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　　《智慧城市建設(shè)指南（2017年第一輯）》

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　　本期看點：船載無線視頻監(jiān)控

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　　最新直播：4月27日晚8點免費公開課，主題是《基于WiFi智慧路燈的無線城市運營和盈利模式創(chuàng)新》，敬請掃描下方二維碼進入直播間。主講人，中科訊安（深圳）總經(jīng)理，吳金強先生。

　　編者的話

　　在一帶一路時代，船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)對于提升航行安全有重大價值。

　　《海事航海保障“十三五”發(fā)展規(guī)劃》提出到2020年，基本建成覆蓋全面、管理高效、服務(wù)優(yōu)質(zhì)、保障及時的綜合航海保障體系，向社會提供高效優(yōu)質(zhì)的航標導(dǎo)助航服務(wù)、覆蓋全面和形式多元的航行安全地理信息產(chǎn)品和服務(wù)、體制健全和架構(gòu)完善的現(xiàn)代化水上安全通信服務(wù)，推廣“AIS+”和大數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用，滿足船舶航行安全和經(jīng)濟社會發(fā)展需要，實現(xiàn)綜合航海保障現(xiàn)代化。

　　本期海事局船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)實施方案案例給系統(tǒng)集成商提供了一個參考，可用于構(gòu)建智慧港口、口岸、船舶的建設(shè)。

海事局船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)實施方案

　　詳情咨詢：

　　吳金強

　　總經(jīng)理 電話 137 23456 585

　　中科訊安（深圳）科技有限公司

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　　1.1設(shè)備選型規(guī)劃1.1.1 系統(tǒng)功能要求

　　1)無線傳輸要求

　　采用微波方式進行無線組網(wǎng)，主要由船載無線基站、沿岸無線基站、以及租用網(wǎng)絡(luò)組成，實現(xiàn)點對多點雙向?qū)崟r通信及多基站無縫漫游，無線組網(wǎng)要求如下：

　　(1)采用雙向、點對多點通訊方式，能夠在高速移動環(huán)境下實現(xiàn)視頻、語音、IP數(shù)據(jù)流等基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)的實時、同步傳輸，且覆蓋范圍廣、靈敏度高、移動性好、抗干擾和抗衰落能力強、傳輸帶寬大、穩(wěn)定性高、可靠性強;

　　(2)可智能化多基站無縫漫游，即船載移動基站在多個無線基站間移動時為無縫切換；

　　(3)穩(wěn)定的高速移動組網(wǎng)傳輸技術(shù)，支持移動站之間的自組網(wǎng)；

　　(4)可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信號強度和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點的數(shù)量，動態(tài)分配帶寬，在距離15海里處傳輸帶寬〉512KBps；圖像傳輸帶寬要求較低,在傳輸帶寬≤2Mbps時能將高清視頻實時地傳輸?shù)剿丫戎行模?/p>

　　(5)高安全性，支持多種加密機制，動態(tài)的為每路通道生產(chǎn)加密密鑰并進行驗證；

　　(6)對于海巡183，在183船離開或駛?cè)霟o線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域時可實現(xiàn)VSAT衛(wèi)星和無線網(wǎng)絡(luò)的自動切換。

　　2)圖像采集與處理要求

　　實現(xiàn)船載端高清視頻信息的采集、處理、存儲，實時采集的視頻信息直接輸入到船載視頻處理服務(wù)器和監(jiān)視器，供本地監(jiān)控顯示和壓縮存儲，主要功能如下：

　　(1)顯示圖像分辨率要求≥2592*1944；

　　(2)能在監(jiān)控宏觀畫面的同時監(jiān)控同一目標的多個微觀畫面；

　　(3)實現(xiàn)現(xiàn)場圖像無損傷壓縮,保證視頻監(jiān)控圖像回放時同樣的高清晰畫面,滿足圖像監(jiān)控事后取證的需要；

　　(4)應(yīng)用智能視頻分析技術(shù),實現(xiàn)目標移動偵測,保證在有活動目標出現(xiàn)時才啟動實時錄像,節(jié)省磁盤存儲容量；

　　(5)對各監(jiān)控站點圖像實時分散式的存儲，超過額定存儲時間自動覆蓋，應(yīng)具有智能弱化歷史圖像分辨率節(jié)約存儲空間功能，存儲時間不小于1個月。視頻回放分辨率和效果與實時監(jiān)控相同；

　　(6)視頻服務(wù)器和流媒體傳輸具備良好的擴容能力，能夠方便的增加攝像機，并在技術(shù)上保證多路高清視頻源能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)剿丫戎行模?/p>

　　(7)能夠設(shè)置和調(diào)整隱私區(qū)域，并具有影像參數(shù)（背光補償、曝光等）自動調(diào)整功能，以保證監(jiān)控目標的圖像質(zhì)量；

　　(8)實現(xiàn)對本船及其接收到的AIS數(shù)據(jù)的采集，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)傳輸至搜救中心的綜合顯示與控制子系統(tǒng)；

　　(9)實現(xiàn)話音數(shù)據(jù)的采集。

　　1.1.2 系統(tǒng)設(shè)備選型

　　1)無線傳輸設(shè)備選型

　　根據(jù)用戶的上述需求，結(jié)合海面使用的實際情況，我們做了以下分析：

　　(1)、需要實現(xiàn)遠端船與搜救中心、船與船以及船與岸站之間的數(shù)據(jù)通信和雙向音視頻通信，因此單向傳輸?shù)脑O(shè)備不符合要求。

　　(2)、需要實現(xiàn)點對多點的通信，需要設(shè)備擁有較高的帶寬，而340M HZ、400M HZ、900M HZ左右的低頻設(shè)備由于帶寬低無法做到點對多點通信，因此此類設(shè)備不符合項目要求。

　　(3)、需要實現(xiàn)移動中通信，因此5.8G定點傳輸設(shè)備不符合要求。

　　(4)、由于傳輸距離較遠（覆蓋15nm范圍），因此設(shè)備必須具備漫游和中繼的功能，WiFi設(shè)備不符合要求。

　　(5)、用戶沒有專有頻點，因此無法使用特殊頻點，只能使用免許可證頻點。

　　(6)、為了實現(xiàn)視頻、語音和數(shù)據(jù)的綜合傳輸和應(yīng)用，無線網(wǎng)絡(luò)必須是IP網(wǎng)絡(luò)。

　　(7)、為了保證網(wǎng)絡(luò)安全，無線通信網(wǎng)絡(luò)必須是專有網(wǎng)絡(luò)且具備嚴格的保密措施。

　　綜合以上因素，首先我們認為采用2.4G頻段的微波設(shè)備最為合適，其次要求無線設(shè)備具備雙向IP網(wǎng)絡(luò)傳輸、點對多點、高帶寬、遠距離傳輸、基站間無縫漫游等重要特性。選用深圳中科訊安科技的MTS2000作為作為無線音視頻、數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹黧w設(shè)備進行網(wǎng)絡(luò)架設(shè)，可最大限度的滿足用戶的需求。MTS2000無線設(shè)備具有良好的多基站網(wǎng)絡(luò)漫游優(yōu)勢，且采用擴頻通信技術(shù)保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的獨立自主，如圖1-1所示。

　　圖中通過MTS2000基站與船載（便攜）遠端點快速組建無線局域網(wǎng)，并通過配套視頻采集設(shè)備和語音設(shè)備實現(xiàn)音視頻和數(shù)據(jù)雙向傳輸功能，根據(jù)移動點所處位置的變化，可實現(xiàn)基站間的無縫漫游。

圖1 多基站漫游網(wǎng)絡(luò)示意圖

　　2)圖像處理設(shè)備選型

　　圖像采集與處理設(shè)備分析如下：

　　(1)支持以上2592*1944以上圖像分辨率，因此，采用的設(shè)備必須是超高清圖像采集設(shè)備，市面上現(xiàn)有的1080P和720P高清和準高清攝像設(shè)備不滿足要求。

　　(2)支持無損傷圖像壓縮和回放，因此，攝像采集設(shè)備必須能夠支持JPEG2000圖像處理標準，市場上的H.264高清攝像設(shè)備不滿足要求。

　　(3)要求能夠在無線網(wǎng)絡(luò)漫游的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)下傳輸高清圖像，因此，圖像處理必須能夠在傳輸帶寬小于2MBps的情況下實時傳輸。

　　綜合以上分析，我們采用世界領(lǐng)先的Avigilon視頻處理平臺對監(jiān)控視頻進行處理，利用其轉(zhuǎn)碼技術(shù)、JPEG2000視頻流傳輸技術(shù)、齊全的視頻流接口以及其強大的視頻存儲、控制和處理技術(shù)，在系統(tǒng)整個規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)帶寬等環(huán)境條件等不變的情況下，可實現(xiàn)海南海事局船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)所要求的各項功能和性能指標，并形成一個基于IP的全高清的業(yè)內(nèi)先進的移動監(jiān)控應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，Avigilon攝像系統(tǒng)具有以下特點：

　　1) 全高清的圖像處理

　　從圖像采集（鏡頭和攝像機的圖像前端處理）、圖像傳輸、圖像顯示與控制、圖像存儲與回放、圖像分發(fā)與共享以及圖像輸出都支持（2592*1944分辨率或500萬像素影像）的影像展現(xiàn)；

　　2) 全景與細節(jié)相結(jié)合的監(jiān)控

　　系統(tǒng)既支持單幅畫面的全景與細節(jié)同時展示（單攝像機多窗口分全景和多局部細節(jié)同時展示）又支持多個攝像機的聯(lián)幅拼接以構(gòu)成180°-360°的更大場景同步展示；

　　3) 低帶寬傳輸

　　系統(tǒng)支持H.264和JPEG2000兩種高清碼流傳輸方式，采用JPEG2000碼流漸進傳輸方式，保證客戶端在察看視頻壓縮處理器監(jiān)控點視頻數(shù)據(jù)時，不論是監(jiān)視1路高清攝像機還是監(jiān)視8路高清攝像機都能保證傳輸帶寬不會增加，還可采取調(diào)節(jié)傳輸幀率、調(diào)整影像顯示質(zhì)量或者設(shè)定客戶端傳輸帶寬等方法將視頻傳輸帶寬限制在很低的范圍內(nèi)，5MP的視頻在幀速率為12幀/秒時傳輸?shù)剿丫戎行牡膸挷怀^2MBps；

　　4) 強大的系統(tǒng)集成支持（基于IP的完全接口開放）

　　完全基于IP架構(gòu)，不論是圖像的處理和傳輸、還是云鏡的控制都在IP層得到實現(xiàn)，因此，視頻處理系統(tǒng)的組件可以方便的集成到用戶的其它系統(tǒng)中（也可以基于瀏覽器進行發(fā)布），也可以方便的將其它系統(tǒng)的視頻應(yīng)用整合到本系統(tǒng)中來（如直接支持H.264，模擬視頻的編碼處理等）；

　　5) 強大的視頻后處理能力

　　客戶端系統(tǒng)除了提供諸如像素檢索、事件檢索、縮略圖、AIS/VTS軌跡檢索等圖像搜索功能，還提供圖像影像參數(shù)調(diào)整以及圖像存儲優(yōu)化等功能，為用戶大大節(jié)約時間和存儲空間；

　　6) 系統(tǒng)可靠性保證

　　本方案使用的攝像機護罩、室外云臺、支架等都是Avigilon公司認證和推薦，其安全防護等級均支持IP67標準，能夠確保其在船艇和海上長時間使用的需要，符合海上使用的實際情況。

　　1.2系統(tǒng)拓撲圖

　　海南海事局船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括1個監(jiān)控中心、4個無線岸站和4個移動監(jiān)控點，形成了一套完整的遠程監(jiān)控體系。監(jiān)控中心設(shè)在海南海事局海上搜救中心，移動監(jiān)控點的圖像信息直接傳輸至監(jiān)控中心。

　　工程中無線岸站的信息通過租用光纖傳輸線路直接傳輸至海南海事局搜救中心。海南海事局船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖如圖1-2所示。

圖2海南海事局船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖

　　各子系統(tǒng)描述如下：

　　無線岸站

　　海南海事局船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)項目共涉及到建設(shè)4個無線岸站，分別為玉包角、新海、白沙門雷達站和海南海事局大樓雷達站。各點與海南海事局搜救中心的網(wǎng)絡(luò)通訊采用租用4Mbps光纖線路。各無線岸站安裝點布局如下：

　?。?）玉包角無線岸站該岸站配備1套無線基站設(shè)備、1根天線、1條45米饋線、1個8口交換機、1個避雷器及線材一批。天線安裝在雷達站鐵塔面海方向，設(shè)備安放在機房，視頻信號通過4Mbps光纖線路傳回至海南海事局搜救中心實現(xiàn)監(jiān)控管理。

　?。?）新海無線岸站該岸站配備1套無線基站設(shè)備、1根天線、1條45米饋線、1個避雷器及線材一批。天線安裝在雷達站鐵塔面海方向，設(shè)備安放在機房，視頻信號通過4Mbps光纖線路傳回至海南海事局搜救中心實現(xiàn)監(jiān)控管理。

　?。?）白沙門無線岸站該岸站配備1套無線基站設(shè)備、1根天線、1條15米饋線、1個避雷器、1個防水箱、線材一批。天線安裝在雷達站塔頂外墻面海一側(cè)，并做好防雷措施，由于樓頂至機房距離70米，為了避免饋線信號衰減，設(shè)備安放在塔頂防水箱內(nèi)，通過網(wǎng)線把視頻信號拉至機房，然后通過4Mbps光纖線路傳回至海南海事局搜救中心實現(xiàn)監(jiān)控管理。

　?。?）海南海事局大樓無線岸站該岸站配備1套無線基站設(shè)備、1根天線、1條45米饋線、1個24口交換機、1個避雷器及線材一批。天線安裝在大樓頂鐵塔面海方向，設(shè)備安放在機房，接入到海南海事局搜救中心的局域網(wǎng)實現(xiàn)監(jiān)控管理。

　　移動監(jiān)控點（巡邏船）

　　海南海事局船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)項目共涉及到建設(shè)4個移動監(jiān)控點(巡邏船)，通過4個無線岸站進行接收。移動監(jiān)控點分別安裝在海巡181、海巡183、海巡1819和海巡1804，船上配備監(jiān)視和控制設(shè)備實現(xiàn)本地監(jiān)控，并且配備無線遠端站，把采集的信號實現(xiàn)通過無線岸站傳輸至監(jiān)控中心。

　　監(jiān)控中心

　　監(jiān)控中心設(shè)置于海南海事局搜救中心，直接監(jiān)控管理4個移動監(jiān)控點上傳的視頻信號，把原來建設(shè)的2個固定高清監(jiān)控點視頻信號也統(tǒng)一到一個平臺中，并負責海南海事局內(nèi)局/廣域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的監(jiān)控終端用戶的管理和分配監(jiān)控信號。本監(jiān)控中心主要采用1套視頻監(jiān)控工作站及視頻服務(wù)系統(tǒng)軟件對所轄監(jiān)控點信號進行集中統(tǒng)一管理，采用1套智能/視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件對所轄監(jiān)控點信號進行監(jiān)視和控制，實現(xiàn)AIS信息和視頻圖像在電子海圖上的綜合顯示，并可以實現(xiàn)視頻的聯(lián)動及跟蹤。通過硬件解碼把視頻信號送入AV矩陣分配給大屏幕。

　　1.3 系統(tǒng)設(shè)備連接圖

　　根據(jù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)和地理分布狀況，海南海事局船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備連接如圖1-3所示。

圖3 系統(tǒng)設(shè)備連接圖

由上圖可以看出，船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)由船載移動監(jiān)控點、無線傳輸網(wǎng)絡(luò)和海事局搜救監(jiān)控中心構(gòu)成，因此整個系統(tǒng)由船載數(shù)據(jù)采集和處理子系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)以及綜合顯示與控制子系統(tǒng)組成。

　　1.4技術(shù)方案1.4.1 方案綜述

　　船載數(shù)據(jù)采集和處理子系統(tǒng)主要集中在海事巡邏船上，采集的數(shù)據(jù)為：圖像、語音、船載AIS數(shù)據(jù)；針對這些數(shù)據(jù)的處理主要有：高清圖像的采集、分發(fā)和存儲，語音信息的采集與存儲以及船載AIS數(shù)據(jù)的存儲與傳輸?shù)?。實現(xiàn)船載高清晰圖像通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到海事搜救中心進行視頻展現(xiàn)，并將船載AIS收集到的遠端AIS信息在搜救中心的綜合顯示海圖上實時顯示出來，并對船舶現(xiàn)場的高清圖像和語音信息進行存儲，方便日后取證。

　　無線傳輸網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)包括岸基無線網(wǎng)絡(luò)和船載無線終端，其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成表現(xiàn)為沿瓊州海峽的基站無線接入覆蓋網(wǎng)絡(luò)和移動船艇之間的無線自組網(wǎng)絡(luò)，前者是本次方案建設(shè)的主體，用于支持海事巡邏船艇在無線接入網(wǎng)絡(luò)中的雙向通信和漫游，后者用于支持海事巡邏船艇在接入網(wǎng)覆蓋范圍之外的相互間在海面上組成臨時的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。

　　顯示和控制子系統(tǒng)位于海事搜救中心，主要功能是對遠端采集來的數(shù)據(jù)進行綜合顯示和處理，其中包括：與VTS中心數(shù)據(jù)接口，顯示巡邏船艇在海面上的位置；實時監(jiān)視或回放移動巡邏船的高清圖像信息；實時顯示或回放船艇采集到的AIS數(shù)據(jù)信息；對高清圖像的綜合處理等。

　　1.4.2 船載數(shù)據(jù)采集和處理方案1.4.2.1 圖像采集

　　按照本次工程建設(shè)要求，巡邏船應(yīng)能在距攝像機500m范圍內(nèi)看清船型、船名、船舶著火、船舶碰撞以及違章航行等狀態(tài)。

　　采用ccd靶面規(guī)格尺寸1／2”計算（h=4.8mm），船名高約0.5米，占監(jiān)控視場的二十分之一左右即可能辨認，按船只距離500米計算，則需要選擇的定焦鏡頭焦距為：

　　f = 500*4.8/10 = 240mm。

　　按200總噸船只高度為8米計算，在距離2000米，f=240mm，其在視場中占比為：

　　x = 8/視場高度

　　視場高度= 4.8*2000/240 = 40米

　　因此x = 8/40 = 1/5

　　按照500萬像素解析度（2592*1944）計算 200總噸船只擁有的像素位 1944/5=388.8，這個分辨率足夠看清船的船型和航行狀態(tài)。

　　當f=240mm時，識別船名距離為：V=240*25/4.8=1250米。

　　因此，本方案中，選用500萬像素變焦鏡頭和日本Kowa公司的焦距為8~240mm的變焦鏡頭，對遠距離船只進行動態(tài)跟蹤和細節(jié)監(jiān)控，可以實現(xiàn)在500米范圍內(nèi)看清船型、船名、船舶著火、船舶碰撞以及違章航行等狀態(tài),并能夠?qū)崿F(xiàn)對2000米范圍內(nèi)的船只進行監(jiān)控?；九渲萌绫?-1所示。

　　表1-1船載監(jiān)控鏡頭配置方案表

編號

監(jiān)控點名稱

變焦鏡頭焦距

船名識別距離

監(jiān)控距離

夜視攝像

1

　　海巡183

　　8~240mm

　　500m

　　2000m

1

2

　　海巡181

　　8~240mm

　　500m

　　2000m

3

　　海巡1819

　　8~240mm

　　500m

　　2000m

4

　　海巡1804

　　8~240mm

　　500m

　　2000m

　　在海巡183增加配置夜視視頻采集設(shè)備，白天采用普通攝像，晚上采用夜視設(shè)備。當前夜視設(shè)備分為主動紅外激光夜視與被動紅外熱成像夜視兩種技術(shù)實現(xiàn)方式。

　　本方案采用美國FLIR公司的熱成像鏡頭，配備了氧化釩微測輻射熱計探測器，可產(chǎn)生 640 x 480 像素的清晰熱像。對3*2米的小船的探測距離可超過5公里，在全黑的晚上，對商用船只的識別距離可達2000米以上。

　　熱成像效果如圖1-4所示。

圖4 熱成像與可見光成像效果對比

　　本方案選用的攝像機為Avigilon公司的5百萬像素(分辨率2592x1944)全天候型IP攝像機。用于連接定焦鏡頭、變焦鏡頭。熱成像儀輸出的模擬視頻通過視頻編碼器統(tǒng)一接入到Avigilon視頻平臺。

　　前端攝像采集方案見圖1-5所示。

　　由圖中可以看出，整個視頻采集方案都建立在JPEG2000標準之上，從而保證系統(tǒng)在信息傳輸、共享和應(yīng)用整合等方面有一個通用的IP基礎(chǔ)。

圖5 前端攝像采集示意圖

　　監(jiān)控點視頻在客戶端顯示時可以在同一監(jiān)控分頁的多個窗口中同步顯示，且兩個固定攝像機可以在圖中進行拼接形成解像度為400MP的180°監(jiān)控聯(lián)幅畫面，亦可以4路拼接形成解像度為800MP的360°監(jiān)控聯(lián)幅畫面。如圖1-6所示。

圖6 800MP的360°監(jiān)控聯(lián)幅畫面

　　1.4.2.2 圖像存儲

　　為保證海事執(zhí)法取證的需要，視頻存儲要求采用2592x1944分辨率存儲，保證圖像回放的清晰度。

　　由于系統(tǒng)在物理上被分隔成前端監(jiān)控點和后端監(jiān)控中心，考慮到網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的限制，在前端監(jiān)控視頻均要求配備30天以上的視頻存儲空間，在監(jiān)控中心可以備份任意前端的視頻數(shù)據(jù)，方便日后取證和監(jiān)控中心脫機監(jiān)控。

　　本系統(tǒng)基于5百萬像素JPEG2000高清圖像監(jiān)控方式進行建設(shè)，對磁盤的容量需求大，因此采用持續(xù)抽幀優(yōu)化的存儲策略，以解決長時間圖像存儲的問題，既減少了投資，又獲得了更長時間更高像素的圖像數(shù)據(jù)。存儲方案如下：

　　前端壓縮算法設(shè)計成沿時間軸逐步加大抽幀幅度的存儲方法進行視頻存儲，具體解釋為：

　　1）在時間軸最近的22天時間窗口內(nèi)，壓縮處理設(shè)備以全幀頻率（12幀/秒）一幀不漏的存儲接收到的JPEG2000視頻流；

　　2）在時間軸稍遠的27天時間窗口內(nèi)，壓縮處理設(shè)備對已經(jīng)保留的這些數(shù)據(jù)進行1/2幀頻抽取丟棄（即將這個時間窗口內(nèi)的視頻圖像以6幀/秒的抽幀方式保存）；

　　3）在時間軸更遠的15天時間窗口內(nèi)，以1/4幀頻抽取丟棄；

　　4）時間窗口更遠的，開始覆蓋。

　　在這種優(yōu)化存儲方案的指導(dǎo)下，磁盤容量要求如下：

　　高清攝像機存儲速率

　　NVR Name

　　Model

　　#

　　IPS

　　Duty Cycle

　　Compression

　　Bit Rate

NVR-A

5.0MP-HD-DN

1

8

30

Quality Level 9-Medium Scene

16Mbps

　　由上表可以計算出，在1T總磁盤容量下，滿幀率設(shè)計存儲時間最大為38.82天，優(yōu)化存儲后的存儲時間為22+27+15+1=65天,存儲圖像回放效果如圖1-7所示。

圖7第9級質(zhì)量存儲圖像回放效果圖

　　1.4.2.3 船載AIS數(shù)據(jù)采集

依照本次招標文件的要求，船載AIS數(shù)據(jù)采集方法如圖1-8所示。

圖8船載AIS數(shù)據(jù)采集示意圖

船載AIS應(yīng)答機例如JRC公司的JHS-182均提供NEMA標準的電氣接口，船載視頻處理設(shè)備采用的是研祥公司的無風扇嵌入式工控設(shè)備，支持NEMA接口，因此，通過視頻處理服務(wù)器即可以實時獲取移動船艇采集到的AIS信息，AIS船舶動態(tài)信息格式解析如下：

　　!AIVDM,1,1,,A,177?s>001V8eBRhF=:l7CUI20D0T,0*40

　　壓縮信息為：177?s>001V8eBRhF=:l7CUI20D0T

　　壓縮信息內(nèi)容描述如下表所示

　　內(nèi)容

　?。ㄓ⑽模?/p>

　　內(nèi)容

　　（中文）

　　位置

　　所占位數(shù)

　　取值范圍

　　說明

　　Message ID

　　信息識別碼

　　0-5

　　6

　　1

　　信息1、2、3的識別符

　　Repeat Indicator

　　重復(fù)次數(shù)指示

　　6-7

　　2

　　0-3

　　指示應(yīng)該重發(fā)的次數(shù)。缺省為0，3表示不再重發(fā)

　　User ID

　　用戶識別碼

　　8-37

　　30

　　MMSI號碼

　　Navigation status

　　航行狀態(tài)

　　38-41

　　4

　　0-15

　　0=動力航行中；1=錨泊；2=未受令；3=機動性受限；4=受吃水限制；5=錨鏈系泊；6=擱淺；7=捕撈中；8=風帆動力航行；9~15為未來保留。

　　Rate of turn(ROT)

　　轉(zhuǎn)向率

　　42-49

　　8

　　-127 - +127

　　SOG

　　對地航速

　　50-59

　　10

　　0-1022

　　以1/10節(jié)距為單位，1023=無；1022= 102.2節(jié)。

　　Position accuracy

　　船位精確度

　　60

　　1

　　0,1

　　1=高精度（差分式）；0= 低精度。

　　Longitude

　　經(jīng)度

　　61-88

　　28

　　-180 - +180

　　用1/10000分表示的經(jīng)度（東= +，西= －）

通過解析以上船載AIS信息，實現(xiàn)船舶動態(tài)信息在海圖上的綜合顯示。

　　1.4.3 無線傳輸方案1.4.3.1無線傳輸鏈路分析

擴頻微波數(shù)據(jù)傳輸鏈路的站距是根據(jù)采用設(shè)備的各項參數(shù)、電波路徑所經(jīng)過的地形、氣象條件、天線高度及電波傳輸?shù)纫蛩卮_定。本方案要求覆蓋距離為40KM,以下就MTS2000設(shè)備計算：

　　(1)由空間傳輸損耗定義

　　Ls 為自由空間傳輸損耗(dB)

　　f 為發(fā)射頻率(GHz)

　　d 為站間距離(Km)

　　Ls=92.4+20Lg f(GHz)+20Lg d(Km) dB

　　可見: 自由空間傳輸損耗Ls決定于站間距離和工作頻率

　　(2)系統(tǒng)參數(shù)

　　* 天線增益G1（全向天線）： G1=15dBm

　　* 天線增益G2（全向天線）： G2=15dBm

　　* 接收機靈敏度 = -97dBm

　　* 發(fā)射功率 = 40dBm

　　* 饋線10米：

　　L(10) 衰減 0.40 dB/米×10=4 dB

　　* 高頻電纜接頭 0.1-0.2 dB/個

　　* N-50KKF(內(nèi)外饋線連接N座) 0.1-0.2 dB/個

　　* 單站饋線系統(tǒng)總損耗0.2×5+4≈5 dB

　　(3)自由空間傳輸損耗計算

　　f 為發(fā)射頻率(GHz)=2.4835(最高頻點)

　　d 為站間距離(Km)=40

　　Ls=92.4+20Lg 2.4835+20Lg40dB

　　=92.4+7.9+32.04

　　=132.34 dB ≈133 dB

　　(4)系統(tǒng)增益：Gs

Gs=發(fā)射功率 + 天線增益(發(fā)端) + 天線增益(收端) - 天饋線及接頭插入損耗(發(fā)端) - 天饋線及接頭插入損耗(收端) + 收信放大器增益 - 接收機靈敏度

　　=40+15+15 –5 –5 +23 -（-97 dB）

　　=180dB

　　(5)衰落儲備

　　衰落儲備= 180dB – 133 dB = 47dB

（1）要保證誤碼率小于 10-8的數(shù)據(jù)傳輸鏈路指標，必須要保證微波傳輸鏈路具有一定的衰落儲備，這是我們多年微波電路設(shè)計及運行經(jīng)驗所證明的。

（2）無線局域網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用中經(jīng)常會遇到各種地形、地貌，如山丘、戈壁、沙漠、森林、湖泊以及各種氣候帶，如溫帶氣候、寒帶氣候、熱帶氣候等氣象條件，這些條件將對微波數(shù)據(jù)傳輸鏈路造成不同的插入衰減。

（3）系統(tǒng)聯(lián)通時，收發(fā)天線角度一般不可能是理想的最佳方向角，方向角誤差必然帶來一定的天線增益插入損耗。在移動局域網(wǎng)互聯(lián)時，應(yīng)約保留幾個dB的儲備。

（4）計算機無線（局域網(wǎng)）接入網(wǎng)的鏈路設(shè)計、測試(實驗測試收發(fā)鏈路站距為57公里條件下，系統(tǒng)可正常開通運行)、試運行證明：收發(fā)鏈路在40公里的站距條件下，保證5dB衰落儲備是必須的。

經(jīng)計算，47dB > 5dB （遠遠大于），MTS2000無線設(shè)備完全可以傳輸40公里的距離。在此增益裕量情況下，傳輸距離可以達到70公里以上。

　　1.4.3.2無線傳輸網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式

無線網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)的設(shè)計方案如圖1-9所示,由圖中可以看出，整個無線傳輸網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式被設(shè)計成兩部分：（1）以無線岸站為覆蓋和組網(wǎng)基礎(chǔ)的岸基無線網(wǎng)絡(luò)，簡稱無線網(wǎng)路；（2）以海巡183船為旗艦船的自組無線網(wǎng)絡(luò)，簡稱無線自組網(wǎng)絡(luò)。其構(gòu)成原理如下。

當海巡船在白沙門雷達站等四個無線岸站覆蓋范圍之內(nèi)時，巡邏船通過無線船站與任意一個岸站建立雙向IP通信通道，后者通過租用光纖線路接入到海事局專用網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)船岸之間的數(shù)據(jù)共享，完成高清圖像傳輸和移動辦公，安裝了無線船站的巡邏船可在岸站之間動態(tài)漫游；當海巡船離開無線岸站很遠時，例如距離超過40公里，使得巡邏船不在無線岸站的覆蓋之內(nèi)，此時巡邏船可以以自組網(wǎng)的方式進行相互協(xié)作和數(shù)據(jù)共享，如果自組網(wǎng)里包含了海巡183旗艦船和其他巡邏船，則可以利用183船安裝的船載寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)作通信中繼手段，將自組網(wǎng)絡(luò)通過海事衛(wèi)星經(jīng)北京衛(wèi)星地面站再經(jīng)光纖租用網(wǎng)絡(luò)接入到海事局專網(wǎng)，從而實現(xiàn)海事信息網(wǎng)絡(luò)的更遠距離延伸。遠距離無線自組網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)只需要將遠程無線船站之一的工作方式設(shè)為主戰(zhàn)工作模式即可，在回到岸基無線網(wǎng)絡(luò)后重新調(diào)整為從站方式則回到岸基無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。

圖9無線組網(wǎng)示意圖

綜上所述，采用MTS2000設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)可以工作在點對點漫游狀態(tài)、點對多點自組網(wǎng)狀態(tài)、點對點中繼接入狀態(tài)，完全可以實現(xiàn)雙向IP傳輸、點對多點、遠距離、基站間無縫漫游以及自組網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。

　　1.4.3.3無線基站設(shè)備的架設(shè)

1）天線：天線的架設(shè)位置應(yīng)當盡量的高，建議架設(shè)在雷達站的樓頂或者塔頂，準備一根3~5米長直徑40~50mm的金屬抱桿，使用2個U型卡扣將天線固定在抱桿上，天線末端與饋線連接，使用3M防水膠泥做防水處理。

2）基站設(shè)備：根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，基站設(shè)備可選擇安裝在樓頂（防水箱內(nèi)）或者放置于機房內(nèi)（機房離天線架設(shè)位置比較近的情況下），考慮到通過饋線傳輸造成的信號損耗，建議饋線長度不要超過15米；設(shè)備RJ45接口接出網(wǎng)線連接到機房交換機（網(wǎng)線長度不超過100米）。

天線基站架設(shè)示意圖如圖1-10所示。

圖10 天線基站架設(shè)示意圖

　　1.4.3.4船載無線設(shè)備的架設(shè)

1）天線：天線的架設(shè)位置應(yīng)當盡量的高，建議架設(shè)在船的桅桿頂端，準備一根3~5米長直徑40~50mm的金屬抱桿，使用2個U型卡扣將天線固定在抱桿上，天線末端與饋線連接，使用3M防水膠泥做防水處理。

2）船載設(shè)備的安裝固定：根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，基站設(shè)備可選擇安裝在船甲板（防水箱內(nèi)）或者放置于船艙內(nèi)，考慮到通過饋線傳輸造成到的信號損耗，建議饋線長度不要超過7米；

3）施工走線如圖1-11所示，需要在駕駛室側(cè)面開直徑為5CM的穿線孔，以便四根線從駕駛室外部引入到駕駛室內(nèi)。全向天線安裝在桅桿上，需要一根1/2饋線連接到駕駛室無線傳輸主設(shè)備，兩芯的RS485控制線， BNC視頻線，兩芯的直流24V電源線連接到攝像機。駕駛室頂部需要安裝攝像機的固定支架，固定支架與船甲板焊接在一起。

圖11 施工走線圖

　　設(shè)備連接如圖1-12所示。

圖1-12設(shè)備連接示意圖

　　結(jié)束語

　　波羅的海干散貨指數(shù)（BDI）2017年以來出現(xiàn)跳漲，意味著全球經(jīng)濟復(fù)蘇前景變?yōu)楝F(xiàn)實的需求在加大，同時，隨著中國推動一帶一路戰(zhàn)略取得成效，“十三五”海事現(xiàn)代化規(guī)劃的出臺，都預(yù)示著對船載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在新的需求。

智慧旅游項目對接信息

　　某城市級智慧旅游項目需求如下，誠征產(chǎn)品提供商報價。請掃描下方二維碼支付后，加微信 shiyong008 ，報：姓名+單位+主營智慧業(yè)務(wù)+手機+郵箱+已付。收到后拉入智慧城市中國微學院群內(nèi)對接項目方獲取詳細產(chǎn)品參數(shù)和采購數(shù)量需求。

名稱

設(shè)備名稱

智慧景區(qū)平臺

智慧景區(qū)平臺軟件

人臉識別

客流統(tǒng)計

環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

LED屏幕

負氧離子傳感器

環(huán)境檢測

無線通信系統(tǒng)

室外基站

可視傳輸網(wǎng)橋

非可視傳輸網(wǎng)橋

廣告營銷網(wǎng)關(guān)（5000人）

上網(wǎng)行為管理

三層核心交換機（帶光口）

緩存服務(wù)器

集中控制器

視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控

視頻顯示器

視頻存儲服務(wù)器

存儲監(jiān)控硬盤

應(yīng)急調(diào)度指揮巡防系統(tǒng)

調(diào)度服務(wù)器

調(diào)度臺

IP視頻電話

單兵終端

無人機系統(tǒng)

電話語音網(wǎng)關(guān)

森林防火預(yù)警系統(tǒng)

紅外火災(zāi)探測器

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

預(yù)警服務(wù)器

供電系統(tǒng)（風、光、蓄）

風力發(fā)電機

太陽能板

蓄電池

逆變器

票務(wù)系統(tǒng)

票務(wù)閘機

手持驗票機

自助售票機

打印機

OTA平臺對接