黄岛油库无线视频应急指挥系统
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【摘要】安全问题已成为石化行业的一个恒久而沉重的话题。应急抢险、应急指挥、预案演练随着科技的发展有了更高的要求。无线视频应急指挥系统能将现场和调控中心有机相连，通过实时双向传输数据、音频、视频，提高指挥的准确性和及时性。
【关键词】应急指挥;预案演练;无线监控;3G;WIFI
石化行业是我国的支柱产业。石化行业生产线长、作业面广，仅中石化管道储运公司业务范围就涵盖14个省份，管辖38条输油管线、全长6505公里，105个输油站库。行业的特点决定了石化行业具有高风险性。黄岛11.22事故更给企业带来惨痛的教训，安全问题已成为石化行业的一个恒久而沉重的话题。应急抢险、应急指挥随之提出了更高的要求。
一、需求分析
为了更加直观、透明地对现场作业、现场抢险、应急预案演练进行监督、监视和指挥，利用现代化的网络、通信技术构建一套使用便捷、移动性强、网络适应性强、适用场景广泛的移动视频指挥调度系统。
该系统应具备以下特点：
1.现场摄像设备佩戴简单，具有录放、存储和网络传输功能。
2.配备现场应急指挥车，将现场采集的视频信号无线传输到车载服务器，需要时可做进一步编辑处理。
3.车载服务器将现场实时视频信号或编辑后的视频信号远传到调控中心，同时互联网上的终端设备可授权访问和监督。
4.基于视频会议系统架构，可以进行双向多点视频会议，视频传输延时可控;唇音同步，语音沟通顺畅。
5.可面向众多实用场景，灵活组网。
6.终端需支持3G、4G、WiFi、卫星（需要时可扩充）等多种移动网络接入手段。
二、应用场景
图1 系统应用场景
三、方案设计
1.系统拓扑结构
现场人员佩戴头盔式摄像机并输出高清SDI信号，高清图像通过现场人员佩戴的3G/WiFi终端通过WiFi网络传输到现场指挥车上，在指挥车安装3G无线路由器并加装大功率无线AP可覆盖300米范围。指挥车上的3G路由器上安装运营商SIM上网卡，并在指挥车上安装一台3/WiFi终端可以和车外300米以内工作人员进行视频通话组成现场临时指挥中心，通过车内3G网络可以与油库内调度室组成大型指挥控制网络。在油库调控中心需要安装一台3G视频服务器并配置固定IP地址。在油库调度室可以实时浏览现场高清图像，实时通话。在油库安装上墙服务器可将图像输出至大屏幕。
在指挥车无法到达现车无法实现WiFi覆盖时，现场人员佩戴的3G/WiFi终端安装3G上网卡，可以通过3G网络单独与油库调控度室组成指挥网络。并实时浏览现场高清图像，实时通话。
图2 系统拓扑图
2.系统结构
根据实际需求，黄岛油库无线应急指挥系统包括4套 WIFI头盔式网络高清摄像机，1套防爆WIFI单兵系统，在应急指挥车通过建设好的WIFI网络，覆盖范围为300米。前端图像及音频通过WIFI网络，传送到应急指挥车，在车内设置视频管理客户端及视频解码器，实现对现场图像浏览和音频对讲，视频指挥车人员调取高清图像给解码器，解码器输出高清HDMI图像给3G视频服务器，通过3G网络提供给远程用户，并在远程中控室实现图像浏览及现场声音;系统结构图如图3所示：
图3 系统结构图
四、车载无线WiFi的建设
根据需求，车载系统需要接收到周围300米内5个摄像头的视频图像，使用无线的方式进行网络传输，保证网络质量及网络整体可靠性。
整体网络结构如图4所示，车载处安装一台AP无线基站，外接15dbi全向天线，无线基站使用POE供电的方式（车载需提供220V交流电），POE模块拥有POE端口及数据端口，POE端口连接无线AP设备。
图4 整体网络结构
数据端口连接视频服务器（如图5所示）;无线传输采用IEEE 802.11n无线传输协议，带宽可达150Mbps，IP65高防护等级，工作温度-20-70℃可长期在户外正常工作。
五、视频传输系统
3G视频传输系统由网络视频编码器、视频服务器和客户端三大节点部分组成。视频编码器是一个集视频采集、实时压缩、网络传输（有线或无线）等功能为一体的嵌入式设备。首先采集视频图像、进行压缩编码，通过网络（如：EVDO，WCDMA，TD，CDMA1x、Internet）将压缩视频数据发送到视频服务器，然后视频服务器将视频数据转发给客户端浏览、监控或管理，或者将视频数据保存在存储服务器中，以备日后浏览使用。视频编码器支持无线（EVDO，WCDMA，TD，CDMA1x）接入方式，无线接入时需要配置EVDO，WCDMA，TD，CDMA1x卡。客户端监控软件通过连接视频服务器，可以浏览和查询任意的前端监控设备（编码器），服务器可以支持多客户端同时浏览一路或多路视频，体现了集中调度的思想，使得资源得到更广泛的共享。
图5 数据端口连接
1.3G视频服务器及客户端
3G服务器主要由视频监控服务器组成，视频监控服务器负责整个系统的连接和运行，同时，可选用动态域名解析服务器，配套使用，方便视频编码器的配置和管理。
2.视频监控服务器
视频监控服务器是3G传输系统的核心，负责连接前端视频编码器与客户监控端，并进行视频数据和控制命令转发，以及管理系统中的各种设备和资源，包括视频流管理、录像管理和用户管理等。它可以单独组成独立的系统使用，能够支持数千路视频编码器和客户监控器的连接，也可以多个服务器联合组成大系统使用。
视频监控服务器可以在线管理网络视频编码器设备，提供网络设置、PTZ云台设置、用户管理等功能操作。同时，维护编码器与客户监控器的视频数据和控制命令的正常通信。
视频客户端用于远程公网用户访问车载现场的WIFI摄像机的视频视频图像及声音信息
3.3G视频编码器
网络视频编码器基于高性能DSP平台，采用嵌入式系统设计，集成功能强大的网络协议栈，支持多种网络协议，支持动态域名配置，可以通过无线或有线方式轻松接入网络，在局域网、广域网、国际互联网和无线公众数据网上方便地实现视频传输。编码器采用高效的H264视频压缩技术、灵活的信道动态调整技术、可靠的网络传输纠错技术，在有限带宽下保障视频数据的流畅传输。
网络视频编码器，采用多链路捆绑技术，支持2-4路3G 无线网络模块捆绑，显著增强无线网络传输带宽。在多路捆绑中，精心设计了多通道自动平衡协调传输技术，最大限度地利用传输带宽，增强视频传输的流畅性。设备采用无线网络模块可配置方法，可以配置成1-4卡传输方式，并在使用上兼容单卡的使用方式，即使只有一块3G卡在工作，也能正常传输图像。
配合视频监控服务器和客户端监控软件，能够组建大规模、分布式网络视频监控系统，适应各种复杂的网络构架，支持异构网络环境，使视频监控真正数字化、网络化和智能化。
4.移动视频会议
在移动车辆上、移动作业点、移动指挥部等没有固定网络的会场，可以通过本系统进行移动多点视频会议。系统本身可以建立由多个移动终端，多个软件终端参与的移动视频会议，在这个会议中这些移动终端可以进行音视频交互，并且在终端的触摸屏上可以进行会议的控制与管理。
系统可以通过服务器内置的H323网关与传统视频会议的会场进行互联互通，这样固定会议室可以发送视频、声音、H.239双流给移动终端，移动终端也可以发送给固定会议室，做到移动终端和固定会议室终端的双向互联互通。
5.移动应急指挥
通过前端的多种形态的移动终端将前端画面回传至指挥中心，指挥中心通过观看前端传回的高清视频进行指挥、指导，进行双向沟通，下达指令。
一般的3G图传技术由于监控的技术架构限制，无法保证可靠的延时，常常产生10 秒甚至更高的延时，为实时交互、实时指挥造成了不可逾越的障碍。本系统移动视频通讯技术将平均系统延时控制在1秒左右，加快了前端到后端的信息传递速度，从而真正满足了实时交互的需求。
六、结束语
应急指挥系统需要有能力处理应急事件，处理事件人员可迅速架设可视通信系统，第一时间将现场画面实时传回指挥中心。通过移动直播能够将传统摄像设备打造为3G移动高清直播系统，实时采访、新闻直播从此变得更加简单。支持高清晰视音频录制及回放，支持手动或自动方式对指定的视频、音频进行录制，并支持通过终端自带屏幕或配套软件进行检索、回放，获取所需信息。
作者简介：周广平（1962―），工程师 ，现供职于中石化管道储运公司黄岛油库，研究方向：网络信息与自动控制。