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基于无线局域网的城市视频监控系统

来源:刘亭亭,李柏年,张金生,王多银/2008.09.05阅读 2586

  视频监控技术以其直观、方便、信息丰富的特点控制工程网版权所有,近年来在银行、重要建筑区、人流密集区等场合有着广泛的应用。无线视频监控系统是智能监控系统发展的新阶段,随着无线局域网技术的发展,无线视频监控技术也在迅速发展并得到广泛应用。

1 无线视频监控系统在城市管理中的应用

  随着国民经济的不断发展,数字化城市的建设也在加快脚步,下面介绍甘肃某城市建立的无线视频监控系统。

  系统功能:

  (1)对被监控区域进行全天候(24小时)监控;

  (2)监控中心对各监控点的图像进行存储控制工程网版权所有,以便日后随时回放和图像处理。

1.1 系统组成结构

  部分监测点分布如图1所示,其中(2)号监测点所在的位置是城市中的最高位置,与指挥中心之间无障碍物,(1)号监测点与指挥中心之间有障碍物,(3)号监测点与指挥中心之间有正在施工的工程,所以,综上考虑,我们在(2)号监测点设立中继,采用如图1所示的传输方式。

基于无线局域网的城市视频监控系统如图

  系统组成框图如图2所示。

 1.1.1 监控摄像系统:摄像机等配套设施

  指挥员通过矩阵键盘进行控制,矩阵主机将控制命令通过无线网桥传给前端的视频服务器,视频服务器将控制命令转换成RS 485控制信号,然后通过云台解码板控制两台步进电机,以此来控制云台和镜头左右和上下的转动,镜头的变焦。

1.1.2 无线网络传输系统:高功率带宽无线网桥系统

  网桥的传输方式有两种:一种是点对点的传输方式,一种是中继方式。点对点传输距离比较远,但是由于2.4 GHz的穿透能力和绕射能力比较弱,所以在无线组网时一定要在“可视”的环境下架设才能发挥其优越性。如果在目标两点间有阻碍的话,选用中继技术来解决信号传输的遮挡CONTROL ENGINEERING China版权所有,实现网络链接。

  无线局域网是干扰受限系统,同频干扰会带来接入点(AP)的性能下降,需尽量将两个相邻AP设定在频率不相交叠的信道上。802.11 b/g频率范围为2 400~2 483.5 MHz,通信带宽83.5 MHz,载频间隔为5 MHz,共13个频点。2.4 GHz WLAN工作时,每个信道占用带宽约为22 MHz,所以相隔5个信道,可基本满足频率互不交叠的要求。为了尽量减少干扰,我们在设置AP的信道时选用了信道1,6,11。

1.1.3 监控中心系统

  包括矩阵主机,视频编解码系统,码分配器,画面液晶显示器等设备。

  前端摄像机把所拍摄到的移动变化的图像经视频服务器编码,再通过无线网桥以TCP/IP数据包的形式传到监控中心,由码分配器进行码速变换之后进入矩阵主机,再由相关软件进行处理。

  在监控指挥中心,可以及时准确地掌握所监视重点建筑物、重点路段周围的车辆、行人的状况,为指挥人员提供迅速直观的信息,从而对监控现场所发生的意外状况做出准确判断并及时进行处理,以免造成更大损失。

1.2 无线监控部分的安装

  监控前端设备连接安装如图3所示。

 

基于无线局域网的城市视频监控系统如图

1.3 链路分析

  无线网络的传输距离受诸多因素的影响,比如通信设备性能、收发天线的增益和方向性、架设高度等。设定在室外无线网桥的发射功率为PT,发射天线的增益为GT,工作频率为f,网桥的接收功率为PR,接收天线的增益为GR,网桥接收灵敏度为SR,那么在无环境干扰的情况下,传播途中的无线电波损耗L,可通过下式计算:

 基于无线局域网的城市视频监控系统如图

  本系统中,网桥的发射和接收功率均为100 mW,PT=101g 100 dBm="20" dBm,发射和接收天线的增益都是13 dBi,即GT=GR=13 dBi,天线的工作频率为f=2.4 GHz,遵循802.11b/g标准,无线网桥在11 Mb/s带宽下的接收灵敏度SR=-85 dBm。则根据式(1),(2)可得:

 基于无线局域网的城市视频监控系统如图

  以上是在理想环境下能传输的理论值。如果考虑发射端和接收端的天线馈线及接头插入损耗,经验值是12 dBCONTROL ENGINEERING China版权所有,留出衰减储备,经验值是16 dB。衰减储备主要用于预算建筑物、地形、树木、空气等自然影响。这样,实际传输的距离R可通过如下计算得到:

 基于无线局域网的城市视频监控系统如图

  市区内的的几个测试点都在1 km以内,所以综上所述,选择功率为100 mW、接收灵敏度不小于85 dBm的无线网桥,增益为13 dBi的收发天线进行安装,符合标准及工程上的需要。

1.4 系统优化——双极化天线

  世界通信界总结出这样一个规律:“网络优化时天线投资仅占整个投资的3%~4%,而整个网络的效率可提高30%~40%”,具有很高的投入产出比。城市里高楼云集,行人和车辆密集,多径快衰落现象更加明显,信号传输的衰减严重影响网络性能。

  分集技术是克服多径效应的有效方法,针对以上情况CONTROL ENGINEERING China版权所有,研制开发的双极化天线是双馈源、双极化、高增益的板式定向天线,具有抗干扰能力强,增益高,副瓣小,前后比

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