一种基于宽阔水域的无线视频监控系统

摘要

一种基于宽阔水域的无线视频监控系统，采用船、车、艇混合监控，建立监控系统，对船-车-艇监控系统构建基于无线的载网系统，通过3G+WiMAX+WiFi的混合架构模式进行无线网络覆盖，在船、车、艇上架设服务器用于视频传输处理，船、车、艇采集的视频数据通过载网系统传输给监控中心。本发明提出了一种覆盖型好，检测灵活，不受天气环境等影响的宽阔水域监控系统，可以较好的规避传统卫星带来的弊端，通过本发明可实时对宽阔水域进行监控，其全景鸟瞰图也从传统的3～7天的形成时间，减少至1～2天左右，并可以在雨、雪、雾等传统卫星无法形成图像的天气条件下进行工作同时给出相应的结果图像。

权利要求

1.一种基于宽阔水域的无线视频监控系统，其特征是采用船、车、艇混合监控，建立监控系统，利用船对宽阔水域进行巡航管理，采用车对水域沿岸及周边区域进行巡查，以艇作为水面延伸工具；对船－车－艇监控系统构建基于无线的载网系统，所述无线包括WiFi、WiMAX和3G，通过3G、WiMAX、WiFi的混合架构模式进行无线网络覆盖，监控系统的监控中心位于相对远端的公网之中，3G无线网络作为与公网的接口部分，由3G无线网络进行视频传输和发布；采用带有红外功能的摄像机作为宽阔水域的视频采集设备，同时在船、车、艇上架设服务器用于视频传输处理，船、车、艇采集的视频数据通过载网系统传输给监控中心，所述载网系统为：建立基于WiFi的船、车、艇局域网络，用于在船艇这种大型移动交通工具上的可移动视频传输和处理；

建立基于3G网络和WiMAX网络的发射传输模式，通过3G作为主要传输模式，采用WiMAX作为补充覆盖模式，在3G无法覆盖的区域采用WiMAX作为延伸和补充，同时在WiMAX的基站中加入3G模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于宽阔水域的无线视频监控系统，其特征是在岛屿、礁石和浮标上架设WiMAX基站作为3G的中继站，并与最近WiMAX基站建立基于IP的传输链路，采用TCP模式进行传输，保证传输质量；同时在宽阔水域的岸边建立WiMAX中心站，负责与3G基站进行联系，WiMAX中心站集成2～5块3G网卡模块，将宽阔水域中WiMAX基站回传的视频数据通过3G网络传输到监控中心；WiFi网络是3G和WiMAX网络的局部延伸，用于建立船与艇之间IP化通信。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于宽阔水域的无线视频监控系统，其特征是采用船载服务器、摄像机无线采集设备作为船载架构，船载本地采集数据后由船载服务器进行视频编码和图像拼接及视频检测处理后上传监控中心；车载设备由摄像机、视频服务器和无线上传设备组成，摄像机采集到视频数据后将经过视频服务器编码后直接上传处理中心；艇载设备以船载设备为中心，其作为船载设备的延伸和补充，艇载设备包括摄像机采集设备、视频服务器和WiFi传输设备，摄像机采集设备采集到的视频数据经过视频服务器编码处理后由WiFi回传给船载设备，由船载设备进行图像拼接处理后回传给监控中心。

说明书

一种基于宽阔水域的无线视频监控系统

技术领域

[0001] 本发明属于网络通信领域，应用于宽阔水域，如太湖流域、鄱阳湖流域、洞庭湖流域等水域的无线视频监控，保证对水面的24小时远程实时监控和检测，为一种基于宽阔水域的无线视频监控系统。

背景技术

[0002] 目前我国湖区、河流等流域由于非法排放工业和生活污水，导致水体的污染，特别是富营养现象特别严重，尤其是太湖流域，07年一场突如其来的蓝藻爆发，给人民生活和财产造成重大的损失；虽然目前针对各水域的污染治理的力度正在逐步加大，但是污水的偷排现象日益严重，监控功能的缺失相当严重，而依赖于卫星图像往往需要3～5天的时间而且在黄梅天，即，阴雨天无法成像，譬如，太湖流域的蓝藻爆发期都在苏南地区的黄梅天，对检测至关重要的太湖全景卫星图由于云层遮挡导致图像无法形成。

发明内容

[0003] 本发明要解决的问题是：目前对宽阔水域的检测依赖卫星图像，但卫星成像慢、易发生云层遮挡等不足，对水域的监控带来不利影响。

[0004] 本发明的技术方案为：一种基于宽阔水域的无线视频监控系统，采用船、车、艇混合监控，建立监控系统，利用船对宽阔水域进行巡航管理，采用车对水域沿岸及周边区域进行巡查，以艇作为水面延伸工具；对船-车-艇监控系统构建基于无线的载网系统，所述无线包括WiFi、WiMAX和3G，通过3G+WiMAX+WiFi的混合架构模式进行无线网络覆盖，监控系统的监控中心位于相对远端的公网之中，3G无线网络作为与公网的接口部分，由3G无线网络进行视频传输和发布；采用带有红外功能的摄像机作为宽阔水域的视频采集设备，同时在船、车、艇上架设服务器用于视频传输处理，船、车、艇采集的视频数据通过载网系统传输给监控中心，所述载网系统为：

[0005] 建立基于WiFi的船、车、艇局域网络，用于在船艇这种大型移动交通工具上的可移动视频传输和处理；

[0006] 建基于3G网络和WiMAX网络的发射传输模式，通过3G作为主要传输模式，采用WiMAX作为补充覆盖模式，在3G无法覆盖的区域采用WiMAX作为延伸和补充，同时在WiMAX的基站中加入3G模块。

[0007] 在岛屿、礁石和浮标上架设WiMAX基站作为3G的中继站，并与最近WiMAX基站建立基于IP的传输链路，采用TCP模式进行传输，保证传输质量；同时在宽阔水域的岸边建立WiMAX中心站，负责与3G基站进行联系，WiMAX中心站集成2～5块3G网卡模块，将宽阔水域中WiMAX基站回传的视频数据通过3G网络传输到监控中心；WiFi网络是3G和WiMAX网络的局部延伸，用于建立船与艇之间IP化通信。

[0008] 采用船载服务器、摄像机无线采集设备作为船载架构，船载本地采集数据后由船载服务器进行视频编码和图像拼接及视频检测处理后上传监控中心；车载设备由摄像机、视频服务器和无线上传设备组成，摄像机采集到视频数据后将经过视频服务器编码后直接上传处理中心；艇载设备以船载设备为中心，其作为船载设备的延伸和补充，艇载设备包括摄像机采集设备、视频服务器和WiFi传输设备，其采集到的视频数据经过视频服务器编码处理后由WiFi回传给船载设备，由其进行图像拼接处理后回传给监控中心。

[0009] 本发明针对现有技术中的不足，建立船车艇监控系统，采用巡逻的模式对水域和岸边等敏感、高危区域进行灵活的检测监控，但是由于目前由于船/车/艇均为移动性较强的运输方式，同时由于网络覆盖和带宽等方面的原因，造成环保、水利等部门无法远程可机动的对水域进行监控和检测；虽然目前3G网络已然提供了一个较为宽阔的无线覆盖模式，但是由于宽阔水域，特别是湖面上水域过于宽阔，导致3G网络覆盖的不到位和信息衰减，无法进行视频的有效传输；并且其系统架构、图像传输和图像拼接合成上的问题，使得对于宽阔水面的视频监控还存在以下几点问题：

[0010] 1)没有一套完整的用于宽阔水面的视频监控、视频处理的架构；

[0011] 2)在视频图像采集后的图像无法与卫星图像相比较和使用；

[0012] 3)在图像视频传输方面没有完整的保障体系、实时信息传输困难；

[0013] 对此，本发明采用混合无线WiFi+WiMAX+3G覆盖方式以弥补单一网络使用的不足，主要利用3G网络进行数据图像传输，利用WiMAX来弥补3G网络覆盖不足以及衰减的问题，同时采用WiFi做短距离数据传输；包括对视频的采集、图像的拼接、视频检测等，解决无线信道的覆盖和强度问题和摄像机图像向卫星图像的转换。

[0014] 本发明提出了一种覆盖型好，检测灵活，不受天气环境等影响的宽阔水域监控系统，可以较好的规避传统卫星带来的弊端，通过本发明可实时对宽阔水域进行监控，其全景鸟瞰图也从传统的3～7天的形成时间，减少至1～2天左右，并可以在雨、雪、雾等传统卫星无法形成图像的天气条件下进行工作同时给出相应的结果图像。

附图说明

[0015] 图1为本发明系统架构示意图。

[0016] 图2为本发明船载系统设备架构示意图。

[0017] 图3为本发明艇载系统设备架构示意图。

[0018] 图4为本发明车载系统设备架构示意图。

[0019] 图5为本发明船载设备视频传输流程图。

[0020] 图6为本发明艇载设备视频传输流程图。

[0021] 图7为本发明车载设备视频传输流程图。

具体实施方式

[0022] 本发明通过船车艇监控方式避免卫星监控易受云层等天气因素影响的弊端，并利用混合无线方案进行数据传输以解决单一网络传输模式的不足；现有3G网络覆盖不全、信号带宽不足，重新架设3G基站投入高、收益低；WiFi作为短距离传输方式应用于宽广水域需要建设大量网络接入点进行信号的覆盖、施工难道大；WiMAX信号的全水域覆盖也需要建立大量新基站，投资回报小；利用现有网络资源，结合多种通信方式，建立其符合宽广水域的混合无线通信模式。

[0023] 本发明阐述的基于宽阔水域无线视频监控的船/车/艇载网系统，是构架在无线3G+WiMAX+WiFi的船/车/艇载网，其作用是在宽阔水域进行图像采集和拼接，代替卫星进行宽阔水域的实时监控；

[0024] 如图1所示，宽阔水域的监控中心是在远端公网中，以计算机网为访问媒介，通过Internet网络资源进行资源的分布和发布。采集端建立在基于无线WiFi+WiMAX+3G的船/车/艇载网系统之中。移动采集端分为船、艇、车三类，其中船对宽阔水域进行巡航管理，以艇作为水面延伸工具，对于船只不方便到达区域采用艇作为远程覆盖工具，车对水域沿岸及周边区域进行巡查。移动采集端使用带有红外功能的摄像机作为视频采集终端，视频数据采集后经视频服务器编码、检测等视频处理后传送到监控中心。

[0025] 如图2所示，船载系统设备包括红外摄像机、视频服务器、3G网络通信模块、WiFi通信模块以及WiMAX通信模块等。红外摄像机负责获取水面视频数据；视频服务器负责视频数据的编码以及视频拼接工作。3G通信模块与WiMAX通信模块负责移动采集端与监控中心间的数据传输。WiFi通信模块用来构建WiFi局域网，负责船与艇间数据传输。船对广阔水域进行巡航管理，对水域进行拍摄。所得视频数据通过船载视频服务器进行编码处理，如无需与其他图像拼接时将直接进行视频检测，并将处理后的视频传送至监控中心；如需扩展艇的补充视频时，将进行视频图像拼接，拼接的图像进行检测后通过3G/WiMAX通信模块传输到监控中心。其中3G传输方式作为主要传输方式，船只对3G信号强度进行实时监测，当行驶到无3G信号覆盖或低信号质量区域时，将通过WiMAX传输方式进行数据传输。WiMAX基站建立就是为了弥补3G信号覆盖面不足的局限性，将WiMAX基站设立在岛屿、礁石或浮标等3G信号覆盖盲点上。这些3G信号覆盖盲点多为无人区或保护区内，在这些地域建立3G基站成本过大、使用率低、效益不高。因此使用WiMAX传输作为3G传输的中继。
WiMAX基站间采用基于IP的传输链路，使用TCP协议进行数据传输，保证传输质量。在宽阔水域的岸边建立WiMAX中心站，负责与3G基站进行数据通信。WiMAX中心站采用多3G通信模块协同工作模式，使用2～5块3G通信模块以获得较高的上行带宽用，将使用WiMAX传输的视频数据最终以3G通信方式传输到监控中心。

[0026] 如图3所示，艇载设备包括红外摄像机、视频服务器、以及WiFi通信模块等。作为船载系统的延伸，艇将深入到船只不方便到达的水域，进行补充拍摄。视频经过视频服务器压缩编码后，通过与船载设备建立的WiFi网将视频数据汇集到船载终端，船载终端负责图像拼接及视频检测，并一起回传到监控中心。

[0027] 如图4所示，车载设备包括红外摄像机、视频服务器、以及3G通信模块等。车辆对水域沿岸及周边区域进行巡查，摄像机采集到视频数据后经过视频服务器编码后直接通过3G通信模块传输到监控中心，不做进一步的视频检测。

[0028] 本发明系统的视频传输流程如图5、图6、图7所示，具体流程如下：

[0029] 通过船/艇/车载设备在宽阔的水域和水域岸基等地方进行视频监控，在采集视频信息时，船、艇、车三者之间有着明确的分工，船负责在宽阔水域的视频采集和视频处理，艇作为船的延伸，在某些船无法达到的水域，由艇负责视频采集并将视频通过船艇之间的WiFi连接，回传视频。船载系统对视频进行处理后，将视频信号和处理结果通过在3G信号强度满足视频要求时，则选用3G信道将视频回传到监控中心，同时在3G信号强度无法达到视频传输或信道不够稳定的区域架设WiMAX基站，采用WiMAX进行补充覆盖，在3G信号强度不够时，船载系统则采用WiMAX信道将视频信号和处理结果回传到监控中心，车载系统则只是采集视频，并不对视频进行处理，并通过3G信道进行回传，当某个区域3G信号强度不够时，则对该区域进行3G补充覆盖，保证视频传输质量，当监控中心接收到船载系统的回传信号时，则直接将视频和检测结果在监控中心进行显示，而接收到车载系统的回传视频时，则进行视频处理检测，将检测后的结果和视频进行显示。