关于基地无线远程视频传输及检修专家支持系统的初步研究

陈思 郑杰

【摘要】无线视频传输系统和故障远程诊断系统，可以为航油华北区提供高速、安全、可靠和可扩展的信息基础平台，有效的支撑ERP、生产营运指挥调度、安全管理综合业务、实现飞机加油车车辆维护的管理提升一个高的水平，在民航飞机加油行业也是技术创新。

【关键词】远程视频 无线

1背景及可行性

1.1项目背景

中国航油华北公司隶属于中国航空油料集团公司，是以原中国航空油料总公司为基础组建的国有大型航空运输服务保障企业，是国内最大的集航空油品采购、运输、储存、检测、销售、加注为一体的航油供应商，国务院授权的投资机构和国家控股公司试点企业，国务院国资委管理的中央企业。

华北公司供油保障网络覆盖两省、两直辖市和一个自治区的23个机场，现有各类飞机加油车近150余部，年保障航班达43万架次。随着加油车辆的增多，为了提高生产效率，杜绝责任等级事故，保障万吨油责任差错和万架次差错均为零的考核指标，通过现场情况无线监控平台的建设与实施，实现业务管理科学化、数字化、精细化、可视化，为指导生产运行提供可靠的服务。

1.2项目可行性

随着计算机信息技术、CDMA网络的普及和高速发展，计算机管理系统及通信设备数量迅猛增加，已成为各类企事业单位业务管理的核心平台，石油天然气企业随着安全生产的要求不断提高，为了提高劳动生产率，保障设备的长期稳定运行、减少安全隐患，增强安全防范能力，以方便对重点部位的实时情况进行准确、直观了解，实现对整个作业过程进行图像监控。

在很多有线电缆难以敷设的区域，过去只能依靠人工巡查来非实时的获取现场资料，时延长，效果差，现在随着基于无线的数据传输系统飞速发展，情况有了很大改观，北京热力多年前就实现了基于无线的热力井节点组网联控，无线视频传输在油品、危险品运输，物流控制乃至公交系统都有了广泛应用。随着基于噪声载波的CDMA技术数据传输带宽不断拓展，3G技术的成熟，以及运营商对重点项目的特许支持，基于无线的高清视频传输也成为了可能，并且在国外相关领域已经有了一些基于无线视频的组网案例。在民航和军方以及其他领域，有别于通用民用系统的，基于安全的高清视频无线传输正得到越来越广泛的应用。

目前随着企业代化水平不断提高，网络得到全面改造，各部门、单位都有相应的网络，使点对多点，系统组网的远程网络视频监控成为可能。安全值班人员、企业领导可随时对重点部位进行监控和监视，对既发事件的影像记录随时调用，以便能实时、直观地了解和掌握重点部位的情况，及时扼制险情、分析险情，并对发生的情况做出反应，为事件的分析、处理提供直接有效的证据。原有的纯有线视频监控体系局限性日益明显。

2需求及必要性

2.1项目必要性

视频监控系统：目前视频监控系统为传统的固定网络视频监控系统，但是部分因自然条件不具备布线的区域，就没有安装监控设备，造成部分盲点。给现场监控、车辆调度带来实际困难。

无线远程视频传输系统

机加油车维护系统：目前飞机加油车辆维护还是依靠传统的作业模式，出现复杂问题现场人员难以解决时，只能依靠专业人员飞赴现场解决问题，耗费成本费用高，响应时间业也无法保证。但是随着业务的增加及车辆服役年数的增加，各种异常故障发生率上升，目前专业人员数量已经不能满足需求。无法保证每个机场都配备有经验的专业维修人员，现场客观上需要本部技术支持。

2.2项目需求

为了满足现状和未来使用需求，其核心是建设基于无线传输的视频监控系统和远程诊断专家支持系统。即以北京为中心建立覆盖华北区域的故障远程诊断系统，专业有经验的技术人员与现场的排故人员建立互动的视频及语音通话系统，让解决故障更快捷，准确，缩短排故时间，节约人力，物力，成本。

3目标和技术方案

3.1项目目标

利用现有商业公用无线传输平台，优先采用高带宽，高安全，低成本的WCDMA噪声载波通讯传输技术，因地制宜的研发中航油系统车辆车载监控系统，实现飞机加油车辆、现场加油过程环境全监控，包括加油进程及现场情况应急处理等。

系统采用B/S（Browser/Server）架构和C/S（Client/Server）体系实现，建设体系应有前瞻性和可扩展性，充分考虑满足航空加油业务管理和未来发展的需求。

系统应根据航空加油的实际情况建立完善的系统功能、数据操作的权限管理模块，并通过访问控制、传输加密，申请专用保密传输信道等一系列手段保障数据传输和数据库安全性。

传输系统具有完善的故障、错误处理机制，错误提示简单明晰，并提供相应的错误解决办法的提示。

系统按照高可靠性、模块化的原则设计各层各模块，从而使系统具有很好的扩展性，易于维护。

系统能够合理规划数据流量，提供参考数据。

系统控制有严格的用户权限控制，合理划分不同级别的管理权限和内容；

数据库按照BCNF标准设计，减少数据冗余，优化数据存储。

系统采用五层结构体系，系统分成表示层、业务层、接口层、实体层、数据访问层，按照高内聚、低耦合的原则设计各层各模块，从而使系统具有很好的扩展性。

3.2技术方案

系统设备通过3G通信技术，让异地技术指导人员及现场维护人员的口令及动作通过视频及音频的传输到各自本地显示设备，参与双方人员能实时直观的看到现场情况和对方的操作示意，通过无障碍的沟通实现技术力量外延，使得更快捷的排除故障，降低运维成本成为可能。

通过车载设备能以飞机加油车辆车载系统为平台，实现现场情况实时监控，为本部调度决策提供依据，通过提供飞机加油全程的视频监控，有效的排除隐患，规避风险，提高管理水平（如图1）。

网络系统框架：根据民航局相关安全管理规定，无线网络视频传输必须采用高可靠、高安全、加密传输的无线系统，应以封闭的高安全性VPN专线的方式通讯。VPN（企业虚拟专网）业务是一项互联网增值业务。中国联通VPN业务是针对重要机关、企业用户特别提供的安全、经济的企业专网互联服务。企业无需建设专有有线网络，租用长途线路，只需租用本地专线/专有带宽、路由，通过联通VPN即可实现全国范围内跨省区、跨区域的广域互联，享有私有网络一样的安全性、可靠性。中国联通的VPN业务有两种方式：IP-VPN（基于互联网路由器方式的企业专网）和VPDN（以拨号方式接入企业专网）。现在此项业务已在华北地区开始推行。

车载/可移动无线网络视频传输：CMS系统是一套基于车辆监控和调度系统，主要是配合车载监控设备使用的一款集中监控调度系统，配合WEB在Internet站点上灵活方便的管理飞机加油车信息，数据采用数据库集中管理。同时CMS自身带有状态监控和实时报警功能。

4通信设备及设计原则

4.1基本功能的实现

视频采集：系统前端采用高清晰、全天候车。载摄像机，可将路面情况和车内情况实时采集至监控终端中。

声音采集：系统前端可通过拾音器将车内、外音频信号采集到终端中，拾音器可集成在摄像机中。

录音、录像：采用硬件把音视频信号同步压缩成两个数据流：分辩率、帧率高的图像存储于硬盘，分辩率、帧率低的图像用于网络传输。

本地预览：采用显示屏作为车载终端的显示设备，可在运维时显示监控画面，回放历史录像。通过显示屏对系统进行操作，可对摄像机的位置、方向等进行管理。

4.2设计原则：稳定性、安全性、扩展性、先进性、模块化。

稳定性：由于系统应用场所重要性高，可靠性和稳定性永远是第一位的。在产品构架、研发过程、生产质量控制均应采用先进、成熟的技术和方法。在设计之初，就充分考虑到工程实施的困难和车辆长期颠簸容易带来的问题，从主机到安装支架，到电缆防护，设计周到全面，以保证产品使用过程中的稳定性。

安全性：系统应充分考虑安全型要求，使用权限清晰，人机界面简洁、易懂，安装、使用方法简便。产品故障率低，且易于维护。当出现异常时，有多种简单明了的方法判断故障，维护过程简单。

扩展性：除了项目实施第一阶段的现场无线视频监控、录像功能外，还应具有功能扩展、用途延伸，根据需要开展后续建设的扩展能力，包括可扩展内置或外置GPS，外置或内置包括3G、GPRS/CDMA/EDGE在内的无线通讯模块，可实现远程实时视频监控、智能交通等功能；具有多个RS485/232接口，可用于扩展常见的第三方串口设备（IC刷卡机、智能执勤机等）。具有网口，可与第三方网络设备互联互通等。

先进性：在技术方案上，采用H.264录像编码标准，4路录像的分辨率及帧率可同时达到实时CIF。支持双码流技术，可在本地高清录像的同时，生成低带宽视频流，用于在窄带无线网络上传输，或因地制宜的节省运营成本。

在整机设计上，本系统主机采用无风机散热技术，可有效散热、防尘、防水，适应现场环境。

模块化：本系统贯彻模块设计理念，方便检修维护，易于系统扩展，平台兼容性强。

抗恶劣环境：现场和车厢内是一个环境条件相对恶劣，夏天温度高，冬天缺少防护。暴露于外界空气中，环境的灰尘同样会引起短路等故障。另外，雨水以及车辆的清洁工作有可能使用高压水龙头，可能会导致少量的水溅到车载设备上。设备必须能够防水（溅水）、防潮。同时现场还应满足加油区隔离防爆等要求。因此要求采用金属全封闭设计，超强自然散热配合外置高可靠性风机，可满足加油车、油罐车运行的特殊环境要求。

双码流图像网传技术：基于无线网络条件进行数据传输，为了缓解数据传输抖动严重、延迟时间长，甚至断线等问题。采用了可适应恶劣网络环境的双码流图像传输控制算法。

5试运行方案

通过先期的试运行，此次系统的建设可以归纳为：两个试点，三种模式，四个子系统。

5.1两个试点

即对北京外的两个机场进行故障远程诊断系统的建设：

试点1，现场高清图像能够传送到北京控制室，北京控制室能够控制现场摄像机调焦、云台动作。传输起停，录像。控制室的专家可以根据现场图像指导现场维修等作业。控制室内摄像头可以把专家的演示图像传输到现场，现场小屏幕（平板电脑，笔记本，类似显示设备均可）能显示图像，控制权在中控室。

试点2，现场高清图像能够传送到北京控制室，北京控制室能够控制现场摄像机调焦、云台动作。传输起停，录像。控制室的专家可以根据现场图像指导现场维修等作业。

5.2三种模式

远程诊断专家支持系统，便携式故障诊断系统，无线网络视频传输系统。

5.3四个子系统

试点一的一套现场视频发送子系统，一套现场视频接收子系统；试点二的一套现场视频发送子系统，一套车载视频监控系统（包含三个摄像机）。

6效益分析

无线视频传输技术随着联通3G成熟的通讯技术，在资产管理系统，危险品车的视频监控系统，物流行业视频监控系统，公交车载视频监控系统及智能调度系统等各个行业开始应用并推广。无线视频传输系统和故障远程诊断系统，可以为航油华北区提供高速、安全、可靠和可扩展的信息基础平台，有效的支撑ERP、生产营运指挥调度、安全管理综合业务、实现飞机加油车车辆维护的管理提升一个高的水平，在民航飞机加油行业也是技术创新。故障远程诊断系统能远程知道现场人员的维修和维护。使用该系统能够大量减少传统维护人员的旅差费、培训主办费，提高了工作效率，大大节约了差旅费用，经济效益和安全效益显著。

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