基于无线网络的码头监控系统的实现毕业设计Word下载.docx
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报警、区域联网报警、有线、无线通信、信息处理、交通指挥等系统有机结合,将在维护社会安定、打击犯罪等方面发挥重要的作用。
第二章系统总体设计
2.1系统的组成
无线数字监控系统,是利用无线网络技术,无线传输音、视频监控信号,以达到远程监控的目的。
无线数字监控监控系统主要由;
摄像机、监控主机、监视墙、无线网桥、天线、避雷、防水、视频服务器、摄像机、UPS电源、室外云台、室外解码器、护罩等组成。
如图2.1是本系统的整体组成图:
图2.1
♦2.1.1设计原则
无线远程网络视频监控系统应能将视频、音频、数据集合在一起通过无线宽带网络传输设备进行点对点或点对多点无线传输,应是一套集影像监控、声音监控、环境监控、报警、资料存储和查询、站点集中管理等一体的高级多媒体监控管理系统。
系统应基于TCP/IP协议,采用M-JPEG、MPEG4编码方式[1],实现单播、广播、组播功能,将监控的功能与网络技术完美结合,具有高可靠性,高集成度。
产品应具有体积小、功能强、易使用、易安装,网络化管理等特点。
在设计中为了保证本套数字化无线微波监控系统达到技术先进,安全可靠,性能稳定,质量优良,经济实用的要求,设计中我们将遵循以下原则:
(1)组网灵活,可扩展性好,即插即用,网络管理人员可以迅速将新的监控点加入到现有网络中,不需要为新建传输铺设网络、增加设备,轻而易举地实现远程视频监控。
(2)维护费用低,无线网络维护由网络提供商维护,前端设备是即插即用、免维护系统。
(3)系统功能强大、利用灵活、全数字化录像方便于保存和检索。
根据监控中心存储空间的大小、图像采集的尺寸、质量和频率,可记录长达几小时到几个月的录像数据。
用户可对记录下来的录像数据进行播放、定位及快放、慢放等操作。
(4)在网络中的每一台计算机,只要安装了客户端的软件或通过IE浏览器,赋予不同级别的用户不同的权限,所有用户只能在授权范围内进行操作。
(5)监控人员可任意控制和观察某一摄像头采集的实时动态图象场景,远程调节摄像头的焦距、光圈、景深,控制云台全方位单步微调或连续快调。
(6)多画面显示、双向通话:
监控中心显示屏的画面可单画面,多画面循环显示,也可手动单画面显示切换,并可与监控点控制室双向通话或监听。
(7)可通过传感器进行远程监测及控制、报警。
同时可以自动将远端监控点的现场状况以图像及相关信息传输到监控中心,自动录像。
(8)遵循全球统一的技术标准和通讯协议TCP/IP,可以进行跨地域的远程实时监控。
(9)安全性较高,无线网络具有ESSID、MAC地址过滤及WEP加密等安全措施。
(10)可以根据客户的要求,传输数据量、模拟量、开关量。
(11)整个系统在建成后的十年内保持先进,系统所采用的设备与技术能适应以后发展,并能够方便地升级。
将成为一个先进、适应未来发展、可靠性高、保密性好、网络扩展简便、连接数据处理能力强、系统运行操纵简便的安防系统。
(12)监控设备采用模块化结构,系统能够在监控规模、监控对象、或监控要求等发生变更时方便灵活的在硬件和软件上进行扩展,即不需要改变网络的结构和主要的软硬件设备。
系统具有一定的冗余量,能够适应不断增加的业务需求,在系统加入新的监控点或监控区域时,只须建立前端监控系统并建立和监控中心的连接即可,系统监控中心的软硬件无须做大的改变,只需增加少量设备;
系统具备多级组网能力以便组建更大的监控网络[2]。
(13)系统遵循开放性原则,系统提供符合国际标准[3]的软件、硬件、通信、网络、操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口与工具,使系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。
整个网络是一个开放系统,能兼容不同厂商的产品,并能支持二次开发。
(14)系统组网方式灵活,系统功能配置灵活,能够充分利用现有视频监控子系统网络资源。
系统将其他子系统都融入其中,能满足不同监控单元的业务需求,软件功能全面,配置方便。
(15)码头系统监控有一定特殊性、具备系统长期和稳定工作的能力,采用高可靠性措施,这些措施利用如下的技术降低系统故障概率和有关影响正常运行的随机性:
系统的使用不影响被监控设备的正常运行;
系统的局部故障不影响整个监控系统的正常工作。
系统主要设备存在结构和功能冗余,系统不存在瓶颈问题;
系统设备采用模块化结构,便于故障排除和替换;
系统具有自诊断功能,对各种程序出错、通道干扰等可自动恢复,对通信终端、软硬件故障等要能够诊断出故障并及时告警;
系统有具备处理同时发生的多事件的能力;
系统具备防雷和抗强电干扰能力。
(16)系统采用标准化、网络化、免维护式的系统结构,具有高度的可靠性和安全性,同时符合ISO/OSI开放系统互联标准[4]。
系统具备软硬件的扩充能力,支持系统结构的扩展和功能升级;
系统为其它系统提供标准图像接口,以利于其它系统调用及二次开发;
系统所提供的支撑软件能支持用户进一步开发应用软件;
(17)系统实时监控设备的运行状态和参数,监测故障并及时告警。
(18)操作安全性:
视频监控系统可对每一功能操作提供检查和校核,当操作有误时能自动或手动被禁止并报警。
任何自动或手动操作可用存储记录或作提示指导。
硬件、软件的安全性:
视频监控系统采取以下措施保证其安全性:
具有电源故障保护和自动重新启动;
能预置初态和重新设置;
设备故障能自动切除或切换并能故障报警;
系统设计或系统性能应考虑到重载和紧急临界情况。
防止非法侵入系统及非法操作。
(19)充分依靠我们的技术优势,采用国际最先进的数字化视频压缩、解压、存储技术,以及最可靠的CCD摄像机科技成果,使该系统在相当长的时间内与科技发展相适应,并使系统具有强大的发展潜力。
(20)在满足使用环境和使用者功能要求的基础上,采用实用的方案,特别是功能操作方法力求简便,软件界面力求友好,数据处理,管理模式均采用模快化。
所有警情及地点资料能共享,特别方便保卫级人员使用。
(21)可扩充性和经济性:
为满足今后发展的需要,系统在使用的产品系列容量及处理能力,未来技术发展方面具有很强的兼容性。
各种终端设备可以直接互换,黑白、彩色兼容,制式兼容。
传输技术可以直接面向计算机网络发展的各种传输媒介及远程信息共享。
在以后升级过程中简便、经济而能不淘汰已有设备,不增加基础设备的成本。
(22)标准化和结构化:
该系统是一个整体综合的智能化系统,在系统设计中着重技术的标准化和器材的结构化、模块化。
从整体系统的完善上也体现了标准化的思想。
(23)设计规范和依据:
根据中国建设“数字码头”的目标,全面实施码头系统远程视频实时监控系统,对可能或正在发生的汛情、险情、灾情进行实时动态监控,及时采取预防与补救措施,全面提高安保人员工作的有效性和可靠性,保障人民生命财产安全具有重要作用。
2.1.2设计说明
本系统所选取的频段为2.4GHz和5.8GHz,国际免费开放频点,无线网络设备采用扩频方式,QPSK调制技术,可以实现11Mbps或54Mbps的数据传输速率.本监控系统的目的是实时掌握监控点的实际情况.为此,整个系统将采用由RO系列所组成的无线远程网络数字监控系统来实现.对监控点进行24小时有效的图像摄取、传输、显示和记录,而且还具有远程控制、录像回放、对讲等功能,以达到实时监控的目的。
数字化音、视频可以直接在计算机网络(局域网或广域网)[5]上传输图像数据,不受距离限制,信号不易受干扰,可大幅度提高图像及语音的品质和稳定性;
其次,数字音、视频可利用计算机网络联网,无须布线;
另外,数字化储存,经过压缩的音、视频数据可存储在磁盘阵列中或保存在光盘中,查询十分简便快捷。
LA-6080L远程微波图像传输系统,采用2.4-5.8GHZ频段的无线微波来传输远程监控视频信号。
LAR-485T/R无线数字指令收发系统,工作于RF射频频段,用于传输速率为1200BPS-9600BPS的串行数字信号。
其接口方式有RS232和RS485两种,它既可以与KWT多媒体控制系统配合使用,又能与控制矩阵和控制键盘相配套,应用十分灵活。
其全向发射覆盖范围可达到20公里。
它的工作方式为点频方式,频点通常有150MHZ、230MHZ和450MHZ等频点,发射功率为5W或25W,视控制距离而定。
由于工作频率远低于图像传输的频率,能够绕过一般的障碍物,一般情况下,某单位监控中心到前端距离不远且无高山等大的障碍物时,无须中继设备,都可以将控制指令传输到监控现场。
2.2系统功能说明
建立一套合理、完善、经济、科技的监控系统来满足现场实际情况的要求,码头防范系统不同其它领域的监控系统具有它的特殊性,前端点位分布位置一般都是坝头、港口或者直接的河岸边上。
监视的范围都是很广,很长,安装方式一般采用立杆高挂或安装在建议物上的形式等等,据以上分析选用了全方位转动摄像机,全方位转动大镜头变焦摄像机所具有速度和准确性恰是码头安防监控所需要的。
控制中心(单站控制室)配置:
系统的所有功能完成和功能设置及功能实现都通过监控中心配置来完成,因此监控中心的配置成为系统的关键,本套码头安防监控系统属多级联网控制系统,前端的监控图像授权在多个控制中心管理控制,整个系统图如下图2.2。
第一个控制中心是单站控制中心;
第二个控制中心是某市海洋局。
不同的控制中心可设置不同的授限,实现多级管理的功能。
本系统结合模拟和数字的共同特点,发挥其各自的优势,并互补各自的缺陷,采用了矩阵大系统的输入,联网方式,结合硬盘录像机录像功能。
矩阵键盘控制图像切换、联网,硬盘录像机保证效果的录像,共同把海防监控系统建立起来。
在有人值守的区域选用光端机传输视频图像到控制中心,光端机选用了数字式光端机,数字光端机采用先进的数字编码方式,可有效消除重影、抖动和通道间的串扰,从而可达到更高的视频传输品质。
数字式光端机即插即用的设计使得安装极为简便,因而无需进行电气或光学调节。
光端机每个通道的载波探测、数据发送和数据接收状态均有LED指示,可监视系统的运行状况。
1.点对点传输方式
对于3公里以上或者不方便布线的监控点,我们可以使用无线数字微波,因为数字微波成本低、安装只需要在监控点立杆安装上摄像机,视频服务器和无线数字微波发射机;
3-25公里中间在没有阻挡的情况下中间就不需要架线了,在监控中心安装数字微波接收,在PC电脑上安装监控软件就可以录像和控制,非常方便;
如果在监控点同时有4个摄像机也可以通过一套数字微波传回监控中心,数字微波只需要一次性投资,还可以同时传输多路图像;
同时可以传输网络信号、视频信号和各种控制信号等[6]。
几种方式相互比较数字微波成本低。
2.点对多点传输方式
数字微波支持点对多点,比如前端有多个发射设备从不同的地方向监控中心发射,中心用一个接收,同时接前方多个发射的图像。
3.点对多点加中继传输
我们同时考虑了在恶劣环境中有阻挡,或者跨城区传输,比如区要往市控制中心传输,这时就需要中继来延长传输距离或者绕越阻挡的障碍,无线数字微波也可以和现有的光纤或者互连网连接,在大型监控项目中我们提供多路图像集中监控设备及技术方案,多级监控中心、分级别控制管理、更多的节约施工成本和资源充分利用。
如图2.2是关于本设计的核心技术:
无线传输的设计图
图2.2
第二章前端设备的设计和配置
3.1数据采集、处理、管理程序
主要负责现场图像的采集、编码、存储、传输。
使用USB接口数字摄像头连接到主板上,通过程序控制其采集图像;
然后将获得的数据通过程序(编码库)进行压缩编码。
其中,视频编码符合H.263和H.264标准,并且程序
支持对采集参数的动态设置。
最终以动态库形式提供接口。
3.1.1网络摄像机
网络摄像机是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品,除了具备一般传统摄像机所有的图像捕捉功能外,机内还内置了数字化压缩控制器和基于WEB的操作系统,使得视频数据经压缩加密后,通过局域网,internet或无线网络送至终端用户。
而远端用户可在自己的PC上使用标准的网络浏览器,根据网路摄像机自带的独立IP地址,对网络摄像机进行访问,实时监控目标现场的情况,并可对图像资料实时编辑和存储,另外还可以通过网络来控制摄像机的云台和镜头,进行全方位地监控[7]。
我们选择的网络摄像机是一种为内嵌镜头的一体化机种,这种网络摄像机的镜头是固定的,不可换;
是由镜头,滤光器、影像传感器、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器所组成。
网络摄像机作为摄像机家族中的新成员,也有着与普通摄像机相同的操作性能,例如,具有自动白平衡、电子快门、自动光圈、自动增益控制、自动背光补偿等功能。
另一方面,由于网络摄像机带有的网络功能,因此又可以支持多个用户在同一时间内连接,还具有双通道功能,既可同时实现模拟输出和网络数字输出。
机械特性:
一体化结构,聚云台、解码控制器、防护罩、一体化摄像机于一体
RS-485反馈云台信息;
云台方位显示,摄像机变倍显示;
AC线性同步
128个预置位,预置位精度小于0.05度
可变自动巡视速度1o-40o/秒可设置
预置目标速度:
水平150o/秒、垂直100o/秒
水平手动控制速度0.1o-100o/秒,垂直手动控制速度0.1o-80o/秒
360o持续水平转动,垂直转动有“自动翻转”功能
云台速度比例变化-云台速度与变焦镜头的深度成比例不断下降。
8个预置位巡视功能,停留时间可设置
上电自恢复式一用户可指定上电后球的动作;
电气连接快而简便;
内置浪涌及雷击保护装置,如图3.1是集成了云台、摄像机、编码器的一体机:
图3.1
3.1.2视频服务器和视频编码器
采用高性能、SOC芯片进行音视频采集、压缩、传输于一体的嵌入式网络编码设备,结合标准的H.264编码算法,能实现很好的清晰度与网络传输的流畅性
(1)从某种角度上说,视频服务器可以看作是不带镜头的网络摄像机,或是不带硬盘的DVR,它的结构也大体上与网络摄像机相似,是由一个或多个模拟视频输入口、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器所构成。
视频服务器将输入的模拟视频信号数字化处理后,以数字信号[8]的模式传送至网络上,从而实现远程实时监控的目的。
由于视频服务器将模拟摄像机成功地“转化”为网络摄像机,因此它也是网络监控系统与当前CCTV模拟系统进行整合的最佳途径。
我们的视频服务器以1路视频输入为主,且具有低照度、高灵敏度的特性,并且在网络上远程控制云台和镜头的功能,另外,还可以支持音频实时传输和语音对讲功能。
(2)实时网络传输的网络视频编码器
MPEG-4
ASP硬件压缩,分辨率从CIF到Full
D1;
视频流支持QOS(L2,
L3)(单播/组播)
压缩格式:
MPEG-4ASP硬件压缩
分辨率:
QCIF(160x112)NTSC,
176x144(PAL)
CIF
(352x240)NTSC,
352x288(PAL)
Full
D1(720x480)NTSC,
720x576(PAL)
影像帧速:
30帧/秒full
D1分辨率(NTSC);
25帧/秒full
D1分辨率(PAL)
支持协议:
TCP,
UDP,
HTTP,
PPPOE,
DDNS,
DHCP,
1GMP
QOS:
Layer
2,
3
WAN端口:
RJ-45x1(10/100base-T)
LAN端口:
串行端口:
4-pin
terminal
block(TX+,
TX_,
RX+,
RX_)
模拟视频输入:
Composite
x1,F/BNC连接器(NTSC/PAL)
模拟视频输出:
数字输入:
终端接口x3
数字输出:
电源:
12V/1.5A/18W
工作温度:
5℃∽50℃
湿度:
RH10℅∽90℅
安全性:
访问密码/身份验证保护
其它功能:
●
通过网络触发D1/0事件
●内建Web管理界面和网络界面
●支持客户端的操作系统:
Win
2000;
XP;
2003
3.1.3视频服务器和云台进行配置
因为视频服务器的初始IP:
192.168.1.200,在浏览器中输入192.168.1.200,进入配置页面,然后在网络参数中更改IP、通讯端口、WEB端口,然后单击“设置”,如图3.2示
图3.2
同理在“编码参数“选项中对通道、编码类型、分辨率、码流进行如图3.3设置。
图3.3
同理在“云台参数“和”串口参数“选项中分别进行配置,如图3.4-3.5
图3.4
图3.5
3.2无线网桥的配置
无线网桥传输标准常采用802.11b或802.11g、802.11a和802.11n标准,802.11b标准的数据速率是11Mbps,在保持足够的数据传输带宽的前提下,802.11b通常能够提供4Mbps到6Mbps的实际数据速率,而802.11g、802.11a标准的无线网桥都具备54Mbps的传输带宽,其实际数据速率可达802.11b的5倍左右,目前通过turb和Super模式最高可达108Mbps的传输带宽;
802.11n通常可以提供150Mbps到600Mbps的传输速率。
本设计将用到2个5.8GHZ网桥进行一对一(WDS)配置(信道设为11),6个2.4GHZ网桥,都是进行二对一的配置(信道分别设为1和5),当然是2个作为AP,4个作为S,为了不会互相干扰,或者来自运营商基站的干扰,组名分别设为A4和A5。
然后就可以将这三路网络信号通过另外两个5.8GHZ网桥传回监控中心了。
3.2.12.4G网桥的技术实现
无线设备WB24008G室外型电信级无线AP/网桥工作在2.4GHz频段,符合IEEE802.11g标准,采用OFDM(正交频分复用)技术,具有速率高、距离远等特点,可采用点对点或点对多点的组网方式将分布于不同地点和不同建筑物之间的局域网连接起来[9]。
室外一体化设计更进一步简化了客户安装程序和降低花费及成本。
本设计采用防风、防雨、防雷、防晒、防尘、防震以及散热设计,基于以太网线供电技术,易于在室外安装使用;
由于无需铺设专用馈缆,可减少传输损耗。
产品特点:
●性能优异:
符合IEEE802.11g标准,采用OFDM(正交频分复用)技术,实际数据速率高达20Mbps以上;
●组网灵活:
支持点对点、点对多点、中继模式,还具有AP、Client、Repeater、Bridge等多种应用模式;
●支持动态信道系统DFS、自动功率控制TPC、支持VLAN;
●高输出功率:
高达200mW的输出功率,特别适合远距离组网,外接天线时通信距离达30Km;
●网络管理:
基于Web远程管理或SNMP集中管理;
●接收电平显示:
根据信号质量变化,直观、方便工程施工、测试;
●IP工具软件:
当您忘记无线设备IP地址时,可以用(IPConfig)工具软件搜索设备的IP地址;
●多重安全措施:
支持64/128/152bitWEP
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- 基于 无线网络 码头 监控 系统 实现 毕业设计