船用無(wú)線綜合視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)暨應(yīng)用方案

1、船用無(wú)線綜合視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)暨應(yīng)用方案蘇州東吳造船廠有限公司前言：本方案是在對(duì)船用移動(dòng)視頻和數(shù)據(jù)綜合監(jiān)控的管理需求，以及現(xiàn)有無(wú)線移動(dòng)接入技術(shù)現(xiàn)狀及市場(chǎng)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上提出的，提出該方案的目的是為客戶實(shí)施無(wú)線綜合視頻、全球衛(wèi)星定位、電子地圖、實(shí)時(shí)監(jiān)控提供實(shí)施參考。關(guān)鍵詞：海事 無(wú)線 視頻 數(shù)據(jù) GPS 導(dǎo)航 監(jiān)控 網(wǎng)絡(luò)1方案背景按照建設(shè)“三個(gè)海事”（交通海事、陽(yáng)光海事、數(shù)字海事）和實(shí)現(xiàn)四化（監(jiān)管立體化、反應(yīng)快速化、執(zhí)法規(guī)范化、管理信息化）的要求，信息化是實(shí)現(xiàn)海事跨越式發(fā)展的關(guān)鍵。為滿足海事和信息化發(fā)展的需要，必須使現(xiàn)有的海事網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步延伸，覆蓋近岸、港區(qū)、錨地、重要監(jiān)管水域等海事執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)和事故現(xiàn)場(chǎng)，

2、通過(guò)無(wú)線接入方式為移動(dòng)辦公和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法提供信息處理的有力保障和支持。另外，海上搜救、溢油事故應(yīng)急等現(xiàn)場(chǎng)視頻傳輸事故和應(yīng)急處理現(xiàn)場(chǎng)，更需要建立能夠滿足多媒體數(shù)據(jù)傳輸要求的數(shù)字通信聯(lián)系，以保證及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)視頻等信息傳回搜救指揮中心，以便科學(xué)決策，真正做到應(yīng)急實(shí)時(shí)反應(yīng)。經(jīng)過(guò)有關(guān)調(diào)查研究，綜合國(guó)內(nèi)外IT無(wú)線技術(shù)，結(jié)合我國(guó)海事系統(tǒng)人力、財(cái)力現(xiàn)狀，我們得出以下的解決方案：l 在移動(dòng)通信的可覆蓋區(qū)域內(nèi)，采用移動(dòng)或聯(lián)通無(wú)線移動(dòng)數(shù)字通信技術(shù)（GSM/GPRS/CDMA）可以滿足數(shù)據(jù)監(jiān)控的需要；l 對(duì)于海上巡查執(zhí)法船舶和岸上海事專網(wǎng)的連接，在50公里（理論值）內(nèi)可通過(guò)移動(dòng)寬頻微波實(shí)現(xiàn)船岸視頻監(jiān)控的需要；l 超過(guò)50公

3、里的數(shù)據(jù)和視頻傳輸則需要依靠海事衛(wèi)星來(lái)完成。下表是上述三種無(wú)線數(shù)據(jù)接入的比較（表一：三種無(wú)線數(shù)據(jù)接入對(duì)比）：移動(dòng)聯(lián)通GSM/GPRS/CDMA無(wú)線局域網(wǎng)WIRELESS LAN衛(wèi)星地面F站覆蓋區(qū)域手機(jī)信號(hào)可覆蓋區(qū)域近海、河流、湖泊沿岸自架天線覆蓋的區(qū)域近海、河流、湖泊沿岸全區(qū)域數(shù)據(jù)帶寬64256K11M64K512K視頻傳輸不支持支持支持GPS 支持支持支持其他數(shù)據(jù)支持支持支持傳輸距離N/A最遠(yuǎn)可達(dá)50公里全區(qū)域總體投資510萬(wàn)元50100萬(wàn)元300500萬(wàn)元運(yùn)行費(fèi)用200300元/點(diǎn)/月無(wú)5070元/分鐘優(yōu)點(diǎn)一次性投入相對(duì)較少帶寬大，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低廉區(qū)域大，無(wú)轄區(qū)死角缺點(diǎn)帶寬窄，要額外付通訊

4、費(fèi)給運(yùn)營(yíng)商需要架設(shè)基站擴(kuò)展傳輸距離一次性投資大，通訊費(fèi)高適用范圍有手機(jī)信號(hào)覆蓋，數(shù)據(jù)通訊量小的數(shù)據(jù)連接一般可達(dá)15公里，適合有視頻數(shù)據(jù)通訊的方案大于50公里以上的通訊方案（表一：三種無(wú)線數(shù)據(jù)接入對(duì)比）根據(jù)上述的比較，選用無(wú)線局域網(wǎng)的方案對(duì)于一般區(qū)域內(nèi)海事船只的管理比較符合要求，具有投資適中、自主通訊、帶寬大、可擴(kuò)展等特點(diǎn)。2方案設(shè)計(jì)就目前情況看，通過(guò)無(wú)線接入實(shí)現(xiàn)移動(dòng)視頻和船況監(jiān)控，已經(jīng)成了航管改革的一項(xiàng)重要舉措。部分航管和海事單位已經(jīng)領(lǐng)先實(shí)施了無(wú)線接入工程，并取得了較好的使用效果。通過(guò)無(wú)線接入實(shí)現(xiàn)移動(dòng)視頻和船況監(jiān)控特別是為了滿足“擴(kuò)大海上巡查執(zhí)法范圍，強(qiáng)化海上巡查執(zhí)法機(jī)構(gòu)職能，優(yōu)化監(jiān)管資源配置

5、，建立有效的海上巡查執(zhí)法工作機(jī)制，逐步實(shí)現(xiàn)從港口管理向港口和海上綜合管理的轉(zhuǎn)變”等執(zhí)法模式改革的需要，必須使現(xiàn)有的海事網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步延伸，覆蓋近岸、港區(qū)、錨地、重要監(jiān)管水域等海事執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)和事故現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)無(wú)線接入方式為現(xiàn)場(chǎng)管理或執(zhí)法提供信息處理的保障和支持。本系統(tǒng)按照功能可以劃分成兩大部分，第一部分是平臺(tái)系統(tǒng)，為各項(xiàng)內(nèi)容提供一個(gè)基礎(chǔ)的通訊和服務(wù)平臺(tái)，即網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)；第二部分是應(yīng)用系統(tǒng)，包括視頻、數(shù)據(jù)、監(jiān)控、導(dǎo)航等應(yīng)用系統(tǒng)。2.1網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)有三部分組成：中心基站、中繼站（可選）和艦載設(shè)備組成。中心基站中心基站包括無(wú)線基站系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)、視頻監(jiān)控中心系統(tǒng)3部分組成。.1無(wú)線基站系統(tǒng)無(wú)線

6、基站系統(tǒng)包括無(wú)線交換機(jī)、功率放大器、全向/定向天線組成。無(wú)線傳輸設(shè)備選擇設(shè)備必須滿足幾個(gè)條件：l 室外型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，因?yàn)橐曨l監(jiān)控設(shè)備都是安裝在室外，所以要求設(shè)備都必須滿足室外型的要求。避免由于環(huán)境的因素導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況。l 無(wú)線設(shè)備必須支持組播傳輸，因?yàn)橐曨l設(shè)備都是通過(guò)組播方式進(jìn)行傳輸?shù)?，所以必須要求無(wú)線鏈路設(shè)備必須支持組播傳輸。l 無(wú)線設(shè)備必須支持組播隔離的功能，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)組播的處理和廣播包類似，所以要求點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備必要有針對(duì)各個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)之間組播隔離的功能，這樣才能更避免由于組播的影響導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。.2網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)主要是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的情況合理配置網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，在視

7、頻系統(tǒng)中視頻匯集點(diǎn)處應(yīng)放置支持組播管理的交換機(jī)，否則長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。因?yàn)橐曨l監(jiān)控一般采用組播傳輸?shù)姆绞剑砸笥行┚W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所需要的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備必須支持組播管理功能。在整個(gè)視頻網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)分中心點(diǎn)、視頻監(jiān)控中心點(diǎn)放置的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)必須支持組播管理功能（IGMP協(xié)議），每個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)可以使用普通網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。針對(duì)視頻存儲(chǔ)備份，建議采用多種中心存儲(chǔ)方式。而且要考慮存儲(chǔ)格式來(lái)選擇各個(gè)點(diǎn)的存儲(chǔ)容量，總的監(jiān)控中心對(duì)于監(jiān)控采用實(shí)時(shí)聯(lián)接前端攝像機(jī)方式。備份視頻數(shù)據(jù)采用遠(yuǎn)程調(diào)用分中心點(diǎn)的視頻存儲(chǔ)方式，減少整條鏈路的數(shù)據(jù)流量。.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻監(jiān)控中心系統(tǒng)主要包括軟件解碼監(jiān)控系統(tǒng)、硬件解碼監(jiān)控系統(tǒng)。軟件

8、解碼監(jiān)控系統(tǒng)可以通過(guò)計(jì)算基平臺(tái)監(jiān)控各個(gè)船只的現(xiàn)場(chǎng)情況，硬件解碼監(jiān)控系統(tǒng)可以接電視墻、大屏幕等顯示設(shè)備在監(jiān)控中心進(jìn)行顯示。因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)廣度大，直接通過(guò)視頻系統(tǒng)管理是一個(gè)非常繁重的工作。如果條件允許，最好能更和GPS/GIS系統(tǒng)配合使用?？梢园迅鱾€(gè)分區(qū)地圖合實(shí)際的每個(gè)站點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)，形成一個(gè)監(jiān)控、報(bào)警、查詢、管理集合在一起的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。中繼站目的是擴(kuò)大無(wú)線連接的范圍和距離，各個(gè)基站之間相互連接和漫游功能。通過(guò)回程鏈路把各個(gè)中繼基站站點(diǎn)的設(shè)備聯(lián)接起來(lái)，形成一個(gè)大范圍的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。可以通過(guò)對(duì)每個(gè)基站的配置使每個(gè)船只整個(gè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)漫游，擴(kuò)大每艘船艇的移動(dòng)范圍。2.1.3艦載設(shè)備由以下幾部分組成：攝

9、像設(shè)備、控制設(shè)備、傳輸設(shè)備、顯示與記錄設(shè)備以及遠(yuǎn)程傳輸設(shè)備組成，如上圖所示。根據(jù)不同的應(yīng)用服務(wù)，會(huì)有不同的設(shè)備如GPS、船艦數(shù)據(jù)接入中心計(jì)算機(jī)，進(jìn)入遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)。2.2應(yīng)用服務(wù)部分基于無(wú)線寬帶的通訊網(wǎng)絡(luò)，船艦的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用一般有以下幾種。對(duì)于監(jiān)控中心來(lái)說(shuō)常見的有視頻監(jiān)控、位置監(jiān)控、船艦參數(shù)監(jiān)控、呼叫中心等；對(duì)于船艦一般有視頻監(jiān)控、GPS導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、語(yǔ)音通訊等應(yīng)用。中心基站中心基站所處的監(jiān)控通訊指揮中心，綜合衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、構(gòu)成通信與定位相結(jié)合的指揮調(diào)度、監(jiān)控報(bào)警的強(qiáng)大管理網(wǎng)。監(jiān)控通訊指揮中心具有數(shù)據(jù)、話音同時(shí)通訊、對(duì)移動(dòng)目標(biāo)動(dòng)態(tài)跟蹤、自動(dòng)報(bào)警、實(shí)施遠(yuǎn)程控制等

10、多種功能，并且可通過(guò)與110、120等系統(tǒng)和各類數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合，也可與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)，發(fā)揮其更廣泛的作用。.1視頻監(jiān)控?cái)?shù)字移動(dòng)視頻傳輸系統(tǒng)在船艦監(jiān)控中發(fā)揮著不可替代的作用，許多海事局都提出了移動(dòng)數(shù)字無(wú)線視頻監(jiān)控指揮中心的建議，在船艦上建立移動(dòng)視頻監(jiān)控指揮連接系統(tǒng)，并配備監(jiān)控和定位設(shè)備。監(jiān)控中心集情報(bào)信息收集、防恐突發(fā)事件、圖像信息資源共享等方面為一體，對(duì)船艦安全區(qū)域、出入境港口等實(shí)施靈活監(jiān)控，并將監(jiān)控到的畫面圖象實(shí)時(shí)匯接入監(jiān)控指揮中心，對(duì)整個(gè)城市的突發(fā)事件及時(shí)全盤指揮處理。.2電子地圖GIS地理信息系統(tǒng)是融計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)于一體，獲取、存儲(chǔ)、編輯、處理、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。GIS

11、是計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、地圖學(xué)以及其它相關(guān)學(xué)科融合而成的綜合性科學(xué)。它把地理位置和相關(guān)屬性有機(jī)結(jié)合起來(lái)，根據(jù)實(shí)際需要準(zhǔn)確真實(shí)、圖文并茂地輸出給用戶。GIS在GIS/GPS船艦監(jiān)控調(diào)度信息平臺(tái)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面： l GIS用于事故因子分析、規(guī)劃路線、航道分析、應(yīng)急路線等；l GIS對(duì)來(lái)自不同部門的表格和地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，滿足各種要求。l 與GPS（全球定位系統(tǒng)）相聯(lián)，可以看到交通工具的現(xiàn)場(chǎng)位置。.3綜合監(jiān)控遠(yuǎn)程監(jiān)控船艦的船艙、發(fā)動(dòng)機(jī)、其他電子設(shè)備的信息，用圖表的方式顯示在遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮中心，為遠(yuǎn)程監(jiān)控、事故分析、遠(yuǎn)程報(bào)警等提供第一手的實(shí)時(shí)信息?？梢员O(jiān)控的信息包括：各轉(zhuǎn)速、電壓、油壓、油溫、頻率、時(shí)間、水溫、速度、散熱器水位等信息，與RS232或48