船舶视频监控方法
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船舶CDMA无线远程安全视频监控系统介绍一、系统应用背景:海运企业的货运模式大多为“两头在外”型。
据调查,舟山海运企业船舶所承运的大部分货物,其货源地与目的地均非舟山本地,舟山港大多数只是承运水—水中转业务,所以很多时候海运企业办公人员总会不定期的到外地去检查船舶,平常对船舶的航行情况也只是通过电话来了解。
而一直以来,各个企业始终把安全生产放在首位,随着船舶信息化管理要求的提高,对于船舶设备的监控也提出了更高的要求。
但是由于船舶设备在地理位置上的特殊性,采用传统的人工监控和管理的方式已经远远不能满足信息化管理的要求。
所以我们提出采用船舶设备远程监控的方案,利用CDMA无线网络和Internet网络完成数据远程传输的要求,让企业管理人员足不出户就可以看到船舶的实时图象,以此来提高企业的安全生产力与竞争力。
二、系统介绍:船舶CDMA无线网络视频监控系统将船舶上的模拟视频图像压缩打包后通过CDMA与因特网传回到陆上的监控指挥中心,工作人员可以通过电脑中的专用监控软件来远程实现对船舶行驶中甲板、船舶周边海域、车辆仓、机舱、驾驶舱、客舱等各个位置的实时图像监控,直观反映出船舶的航行情况,方便在船舶出现紧急情况时的远程调度工作。
具体功能如下:1.随时随地的通过可以上网的电脑、PDA智能手机来监视船舶的实时图象。
2.实现船载音视频信号的同步传输和监控,通过该系统的IP语音功能,可以与船舶进行可视化的免费实时通话,实现可视化的船舶调度与指挥。
3.实时监控:可同时提供1/4/9/16等多画面的分屏多路显示。
4.监控中心可远程控制镜头、云台、球机等设备,方便实现镜头切换、监控点选择,镜头远近、聚焦、光圈的控制与调整。
5.提供多种形式的用户和权限管理,安全可靠。
6.提供各种录像方式:连续(计划)/移动侦测/报警,可按每天、每周、或选择某天/时间段进行录像,可动态设置显示或录像图像的质量。
7.多种录像查询方式、并具有录像回放功能。
船舶动态与视频监控系统的设计与实现0. 引言近几年,我国海上运力、运量直线上升,但由于海上环境特殊,缺乏有效的监管技术手段,目前海上安全生产问题已成为制约海运业(特别是滚装船)发展的突出因素[1]。
借助高科技手段对船舶动态与视频进行全方位的监控,建立高效的船舶管理与预警系统,是保证船舶航行安全的必然选择。
传统的船舶动态监控系统是利用船载GPS和通信设备(大多是海事卫星C 站)把船舶航行的动态信息(船位、航速、航向)传回陆地指挥中心,指挥中心能在大屏幕电子海图上观察到船舶的分布情况、运动轨迹,能够查询相关信息,对船舶进行调度管理等等[2,3]。
目前,国内外海上船舶管理是以船舶报告系统和VTS为代表,以雷达、高频电话和AIS(船舶自动识别系统)技术为手段[4,5],存在显示不直观(只能将船舶作为一个质点来管理),系统扩展性不强等缺点,在远海则只能以卫星通信来补充,运行费用昂贵。
国外现有的船舶视频传输系统基本上是针对远洋航行的船舶,采用卫星通信方式,通过船载F站实现船舶静态图像传输,但由于其费用高而较少被采用。
随着我国公众移动通信技术的发展,本文提出用CDMA1X无线网络传输船舶视频图像与船舶动态信息。
由于涉及动态信息和视频信息的传输,岸船之间的信息传输问题便成了船舶动态和视频监控系统所要解决的主要问题。
对于海上移动通信来说,目前主要有以下几种方式:(1)海事卫星C站或F站,其优点是信号覆盖全球,缺点是带宽窄,比如使用海事卫星F站传输视频只能达到64K的带宽,而且设备昂贵(约2.5万美元/台)和通信费用高(6.5美元/分钟),只有在紧急状态下使用,很少用于日常的安全管理。
(2)VHF(Very High Freqency)和SSB(Single Side Band),主要用于话音通信。
(3)GSM、GPRS和CDMA技术,这几种技术都适合近岸航行的船舶进行岸船通信,但对于中国海域的海上业务来说,GSM和GPRS的信号覆盖不如CDMA广,传输带宽也不如CDMA宽。
海上船舶远程视频监控系统设计方案1.系统概述这个系统主要包括前端设备、传输网络、后端平台三个部分。
前端设备负责采集船舶上的视频信息,传输网络将这些信息实时传输到后端平台,后端平台则对视频进行存储、分析和处理。
2.前端设备前端设备主要包括摄像头、编码器、存储设备等。
摄像头负责实时捕捉船舶周边环境、甲板、机舱等关键部位的视频信息。
编码器将摄像头采集到的视频信号进行压缩编码,以便于传输。
存储设备可以临时存储视频数据,防止在传输过程中出现数据丢失。
3.传输网络传输网络是系统的神经中枢,负责将前端设备采集到的视频数据实时传输到后端平台。
这里有两种传输方式:有线传输和无线传输。
有线传输主要包括光纤、网线等,传输速度快,稳定性高;无线传输主要包括卫星通信、Wi-Fi等,适用于船舶在海上移动的场景。
4.后端平台(1)视频存储:将前端设备传输过来的视频数据进行存储,便于后续查询和分析。
(2)视频分析:利用技术,对视频中的船舶周边环境、船舶状态、人员行为等信息进行分析,为船舶安全管理提供数据支持。
(3)视频监控:通过监控大屏、手机APP等方式,实现对船舶的实时监控。
5.系统功能我们来看看这个系统的主要功能:(1)实时监控:可以实时查看船舶周边环境、甲板、机舱等关键部位的视频信息。
(2)远程控制:可以对前端设备进行远程控制,如调整摄像头角度、开关灯光等。
(3)报警联动:当系统检测到异常情况时,如船舶碰撞、火灾等,可以立即发出报警,并联动相关设备进行处理。
(4)数据统计:对船舶运行过程中的各项数据进行统计和分析,为船舶管理提供数据支持。
6.系统优势(1)实时性强:采用有线和无线传输相结合的方式,确保视频数据的实时传输。
(2)安全性高:前端设备具备防水、防尘、抗干扰等特点,确保在恶劣环境下正常工作。
(3)智能化程度高:利用技术对视频数据进行实时分析,提高船舶安全管理水平。
(4)易用性强:系统界面简洁,操作方便,便于船舶管理人员快速上手。
船舶G视频监控系统需求方案清晨的阳光透过窗帘,洒在键盘上,敲击声在安静的房间里回响。
我的大脑开始飞速运转,10年的方案写作经验在这一刻涌上心头。
下面,就让我用意识流的方式,为你呈现这份船舶G视频监控系统需求方案。
一、项目背景船舶作为我国重要的运输工具,其安全性能至关重要。
随着科技的发展,视频监控系统在船舶上的应用越来越广泛。
为了提高船舶的安全性能,降低事故风险,我们提出了船舶G视频监控系统需求方案。
二、系统概述船舶G视频监控系统主要包括前端摄像头、传输设备、存储设备、后端管理平台等组成部分。
系统采用高清摄像头,实现船舶各部位的视频监控,同时具备远程传输、存储、查询等功能。
三、需求分析1.前端摄像头(1)具备高清画质,清晰展现船舶各部位情况。
(2)支持夜视功能,适应船舶夜间航行环境。
(3)具备防水、防尘、防震等功能,适应恶劣的海上环境。
(4)支持无线传输,降低布线成本。
2.传输设备(1)具备高速传输能力,确保视频信号的实时传输。
(2)支持多种传输方式,如有线、无线、光纤等。
(3)具备抗干扰能力,保证信号稳定传输。
3.存储设备(1)具备大容量存储空间,满足长时间视频存储需求。
(2)支持视频数据的快速检索、查询和回放。
(3)具备数据备份功能,防止数据丢失。
4.后端管理平台(1)具备实时监控、录像、回放等功能。
(2)支持远程访问,方便管理人员随时查看船舶情况。
(3)具备报警功能,及时发现异常情况。
四、系统设计1.网络架构船舶G视频监控系统采用分布式网络架构,前端摄像头、传输设备、存储设备、后端管理平台通过高速网络连接,实现数据共享和交互。
2.系统集成系统需与船舶其他系统(如导航、通信、动力等)进行集成,实现信息共享,提高船舶整体安全性能。
3.安全防护(1)前端摄像头具备防破坏功能,防止人为破坏。
(2)传输设备采用加密传输,防止数据泄露。
(3)存储设备具备数据加密功能,防止数据被篡改。
(4)后端管理平台设置权限管理,限制人员访问。
船舶业实现海上安全监控的视频监控系统随着船舶业的发展和海上运输的增加,船舶的安全问题日益受到关注。
为了确保海上运输的安全性,船舶业引入了视频监控系统来实现海上安全监控。
本文将探讨船舶业实现海上安全监控的视频监控系统。
一、介绍视频监控系统是一种通过安装摄像头和相关设备来进行实时监控和录像的系统。
通过视频监控系统,船舶业可以及时发现和处理各种安全问题,确保船舶的正常运行和乘客的安全。
二、视频监控系统的作用1. 实时监控视频监控系统可以实时监控船舶的各个区域,包括船舱、甲板等。
通过监控画面,可以随时观察船舶内外的情况,及时发现潜在的安全隐患,例如火灾、漏水等。
2. 防止事故发生视频监控系统可以通过监测船舶周围的水域情况,及时发现其他船只、障碍物等,避免碰撞和其他事故的发生。
同时,监控系统还可以对船舶设备进行实时监测,提前发现故障,避免事故的发生。
3. 提高救援效率在紧急情况下,视频监控系统可以提供准确的信息,帮助救援团队快速定位事故现场,并及时采取行动。
这样可以大大提高救援的效率和成功率,减少人员伤亡和财产损失。
三、视频监控系统的实施1. 安装摄像头船舶业需要在适当的位置安装摄像头,以监控船舶的各个区域。
摄像头应该具备防水、防震等功能,以适应海上环境的要求。
2. 视频传输与存储视频监控系统需要依靠网络进行传输和存储监控画面。
船舶业可以利用卫星通信、无线网络等技术来实现视频的实时传输,并将视频存储在服务器中,以备后续查看和分析。
3. 远程监控视频监控系统可以实现远程监控,船舶业可以通过互联网远程查看船舶的监控画面。
这样方便了船舶管理者随时了解船舶的运行情况,及时处理可能出现的问题。
四、视频监控系统的挑战和解决方案1. 网络连接海上运输中,网络连接是一个关键问题。
船舶业需要解决网络信号不稳定、覆盖范围有限等问题,以保证视频监控系统的正常运行。
可以采用增强型天线、信号放大器等设备来解决网络连接的问题。
2. 数据传输视频监控系统产生的数据量大,需要进行高效的传输和存储。
轮船视频监控系统解决案目录1、概述31.1项目概况31.2建设需求31.2.1监控总体要求41.2.2图像质量及存储要求41.2.3监控中心41.3设计原则51.4设计依据62、系统总体设计72.1总体系统结构拓扑图72.2单船本地监控92.2.1本地监控拓扑图92.2.2布点案92.2.3硬盘录像机103、系统详细设计113.1图像采集113.2传输系统123.2.1模拟传输系统123.2.2 数字传输网络133.3存储系统163.4显示系统163.4.1单船本地监控显示系统163.4.2总控中心显示系统164、施工组织案184.1项目组织结构184.2 项目人员岗位职责194.3 工程施工管理204.3.1 施工进度管理204.3.2 施工质量管理214.4 施工总体计划234.4.1 工程质量目标234.4.2 施工总体进度计划234.4.3工程实施流程图254.5 工程进度保证措施294.6 施工质量保证措施294.6.1 我公司工程质量控制容按照施工行为来分为304.6.2工程质量检验314.6.3 工程防护与交付324.7 安全生产与文明施工保证措施344.7.1 安全生产控制体系344.7.2 文明施工保证措施425、售后维护435.1维修组织简介435.2售后服务准则435.2.1服务容435.2.2服务模式445.3保修期及保修期后收费标准465.3.1保修期的确认465.3.2保修期限465.3.3其他461、概述1.1项目概况根据轮船视频监控系统项目的要求,为了安全需要,计划建设一个覆盖整个航运公司其中8艘轮船的闭路监控系统,以实现全天候24小时对边的活动情况进行监视,以确保区域的人身及车辆等安全。
建设闭路电视监控系统,是要把以现代化数字监控系统为代表的现代信息技术运用到航运公司轮船视频监控系统项管理工作中,实现航运公司轮船管理自动化、智能化、现代化管理,提高工作效率和工作水平,以满足日常管理信息化、智能化的要求。
智慧渔船监控实施方案一、背景介绍。
随着科技的不断发展,渔业也在不断迎来新的变革。
智慧渔船监控系统的实施,对于提高渔业生产效率、保障渔船安全、保护海洋生态环境具有重要意义。
本文旨在提出一套智慧渔船监控实施方案,以期为渔业发展注入新的活力。
二、系统组成。
智慧渔船监控系统由船载设备、地面监控中心和通信网络三部分组成。
船载设备包括GPS定位系统、摄像头、声纳等,用于实时监测渔船位置、船上情况和海洋生态环境。
地面监控中心通过接收船载设备传来的信息进行监控、分析和指挥。
通信网络则是系统的基础,保障信息的及时传输和处理。
三、工作流程。
1. 渔船出海前,船载设备启动,开始对渔船进行实时监控。
2. 地面监控中心接收并分析船载设备传来的信息,对渔船进行实时监控和指挥。
3. 渔船在海上作业时,船载设备持续监测渔船位置、作业情况和海洋环境。
4. 地面监控中心根据监测信息,及时调整渔船作业区域,提醒渔民注意海洋环境保护,并对突发情况进行处理。
5. 渔船返航时,船载设备继续监控渔船位置,保障安全返航。
6. 地面监控中心对渔船返航过程进行监控和指挥,确保渔船安全返航。
四、系统优势。
1. 实时监控,通过船载设备和地面监控中心的协作,实现对渔船的实时监控和指挥,保障渔船安全和海洋环境保护。
2. 数据分析,系统能够对海洋环境数据和渔船作业数据进行分析,为渔民提供科学的作业建议,提高渔业生产效率。
3. 应急处理,系统能够及时发现渔船遇险情况,并进行及时处理,保障渔民生命安全。
4. 远程通信,系统通过通信网络实现了地面监控中心与渔船之间的远程通信,保障了信息的及时传输和指挥。
五、实施建议。
1. 完善设备,对船载设备进行升级和完善,提高监控精度和数据采集能力。
2. 加强培训,对渔民进行系统使用培训,提高他们对系统的认知和操作能力。
3. 完善政策,制定相关政策,鼓励渔民使用智慧渔船监控系统,推动系统的普及和应用。
4. 加强维护,加强对系统的日常维护和管理,保障系统的稳定运行和服务质量。
船载视频监控解决方案1、方案背景本方案主要是针对民用船舶的监控系统方案建议书。
如何有效利用数字化手段将船舶管理上升到有序、合理、高效的管理层面上来,是航运公司的当务之急。
为了更好的对船舶进行调度管理,提高船舶服务水平,保障船舶司机人身安全,使船舶盈利模式多元化。
建立一个统一、高效、通畅、覆盖范围广、带有普遍性的船舶监控系统就显得非常有必要。
大华推出了集船舶监控,船舶调度,船舶信息发布为一体的船舶综合监管系统。
2、方案介绍l船载监控系统通过监控主机连接摄像头、拾音器、报警器、GPS、对讲设备、读卡器、船舶信号线、3G/Wifi 模块等设备,采集船舶内外视频图像、音频信息、报警信息、船舶实时GPS信息、人员信息、船舶行驶状况信息等,实现各种信息数据本地存储,语音实时对讲,自动监控报警等功能并通过无线网络将数据上传到监管指挥中心平台处理。
实现对船舶的全方位监控,并协助司机完成报警、告警提示、语音通话等业务。
根据船舶的实际情况,在每艘船舶上至少需要安装4台摄像机,一路报警按钮,船载显示屏实时显示船舶视频录像。
摄像机主要负责采集船舶内外的视频信息,为了保证船舶及人员的安全,要求摄像机的覆盖范围要到达95%以上,保证船舶内无死角。
1号摄像机——位于船舶驾驶舱挡风玻璃中上部,可安装在船舶内天花板上。
用于拍摄行驶时船舶外的场景,用于船舶行驶过程的记录。
2号摄像机——位于船舶内部顶部,镜头方向向后,拍摄司机驾驶及和船舱内排乘客活动情况,可规范司机驾驶行为。
3号摄像机——位于船舶驾驶舱前部,拍摄船舱内货物的情况。
4号摄像机——位于船舱行李仓顶板,拍摄乘客取放行李情况,便于顾客丢失行李的查证。
监控主机一般安装在船舶避免人为碰触和踩踏的地方,一般采用中控台安装或壁装安装方式。
方便走线、安装与拆卸,便于日常维护;箱体采用通风、抗震、抗冲击设计。
拾音器一般集成在摄像机中,用于采集船舶各个空间位置声音信息。
也可根据需要选择独立拾音器单独布置。
船舶监控方案引言在船舶运输领域,船舶监控是非常重要的一项工作,它可以帮助船舶管理人员实时监测船舶的状态和位置,及时发现可能出现的问题,并采取相应的措施,保障船舶运行的安全和顺利。
本文将介绍一种基于现代化技术的船舶监控方案,包括硬件设备、通信技术和软件系统等方面的内容。
硬件设备船舶监控方案的硬件设备主要包括以下几个方面:船舶传感器船舶传感器是监测船舶各项参数的重要设备,它能够实时采集船舶的位置、速度、姿态、温度、湿度等信息,并传输给监控系统。
常见的船舶传感器包括GPS定位模块、惯性导航系统、气象传感器等。
摄像头摄像头可以安装在船舶的关键位置,如船头、船尾和船舱等地方,用于实时监控船舶周围的环境。
通过摄像头,船舶管理人员可以远程观察船舶的运行状况,及时发现异常情况。
通信设备船舶监控方案需要可靠的通信设备来传输监测数据和接收指令。
常用的通信设备包括卫星通信系统、无线电通信设备和移动通信网络等。
这些设备可以实现船舶与岸基监控中心之间的双向通信。
通信技术船舶监控方案中采用的通信技术对实时监测和数据传输起着重要作用。
以下是几种常用的通信技术:卫星通信卫星通信是一种可靠的远程通信方式,船舶可以通过卫星通信系统与岸基监控中心进行数据传输和指令交互。
卫星通信具有全球覆盖的优势,适用于大范围的海洋运输。
无线电通信无线电通信是一种常用的短距离通信方式,船舶可以通过无线电设备与附近的船舶和岸基监控中心进行通信。
无线电通信具有实时性强的特点,适用于船舶之间的交流和协作。
移动通信网络移动通信网络是一种广泛应用于陆地的通信技术,船舶可以通过接入移动通信网络,使用移动网络提供的通信服务进行数据传输和通信。
移动通信网络的稳定性和覆盖范围较广,适用于近海和沿岸航行的船舶。
软件系统船舶监控方案的核心是一个完善的软件系统,它可以接收和处理传感器采集的数据,实时显示船舶的状态和位置,并提供相关的报警和预警功能。
以下是软件系统的几个关键模块:数据采集与存储软件系统需要能够实时接收传感器的数据,并对其进行处理和存储。
船舶监控方案1. 简介船舶监控方案旨在通过使用相关技术设备和软件系统,对船舶进行实时监控,以确保船舶的安全和正常运行。
船舶监控方案通常包括船舶位置跟踪、船舶状况监测、船舶通信等功能,通过数据采集、处理和传输,提供有效且准确的船舶监控服务。
2. 船舶位置跟踪船舶位置跟踪是船舶监控方案中的重要功能之一。
通过使用全球卫星导航系统(GNSS)和船舶上安装的定位装置,例如全球卫星定位系统(GPS)接收器,可以实时获取船舶的经纬度位置信息。
这些位置信息可以通过无线通信网络传输到监控系统中。
船舶监控系统通常会使用地理信息系统(GIS)技术来显示船舶的位置信息。
借助GIS技术,用户可以在电子地图上实时查看船舶的位置,并通过相关的功能来实现船舶的追踪和监控。
船舶位置跟踪不仅能够提供船舶的当前位置,还可以记录船舶的航行轨迹和历史位置信息,方便后续的分析和查询。
3. 船舶状况监测除了位置跟踪,船舶监控方案还需要对船舶的状况进行监测。
船舶状况监测可以包括以下几个方面:3.1 船舶动力系统监测船舶的动力系统是船舶正常运行的关键。
通过安装传感器和仪表设备,可以实时监测船舶动力系统的工作状态,例如发动机的运行情况、油压、油温、冷却液温度等。
这些监测数据可以通过数据采集系统传输到监控中心,用于实时监测和分析船舶的动力状况,以及预测可能的故障。
3.2 船舶航行状态监测船舶航行状态监测主要指船舶的航向、航速等参数的监测。
通过安装船舶的导航设备,例如罗经和速度表,可以获取船舶的航行状态数据。
这些数据可以用于判断船舶是否按照预定的航线和速度行驶,并可以预测未来船舶的到达时间和航行轨迹。
3.3 船舶舱室监测船舶舱室监测主要是对船舶内部环境的监测,包括温度、湿度、氧气浓度等参数的监测。
船舶舱室监测可以及时发现舱室内部的火灾、漏水、气体泄漏等危险情况,为船舶的安全提供保障。
通过安装相应的传感器和报警装置,可以实现对船舶舱室的实时监测和警报。
船舶动态与视频监控系统的设计与实现0.引言近几年,我国海上运力、运量直线上升,但由于海上环境特殊,缺乏有效的监管技术手段,目前海上安全生产问题已成为制约海运业(特别是滚装船)发展的突出因素[1]。
借助高科技手段对船舶动态与视频进行全方位的监控,建立高效的船舶管理与预警系统,是保证船舶航行安全的必然选择。
传统的船舶动态监控系统是利用船载GPS和通信设备(大多是海事卫星C站)把船舶航行的动态信息(船位、航速、航向)传回陆地指挥中心,指挥中心能在大屏幕电子海图上观察到船舶的分布情况、运动轨迹,能够查询相关信息,对船舶进行调度管理等等[2,3]。
目前,国内外海上船舶管理是以船舶报告系统和VTS为代表,以雷达、高频电话和AIS(船舶自动识别系统)技术为手段[4,5],存在显示不直观(只能将船舶作为一个质点来管理),系统扩展性不强等缺点,在远海则只能以卫星通信来补充,运行费用昂贵。
国外现有的船舶视频传输系统基本上是针对远洋航行的船舶,采用卫星通信方式,通过船载F 站实现船舶静态图像传输,但由于其费用高而较少被采用。
随着我国公众移动通信技术的发展,本文提出用CDMA1X无线网络传输船舶视频图像与船舶动态信息。
由于涉及动态信息和视频信息的传输,岸船之间的信息传输问题便成了船舶动态和视频监控系统所要解决的主要问题。
对于海上移动通信来说,目前主要有以下几种方式:(1)海事卫星C站或F站,其优点是信号覆盖全球,缺点是带宽窄,比如使用海事卫星F站传输视频只能达到64K的带宽,而且设备昂贵(约2.5万美元/台)和通信费用高(6.5美元/分钟),只有在紧急状态下使用,很少用于日常的安全管理。
(2)VHF(VeryHighFreqency)和SSB(SingleSideBand),主要用于话音通信。
(3)GSM、GPRS和CDMA技术,这几种技术都适合近岸航行的船舶进行岸船通信,但对于中国海域的海上业务来说,GSM和GPRS的信号覆盖不如CDMA广,传输带宽也不如CDMA宽。
比较上面几种岸船通信技术,利用CDMA1X无线传输技术实现近岸船舶动态与视频监控是较理想的选择。
CDMA1X无线接入理论速率153.6Kbps,目前,有些地区1路CDMA1X信道实际带宽为80kbps,而对于海上通信来说,由于环境特殊,实际上1路CDMA1X带宽可能更窄。
这样,采用1路CDMA1X 信道来传输船舶视频信息,实际监控效果较差。
本文采用多路CDMA1X信道捆绑来增加带宽技术传输视频信息,达到了良好的监控效果。
由于动态信息的传输对带宽的要求不高,本文仍采用1路CDMA1X信道传输动态信息。
同时由于CDMA1X传输信道不稳定以及海上环境的复杂性,要在一定的传输率限制的条件下取得最好的视频质量,就必须采用相应的优化策略。
本文先对CDMA1X无线网络进行带宽预测,再采用相应的控制策略,对码率自适应调整,使视频能正常地传输,从而获得较好的视频质量。
在以下各节中,首先对系统做一个大体介绍,然后在第2节与第3节中,详细地讨论系统的设计与实现,最后指出进一步的发展方向。
1船舶动态与视频监控系统简介船舶动态与视频监控系统的组成结构如图1所示。
该系统由五个子系统组成:CDMA无线视频传输子系统、船上监控中心、动态定位与CDMA通信子系统、岸上监控中心以及监控终端。
船舶动态与视频监控系统建立两个监控中心:船上监控中心与岸上监控中心。
船上监控中心由于与视频编码器同处在船舶局域网内,通过网线相互连接,带宽充足,采用高分辨率的视频图像,满足4CIF格式。
船上监控中心一方面保障船舶安全,另一方面为安全事故提供取证。
岸上监控中心通过CDMA1X无线网络获取船舶动态与视频信息,采用低分辨率的视频质量,满足CIF格式。
岸上监控中心采用Web技术在因特网或局域网内发布船舶动态与视频信息。
船舶公司、港口企业,特别是海事部门、救助打捞部门可以在岸上监控中心或办公室看到船上重点监控点(包括驾驶室、甲板、货舱、车辆舱、机舱等)的视频图像。
考虑到船上监控中心采取的是有线连接方式,易于实现,本文余下部分重点介绍CDMA1X无线视频传输子系统及岸上监控中心的功能、设计与实现。
图1船舶动态与视频监控系统组成结构图Fig.1Frameworkofshipdynamicandvideomonitoringsystem2船舶动态与视频监控系统的设计2.1CDMA无线视频传输子系统根据船舶的实际情况,在客舱、驾驶室等监控点安装摄像机,外围各配备一台支撑摄像机的云台及云台控制器。
视频编码器负责把摄像机的模拟视频信号转变成数字信号,同时采用MPEG-4视频压缩格式进行压缩,视频编码器内置2个100M网络接口,编码压缩处理后的监控信息一路符合4CIF格式的图像通过网线送到船上监控中心,一路符合CIF格式的图像通过CDMA无线网络传送到岸上监控中心,岸上监控中心能看到各监控点的实时状况,监控终端可通过岸上监控中心局域网或Internet远程实时浏览视频图像、遥控云台,对摄像机进行水平360度,垂直90度及变焦控制。
2.2动态定位与CDMA通信子系统动态定位子系统由1台船载GPS接收机和1台CDMA1XIPModem组成。
GPS定位信息通过CDMA1XIPModem接入CDMA1X网络。
船载GPS对船舶进行定位获得船舶动态信息,包括船舶航向、航速、船位经度、船位纬度、报告时间等信息,通过CDMA1X网络实时传送给监控中心的岸船通信控制器。
2.3岸上监控中心监控中心负责接收各视频监控点和船载GPS通过CDMA1X网络传输过来的视频和动态信息,同时也负责利用Qos(QualityofService)监测器模块与反馈控制模块将估算出的包丢失率,传输时间等反映当前网络状况的参数反馈给船上的传输控制器,由传输控制器根据这些信息动态地调整信息传输速率。
对于视频信息来说,视频监控服务器接收四路CDMA传回的船舶视频数据包(UDP数据包),并对数据包进行排序和整合,然后响应监控终端的视频播放请求,将视频发布至监控终端。
船舶视频数字信号可以经视频解码器还原成模拟信号,在监控中心的电视墙上播放。
监控终端可以通过视频监控服务器灵活地控制船上监控点的云台、镜头光圈、焦距等。
视频监控服务器还具有自动录像功能,供监控终端检索、回放船舶视频,为海上交通违章处理等执法工作提供依据。
对于船舶动态信息来说,岸上监控中心的岸船通信控制器实现船舶动态信息的自动接收,并通过Internet或内部局域网实时发布至各个相关部门或人员的监控终端。
同时,接收的信息被存入船舶动态监控服务器中的船舶数据库中,以便对船舶航行历史信息进行查询和回放。
船舶数据库除了存储船舶动态信息外,还存储船舶的静态信息,包括船舶编号、名称、呼号、国籍、长度、宽度、吨位、营运航速、船员代码等信息。
岸上监控中心可以在电子海图上实时显示船舶的航行动态(航速、航向、位置等),实现对船舶的智能化管理,对船舶碍航、偏航、搁浅、违章航行、超规定区域航行实现自动报警、记录,并能与船舶实时通信,实现岸船的实时信息互动[6]。
2.4监控终端监控终端通过Internet或内部局域网与监控中心的视频监控服务器和船舶动态监控服务器相连。
监控终端可以采用两种方式进行动态和视频监控:(1)Internet方式,从视频监控服务器下载视频播放插件(ActiveX)进行视频监控,在船舶动态监控服务器上下载电子海图插件进行动态监控。
例如,在J2EE环境下,监控终端可采用普通的Web浏览器(例如InternetExplorer或Netscape),通过HTTP协议向监控服务器发出请求,同时,使用Javaapplet(从服务器下载)来显示动态监控信息。
(2)局域网方式,即通过在每个监控终端上安装视频软件客户端和电子海图平台达到视频和动态监控的目的。
3船舶动态与视频监控系统的实现系统利用CDMA1X网络传输视频流,为了获取最好的视频质量,重点要解决CDMA1X信道不稳定及带宽较窄的问题。
针对信道不稳定的问题,本文提出一种视频分级传输框架,先对CDMA1X无线网络进行带宽预测,再采用相应的控制策略,对码率自适应调整,使视频能正常地传输。
利用多路CDMA1X捆绑拓宽带宽技术解决单路CDMA1X带宽较窄的问题,从而获得较好的视频质量。
3.1视频分级传输视频分级传输有两种有效的办法,一种是基于多路独立编码的视频重构存储转发技术,另一种是视频分级编码技术。
MPEG-4提出了一种有效的可分级视频编码方法FGS (FineGranularityScalability)[7,8],WeipingLi提出了基于DCT的FGS编码算法[9],吴枫等人提出了PFGS(ProgressiveFGS)编码算法[10],MihaelavanderSchaar提出了空间精细分层编码算法[11]等等,反映出FGS已成为视频流分级传输的重要研究对象。
本文针对该系统的实际应用,考虑船上监控中心需要看高分辨率的视频监控图像,而岸上监控中心及Internet用户只需看低分辨率视频图像,提出了一种视频分级传输的框架。
3.1.1视频分级传输框架我们在视频编码器内设计一种视频分级传送框架,如图2。
4CIF格式,直接通过编码器压缩后,用UDP包发送到船上监控中心,一路由4CIF图像重采样为CIF 格式,通过编码器压缩,送到传输控制器,在传输控制器中带有带宽预测模块与自适应速率调整模块。
传输控制器根据岸上监控中心反馈回来的网络带宽情况,按一定的策略自适应发送,以适应海上CDMA1X无线网络不稳定的要求。
3.1.2带宽预测模块框架采用MSTFP模型[12]预测下一时刻的网络有效带宽,以调整视频流实际的输出速率。
为了使用MSTFP模型,需要获得包丢失率P loss、传输时间RTT(RoundTripTime)与传输超时TO(TimeOut)等参数。
数据包在网络上传输过程可以通过两个具有状态的Markov链来描述,这便是Gilbert模型[13],如图3。
图3Gilbert 模型Fig.3Gilbertmodel图3中Markov 链存在两种状态,其中R 、L 分别表示数据包传输成功(状态R )和传输失败(状态L ),p 、q 为状态R 与状态L 之间的相互转换概率。
系统处于数据包传输失败的概率为loss TL q P TL TR p q==++(1) 其中:TR 、TL 分别为系统处于状态R 、L 的时间,参数p 、q 由岸上监控中心的Qos 监测器模块通过对视频数据包中的时序信息和数据包之间的传输情况的依赖性进行分析求出。
传输时间RTT 是根据岸上监控中心反馈控制模块传回的反馈信息进行估算求解,公式如下:'1*(1)*()RTT RTT now ST PT αα=+---∆(2)其中:now 为发送者接收数据包的时间戳;1ST 表示发送者发出数据包的时间戳;PT ∆表示数据包在接收端停留的时间间隔;'RTT 为当前数据的往返传输时间;α为常数,通常取α=0.75;TO 采用TCP 协议同样的算法来计算。