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无线视频监控系统在建筑工地的应用
2014/11/26 9:36:00      来源:《中国安防》    作者:张玲玲
    近年来,除传统的红外、高频调幅(315、433、915MHz)外,Zigbee、Z-Wave等新型短距离无线技术逐渐迈入商用,与此同时3G、4G传输技术不断推进,无线视频监控技术得到了较快的发展。

  近年来,除传统的红外、高频调幅(315、433、915MHz)外,Zigbee、Z-Wave等新型短距离无线技术逐渐迈入商用,与此同时3G、4G传输技术不断推进,无线视频监控技术得到了较快的发展。无线监控由于具有组网灵活、部署方便、可扩展性好、维护方便、综合成本低等独特的优势,特别适合室外移动、距离较远及不方便敷设线缆的场景。目前无线视频监控在行业级市场,比如智能家居、环保监控、数字工地、森林、移动执法、公安警务通等方面的应用不断增多,市场份额日渐扩大。本文就无线视频监控在工地的应用做简单阐述。

  建筑工地的传输挑战
  建筑工地监控信号的传输分有线方式和无线传输方式两种。通常情况下建筑工地的监控点主要设置在塔吊、物料堆放处、出入口等地方,由于环境比较特殊,传统的有线方式很难完成对信号的实时回传,原因有:
  第一,工地的现场在施工过程中随时都需要挖掘和破路面;
  第二,重型车辆来往繁密无法避免对路面的强力碾压和线路的刮碰;
  第三,许多视频点本身就架设在塔吊上,摄像机随着塔吊的升降而升降很难通过有线的方式来实现视频的传输;
  第四,建筑工地的监控设备随着工期的完毕将转到下一个工地重复使用,有线的线缆很难重复利用必须重新布线会造成资源的浪费。
  基于这些原因,工地上通过电磁波作为传输媒介的无线传输方式则能避开建筑工地现场的种种环境因素,具有建设工期短、灵活性高、扩展性强、维护简单、方便拆装等优点,目前被许多建筑工程公司广泛采用。
  3G和WLAN两种方式
  目前适合于建筑工地的无线传输方式主要有3G和WLAN两种方式,两种传输方式各有优势。
  1.3G传输方式
  3G传输方式是基于运营商基站的公网传输方式,对架设环境要求低,一般只要有手机信号的地方都能建设,管理者对视频的访问也非常方便,系统架设好后只要有Internet的地方授权的管理者即可随时访问现场的视频。当然,3G传输方式也有明显的缺点:
  一是传输速率较低无法满足当前高清视频的码流要求。虽然3G系统的传输速率可以达到7.2Mbps甚至更高,但就目前的使用来看网络比较理想的区域也只可以提供500Kbps左右的资源,这种传输速率连标清的标准都无法达到,不过随着基站的建设和扩容,速率的问题将会逐渐得到改善。
  二是后续的流量费用。3G对视频的传输是靠3G上网卡完成,3G上网卡的费用是按照流量收费,对于视频这种码流特别高的信号长期使用后续的费用会非常高。
  三是固定IP的费用高。如果仅仅是办公网络使用,建筑工地项目部或者是单位分支机构申请动态IP地址的网络方式完全足够,而如果要建设3G的网络平台且保证平台的稳定,一般需要将控制中心的网络申请为固定IP形式,固定IP的网络和动态IP网络每月的费用差异较大,这也无疑增加了建筑商的办公成本。
  2.WLAN传输方式
  WLAN无线局域网的方式是基于IEEE802.11a、b、g、n协议标准,作为传输链路使用产品一般称为无线网桥,目前市面常用的室外野外无线网桥产品多为802.11an和802.11gn产品,这种产品的网络吞吐量为300Mbps,实际可用带宽在百兆左右,这种传输带宽特别适合于高码流视频传输,目前1080P高清视频最大码流在8Mbps左右,在一条百兆的链路上传输8Mbps的信息肯定是畅通无阻。无线网桥产品的组网是局域网,建筑商只需要购买无线网桥设备即可拥有自己的视频传输系统,无后续费用之忧。这几年一些企业推出了专门针对建筑工地行业的经济型产品,产品的价格有较大的下调,性价比很高。不过无线网桥也有其缺点:
  无线网桥产品工作在2.4GHz和5.8GHz这两个工作频率,频点较高、波长短,反射绕射能力比较差,一般应用时要求是直线传输方式,因此要求发射端和接收端直线距离上不能有遮挡,无线网桥的输出功率都为MW级别(国家对此有规定),任何直线距离上的障碍物都会对信号造成损失,穿过几层障碍物后信号就可能会低于设备可接收的门限值,从而无法保证链路的顺利通信。因此无线网桥传输对环境要求较高,一旦直线距离上有障碍物需要架高绕过障碍物或者是通过其他点位中转,这种架高或者中转势必会增加施工的难度和增加成本。
  综上所述两种无线传输方式都有其优缺点,在应用中我们要扬长避短或是优势互补。从目前来看,建筑工地在设备架设高度上有其独特的优势,那就是塔吊,采用无线网桥的方式可以借助于塔吊这种高的设备来中转无法直接回传到控制中心的视频,从而解决无线网桥要求视距传输(直线距离上不能有遮挡)的问题,从我们的应用经验来看,控制中心设置在本地项目的监控系统无线网桥比3G的方式更适合。当然3G传输方式则可以和无线网桥结合,完成项目部(无宽带情况下)到市区总/分公司的传输,总/分公司的领导和政府管理部门可通过公网浏览所需要的某路或某几路视频。
  
                             建筑工地无线监控系统示意图

  无线系统的部署情况
  结合工地对无线监控的需求,中鼎信联公司推出了“建筑工地无线监控系统”,其采用百万高清摄像机与智能“行为”追踪预警系统,很好地满足建筑工地重点区域的特殊预警等各种要求。该系统在实际工程实施中不断完善产品性能和总结施工经验,很好地解决了建设中遇到的各项难题。该无线视频监控系统主要由前端设备、传输、控制中心组成。
  1.前端部分
  前端部分主要由摄像机、整个前端的避雷、安装支架和基础设施组成。目前建筑工地监控一般采用数字摄像机,对于物流堆场可采用红外标清/高清枪机,出入口采用红外高清枪机,塔吊采用高清/标清球机。具体来说,塔吊上的球机通过网线与塔吊的无线网桥连接,设备随着塔吊在建楼体的增高而上升;料场的视频监控点设置在监控杆上,同一个杆上的视频可以通过交换机接到一个无线网桥中传输,这样可以节省一部分成本,如果监控杆和控制中心不可见则通过其他监控点位中转或者中转到塔吊上;出入口和围墙周边的监控同料场方式差不多。与其他行业不同,建筑工地现场粉尘大,因此对设备的密闭性和防护等级要求很高。
  2.传输链路
  中鼎推出的工地无线视频监控主要是基于以上提到的无线网桥的方式进行传输,一般建筑工地系统选用的网桥多为经济型一体化设备,工作频点为5.8GHz协议,带宽为300Mbps。目前无线网桥的架设有三种方式,即点对点方式,通俗来说就是“直接传输”;中继方式,即利用中继器进行间接的传输;点对多点传输,具体的安装方式可根据不同项目的现场情况来选择。
  3.控制中心
  监控中心主要由控制主机、转发服务器、监控管理软件与终端操作软件等构成,可实现对前端设备的配置、图像监控、录像查询、回放、云台控制、预警等功能。监控管理中心负责接收各监控点通过无线网络传输过来的视频信息,它是整个系统的控制、图像显示、图像录像中心,可以通过显示器显示各现场监控点的图像信息,并进行数码录像及用户登录管理、控制信号的协调。

  建设中需要注意的问题
  1.链路的稳定性设计
  对于链路的稳定设计,应注意一下几个方面的问题:一是选择合适的信道,避免同一区域内同频干扰;二是选用点对点或者点对多点的传输方式,注意塔吊上升过程中塔吊设备与控制中心设备的高差问题;三是无线网桥的传输要求发射和接收之间直线距离不能有遮挡,因此要合理规划链路走向,不能因楼体的增高而造成通信的中断;四是塔吊的供电系统要稳定;五是设备之间的连线牢固可靠,耐磨抗拉。
  2.防雷、接地要重视
  建筑工地多是在露天地面上,如果防雷不好对通信设备将造成损坏。特别是天线架设在室外的无线通信基站,若防雷不好,雷电从天线引入通信设备很容易将设备损坏,所以防雷是保护通信设备免遭雷电袭击,保护通信系统正常运行的重要措施,通常的情况是要对电源系统和天馈系统都要尽可能的安装专业避雷器。此外,良好的接地也是保证通信设备正常运行的重要手段。
  除了以上这些问题,在部署安装系统时还要合理分配监控范围与夜视全面匹配,以及根据不同的需求,做特殊预警功能的设计等。

  结语
  近年来,随着监控领域的不断扩展,安防监控的地点也在向着更加广阔的空间迈进。作为网络监控系统的重要组成部分,传输线路无疑对视频监控的工作效率有着至关重要的影响。当然,它同样也是监控系统搭建中最为复杂的工作之一。因此,在监控终端的跨度变得愈发扩大,安防应用逐渐向需求简单的民用化发展时,无线监控的应用越来越受到大家的重视。在建筑工地领域,将无线监控业务融合在系统中,既可以减少因建立专用监控网络系统的投资,又可以满足各业务职能部门监控信息共享的需要,对建筑领域的安全管理有很好的保障,虽然无线监控目前还存在一些问题,但随着WiFi、3G等无线高宽带技术的成熟,无线视频监控的能力注定会随之提升,它的用武之地会更加的广阔。


编辑:侯雨婷
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