车载式无线移动视频监控系统的组成与工作原理

车载式无线移动视频监控系统,是将拾取视频图像的摄像机安装在可开动的车上,并利用公用移动通信等网络,将远程的多个监控点设备(含利用手机摄取的视频信息)连接起来,而进行的一种传输视频和控制信号的系统。实际上,这种无线移动视监控系统通过在基于BREW平台的手机或者具有嵌入式操作系统的PDA上安装专用的视频解码软件,用户就可以随时随地打开手机或PDA,通过公用移动通信网络去进行监控。此外,也可查看家中、公司的情况,从而能放心地工作和旅行。这种无线移动视频监控不受时空限制,非常灵活、方便、实时、实用。由于手机号码的唯一性,这种监控又非常安全可靠,加上成本低,又能实现现场无人值守等视频监控功能,因而其应用将非常广泛,是视频监控发展的一个方向。

一、车载系统的组成及原理

车载系统是车载式无线移动视频监控系统的核心,即这种视频监控系统的监控前端。车载系统的组成及原理框图如图1所示。

图1 车载系统的组成及原理框图

由图1可知,车载系统主要由4~8台摄像机、无线网络DVR或DVS,以及微机或笔记本电脑与监视器、手机与对讲机等组成。这种车载系统可安装在不同用途的车、船、飞机上,如安装在公共安全重大突发性事件监控车、交警流动监控车、110巡逻车、红十字救护车、银行运钞车、电视采访车、公交车、长途巴士、出租车、消防车等车辆及船舶、直升机等可移动运载工具上,可实现对异地事发现场的实时监控。

显然,选择摄像机的多少是根据车的大小与需要而设的,并可根据需要选择十字标尺摄像机(一般可选1~2台),以便对目标的距离与大小进行检测,以及对现场易倒塌的物体进行预/报警等。

由图1可看到,摄像机所采集的视频信号输入到嵌入式无线网络DVR、无线网络DVS或安装音/视频压缩卡的PC式无线网络DVR中,它一方面将视频信号分割显示在监视器与微机屏幕上;另一方面经MPEG-4或H.264及最新的H.265编码、压缩为数字信号,并按照标准的无线移动网络通信协议发送到无线移动网络,供移动终端显示和传输到远程监控管理中心去处理。通过微机,还可控制安装在车顶上的摄像机的电动变焦镜头、全方位云台、室外防护罩雨刷及红外灯开关等。

值得指出的是,这里专用的无线网络DVR或无线网络DVS是监视系统前端的核心设备,它集成了视频捕捉、视频分割、视频编码压缩、网络传输及报警触发等功能。它们根据预定的间隔定期采集视频数据,将选中的模拟视频信号编码压缩成所需格式的数字视频流,通过公用移动通信网络模块无线发送。前端还可采用三可变镜头的夜视级摄像机,并配备红外聚光灯等,以解决大雾、暴雨等恶劣环境下的照明问题。

无线移动监视系统前端的车载系统采用汽车蓄电池进行供电,各监视前端通过公用移动通信网络无线信道连接监控中心的监视系统服务器,由视频监视系统软件进行集中显示和统一管理。

二、车载式无线移动视频监控系统的组成与工作原理

车载式无线移动视频监控系统,采用了先进的视频压缩算法H.264及最新的H.265流媒体视频数据压缩技术的无线传输网络解决方案,并整合了公用移动通信网络的数据通信功能和数字视频编码功能。即把摄像机图像经过视频压缩编码模块压缩,通过智能无线通信终端发射到公用移动通信网络,实现视频数据的交互、发送/接收、加/解密、加/解码、链路的控制维护等功能。根据应用,把实时动态图像传到距离用户最近的联通通信网络,并可以通过Internet访问系统服务器得到实时图像信息。该系统整合了公用移动通信网络和Internet网络的优势,从而在空间和距离上产生了突破性拓展。

车载式无线移动视频监控系统的组成与工作原理如图2所示。

图2 车载式无线移动视频监控系统的组成及原理框图

由图2可知,车载式移动视频监控系统主要由监控前端的车载系统、移动终端、传输网络、远程监控管理中心四个部分组成。

(1)监控前端。监控前端即前面所述的车载系统。

(2)移动终端。包括有4G与5G运行BREW/WinCE/Linux平台的手机、4G与5G手机,或者PDA及带LTE网卡的笔记本电脑等。显然,这些终端需安装专用视频解码软件,方可实现移动视频监控功能。

值得指出的是,装有摄像头的手机同时也可作为移动采集端,其所采集的图像除可传给其他移动终端外,也可传到监控管理中心。

(3)传输网络。移动视频监控系统的传输网络,采用4G、5G等的公用移动通信网络来实现视/音频实时监控。目前,系统一般优先考虑5G方式,在5G信号覆盖不良的区域才选择4G方式。现在,由于4G与5G的商用,实际多采用5G传输方式。

远程监控管理中心,可以通过Internet访问系统服务器得到实时的图像信息。由于系统整合了公用移动通信网络和Internet的优势,从而在空间和距离上产生了突破性的拓展。

(4)远程监控管理中心。远程监控管理中心除电视墙与声光报警等设备外,按照逻辑功能可划分为数据库服务器、管理服务器、流媒体服务器和备用服务器等服务器群。

总之,车载式无线移动视频监控系统集无线移动通信网技术功能和数字视频编码技术为一体,把摄像机拍摄的图像信息经过压缩,通过无线移动通信接口发射到公用移动通信网络。根据应用,把实时图像传到手机、PDA、营运商网关。还可以通过Internet从营运商网关得到实时图像信息。这种移动视频监控系统,具有经济、可靠、高效、便捷、安全的突出特点,尤其可在移动状态传输视频,部署非常灵活、广泛,真正实现了“千里眼、顺风耳、处处通”,使人类视觉得到了无限延伸。

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