淺析移動(dòng)視頻監(jiān)控技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

李哲明

廣東電網(wǎng)公司湛江供電局 524005

電力行業(yè)的發(fā)展與整個(gè)社會(huì)息息相關(guān)，在供電企業(yè)的安全生產(chǎn)中，視頻監(jiān)控是關(guān)鍵一環(huán)。如今，越來(lái)越多的供電企業(yè)開(kāi)始重視視頻監(jiān)控平臺(tái)的升級(jí)換代。在此過(guò)程中，引入最新的移動(dòng)視頻監(jiān)控技術(shù)，可以進(jìn)一步保障供電安全。該技術(shù)主要應(yīng)用在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端上，結(jié)合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與流媒體技術(shù)，使視頻監(jiān)控技術(shù)能夠更好地為安全供電服務(wù)。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的普及與4G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬有了大幅度的提高，有效解決了供電企業(yè)視頻監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散、線纜鋪設(shè)難等關(guān)鍵問(wèn)題，監(jiān)控點(diǎn)視頻圖像可以隨時(shí)隨地聯(lián)網(wǎng)查看，還能夠通過(guò)移動(dòng)終端設(shè)備進(jìn)行調(diào)整與控制。

1. 移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在供電企業(yè)中的應(yīng)用分析

供電企業(yè)輸電線路的監(jiān)測(cè)，是最早引入移動(dòng)視頻監(jiān)控技術(shù)的領(lǐng)域。輸電線路通常較為分散，距離也長(zhǎng)，只有用無(wú)線視頻監(jiān)控技術(shù)才能更好地對(duì)輸電線路進(jìn)行監(jiān)控。以前得到廣泛應(yīng)用的是CDMA，但2G網(wǎng)絡(luò)的帶寬有限，視頻圖像的傳輸速度難以保證。而且如今的供電企業(yè)越來(lái)越看重突發(fā)事件的處理，對(duì)視頻傳輸?shù)囊蕾囆愿鼜?qiáng)。隨著3G技術(shù)的成熟，基于3G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在電氣故障搶修中正在取代原來(lái)的CDMA。該系統(tǒng)可以讓身在應(yīng)急指揮中心的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)與專(zhuān)家通過(guò)應(yīng)急指揮中心大屏幕觀看搶修現(xiàn)場(chǎng)的3G手機(jī)或3G移動(dòng)攝像機(jī)傳回的較為清晰流暢的音頻和視頻圖像，出差在外的領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家也能通過(guò)3G手機(jī)或平板電腦收看現(xiàn)場(chǎng)的視頻和聲音，這樣可以對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行更好的指揮。另外，在輸變電的現(xiàn)場(chǎng)施工或者進(jìn)行變電運(yùn)行的重要操作時(shí)，該技術(shù)還能進(jìn)行非常到位的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)護(hù)。

對(duì)于電力系統(tǒng)這種具有大量無(wú)人值守變電站、移動(dòng)車(chē)輛、工程現(xiàn)場(chǎng)、應(yīng)急處置現(xiàn)場(chǎng)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)線化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控為行業(yè)安全管理提供了重要的技術(shù)支撐手段，而且隨著3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使無(wú)線移動(dòng)視頻的數(shù)據(jù)傳輸速率更快，監(jiān)控質(zhì)量也更高。如今需要迫切解決的問(wèn)題是將移動(dòng)視頻技術(shù)完美結(jié)合進(jìn)電力安全生產(chǎn)中，開(kāi)發(fā)出更好地符合供電企業(yè)特點(diǎn)與需求的軟件，從而進(jìn)一步提升電力安全生產(chǎn)的管理水平。

如今，大部分的供電企業(yè)都在建設(shè)成熟的視頻集中監(jiān)控管理平臺(tái)，推動(dòng)輸配點(diǎn)線路與變電站朝無(wú)人值守方向發(fā)展。為了減少移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的成本，在原有的監(jiān)控管理平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行3G甚至4G的移動(dòng)視頻監(jiān)控功能開(kāi)發(fā)，對(duì)資源進(jìn)行更好的統(tǒng)一管理與調(diào)配，進(jìn)一步提高電力工作的效率，從而達(dá)到節(jié)省投資的目的，成為很多供電企業(yè)的首選方案。

2. 3G與4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在移動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

流媒體技術(shù)是移動(dòng)視頻監(jiān)控的核心技術(shù)，可以采集視頻信號(hào)，對(duì)編碼進(jìn)行壓縮流化，實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的傳輸與中繼分發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為視頻監(jiān)控平臺(tái)、前端采集設(shè)備、手機(jī)終端與傳輸網(wǎng)絡(luò)等部分。供電企業(yè)可以在原來(lái)的視頻監(jiān)控平臺(tái)上進(jìn)行擴(kuò)容，使視頻監(jiān)控具備移動(dòng)功能。包括增加一臺(tái)3G監(jiān)控平臺(tái)服務(wù)器，也可以是4G監(jiān)控平臺(tái)服務(wù)器，取決于要升級(jí)到哪個(gè)層次。另外增加一臺(tái)Web發(fā)布服務(wù)器，再增加一些前端3G或4G視頻采集設(shè)備即可。此為硬件方面。在軟件方面，需開(kāi)發(fā)出適合電力安全生產(chǎn)、應(yīng)急指揮、統(tǒng)一管控的軟件模塊，使3G/4G移動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)無(wú)縫接入統(tǒng)一管控的平臺(tái)軟件。（見(jiàn)圖1）

圖1 系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖

2.1 前端采集設(shè)備

該設(shè)備由攝像頭、報(bào)警器和編碼器組成。視頻圖像由前端攝像頭采集后，通過(guò)編碼器進(jìn)行編碼，成為符合終端播放的格式，最后發(fā)送到監(jiān)控平臺(tái)。當(dāng)前端的監(jiān)控源出現(xiàn)異常情況，監(jiān)控平臺(tái)會(huì)接受到報(bào)警信息，然后用短信或彩信的形式發(fā)給用戶。在此過(guò)程中，用無(wú)線3G或4G視頻服務(wù)器，可以傳輸清晰、連貫的視頻，監(jiān)控人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)就能看到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)音視頻，出差的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)也可通過(guò)手機(jī)上網(wǎng)觀看現(xiàn)場(chǎng)的音視頻，使搶險(xiǎn)救災(zāi)工作能夠更加及時(shí)，得到更好的指揮。

2.2 移動(dòng)視頻監(jiān)控平臺(tái)

基于3G或4G的移動(dòng)視頻監(jiān)控平臺(tái)，由諸多功能模塊組成，包括流媒體、管理、控制等服務(wù)模塊，還有3G或4G接口模塊與Web管理模塊。平臺(tái)接收到的視頻流經(jīng)過(guò)流媒體服務(wù)模塊發(fā)送到手機(jī)終端，利用手機(jī)上安裝的客戶端軟件就能看到現(xiàn)場(chǎng)情況。為了讓用戶能夠用手機(jī)終端操控前端攝像頭，其功能需要用控制服務(wù)模塊實(shí)現(xiàn)。另外還要增加包括前端設(shè)備管理、用戶注冊(cè)管理等前端服務(wù)模塊。只要擁有監(jiān)控管理權(quán)限，就能看到監(jiān)控點(diǎn)內(nèi)容。

2.3 終端設(shè)備

3G手機(jī)和3G平板電腦是最便利的終端設(shè)備，為了實(shí)現(xiàn)3G手機(jī)和平板電腦的觀看與控制監(jiān)控功能，手機(jī)終端要具備播放視頻流的功能，還要實(shí)現(xiàn)操控?cái)z像頭的功能，可以通過(guò)手機(jī)終端客戶端軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，用戶的控制命令經(jīng)過(guò)軟件發(fā)送到監(jiān)控平臺(tái)，然后由平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)到前端的設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)控制攝像頭的目標(biāo)。

2.4 選擇傳輸網(wǎng)絡(luò)

3G或4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步增加了系統(tǒng)容量，使通信質(zhì)量與數(shù)據(jù)傳輸速率得到有效提高。在無(wú)縫漫游技術(shù)的支持下，無(wú)線通信系統(tǒng)可以連接網(wǎng)絡(luò)，使移動(dòng)終端的功能更加強(qiáng)大。當(dāng)前普及的有三種標(biāo)準(zhǔn)的3G網(wǎng)絡(luò)，包括中國(guó)電信的CDMA2000、中國(guó)移動(dòng)的TD-SCDMA以及中國(guó)聯(lián)通的WCDMA。由于上行帶寬在監(jiān)控系統(tǒng)中得到更多的應(yīng)用，因此移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸能力得到進(jìn)一步提高。流媒體請(qǐng)求經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別，終端會(huì)選取合適的單元進(jìn)行轉(zhuǎn)碼工作，達(dá)到降低流媒體帶寬占有的目的，從而使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力得到提高。

2.5 選擇合適的編碼技術(shù)

當(dāng) 前 的 監(jiān) 控 編 碼 技 術(shù) 主 要 有MJPEG,MPEG1/2,MPEG4（SP/ASP），H.264/AVC等，由于壓縮技術(shù)的不同，將直接影響到傳輸質(zhì)量。H.264視頻編解碼技術(shù)性能較高，數(shù)據(jù)壓縮比率很高，當(dāng)圖像質(zhì)量相等時(shí)，H.264的壓縮比遠(yuǎn)高于另外三種技術(shù)，從而節(jié)省了下載時(shí)間，降低了數(shù)據(jù)流量的費(fèi)用。當(dāng)選擇數(shù)字視頻流技術(shù)時(shí)，建議選擇H.264格式，保證穩(wěn)定的視頻流傳輸，而且不受自然環(huán)境限制。

2.6 建立統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)軟件

當(dāng)前很多供電企業(yè)各自開(kāi)發(fā)建立了一套移動(dòng)視頻監(jiān)控平臺(tái)，各平臺(tái)之間互不關(guān)聯(lián)。這樣既造成同一功能的系統(tǒng)平臺(tái)重復(fù)建設(shè)，也會(huì)對(duì)將來(lái)省公司或網(wǎng)公司的統(tǒng)一管理帶來(lái)不便。因此，在軟件方面，需開(kāi)發(fā)出適合電力安全生產(chǎn)、應(yīng)急指揮、省公司或網(wǎng)公司統(tǒng)一管控的軟件平臺(tái)，同時(shí)該軟件平臺(tái)應(yīng)能兼容現(xiàn)有的3G/4G移動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)，以便現(xiàn)有的系統(tǒng)能無(wú)縫接入統(tǒng)一管控的平臺(tái)軟件。這樣既可以統(tǒng)一管理又可以避免重復(fù)投資，節(jié)約資金。

2.7 服務(wù)質(zhì)量策略

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的不同導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量對(duì)的側(cè)重點(diǎn)不同，由于網(wǎng)絡(luò)具有特殊性，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：一是帶寬的不足；二是穩(wěn)定性不夠，波動(dòng)性較大；三是網(wǎng)絡(luò)誤碼率與丟包率偏高。因此在移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，要有服務(wù)質(zhì)量保證策略，利用動(dòng)態(tài)的調(diào)整碼率來(lái)保證視頻的流暢度與實(shí)時(shí)效果。實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控功能，注意檢測(cè)頻包的往返時(shí)延以及丟失率等參數(shù)，可以在原始數(shù)據(jù)流中增加冗余數(shù)據(jù)，保證原始數(shù)據(jù)在冗余數(shù)據(jù)中的恢復(fù)功能。

另外可以自適應(yīng)FEC的編碼模塊加入系統(tǒng)，根據(jù)視頻幀的重要性以及服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控模塊所提供的網(wǎng)絡(luò)狀況，對(duì)FEC的保護(hù)策略進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。同時(shí)速率控制模塊可以估算當(dāng)前用戶的可用帶寬，從而使輸出碼流的碼率大小符合視頻編碼要求。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的服務(wù)負(fù)荷較大，要根據(jù)每一位用戶的網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行單獨(dú)編碼，從而降低系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中通常用UDP進(jìn)行視頻碼流傳輸，難免會(huì)有視頻碼流丟失的情況發(fā)生，因此視頻解碼器要具備隱藏錯(cuò)誤甚至恢復(fù)錯(cuò)誤的能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

如今，3G與4G網(wǎng)絡(luò)得到廣泛的應(yīng)用，基于該技術(shù)的移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)比傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)更加優(yōu)越，主要表現(xiàn)在傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)，抗干擾能力更強(qiáng)，而且相關(guān)設(shè)備可以靈活按照，不用進(jìn)行電纜鋪設(shè)，用全新的圖像監(jiān)控技術(shù)保障電網(wǎng)的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著通信、網(wǎng)絡(luò)與圖像壓縮技術(shù)的快速發(fā)展，新一代移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)被越來(lái)越多的供電企業(yè)所應(yīng)用，在應(yīng)急指揮、監(jiān)控輸電線路、電力建設(shè)等方面發(fā)揮了較大的作用。本文的技術(shù)改造方案，還能進(jìn)一步幫助供電企業(yè)節(jié)省相關(guān)的投資資金，降低系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)成本。

[1]向穩(wěn)新. 移動(dòng)視頻監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀與架構(gòu)[J]. 中國(guó)公共安全,2009(9)

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[3]胡小麗. 基于流媒體技術(shù)的3G移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究[J]. 科技風(fēng),2009(4)