无线技术在视频监控中的应用

摘要：随着无线技术的日益发展，无线视频监控技术日益成为监控系统重要的发展方向，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受。其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线监控方式，建立被监控点和监控中心之间的连接，该文主要对无线技术在监控系统中的应用，无线传输系统的介绍，及无线监控方案的设计等方面阐述。

关键词： 无线技术；视频监控；接入方式；传输技术

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）02-0399-04

无线传输技术和视频监控技术的结合产生了无线监控，无线监控系统就是基于WLAN通信的监控系统。从某种意义上讲，无线监控是对现有有线监控的扩展和补充，将监控系统无线化，使用户能更方便的得到突发事件地点图像。无线监控可以通过无线通讯手段，将不同地点的现场信息实时传送到监控中心，并且自动形成视频数据库便于日后的检索回放。在无线监控系统中，无线监控中心需要实时得到被监控点的视频信息，并且该视频信息必须是连续、清晰的。

1 无线监控的应用场景

无线监控可以广泛应用于范围广、分布散的安全监控、交通监控、工业监控、家庭监控等众多领域。如：

1）取款机、银行柜员、超市、工厂等无线监控服务；

2）看护所、幼儿园、学校提供远程无线监控服务；

3）电力电站、电信基站的无人值守系统；

4）石油、钻井、勘探等无线监控系统；

5）智能化大厦、智能小区无线监控系统；

6）流水线无线监控系统，仓库无线监控系统；

7）森林、水源、河流资源的远程无线监控；

8）户外设备无线监理；

9）桥梁、隧道、路口交通状况无线监控系统。

2 无线监控的优势

无线监控相对于有线监控来讲有以下优势：

1）接入方式灵活方便：具有较好的扩展性，监控可以随时、随地的将新的监控点接入到现有无线网络中，不需要新建网络、增加设备，具有较强的移动性能。

2）建造成本低：采用无线网络监控，可以摆脱有线网络的束缚，直接一次对无线网络投资，不需要挖沟埋管，特别适合室外场景复杂、室内装修好的场地。

3）施工周期短：有线网络布线工程周期较长，特别对于复杂地形地貌，采用无线技术，可以较好解决施工周期问题。

4）维护简便：无线监控前端设备大多数都为即插即用、免维护系统，无需对传输线路维护，大大降低了监控系统的维护成本、维护周期。

在无线监控点，通常使用摄像头对现场情况进行实时采集，该监控点可以是固定点，也可以是移动接入点。接入点将采集到的视频信号进行编码后，再将视频数据交给无线传输网络，数据传到应急指挥中心，通过解码之后，可以放映到电视墙、VC客户端，或者接入到视讯系统，视讯会议参与方可以同时进行观看，达到对远程现场的一个即时监控。通过移动接入点，我们可以做到随时随地无线监控。

3 无线传输系统的选择

图1 各无线技术传输速率及覆盖范围

当前无线传输技术主要有2G技术（GSM）、2.5G（GPRS/CDMA）、3G（WCDMA/TDSCDMA）无线城域网技术和无线局域网技术，如上图所示

上图可以看出GPRS、CDMA1x 等无线方式无法满足对带宽需求较高的用户需求（GPRS拨号速率仅为144Kbps，CDMA1x速率为307Kbps） ，WiMAX 主要是针对城域网范围的接入覆盖，将会与WLAN融合发展。但是目前WiMAX由于频段的问题仍然受到国家管制，难以大规模得到应用；无线局域网技术的优势是具备可移动性、建网快，不受线缆资源以及工程安装环境的限制，可随时随地的给最终用户提供服务。目前无线局域网技术已成熟完善，802.11技术标准制定了网络接入、空口安全、用户隔离、多AP间慢速切换等特性规范。随着WLAN的802.11n技术和产品的成熟已使得无线能够达到300Mbps的带宽，因而WLAN是目前最适合传输实时视频监控业务的无线技术。

另外随着3G技术的发展与延伸，3G移动通信无线系统从概念的运作，到小范围的试点，再到目前的正式商用，经历了漫长的过程，三大运营商纷纷提前规划基于3G高速无线接入特性的业务，在将来基于3G无线网络的视频监控应用将是核心支柱。

4 无线监控的部署

相对于有线监控，无线监控的承载网为无线信号，我们在进行无线网络部署的时候，需要充分考虑到无线传输网络的特性，以下图为例，这是一个小型的园区网无线监控系统，使用WLAN作为传输网络。中心1号点作为落地点，以有线的方式接入到监控中心服务器，其他的监控节点都使用无线的方式接入到1号点。

4.1 接入方式选择

接入方式共有3种：

1）点对点接入：7号点使用点到点的方式接入到中心1号点；

2）点对多点接入：2号点和3号点使用点对两点的方式接入到中心1号点，这两个节点共享该频段的带宽；

3）多点级联：4号点、5号点、6号点级联接入到中心1号点各监控点的平均可用带宽；

4）7号点独享一个频段的网络带宽，一个频段的带宽20Mbps，按50%的余量计算还有10M带宽；

5）2、3号点共享一个频段的网络带宽，平均每点可得5M带宽；

6）4、5、6号点共享6号点到1号点的一个频段带宽，平均每点可得3.3M带宽。

在实际部署时，可以根据上面三种方式的带宽分享情况来选择接入方式。11a、11g共有8个互不干扰的信道，因此每个落地点的设计频段不能超过8个。

4.2 无线天线的选择

无线天线按方向性分类可分为：全向天线和定向天线，全向天线发出去的射频能量在各个方向上平均分布，适用于大面积的接入；而定向天线的射频能量主要集中在某一个方向上，适用于远距离传输或者扇形覆盖。

在点到点或者多点级联方式时，建议使用定向天线；点到多点接入方式时，需要考虑多点的角度大小，可使用增益较小的定向天线或者全向天线。如果无线接入点是移动接入点，则前端需要使用全向天线进行覆盖。无线视频业务对于误码率、切换效率、时延、带宽稳定性、安全等方面的有较高的依赖性。实际应用中，如下几点必须达到用户要求。

4.2.1 系统安全

对于无线网络，其传输介质是开放的，任何人都可以监听到你发出去的无线信号，也可以主动向你发送无线信号。因此，既需要对无线接入点进行身份认证，也需要对无线传输信号进行加密。

4.2.2 切换效率

当前端是移动接入点时，会从一个服务区漫游到另一个服务区，在跨服务区的时候，需要进行无缝切换，图像不能有明显的丢帧现象。

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4.2.3 带宽及带宽稳定性

无线网络带宽需求要参照系统规划说明书，一条无线网桥最多同时传输几路视频信号，而每路视频信号的码流带宽又有多大，总和加起来之后，就是这条无线网桥必须要达到的带宽。无线网络的真实带宽受到空间距离、信号强度以及环境干扰等因素的影响。另外带宽稳定性也是一个很重要的因素。

4.2.4 网络丢包兼容性

无线网络是一个不可靠的网络，误码和丢包是经常会发生的。监控系统需要对网络有一个比较强的兼容性，即使发生了一定的错包、丢包，也能保证音视频的质量。

4.2.5 延时及抖动

在无线网络受到干扰，发生丢帧重传时，会导致报文出现较大的延时及抖动，这样在编码器端需要进行缓存解码，防止图像出现时快时慢的现象。另外客户在进行前端云台操作时，也不应出现明显的滞后感。

5 无线监控应用方案

图3 无线监控解决方案

该无线监控解决方案整合了无线网络和视频监控解决方案的优势，将IP智能监控从通常的有线网络接入延伸到无线网络接入，根据用户的应用场景提供丰富多样的无线组网接入模式，通过统一网管对无线资源和监控资源进行统一管理和控制，形成整体的无线监控解决方案。

无线监控解决方案整体由总控中心、分控中心、前端接入和客户端接入几部分组成，通常总控中心利用局域网互连，分控中心、前端接入和客户端接入都可以通过多种无线方式接入到总控中心的网络，总控中心主要由视频数据管理服务器、IP存储、智能分析系统、管理客户端、显示系统和统一智能网管等核心部件组成；分控中心较为简单，通常部署IP存储和管理服务器等，通过多级多域方式接入到总控中心，在无线监控解决方案中分控中心可通过高带宽的点到点的无线方式接入，保障控制中心间的监控业务的相互查阅和调用；客户端接入通过无线网卡接入到固定AP上，对视频图像进行实时查看和历史查询；前端接入通常包括摄像头、编码器和AP等，通常会存在多个前端接入场景，可采用点到多点和多点级联方式接入。

6 总结

视频监控系统的发展一直是应用的便捷性、技术的先进性为方向。无线视频监控系统无论是应用、技术还是发展环境上都独特的魅力和优势，必然在视频监控领域占据一定的比例，预计在未来的几年里将有较快的发展速度。

参考文献：

[1] 刘富强.数字视频监控系统开发及应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2] 梁笃国.网络视频监控技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[3] 西刹子.智能网络视频监控技术详解与实践[M].北京：清华大学出版社，2010.

[4] 金纯 陈林星 杨吉云.IEEE 802.11无线局域网[M].北京：电子工业出版社，2008.

[5] 彭力.无线传感器网络技术[M].北京：冶金工业出版社，2011.