基于WDS智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：通過對(duì)我國(guó)目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的分析，針對(duì)傳統(tǒng)有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)施工復(fù)雜、線路雜亂、維護(hù)困難等缺陷，提出了一種基于無線分布式系統(tǒng)（Wireless Distributed System，WDS）的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，具有組網(wǎng)靈活、易于擴(kuò)展和維護(hù)方便等特點(diǎn)，為工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)等惡劣環(huán)境中的重點(diǎn)監(jiān)視目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控提供了新的途徑。

關(guān)鍵詞：WDS；智能監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP391.41

隨著全國(guó)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域自動(dòng)化和信息化（簡(jiǎn)稱“兩化”）的穩(wěn)步推進(jìn)，作為“兩化”重要組成部分的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，替代了工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)特別是高溫、高粉塵等惡劣環(huán)境下的工作人員，節(jié)省了大量人力物力的同時(shí)，也為人員安全提供了可靠的保障。目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般通過同軸電纜、雙絞線等進(jìn)行信號(hào)傳輸，但是由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)工藝復(fù)雜等原因?qū)е虏季€困難、線纜易老化以及大范圍移動(dòng)中的監(jiān)控目標(biāo)無法精確監(jiān)控等問題，同時(shí)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的電磁環(huán)境使得有線傳輸視頻信號(hào)極易受到干擾?；赪DS的智能監(jiān)控系統(tǒng)具有組網(wǎng)靈活、易于擴(kuò)展和維護(hù)方便等特點(diǎn)，解決了目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的諸多問題。

1 WDS的基本概念

隨著無線網(wǎng)絡(luò)特別是無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network，WLAN）應(yīng)用的日趨廣泛，WDS在諸多領(lǐng)域的無線組網(wǎng)中被廣泛采用。WDS在無線組網(wǎng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中無線網(wǎng)橋通過介質(zhì)訪問控制（Media Access Control，MAC）來相互識(shí)別，用一個(gè)無線信道進(jìn)行通信[1]。WDS的主要網(wǎng)絡(luò)特性是：自由靈活，對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)依賴度低；強(qiáng)大的擴(kuò)展性，接入方便不受限制；組建快捷，對(duì)環(huán)境依賴度低[2]。WDS用來做中繼橋接的功能，可以使無線加入點(diǎn)（Access Point，AP）之間通過無線進(jìn)行橋接，同時(shí)不影響無線AP覆蓋的功能[3]，為智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)良好的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

2 智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為遠(yuǎn)程監(jiān)控的重要方式之一，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建方式也趨于多樣化、智能化。WDS的應(yīng)用使得無線網(wǎng)橋工作方式更為靈活，有三種工作方式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、中繼連接[4]?；赪DS的智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括視頻采集、信號(hào)傳輸、終端顯示三部分。

2.1 視頻采集

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)部位，實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控信息的感知，宏觀上增強(qiáng)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的掌控，并通過遠(yuǎn)程控制彩色攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控范圍設(shè)定、監(jiān)控角度調(diào)整、移動(dòng)偵測(cè)告警等的功能。隨著信息技術(shù)（IT）、信息通信技術(shù)（ICT）、集成電路技術(shù)（IC）等的飛速發(fā)展，無線高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的應(yīng)用越來越普遍，無線頻段一般為2.4GHz或5.8GHz，為ISM（Industrial Scientific Medical）開放頻段，由ITU-R定義，主要開放給工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)使用。無線高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的輸出信號(hào)一般采用H.264壓縮，進(jìn)一步緩解了網(wǎng)絡(luò)壓力；各類控制信號(hào)也隨著視頻信號(hào)一同進(jìn)行傳輸。無線高清攝像機(jī)與AP的連接模式如圖1所示：

圖1 無線高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與AP連接示意圖

2.2 信號(hào)傳輸

需要視頻監(jiān)控的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，特別是冶金生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，大多環(huán)境復(fù)雜，有線布線比較困難，同時(shí)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾比較嚴(yán)重，為視頻信號(hào)、控制信號(hào)等的傳輸帶來了一定困難?；赪DS的智能監(jiān)控系統(tǒng)，采用無線頻段一般為2.4GHz或5.8GHz，有效避開了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工頻信號(hào)干擾等。WDS靈活的組網(wǎng)方式，也為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞恼{(diào)整提供了方便，更好的滿足了不同應(yīng)用環(huán)境下的需求。

目前，無線網(wǎng)橋傳輸標(biāo)準(zhǔn)常采用2.4GHz頻段的802.11b或802.11G以及采用5.8GHz頻段的802.11a或802.11an，802.11b標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速率是11Mbps。同時(shí)要盡量避免各個(gè)信道之間的信號(hào)干擾，保證網(wǎng)絡(luò)信號(hào)有效、穩(wěn)定的傳輸。一般情況下一路視頻信號(hào)壓縮后所需帶寬為4～6Mbps甚至更高，無線網(wǎng)橋的高帶寬特性為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的運(yùn)行奠定了可靠的基礎(chǔ)。基于WDS的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在滿足視頻信號(hào)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，也為無線高清攝像機(jī)的控制信號(hào)傳輸（如云臺(tái)控制等）提供了方便。

2.3 終端顯示

基于WDS的智能監(jiān)控系統(tǒng)，以嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)、流媒體服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器為數(shù)據(jù)處理的核心，對(duì)多路視頻流進(jìn)行統(tǒng)籌、調(diào)度。終端大屏幕顯示采用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS），將現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)視頻采集點(diǎn)實(shí)時(shí)顯示在圖形用戶界面（Graphical User Interface，GUI），并包含一系列的控制功能。

終端大屏幕的控制功能包括：

（1）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程配，如新增無線高清攝像機(jī)入網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞恼{(diào)整等；

（2）本系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備校時(shí)，為系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備提供高精度的時(shí)間校正；

（3）本系統(tǒng)日志查詢，如報(bào)警日志、操作日志及統(tǒng)計(jì)；

（4）遠(yuǎn)程錄像調(diào)取回放，通過流媒體服務(wù)器回放視頻圖像。

3 結(jié)束語

本文在介紹了WDS相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，應(yīng)用WDS實(shí)現(xiàn)了智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，解決了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)布線困難、易受電磁干擾等問題，同時(shí)靈活的組網(wǎng)方式為系統(tǒng)優(yōu)化提供了極大的方便。隨著手機(jī)、PAD等移動(dòng)多媒體終端的飛速發(fā)展，基于WDS的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)也將為移動(dòng)多媒體終端對(duì)遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控提供可靠的平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁國(guó)斌.無線網(wǎng)橋增值功能的研究、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2009.

[2]覃江軍.無線分布式系統(tǒng)（WDS）的應(yīng)用[J].廣西通信技術(shù)，2007（04）：45-48.

[3]Matthew Gast.802.11.Wireless Networks The Definitive Guide[M].2nd ed.OReilly，2005.

[4]劉改順，曾學(xué)杰.基于無線網(wǎng)橋的天然氣管道遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)[J].甘肅科技，2013（13）：15-16.

作者簡(jiǎn)介：朱俊杰（1986-），男，河北唐山人，工程碩士在讀，助理工程師，主要從事工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用與研究。

作者單位：遷安首信自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司，河北唐山 064400