目前,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在安防中主要有兩大類(lèi)應(yīng)用,一是無(wú)線(xiàn)監(jiān)控終端,二是無(wú)線(xiàn)監(jiān)控客戶(hù)端。通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)控技術(shù),可以衍生出很多智能化、高效化的行業(yè)應(yīng)用,例如公安應(yīng)急指揮、保險(xiǎn)遠(yuǎn)程定損、公交智能調(diào)度等等。未來(lái)主要面對(duì)的問(wèn)題,其實(shí)就是隨著終端數(shù)量的增加,行業(yè)用戶(hù)的增多,如何更高效地利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有限的資源的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的解決,需要通過(guò)技術(shù)和管理的手段,向用戶(hù)提供一套更完善的解決方案。
無(wú)線(xiàn)監(jiān)控終端
無(wú)線(xiàn)監(jiān)控終端,我們可以理解為將有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)替換為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控終端。這類(lèi)終端有一個(gè)共同點(diǎn):某些場(chǎng)景有迫切的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控需求,但由于應(yīng)用環(huán)境的限制,通常不能使用有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),如車(chē)載、船載、手持單兵等。這類(lèi)在移動(dòng)場(chǎng)景的監(jiān)控需求,通常只能通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)。從技術(shù)角度講,這類(lèi)監(jiān)控場(chǎng)景都需要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn):1.無(wú)線(xiàn)傳輸優(yōu)化;2.硬盤(pán)防震;3.電源高穩(wěn)定性;4.主機(jī)防護(hù)等級(jí)高。
常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)監(jiān)控終端有車(chē)載DVR、單兵、無(wú)線(xiàn)編碼器、無(wú)線(xiàn)攝像機(jī)等,主要應(yīng)用于移動(dòng)或臨時(shí)性安裝的場(chǎng)合,有部署方便、應(yīng)用靈活的特點(diǎn)。無(wú)線(xiàn)監(jiān)控終端主要有以下關(guān)鍵技術(shù)。
無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)
由于3G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),使得無(wú)線(xiàn)監(jiān)控在一定程度上得到了普及,但是3G網(wǎng)絡(luò)目前所能夠提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬以及穩(wěn)定性,傳統(tǒng)固定網(wǎng)絡(luò)相比還有一定的差距。因此,對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膬?yōu)化是最關(guān)鍵的技術(shù)點(diǎn)。
在視頻無(wú)線(xiàn)傳輸方面,需要做兩方面工作,一是通過(guò)高效率編碼壓縮算法,將所需要的視頻碼流盡可能地壓縮,以適應(yīng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬。一般來(lái)說(shuō),無(wú)線(xiàn)監(jiān)控終端都具有雙碼流的功能,通常主碼流用于本地錄像,子碼流用于網(wǎng)傳。由于3G網(wǎng)絡(luò)上行帶寬通常在500kbps至800kbps,因此單路視頻通道的子碼流需要壓縮在128kbps-256kbps左右。另一方面,無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋、扇區(qū)的用戶(hù)數(shù)量、系統(tǒng)噪聲分布都是不均勻的,并且這些因素隨著用戶(hù)行為變化也會(huì)產(chǎn)生一定的波動(dòng)。因此,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)即使進(jìn)行過(guò)多次優(yōu)化,網(wǎng)絡(luò)提供的帶寬也是相對(duì)不穩(wěn)定的,會(huì)隨著一些系統(tǒng)因素進(jìn)行波動(dòng)。
單兵設(shè)備傳輸?shù)膶?shí)時(shí)視頻與網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)播視頻有一個(gè)很大的差異性,就是用戶(hù)對(duì)延遲的感知。例如,在播放電影的時(shí)候,為了保證流暢,通常會(huì)增加一段時(shí)間的緩存,并且在帶寬允許的情況下緩存會(huì)越積越多。也就是說(shuō),傳輸文件的過(guò)程中,用戶(hù)看到的視頻都是之前已經(jīng)傳輸至客戶(hù)端的視頻。這樣能夠保證流暢性,用戶(hù)又不會(huì)感覺(jué)到延時(shí)。但是通常使用單兵的用戶(hù),既對(duì)視頻的流暢度要求很高,又對(duì)視頻的實(shí)時(shí)性要求非常高。在應(yīng)急指揮等應(yīng)用中,通常對(duì)延遲的要求是10秒以下。所以,單兵視頻系統(tǒng)通常只能使用小于3秒的緩存。
因此,單純通過(guò)緩存來(lái)應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的波動(dòng)顯然不現(xiàn)實(shí)。為了增強(qiáng)視頻的實(shí)時(shí)性和流暢性,視頻碼流必須通過(guò)控制算法,實(shí)時(shí)評(píng)估網(wǎng)絡(luò)帶寬,對(duì)實(shí)時(shí)的碼流進(jìn)行控制。在網(wǎng)絡(luò)帶寬較低的情況下,通過(guò)控制算法,調(diào)整視頻傳輸?shù)膮?shù),保證視頻的流暢性。
一般的碼流控制過(guò)程為:監(jiān)測(cè)->計(jì)算->控制。
在無(wú)線(xiàn)視頻傳輸過(guò)程中則表現(xiàn)為:第一步,同步監(jiān)測(cè)無(wú)線(xiàn)傳輸狀況;第二步,將獲取到的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算,得出當(dāng)前需要控制的級(jí)別(以碼率Kbps反映);第三步,根據(jù)不同的等級(jí)選擇不同的處理方式,切換通道、抽幀、抽場(chǎng)等。
抽幀控制也就是通過(guò)將非關(guān)鍵幀去掉,保證原有視頻序列能夠繼續(xù)正常播放。如圖1所示。
自動(dòng)控制方案非常多,比較典型的帶寬控制模型如圖2:帶寬 - 碼率 = 誤差。帶寬高,碼率低時(shí),正誤差大,驅(qū)動(dòng)碼率調(diào)節(jié)器提高碼率;帶寬低,碼率高時(shí),負(fù)誤差大,驅(qū)動(dòng)碼率調(diào)節(jié)器降低碼率;閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)循環(huán)促使誤差越來(lái)越小,帶寬 ≈ 碼率。
通過(guò)這類(lèi)循環(huán)控制模型和抽幀、抽場(chǎng)算法等手段,可以有效的實(shí)現(xiàn)視頻傳輸?shù)淖哉{(diào)節(jié)。
硬盤(pán)的抗震設(shè)計(jì)
由于車(chē)載、船載等監(jiān)控終端長(zhǎng)期應(yīng)用在顛簸、震動(dòng)、搖擺等惡劣環(huán)境下,要保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定工作,對(duì)加固技術(shù)有較高的要求,尤其硬盤(pán)減振加固技術(shù)是該系統(tǒng)重點(diǎn)難題。車(chē)載主機(jī)硬盤(pán)減振方案采用不銹鋼鋼絲繩減振器。使用一根不銹鋼鋼絲繩與上下兩塊夾板繞制成不銹鋼鋼絲繩減振器,其剛度和阻尼取決于鋼絲繩直徑股數(shù)、長(zhǎng)度、圈數(shù)、纏繞方式及松緊程度,阻尼特性與隔振器變形有關(guān)。
硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器振動(dòng)失效原因分析:硬盤(pán)工作時(shí),磁盤(pán)高速旋轉(zhuǎn),磁頭依靠空氣的阻力懸浮于盤(pán)面上面,伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)磁頭沿著盤(pán)面的徑向移動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)磁盤(pán)進(jìn)行讀/寫(xiě)。為了保證磁頭對(duì)盤(pán)面記錄信號(hào)的敏感性,磁頭與盤(pán)面的間隙變得很小,一般在20?50nm 之間。硬盤(pán)工作時(shí)磁頭和盤(pán)片距離非常小,易受到外部環(huán)境的影響。
對(duì)硬盤(pán)保護(hù)措施是盡量減少外部沖擊和硬盤(pán)共振。硬盤(pán)減振加固技術(shù)原理是使用隔振材料吸收外部振動(dòng)能量,避免硬盤(pán)受到猛烈的沖擊。
寬幅電源設(shè)計(jì)
目前,標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)電瓶提供的均是直流12V或24V電源,行駛過(guò)程電源一般可穩(wěn)定在12?16V或24?28V之間,期間可能還會(huì)出現(xiàn)各種高壓毛刺,因此各種車(chē)載電子設(shè)備應(yīng)該配備較性能好的電源系統(tǒng)。車(chē)載終端需采用寬幅隔離電源,可自動(dòng)適應(yīng)DC 6?36V的電源輸入,并能夠過(guò)濾高達(dá)DC 150V的高壓毛刺,良好適應(yīng)各種汽車(chē)的電氣特性要求。
散熱、防塵設(shè)計(jì)
由于工作環(huán)境特殊,散熱、防塵性能成為衡量車(chē)載DVR性能的一個(gè)重要因素,普通DVR采用的風(fēng)扇、孔窗式散熱結(jié)構(gòu)也不適合于車(chē)載DVR。在全封閉式機(jī)箱、無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)要求下實(shí)現(xiàn)了良好的散熱和防塵性能:在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上,根據(jù)熱量分布情況對(duì)電路板進(jìn)行合理布局,避免熱量聚集;在設(shè)備外觀(guān)上,主體機(jī)身采用優(yōu)良的鋁質(zhì)材料,并且巧妙融入散熱片的設(shè)計(jì)理念,使整個(gè)機(jī)箱即等同于一個(gè)巨大的散熱片,在沒(méi)有風(fēng)扇、孔窗的條件下可以將機(jī)箱內(nèi)部的熱量及時(shí)傳遞給外界環(huán)境。
無(wú)線(xiàn)監(jiān)控客戶(hù)端
近兩年,借助智能手機(jī)、平板電腦發(fā)展的東風(fēng),無(wú)線(xiàn)監(jiān)控客戶(hù)端(也稱(chēng)移動(dòng)客戶(hù)端)得到了極大地發(fā)展,各種應(yīng)用軟件都可以很方便的下載,這是順應(yīng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的產(chǎn)物,其主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是靈活、方便。
無(wú)線(xiàn)監(jiān)控客戶(hù)端是為了滿(mǎn)足人們隨時(shí)隨地進(jìn)行監(jiān)控的需要,目前的主要發(fā)展方向也就是手機(jī)、平板客戶(hù)端。
無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端不但可以應(yīng)用于專(zhuān)家、領(lǐng)導(dǎo)遠(yuǎn)程指揮,并且還能夠大力地推動(dòng)民用監(jiān)控的發(fā)展。由于以往的商鋪監(jiān)控、家庭監(jiān)控都無(wú)法通過(guò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查看,使得應(yīng)用效果大大降低,僅僅能夠作為一個(gè)事后查證的依據(jù),對(duì)于商鋪被盜、老人身體不適等情況無(wú)法及時(shí)得知。通過(guò)無(wú)線(xiàn)監(jiān)控終端,可以及時(shí)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行查看,快速對(duì)突發(fā)情況進(jìn)行響應(yīng),不但對(duì)事故有查證作用,還能在一定程度預(yù)防事故發(fā)生,降低事故損失。
從技術(shù)層面來(lái)講,無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端應(yīng)用環(huán)境通常要在穩(wěn)定的場(chǎng)景下進(jìn)行,采用手機(jī)、平板等終端,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的下行帶寬往往大于上行帶寬,所以在傳輸、抗震、電源等方面,技術(shù)難點(diǎn)相對(duì)較小。但是由于客戶(hù)端往往需要承擔(dān)主要的業(yè)務(wù)功能,也就是面向用戶(hù)的功能。在軟件功能的設(shè)計(jì)方面,需要根據(jù)各個(gè)行業(yè)的特點(diǎn),進(jìn)行定制化處理。目前的無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端往往還很難與PC客戶(hù)端一樣強(qiáng)大。今后,業(yè)務(wù)功能的開(kāi)發(fā)將是無(wú)線(xiàn)監(jiān)控客戶(hù)端的一個(gè)重點(diǎn),也是無(wú)線(xiàn)監(jiān)控面向更多行業(yè)的一個(gè)重點(diǎn)。
4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在多個(gè)重點(diǎn)城市測(cè)試,等到4G牌照正式發(fā)布,4G網(wǎng)絡(luò)全國(guó)推廣的時(shí)候,無(wú)線(xiàn)安防將邁上一個(gè)新的臺(tái)階。相信在不久的將來(lái),無(wú)線(xiàn)監(jiān)控將在很多行業(yè)可以替代有線(xiàn)監(jiān)控。