基于4G技术的远程视频监控系统设计

彭 进 扬州大学

基于4G技术的远程视频监控系统设计

彭 进 扬州大学

4G技术；执法部门；视频监控

引言

如今视频图像质量由高清转向超清或超高清发展，对网络传输性能要求较高，由于目前3G带宽有限， wi Fi传输距离有限、可移动性较差，无线视频监控并没有得到大规模商业应用。 4G技术的特点是高传输速度、高带宽、高稳定性，对广域无缝覆盖以及强漫游的移动性提供了良好基础，基于4G网络的视频监控技术为我们提供了一种解决方案。

1.需求分析及功能要求

1.1 需求分析

执法机关需要能满足执法人员对执法现场进行信息采集以作为执法证据的设备，而视频信息一般可作为执法证据的主要形式。在一般场合，执法人员可以将信息保存下来，但是视频信息数据量大的问题会增加监控终端的存储费用，因此需要在能与远程监控中心建立通信的条件下，实现视频信息的远程传输，这样可以减少现场信息保存产生的费用。而且，在案件复杂的情况下，为了减少现场执法人员与当事人的矛盾，执法系统可以在远程监控中心通过监控视频信息指导现场执法人员合理高效执法，因此采用合理有效的视频传输方式不仅便于执法人员与远程监控中心建立通信，同时有利于视频信息的传送，执法车配备作为监控终端的执法工具，以便执法人员操作。

1.2 功能要求

在现场的工作人员通过车载终端的摄像头采集原始视频数据，视频数据经过压缩编码、视频编码数据封装后，通过选用的TD-LTE制式的4G移动通信网络进行网络传输至远程监控中心的中央管理服务器上，完成视频数据包的接收、解码，最终将在线的移动监控终端采集的视频信息显示在对应的监控窗口中，同时保存视频信息，完成系统远程视频实时监控的功能。

2.系统的硬件设计

2.1 移动监控终端

TD-LTE无线多模块视频终端设备为整个移动视频监控终端系统的核心部分，整体结构由图像采集终端、电源模块、存储模块、 TDLTE无线多模块视频终端和互联网组成。 TDLTE无线多模块视频终端，将视频采集编码模块、视频压缩编码模块（DSP）、主控模块（ARM）、4G接入模块和接口模块等集成化。其具有强大的网络适应能力：（1）强大的智能纠错技术：高达20%丢包率的情况下也可以实现互联网的多媒体通信。（2）强大的智能网络修复技术：即使恶劣的网络情况下，也能保证图像不花屏。（3）强大的自适应传输技术：自动判断网络情况，并自适应网路传输。

2.2 远程监控中心

主要由视频监视器、 中央管理服务器（CMS）、 硬盘录像机、中心图像处理服务器、远程视频监控组成，用于接收现场传输来的图像、及报警信号，提示现场人员采取各类措施，同时可以实现远程控制矩阵、摄像机、云台和远距离联动控制，也可远程录像文件下载、图像检索和数码录像、播放等操作。在管理服务器上安装有系统管理数据库和系统管理软件及监控终端模块等软件，起着对整个系统的管理和服务作用。监控终端是视频监控系统的操作主机，用于实现视频监控的各种功能。监控终端由普通PC机担当，各前端的视频数据均由安装在监控终端的监控软件进行解压还原。监控中心的主要功能：（1）从采集站接收视频数字数据，进行实时回放及转发；（2）控制台可以向任何一个采集站发出控制命令，如云台动作、图像切换等；（3）提供历史录像的查询和播放；（4）在屏幕墙上显示任何一个摄像机的图像，并可以进行切换。

3.中央管理软件

在闭路电视监控时代，系统的核心是硬件，所有的信号采集、传输、交换、存储都是基于模拟信号，系统可以不需要任何平台管理软件的支持而独立工作。在数字化、网络化视频监控时代，系统的构架变得网络化，分布化、功能专一化，因此，CMS的主要使命是利用统一的数据库、软件服务，在分散的设备与用户之间建立一个接口服务平台，通过这个平台，完成系统应用中所以 DVR、 DVS、NVR、 IPC等设备的统一管理与集中控制，并可以对大量用户提供统一的接口应用及媒体分发服务，从这个角度说， CMS 实质是个中间桥梁。 CMS 有以下模块构成（1）中央管理服务器（2）虚拟矩阵服务器（模块）（3） Web 服务器（模块）（4）存储服务器（模块）（5）视频分发服务器（模块）（6）网络管理服务器（模块）（7）客户端应用软件（模块）。其中，中央管理器服务器是核心部分，而其他服务器模块通常根据需要选择配置。本系统中除了（3）模块没有使用别的都有使用。

从功能及结构来看，CMS 应该是服务器、数据库、核心程序、媒体交换服务、虚拟矩阵服务、 web 服务、时间同步服务、 PTZ控制服务、客服应用软件等多个功能模块构成的集合体。 CMS 不是简单的一台服务器或一个软件、程序，而是一个系统，一个硬件系统，是基于一定服务器及操作系统、依托于数据库、构架于网络，运行一定程序服务的系统，可以分散或几种部署，可以是一台或多台设备，可以是硬件或软件平台。中央管理服务器，负责系统设备的管理、设备的接入、设备的注册、逻辑连接、设备状态监测、用户的管理、用户的接入，信令的转发、系统日志的存储等。

4.总结

将新一代4G技术基于应用在远程监控领域，是与传统远程监控系统的一个重大跨越，其性能超越了当下3G、 wifi 等无线技术，使远程视频监控的数据传输不在受带宽限制，传送实时高清画面，在新一代视频压缩编码技术H.265的到来必然向超高清发展。

［1］ 林鑫显.基于4G无线传输的视频应用体系的研究与分析［J］.电信工程技术与标准化，2015.

［2］ 刘夏.4G技术应用研究综述［A］..2013年中国信息通信研究新进展论文集［C］.

［3］ 王华安.4G时代高清无线视频监控的变革［J］.中国公共安全，2014.

本文从4G技术的特点和优势出发，针对执法部门的应用领域对远程视频监控的需求，从系统的监控功能、移动监控终端、远程监控中心等方面对4G远程视频监控系统进行设计，提出了一种基于4G的网络视频监控系统的方案。