油田无线监控方案...

油田监控系统解决方案（胜利油田）
1.1,前言
为了有效的防范非法分子采油集破坏采油设施，有效的保护国有资产，为相关部门提供第一时间的资料，从而有效的打击非法采油者集破坏设施的不法分子。保护国有资产的流失。
目前需要对采油厂区进行视频监控，初期监控点的数量为10个，需要24小时，时时监控，监控点要求白天为彩色监控图像，夜间为黑白图像，镜头变倍，云台控制等。监控点的场景平时为静态，一旦有物体闯入场景系统将进行图像自动抓拍，监控中心产生报警联动，为工作人员提供信息。因采油厂区范围比较大，如果采用传统的有线模拟监控，比较难处理的问题如下：厂区范围大，距离远，最远的可达数公里，这个距离是无法铺设同轴电缆；模拟的视频信号是很容易被电磁信号所干扰的，造成监控质量不良。基于以上原因，用户要求该项目解决方案应避免上述问题的发生，故我们推荐其应用无线数字视频监控方案。
1.2,应用无线监控的意义.
随着信息技术的飞速发展和我国国民经济信息化的推进，在现有环境中全面实现信息电子化交换和信息资源共享成为必要。在联网建设中，使用无线局域网产品可以实现建筑群网络连接,宽带互连网络接入以及移动获取网络服务等功能。同时，更具划时代应用意义的便是在无线网络基础上，结合技术先进的数字监控设备，完成区内的保安监控功能，是新一代信息化建筑的信息化进程路上的巨大飞跃。它具有充分利用现有网络资源，节约投资，无需对现有设备进行任何改动的特性，是有线网络望尘莫及的。另外，无线产品具有传输距离远,可以在建筑物之间或建筑物内施工困难的环境下使用,支持移动漫游等特点，因此可以使用它来替代传统的电信线缆来构建未来的信息化网络。威恩科技解决油田监控,油田无线网络,油田数据采集，油田无线监控，提供微波图像监控，油田数据采集系统等。
1.3,有线监控和无线监控的比较
在许多远程视频监控系统的方案设计中，经常会遇到的问题是如何远程传输现场的模拟视频监视信号。使用同轴电缆传输模拟视频信号，在距离上会受到限制，超过几百米便需要放大中继，因此，常规的视频监视系统只适合在一座建筑物内或一定区域范围内使用。此外，常规系统在一路同轴电缆上只能传输单一视频信号，传输控制信号和话音需要单独敷设电缆。远距离传输视频的可行方法是将模拟视频信号数字化并压缩编码，利用构建的无线数字通讯线路上传输。
传统的远程监控系统是基于模拟视频信号传输的模拟监控系统（CCTV），而数字监控系统能有效的解决模拟监控系统在传输远程视频上的难题，并且还有许多模拟监控系统所不具备的优点，两者的比较如下表中的表一。同时，数字监控系统又分为插卡式数字监控系统和嵌入式的数字监控系统，这两者也有许多功能上的区别，之间的比较如下表。
表一,传统模拟监控（CCTV）系统和数字监控系统的比较

比较项目	传统模拟监控	数字监控
系统配置	由监视器,录像机,视频转换器,画面分割器,矩阵控制器等组成。设备繁琐，可靠性低	设备简洁，可靠性高，本身是一台基于THIN-SERVER技术的服务器
系统安装	复杂，需要安装调试以上许多设备	简单，即插即可看
硬件维护	困难，无法进行远程检测，需厂方人员到场才能确定原因	方便，可在远程进行检测，确定故障原因，如因操作不当，即可解决，如硬件损坏，只需更换视频网络编码器
操作	要经过很多培训才可操作众多的电器设备	友好的用户界面做任何事情只需轻轻一按
管理	需多人值守	可实现无人值守
信息存储	模拟信号	数字信息
传输介质	传统同轴电缆	可以在任何网络上传输 LAN/PSTN/ISDN/DDN/WLAN INTERNET/INTRANET/VPN
录制方式	单一机械录制方式	自动设置各种录制方式：定时录制, 报警触发录制等
录制内容	录制大量无用信息定时更换录象带	有情况录，无情况则不录
存储介质	定时更换录像带	大容量硬盘自动循环存储
介质管理	录像带使用及耗费巨大	光盘永久保存
图像质量	扫描线分辨率300线	可达到352*288分辨率，真彩色效果
检索	无目标地顺序查找录像带	多级随机检索，可根据文件类型,发生时间：年月日时分秒及摄像机编号等快速找到所需的图像信息
访问记录	没有任何日志	自动记录所有访问系统的人,时间及警报事件
编辑	不能修复,打印,编辑	可对每一帧画面进行各种处理：最大程度还原，打印等
警报系统	只能手动录制报警后内容	自动报警设置，可接入多路警报信号输入，多路控制信号输出
软件组成	需厂方专用软件，无统一标准	内置WEB服务器，标准统一，客户端既可用专用视频接收软件，也可使用IE或NETSCAPE软件
系统升级	要更换重要的大型设备	只需更换软件或小部分硬件
网络管理	没有网络管理软件	可以在任意位置，只要上网，就可以远程登录执行网管软件，对连接到监控系统网络上所有收发终端进行连接控制,权限设置和网络管理。支持多点对多点的组播方式。

基于以上的设计原则可以看出，采用嵌入式视频编码器的数字监控系统完全满足客户的监控需求，比如小区,楼宇,工厂,通信基站设备监控等。图像分辨率可达到352*288的播放效果。嵌入式视频编码器的优点在于可以在10Kbps~1.5Mbps的窄带宽上传输视频,远程控制。
1.4,监控系统功能需求

l 远程实时监控功能
1. n 远程监控图像与现场监控图像同步，播放画面要求稳定,流畅,延时小等。
2. n 在监控中心，授权用户可以同时查看所有监控现场的监控状态，实时浏览各监控现场的监控画面，可任意组合多个现场画面同时显示，也可以独立显示某一监控现场的监控画面，并可以任意切换到其他监控现场。
3. n 当定位于某一监控现场时，可显示该监控现场多个画面的组合画面，并能从中选择某一监控画面单独放大显示。
4. n 监控画面的捕捉以及实时打印。
5. n 各监控点摄像镜头应符合现场实际需要，具有自动光圈和变焦功能，并符合现场环境要求。
6. n 远程操作可以具备与监控现场同等的对摄像头的控制功能，如控制摄像头做出俯仰和转动动作，调整镜头进行变焦等。并具备密码保护功能。
l 录像及回放
1. n 远程录像信息检索,点播等功能，具备录像定位,循环播放,回放,慢放,快进,快退等功能，并可进行录像剪辑。
2. n 录像计划：可控制录像时间以及预定时段的自动录像，并对存储信息提供检索,点播等功能。
l 报警
1. n 用户在进行远程监控时，如发现问题，可通过电脑或其他方式向监控中心主系统提交报警信息。系统接收到报警信号后，自动运行相关告警程序进行告警，如在监控室监视设备上，自动弹出警告画面，并以警铃,语音等方式进行提示，对联网用户则弹出相关文字,语音警告信息等。
2. n 在本地告警的同时，自动向出现问题的营业部，现场监控中心发送报警信号。接收来自各监控点,现场监控中心提交的报警信号并进行告警。

1.5,监控系统总体架构
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l 通过网络视频编码器对前端视频进行编码采集；
l 通过监控局域网进行视频信号的传输；
l 通过系统软件进行集中控制和带宽管理；
l 通过监控客户端软件进行视频实时监控和云台控制；
l 通过录像服务器进行录像管理及录像回放；

1.6,无线数字监控系统链路构成

如图所示，中心点使用6个Tsunami Multipoint中心基站，使覆盖范围实现360度覆盖，即无线覆盖实现全厂区覆盖，覆盖范围可达1－15公里。对于用户端的支持数量可高达100个以上，充分考虑了将来的可升级性。对于前端采用Tsunami Multipoint用户端，与中心站构建传输视频的链路，带宽可高到7－10M，保证了每路视频型号的传输质量。对于前端和中心监控室的详细说明见后面章节。
无线部分的重要说明
因未进行地形勘测，故在该解决方案中，监控前端到监控管理中心的两点间，均假
指无障挡。
该方案中提到的所有无线设备全部工作在5.8G免申请公共频段，全部遵循IEEE
的802.11的无线传输协议。
该方案种使用的无线产品全部通过信息产业部无线管理委员会认证，具有中华人
民共和国无线发射设备核准证。
本方案中的无线设备是采用美国PROXIM公司的Tsunami无线网络产品。
1.7,无线监控前端的系统构成
基于用户要求监控前端是无线的并可在一定距离内灵活变换位置的需求，在为用户提供性价比较高的产品为原则的基础上，对于无线部分我们建议采用PROXIM公司的Tsunami Multipoint 用户端。整个监控前端的系统构成为：监控头—视频编码器—无线用户端。

示意图如下：

1.8,监控管理中心的系统构成

如图所示，在该方案的监控管理中心可以使用两种视频格式，即数字格式或模拟格式。
如果选用数字格式，其组成如下：通过Tsunami Multipoint中心基站接收到的由用户端发回数字视频信号，经由网络传输至管理中心机房，在监控PC上使用IP VIEW 1000软件管理视频信号，即可实现数字监控中心。IP VIEW 1000软件可实现分屏显示，支持4,6,9等，支持云台控制镜头光圈变焦等传统监控所具备的所用功能。其又具有传统监控无法比拟的功能：无需专用的视频处理设备，如录像机等；无需必须到监控室查看监控情况，只要连接至厂内网络，即可随时关注监控信息，灵活性高；设备投入资本低，无需矩阵和专用监视，使用普通PC即可。视频存储和查询方便，完全数字化，完全基于PC机即可完成。
如果采用模拟信号：其组成方式如下：通过Tsunami Multipoint中心基站接收到的由用户端发回数字视频信号，经由网络传输至管理中心机房，在通过NEWVISION 1000解码器即数字转模拟设备，将数字信号转换成模拟信号，在通过64-16矩阵分屏器，将模拟信号传输至监视器。至此，以模拟信号方式为主的无线监控管理中心构建完成。与传统的监控解决办法后端处理方式完全一样，只需根据前端监控点数量添加数模转换设备。优点是解决了传统监控无法解决的远距离传输的问题。
《网络视频监控系统》软件提供了通过计算机对实时视音频进行监看,监听的工具，我们提供的TMMonitor监控软件实现下列主要功能：

l 同时16路的实时视频播放，可放大到全屏显示，1/4/6/9/16各种分屏模式随时切换
l 同时监听声音,可以混音播放或只收听焦点画面声音
l 云台及辅助设备控制
l 通过电子地图进行界面操作
l 本机手动录像及录像查询回放

1.9,电视墙监控
通过视频解码器，可以将通过网络传送过来的视音频码流重新转换成模拟视频信号，直接接入电视墙，也可以接入管理电视墙的模拟视频切换矩阵。通过《网络视频监控系统》对视音频流的管理，实现了虚拟矩阵的的功能，并不是必须配备视频切换矩阵。
同时，系统还提供了电视墙上视频自动轮跳及管理功能。通过解码器的音频模块，可以实现双,多向可视对讲功能。请参见下图：
1.10,中心录像及回放解决方案
《网络视频监控系统》提供了一套中心录像服务器软件，该软件可以安装到一台或多台PC服务器上，通过《网络视频监控系统》的管理客户端软件，可以对录像文件进行管理和配置，指定录像计划，服务器将自动安装录像计划进行录像，录像可以存储在服务器的IDE硬盘中，也可以通过服务器配备的Raid等存储设备进行实时存储。
一台录像服务器可以存储的录像实际长度主要取决于硬盘的大小和所存储视频流的大小。一般来说，一般摄像机的监控画面，每小时录像占用硬盘空间约150M－200M，按照用户需求中的每路保存40小时录像,同时16路录像的需求，使用一块160G硬盘应基本可以解决问题。但是，如果画面的动量较大，如电视画面的录像，每小时的录像占用硬盘空间将达到1G－1.5G，这种情况下可以通过配置多块硬盘或Raid的方式解决。
每台录像服务器可以进行30－50路的同时录像。
另外，视频编码器内置2路视频编码器，对于一路模拟视频输入，可以编码出双码流，即一路作为实时监控的视频流，另一路可以单独作为流行使用，这样的优势在于可以分别控制实时监控和录像的视频质量,帧率,码流等参数，可以达到在有限的网络资源和硬盘资源下，达到实时监控和录像的最佳效果。
1.11,用户权限管理及控制
《网络视频监控系统》提供了一套管理客户端软件，在这套系统中，可以对整个系统中的设备,用户进行管理，使整个系统成为一个整体。在各个其他客户端软件中，可以对使用者的权限进行严格的校验，限制没有权限的用户的操作。
用户权限的定义可以进行多种层次和水平的划分，如：

l 可以对用户分级管理，各个级别的用户可以分别被赋予不同的功能和控制权限，另外，高级别用户在发生控制权冲突时，可以抢到低级别用户的控制权。
l 用户分组管理，可以对将各个设备的操作和控制权限赋予用户，如有些用户只能看到一部分设备的图像，而不能进行云台控制。为了简化授权操作，可以将用户和设备分组进行管理和配置。
l 《网络视频监控系统》是自行开发的软件，我们可以根据用户的更详细的需求，对特殊需求进行二次开发。

1.12,系统的可扩展性
《网络视频监控系统》具有高度的可扩展性，具体体现在：

l 不限制设备数量，随时可以增加多个视频监控点
l 不限制用户数量，可以多人同时监控操作
l 服务器可以分布配置，对于某些特殊服务器如录像服务器和转发服务器，可以配置多个，系统将自动进行负载均衡，保证系统的良好允许。
l 优化的网络资源管理使系统具备大数量监控点实时监控的能力。

对于用户需求中的可扩展部分，系统可以随时满足用户的扩展需求。

,数据安全的保障措施
802.11提供了MAC之层（OSI的第二层）的访问控制功能和加密机制，这种加密机制称为WEP（Wired Equivalent Privacy），这就使得无线的网络具有和有线网络相同的安全。对于访问控制来说，SSID（又称为WLAN服务区域编号）可以在任何接入点中根据自己的要求进行预置，需要访问的无线客户端必须知道该参数才能加入网络。另外，还在接入点中规定了访问控制列表来限制能够访问接入点的客户，只有具有列在访问控制列表中的MAC地址的客户端才可以访问接入点。
对于数据加密，标准提供的加密方式使用的是RSA数据加密中的40位RC4的PRNG公钥算法。所有在终端和接入点发送和接受的数据都使用密钥进行了加密。另外，当加密使用时，接入点将发布一个加密发起数据报给所有连接范围内的客户端。客户端必须发回使用正确密钥进行处理的数据报，随后才能获得网络的连接。除了在第二层工作外，802.11 HR无线网络还可以支持其他802局域网的安全访问控制标准（例如网络操作系统的注册行为）或加密方式（IPSec和其他应用层的加密）。这些高层的加密技术可以实现包含无线网络和有线网络的端对端安全网络。
在最新的802.11b和802.11a协议标准中，开始推荐采用802.1x安全协议，实现每用户每会晤的动态密钥分发，更加增加了无线数据传输的安全性。
针对于以上我们提出的适用于距离在1-10公里内，带宽可达5－20M的无线网络的解决方案，在保障数据安全性方面我们采取以下措施：
● 对中心站和用户端即构建链路两端设备的设置MAC地址过滤，非此链路所使用设备的MAC地址，将被DENY掉。
● 对网络链路所使用的协议进行过滤，非使用的协议，将被禁止。
● 所有无线网络设备均采用支持RC4128位加密功能的设备，并在无线网络设备上进行相应的密钥设置，并要求网络管理员定期或不定期的更改密钥。
●? 对管理权限的控制，在无线设备上设置可管理该设备用机的IP，实现专机专用。并更改默认的查看和管理密码，作到权限分明。
● 另外，可结合各所现有网络的条件，配置VPN网络，即整体提高综合网络的安全性。
1.14,通信质量的控制及信道的分配
对于室外的无线连接的链路质量控制，应作到在保证用户基本的网络要求的条件下，尽可能的将链路速率提高，并充分发挥PROXIM无线设备的性能。对于同频无线设备的干扰问题，可通过以下办法进行调节：
（1）根据1,6,11三个互不干扰信道的划分原则来规划信道的分配。
（2）整体规划设备使用频点，尽量作到互不重叠。
（3）将设备安装在不同的高度，以避免因在一个高度层面引发的干扰问题。