：扩频 技术 水利 应用
一 概 况
江苏省通榆河视频监控系统是远程监控系统分别由设在远程现场的模拟监控系统、远程传输系统和监控中心组成。通过对射阳河闸和新洋港闸视频图像采集，在盐城市水利局能够远程控制现场摄像和万向云台，实时监控闸上和河面交通、水流情况以及水闸、仪表运行状况，便于防汛调度指挥。
远程现场的模拟监控系统采用了架空明线的方式，摄像机安装在高竿上，以扩大监控范围；每座闸设置7台彩色摄像机，配3个可变镜头和万向云台，上、下游和工作交桥各设置了2台摄像机，分布在河两岸的上、下游摄像机位置距闸身约150米，射阳河宽约400米，新洋港宽约200米；沿河两侧摄像机用于观察闸门是否开启及水流、水上交通情况；闸上安装的摄像机用于观察设备运行及交通状况；在控制机房安装的摄像机，用于观察控制设施仪表运行情况。远程摇控端具有多画面切换功能。
远程图像监控现场射阳河闸和新洋港闸距监控中心盐城市水利局的直线距离分别为49.5KM、42KM，相距较远，根据监控图像传输方案比较，采用了2.4G无线扩频传输方式。在射阳河闸新建40米高铁塔和利用新洋港闸住宅楼顶原有铁塔（总高达35米），在盐城市水利局办公楼顶原有铁塔（总高45米），保证了足够的传输余隙。在控制中心机房，能对远程端站的任一摄像机进行控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整，监视时间可定义，并且采用数码硬盘录像系统对远程图像进行捕捉存储。
二 相关技术问题
稳定可靠的数字图像监控系统需解决音频、视频编解码、网络传输、远端设备控制等技术问题，同时考虑系统软件的稳定性，易用性，实时性。
基于局域网的远程视频监控系统，还应考虑图像传输与摄像机云台、镜头控制动作的同步性、实时性。
由于数据流量大，实时性要求高，网络的稳定性十分重要。首先应保证网络的完整性，不应破坏原有的网络结构。
其次应采用相关新技术，避免网络的出现拥塞，使网络原来的数据传输功能免遭破坏。
无线路由器的数据传输速率必须保证传输图像要求的2M bps的要求。
远距离（50KM）传输时，如何保证高速率数据传输及系统的可靠性和稳定性。
三 传输技术的选择
1、无线扩频：它是一种数字微波，故图像、话音需进行数字化处理，图象质量有损伤；但通讯带宽达到2M bps，能满足图像传输速率的要求，CIF（352*288）时为25帧/秒，延时<0.1秒。故图像传输较好。由于设备集成化程度高，小巧玲珑，安装、维护、管理方便，而且组网灵活，可以自成体系，无须占用邮电中继站，以实现本行业内的音频和数据业务的交换。可实现计算机网络的延伸，技术等级最高，但造价较底，频率资源丰富。由于采用数字压缩、编码技术，系统具有较高的保密性和安全性。可实现控制中心和现场的分级管理和控制。缺点是无线传输链路距离较短，难度较大，需要进行相关技术处理，方可完全达到指标，另外受外部环境（如频率干扰）较大。
2、ISDN（或DDN）：图像数字话处理，图象质量有损伤，但通讯带宽仅达到128K bps，不能满足图像传输速率的要求，CIF（352*288）时为10帧/秒，延时<1秒。故图像传输较差。同时不能提供话音，而且因三点距离较远，无法自建，须向电信部门申请专用线路，涉及市县村三级管理体制，关系复杂、中间环节太多，所以造价较高，
3、模拟微波系统：因图像话音不需要进行数字化处理，而是直接传输，故图象质量不会损伤，传输质量较高，图像效果较好；尽管功能和性能与无线扩频相当，但因该系统容量较大，组网不灵活，适用于组建大系统，对于一、二个点来说，显得太浪费，性能价格比最低。
4、卫星通信缺点十分突出，带宽受限、时延长，投资高，维护管理技术要求高。
通过上述几个传输技术方案的比较，经过对无线电波实际传输链路进行现场电路测试，电测数据表明，无线扩频方案具有可行性，最后采用了技术保障系数最大，性能价格比最高的无线扩频技术方案。
四 技术先进性
主要体现在：
1、无线扩频技术采用直扩序列（DSSS），保密性能好，抗干扰性能力强。
2、无线路由器的传输速率高达11Mbps，符合国际标准IEEE802.11B。实际数据传输速率为3.125 Mbps，超过图像传输数据速率2Mbps的要求。
3、本系统传输电平余量大，适合于远距离无线通信的要求,保证系统在大雾、大雨、大雪、台风等各种沿海恶劣的天气条件下能稳定、可靠的正常工作。
4、Cserver1.0数字视音频监控服务器包含了MPEG视音频压缩及传输软件、MPEG视频频解压软件及COMM组件，实现控制通道的复用，在图像传输的同时，传送摄像机解码器的控制命令，使图像传输、云台、镜头动作完全同步实时。
5、Pcanywhere软件的使用，可随意控制远程端视频服务器的工作运行。
6、使用无线扩频技术，无中继图像传输距离达到50KM，图像实时，传输信号带宽超过2Mbps，技术领先于国内同行水平。
7、压缩和网络延时小于100ms，网络用户控制动作和图像几乎完全同步。
五 质量保证措施
1、 50KM远程无线扩频传输成功实施的技术措施：
在电测过程中，充分使用了22GHZ的信号源、22GHZ的频谱仪，功率计等先进的仪器仪表设备，保证了系统工作性能最佳。
新建铁塔40米一基，增加电波传输余隙，减少传输损耗；
采用增益为30dB的高增益栅状微波天线，在天线两端各增加了30dB的功率放大器，增加系统传输余量；
采用输出功率达500μW、接收增益达7—9dB高功率和可达-82dB高接收灵敏度的无线路由器（扩频设备）。
无线路由器、放大器均安装在天线附近，可大大减少馈线损耗。
2、提高系统的稳定性、可靠性、实时性的技术措施：
选用频点多达13个的无线扩频技术，提供抗频率干扰能力。
用工控机，而且使用AGP显卡，可保证设备的稳定性。
UPS的使用，保证系统电源稳定可靠，从而使设备可避免农用电源突高突低不稳定、或停电、或突然启动所引起的故障。采用具有传输速率能自适应功能的无线路由器（扩频设备）。
铁塔全部采用钢结构，栅状天线结构轻，抗风性能好，可经受常年累月的台风。
定时器的使用，延长系统的使用寿命。
Pcanywhere1.0软件的使用，中心站可控制远程点计算机程序的运行。
系统实际工作时的传输电平余量达到20dB，保证天气剧烈变化时系统能正常工作。
网络中断后可以自动检测恢复。
3、保证图像性能的技术措施
压缩和网络延时小于100ms，控制动作和图像几乎完全同步；
对两个远程站的计算机进行Ping测试，在字节长度为8192时，响应时间均为40ms，即可计算出实际传输速率为：8192*2*103/40=3276800bps=3.125Mbps。完全满足图像传输数据速率2M bps的要求。
中心站图像分辨率为320*240，25帧/秒。
远程图像监控系统把远端的多媒体信息通过网络实时传送到本地的不同监控点,可使多个不同的部门同时查看远程点,也能使一个部门查看多个远程点.由于数据流量大,实时性要求高,网络的稳定性十分重要。
总之，本系统成功解决了数字图像系统的直序扩频DSSS、音视频编/解码、长距离网络传输、远端设备控制等技术问题，同时也充分考虑系统软件的稳定性，实时性，易操作性，在一定程度上处于国内同行领先水平,其远距离监控功能及其较高的性能价格比在水利工程管理自动化方面具有广泛的推广应用价值。
该系统自开通以来，图像传输在晴天、小雨、大雾、台风等恶劣天气情况下基本稳定、清晰，实现了远程图像实时传递。其硬件性能可靠，在野外条件下具有较好的稳定性、可靠性；图像质量良好，带宽超过2Mbps，帧速达到25帧/秒；在软件功能上，本系统画面自由切换，可远程控制，远程操作，位距调整，可实施录像监控及回放，完全达到了系统建设的预期效果，图像远程传输系统甚至超过了系统设计的指标。
摘自《通讯世界》
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