无线视频网络在“数字城市”中的应用
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【摘要】文章首先提出了“数字城市”的概念，指出了无线网络及视频监控系统在“数字城市”发展中的作用，并给出了无线、视频网络建设的解决方案，包括如何快速地部署无线Mesh网络以及如何部署低成本高效率的无线视频网络，并对无线、视频网络新技术应用与发展进行了展望。
1 引言
近年来，随着我国国民经济的高速发展，城市的信息化建设也在逐步深入。如何更快更好地实现城市的信息化建设。是我国正在关注的问题。“数字城市”概念的提出，符合了中国目前工业化和信息化并行的经济生活现状，在中国城市现代化建设中具有重要意义。“数字准格尔”项目，是“数字鄂尔多斯”建设中重要的一项内容。通过这一数字城市的建设，将为鄂尔多斯市其他市(旗)的数字化、信息化建设提供宝贵经验，使准格尔市成为鄂尔多斯市、内蒙古自治区，乃至全国数字化城市建设的样板点。大唐移动依靠自身丰富的WiFi网络建设经验，以及成熟可靠的视频监控网络实现方案，正在为包括数字准格尔项目在内的国内多个数字城市建设，提供所需的网络设备支持和建设服务。
2 数字城市实现更透彻的感知
“数字城市”是怎样一种理念，实现什么功能，简单来说，可以总结为：
更透彻的感知――延伸的感知触角遍布城市角落；
更全面的互联互通――无线和有线网络实现真正意义的互联互通；
更深入的智能化――海量信息的分析和整理，实现智能指挥和决策。
“更透彻的感知”是指超越传统传感器、数码相机和RFID的更为广泛的一个概念。具体来说，它是指利用无线视频技术和传感网技术，实现随时、随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程。
以上所指的监控设备，可以是道路监控探头，可以是数字城管终端，可以随身携带的监测仪。甚至可以是消防员头盔上的摄像机。这些设备通过无线、视频和数字传感装置，从一个城市的地下管线压力，到城市所有交叉路口的交通状况，从人体的血压、脉搏，到居民社区的安全、保卫等信息，都可以被快速获取并进行分析，从而为城市的管理者提供丰富翔实的现场信息和第一手数据，便于城市管理者根据各种事件的要求，迅速采取应对措施，并对城市的长期规划和发展起到积极的推进作用。因此，无线、视频网络和传感网络的建设，对于“数字城市”实现更透彻的感知、更全面的互联互通和更深入的智能化，都具有极其重要的意义。
目前，大唐移动提供端到端的无线视频监控网络解决方案，该方案涵盖的产品包括各种类型的高清、标清监控设备，具有丰富应用的无线终端产品，以及承载这些监控信息所需的无线承载网络、后台处理和存储系统等内容。
3 无线、视频网络建设促使城市全面协调发展
无线网络及视频监控系统的建设，可以为数字城市提供无线、无缝的宽带基础网络，促使城市建设全面、协调发展。
无线与视频网络建设包含两部分内容：
第一部分是视频监控系统的建设，即通过在重点地区进行视频监控点的覆盖，最终实现数字城市的城管局、交管局、公安局等政府部门对于城市的视频监控和统一指挥，视频监控系统的特点是实时反映城市管理的状况，便于政府部门及时了解城市管理工作的各种情况，进行远程监控和指挥。
第二部分是为了传递以上监控系统信息而建立的无线传输网络，用以传送高清和标清监控设备，以及传感器设备采集的实时信息，从而实现数字化城市“更透彻的感知”。
3.1 无线网络建设解决方案
(1)无线网络整体架构
无线Mesh网络内部通过无线方式互连，在有线落地点通过光纤接入到有线网络中，所有Mesh设备可以同时提供无线覆盖，为各种无线应用提供服务。无线网络整体架构如图1所示：
无线Mesh网络是一种与传统的无线网络完全不同的网络。它以快速部署、结构灵活等优势被广泛的应用于城市无线基础网络中。在市中心、商业办公和公共区域等环境下构建室外无线覆盖区，可为市政、公安、消防、城管等公共安全部门提供无线宽带接入和高带宽的音频／数据／视频服务，能够为居民提供免费WiFi宽带上网服务，同时可以为各种无线应用提供服务。
视频监控系统是无线网络技术应用最多的领域之一，监控系统主要用于对重要区域或远程地点的监视和控制。视频监控系统采集的视频文件信息，被无线网络及时地传送给监控中心，实时动态地报告被监测点的情况，及时发现问题并进行处理。
(2)如何快速部署无线Mesh网络
无线Mesh网络是具有高移动性、自动修复、架设便捷和免维护的“无中心”网络。在位置变动频繁、成长快速、各类突发性事件，以及不方便铺设有线网络的情况下，用无线Mesh网络解决方案是最明智的方法。
无线网络可以表现出巨大的优势：首先，无线网络使用无线链路进行信号传输，避免了对光纤的依赖。建设方便，运维简单；第二，在无线网路信号覆盖范围内，丰富的无线终端可以安装在任意位置，灵活性高，扩展方便；第三，无线基础网络建设不仅可满足数据和视频传输需求，还可以为其它应用提供传输通道，如：可以提供移动办公、语音通信以及定位等业务；第四，无线网络设备可灵活调整站点布设位置和加入新站点，满足未来扩容或应用方案调整的需求，有效地保护投资；最后，无线网络的建设成本低廉，相当于同等带宽有线网络建设成本的1／8左右。
3.2 视频网络建设解决方案
(1)无线视频监控网络架构
无线视频监控网络主要包括视频监控、Mesh承载网和其他辅助设备三大部分。根据具体需求的不同，可以灵活的组合。无线视频监控架构如图2所示。
在无线视频网络中，可以使用的前端设备方案有以下三种模式，如图3所示。
第一种模式，CPE设备采用MST200设备，此设备可以向前或向后兼容各种摄像设备。其中，接人数字摄像头和模拟摄像头设备的连接方式有所不同，连接模拟摄像头设备需要添加视频服务器设备，完成模拟设备转换功能。
第二种模式，采用的MSR设备连接摄像头，该设备可以支持最大4路摄像头的连接，同时MSR可以通过有线资源和有线网络直接互通。
第三种模式，采用一体化方式，将WiFi设备和摄像头设备实现一体化配置，更易于实现快速部署。
(2)如何部署低成本高效率的无线视频网络
数字城市中的无线网络视频监控系统建设，超越原模拟视频系统。解决了传统监控系统由于线路敷设造成的高成本、高消耗的难题，使系统实现更方便也更安全。
无线客户端可以提供以下应用：
录制：能够支持多个摄像头的实时查看和录制功能：
远程监控：能够进行随时随地远程监控：
回放和查看：能够回放录制的视频，并可以放大 视频画面，查看某一特定场景画面；
突发事件评估：能够通过实时监控应对突发事件，确保做出迅速反应；
智能手机应用功能：随着社会的发展，3G技术的智能手机应用也越来越广泛，手持智能终端用户通过三级授权。可浏览已授权的视频采集点实时图像及录象资料。
(3)高清视频监控在城市治安上的应用
由于受到成本的限制，高清技术在视频监控行业一直未得到有效的应用。而随着芯片技术及压缩算法的发展，高清的视频监控产品逐渐兴起。现在D1标清视频压缩格式业已正式写入数字硬盘录像系统(DVR)国家标准。高清摄像机和高清视频编解码器也逐步得到应用和推广，其清晰度可以达到1920*1080或1600*1200，高清视频监控系统提供的高质量视频图像，将显著提升城市社会治安监控效果。
高清视频监控具有如下特点：
图像清晰度更高、细节更加清楚
对于多数的监控场景，传统的标清分辨率的图像基本上无法对细节进行分辨。而当发生案件时，从录像资料中很难对监控现场涉案的人员、物品准确认定，不具备优秀的侦破工作指导性和法律质证能力。在一些重要的监控场所，应采用高清摄像机获取高清晰度的监控画面，才能更清楚地呈现监控原貌。高清视频监控图像与标清视频图像清晰度的直观比较如图4所示：
监控目标覆盖范围更广、提高监控效能
在传统的标清监控技术构架下，为了保证监控的覆盖率，尽可能减少监控死角，需要安装部署相当规模数量的监控摄像机，因此导致监控系统规模不断扩大，从几百路向成千上万路甚至数十万路的规模发展。如此规模庞大的监控资源，在同一时间里却只有极少部分能够得到实时的监控，而绝大多数监控图像被无差别的记录保存下来，从而形成了海量级的视频录像数据资料。而这些规模庞大的录像资料中也仅有极少部分可能与某些已知的事件相关联。而被备份以外，其他的录像信息则不断被新的录像数据所覆盖。这就是典型的传统监控系统大规模、高成本、低效率的建设应用现状。
在高清监控技术构架下，单台高清摄像机能够相当于几台普通摄像机的监控覆盖面，且图像分辨率更高、信息量更丰富，因此采用高清监控可以非常有效的缩减系统规模，节省传输链路和设备，从而减少总体建设成本，高清监控技术将推动视频监控系统建设应用向着集约化、效能化转变。如图5所示：一台高清摄像机即可覆盖整个十字路口，实现原先需要多个摄像机才能达到的功能。
高清摄像机能实现数字PTZ功能
高清摄像机不仅提升了图像清晰度，使数字PTZ功能得以体现，也实现了在整幅大图像中对某个局部细节的放大或移动。而且这种大范围整幅图像监控拍摄，不会错过监控范围内的任何情况，给日后的调阅查证提供了有效手段。同时由于数字PTZ方式没有机械移动部件，设备也更经久耐用。
有利于图像识别和智能视频分析的应用
图像识别和智能分析技术一直未能得到业界普遍期待的大规模应用。主要原因是识别的精确度离用户的期待还有不小的差距，而图像的分辨率则是影响识别精确度的主要因素。
高清摄像机图像信息高清摄像机采用先进的感光器使图像细节更加清晰、更加细腻，逐行扫描方式可以给我们提供更好的图像质量，有效解决了隔行扫描带来的梳状模糊现象，给智能分析等应用提供了有利的前提条件。在城市道路监控中使用高清摄像机。可以使监控区域覆盖多个车道，同时清晰地记录车牌号码、前排司乘人员特征、车辆颜色、外形等特征，这是一个普通标清摄像机所不能同时实现的。这对于车牌、人脸识别等智能分析应用具有重要意义。
4 无线、视频网络新技术应用与发展
无线基础网络和视频网络建设的内容，是在基于现有的数字城市建设要求和物联网技术发展的基础上进行的信息化建设项目。该项目的建设，将大大推动城市信息化发展的进程，推动城市发展进入新的阶段。
同时，随着物联网技术发展和高清图像对比技术的发展，我们的无线和视频监控网络，还可以实现违法建筑、绿化带泼污水等违章行为的自动识别、自动报警功能。物联网技术的发展，则更进一步推进了无线网络建设的发展，从而为最终“数字城市”向“智慧城市”的发展奠定基础。5结束语
大唐移动承建的“数字准格尔”一期建设项目中。无线基础网络、视频网络以及无线应用网络建设，是“数字准格尔”基础平台的建设的重要内容。通过无线、视频网络平台建设，可以最终实现包括视频监控、物联网等信息的高速传递。“数字准格尔”一期建设的完成，将大大推动准格尔城市信息化发展的进程。推动城市发展进入新的阶段。
作者简介
赵展：毕业于西安电子科技大学通信工程专业，并获得中国人民大学企业管理硕士学位。现任职于大唐移动通信设备有限公司业务拓展部，系统集成和物联网业务产品总监。目前主要从事系统集成和物联网业务研究，负责系统集成软硬件总体架构设计和项目的实施管理。