太陽能無線遠程視頻監(jiān)控方案目錄一概述 3二應用特點 3三系統(tǒng)原理和架構 4四解決方案 7五設備清單： 9一概述對于林業(yè)部門，防火工作是重中之重。森林火災年年都有一定數(shù)量的發(fā)生，造成森林資源的重大損失和全球性的環(huán)境污染。森林火災具有突發(fā)性、災害發(fā)生的隨機性、短時間內(nèi)能造成巨大損失的特點。因此一旦有火警發(fā)生，就必須以極快的速度采取撲救措施，撲救是否及時，決策是否得當，重要原因都取決于對林火行為的發(fā)現(xiàn)是否及時，分析是否準確合理，決策措施是否得當。為了早日實現(xiàn)森林防火工作的規(guī)范化、科學化、信息化，貫徹“預防為主，積極撲救的方針”，真正做到早發(fā)現(xiàn)，早解決。林區(qū)工程是由林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、攝像機和鏡頭系統(tǒng)、云臺控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和鐵塔組成。林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的圖像顯示、圖像錄像控制中心，遠程控制功能，向指揮調(diào)度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現(xiàn)場實時圖像。林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)還具有向上級林業(yè)局和省林業(yè)廳接口的功能。系統(tǒng)整體要求高可靠、高質量、高穩(wěn)定性，可全天候運行。網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)需具備多級管理體系；整個系統(tǒng)基于網(wǎng)絡構建，能夠通過多級級聯(lián)的方式構建出一張可全網(wǎng)監(jiān)控、全網(wǎng)管理的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控網(wǎng)。提供及時優(yōu)質的維護服務，保障系統(tǒng)正常運轉。近幾年，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控正興之時，太陽能無線網(wǎng)絡監(jiān)控，一種真正的脫“線”了的遠程視頻傳輸模式，猶如一只奇葩悄然綻放。太陽能無線傳輸模式，慢慢從一種概念，成為一種實際工程案例，走入人們的視野。二應用特點該系統(tǒng)由于主要利用的是可再生新能源供電的無線傳輸模式，所以該系統(tǒng)具有：不需挖溝埋線、不需要輸變電設備、不消耗市電、維護費用低、低壓無觸電危險。此種工程案例主要應用于一些偏遠地帶以及太陽能資源相對豐富的地區(qū)。如高速公路，電力傳輸線監(jiān)控，石油、天然氣管道監(jiān)控，森林防火監(jiān)控，水資源監(jiān)控，礦產(chǎn)資源監(jiān)控，邊境線監(jiān)控，航道指示燈塔、海岸線，島嶼（群）等。其次是景區(qū)的需要，如城市風光景區(qū)、旅游景區(qū)、自然保護區(qū)、野生動物保護園區(qū)。簡單概括為“三無一有”的地方，即無人無電無網(wǎng)線，但需要實時監(jiān)控管理又需節(jié)能零排放無污染的地方或區(qū)域。

這些野外大范圍監(jiān)控是網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的一個新的應用市場，它對監(jiān)控系統(tǒng)的供電和信號傳輸提出了各種新的要求。利用太陽能和無線網(wǎng)絡傳輸來實施遠距離視頻監(jiān)控，相比傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控模式，有助于大幅度降低工程材料使用量和施工作業(yè)工程量，是野外視頻監(jiān)控領域節(jié)能環(huán)保的有效選擇。無線太陽能遠程監(jiān)控是新能源行業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的一個有效結合。三系統(tǒng)原理和架構太陽能無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)有太陽能發(fā)電子系統(tǒng)、電源管理子系統(tǒng)、蓄電池子系統(tǒng)、攝像機子系統(tǒng)、視頻記錄子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)和其它輔助子系統(tǒng)組成。整個系統(tǒng)的架構圖如下：從系統(tǒng)架構圖中可以看出，太陽能發(fā)電子系統(tǒng)、電源管理子系統(tǒng)和蓄電池子系統(tǒng)構成了整個系統(tǒng)的供電部分，而數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、攝像機子系統(tǒng)、視頻記錄子系統(tǒng)則構成了整個系統(tǒng)的工作部分。其它輔助子系統(tǒng)指相關可選功能，如現(xiàn)場檢測、控制、照明、入侵偵測、機械支撐部件等。下面我們就電源管理子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)無線傳輸子系統(tǒng)以及太陽能無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的標準和接口等幾個重要系統(tǒng)分別進行分析和闡述。3.1太陽能發(fā)電子系統(tǒng)太陽能發(fā)電是整個系統(tǒng)工作的能量來源，當太陽能發(fā)出的電量在供給整個系統(tǒng)工作后有富裕時，蓄電池中的儲備電量才會不斷上升。所以太陽能發(fā)電的能力是整個系統(tǒng)的關鍵，需要根據(jù)太陽能為蓄電池充電的速度來決定太陽能發(fā)電的功率。由于蓄電池充電有其自身的特性和有效日照時間的影響，蓄電池需要一天或以上才能達到充滿的效果。蓄電池是維持在沒有日照情況下系統(tǒng)工作所需的能量，當發(fā)生連日陰雨的情況時就需要蓄電池有足夠的電量維持整個系統(tǒng)的連續(xù)工作。由于太陽能發(fā)電和蓄電池儲電的寶貴，它直接影響了整個系統(tǒng)的建設成本，因此整個系統(tǒng)中工作部分設備的低功耗運行變成為了太陽能無線視頻監(jiān)控的關鍵之一。目前市場銷售的攝像機都沒有在這方面提供明確的數(shù)據(jù)，攝像機都采用14伏直流供電。為了使太陽能和蓄電池的電壓能夠滿足攝像機的工作，必須對系統(tǒng)中的電壓進行變化。由于電壓變換過程中的損耗，使得整個系統(tǒng)的電量有效使用率大幅度下降。為了解決這個棘手的問題，我們必須制定太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)進行供電及相關標準并進行統(tǒng)一?！笆紫?，所有攝像機和各種設備都基于直流12伏電壓，而且滿足低功耗運行要求，比如說我們對攝像機換了電機，對部分電路采用低功耗元器件并進行了特別設計；其次：縮短其部分系統(tǒng)的運行時間。比如說功放，它只有在通話時才會自動開啟。這樣整個耗電系統(tǒng)就符合低功耗要求，同時也降低了太陽能系統(tǒng)的供電成本。3.2數(shù)據(jù)無線傳輸子系統(tǒng)目前適合進行太陽能無線視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸方式有兩種，一是基于計算機無線網(wǎng)絡即WIFI，二是基于電信運營商的3G網(wǎng)絡。兩種網(wǎng)絡具有各自不同的優(yōu)點，用戶可以有針對性地進行選擇。如果客戶的監(jiān)控點離開監(jiān)控中心之間的距離為數(shù)公里，而且中間沒有阻隔，或者可以通過增加很少的轉接點連接到監(jiān)控中心，這種情況就比較適合采用WIFI傳輸。采用WIFI傳輸可以獲得較高的有效帶寬，保證視頻傳輸?shù)那逦群土鲿承?。如果用戶可以通過自身的能力建設這些WIFI基站和轉接點，系統(tǒng)建成后總體運營成本會比較低，不過前期投入成本高。如果客戶的監(jiān)控點離開監(jiān)控中心比較遠，而且中間具有很多負載的建筑和阻隔，這時采用3G視頻傳輸將是一個比較好的選擇。利用3G視頻傳輸，將視頻數(shù)據(jù)通過相關的電信運營商的網(wǎng)絡傳遞到監(jiān)控中心。如果可以通過互聯(lián)網(wǎng)來傳輸視頻則會更加容易實現(xiàn)跨地區(qū)的遠程視頻監(jiān)控。綜合比較起來，WIFI傳輸適合于沒有或較少阻擋的地區(qū)，例如農(nóng)牧場、湖泊、沼澤、河流、海岸等等。3G傳輸由于運營商的服務的支持，可以有效地克服建筑等對信號的阻擋，最大程度上保證視頻傳輸，更加適合于城市、村莊、郊區(qū)和快速應急應用。如果從經(jīng)濟上來比較。筆者跟跟吳總算了一筆賬?！拔覀円?0KM處的監(jiān)控點來比較，環(huán)境是比較空曠的地帶。如果選擇3G傳輸，每個月要交給電信運營商的3G使用費大概是600-800元，那一年的租金大概要10000元；以蓄電池5年的周期一換來算，5年大概要5萬的費用；如果是WIFI傳輸，假設要建立6個太陽能中轉（基）站，假設每個太陽能中轉（基）站的建設費用要3萬元，合計大概是18萬元?！睆倪@筆賬看來，似乎3G的費用更低，不過具體工程得具體分析。“如果半徑30KM以內(nèi)，監(jiān)控點是10個以上，我建議用WIFI傳輸；如果監(jiān)控點是10個以內(nèi)，就用3G傳輸比較經(jīng)濟些。不過這也要看工程商的喜好和需求，由于3G帶寬還不能達到傳輸高質量監(jiān)控圖像的期望值，加上3G資費的因素，所以在開闊地域使用WIFI傳輸偏多些，國外的情況也是如此?！蓖瑫r，隨著4G技術的研究和發(fā)展，可以預期在4G正式運行時，其視頻傳輸?shù)男Ч梢詽M足人們對高質量圖像監(jiān)控的需要。3.3其他子系統(tǒng)其它就是攝像機子系統(tǒng)，這是視頻監(jiān)控的中心。工程要根據(jù)耗電設備的整個功耗參數(shù)指標，所以這些設備的參數(shù)非常重要，將直接影響到對太陽能能發(fā)電子系統(tǒng)和蓄電池子系統(tǒng)的計算和設計，直接影響到整個系統(tǒng)能否正常運行。同時，由于太陽能無線視頻監(jiān)控都是應用于野外，受氣候條件的影響很大。在我國各地氣候條件相差很大，就室外氣溫而言，從零下40多度至零上40多度，因此需要能夠在如此寬范圍的氣候條件下工作的監(jiān)控設備。但不能為了解決在低溫情況下的工作問題，簡單地采用攝像機內(nèi)加熱的方法。因為加熱需要消耗大量的電量。所以在此種監(jiān)控工程中采用工業(yè)級設計標準、選用工業(yè)級元器件，使得攝像機可以在比較寬的氣候條件下工作，盡量減少機內(nèi)加熱的工作才是最佳選擇?！盀榱耸沟锰柲芤曨l監(jiān)控更加容易實現(xiàn)，我們對攝像機的聯(lián)接接口進行改進。”吳總說，“減少用線，簡化安裝。我們的攝像機在提供電源、視頻和云臺控制的標準接口以外還提供三位一體的綜合接口，使用一根聯(lián)線就可以滿足電源、視頻和云臺控制等需要”。視頻記錄子系統(tǒng)，主要是安置在監(jiān)控中心。不過要提及到一點的是，由于是無線傳輸，為了克服無線傳輸過程可能出現(xiàn)的視頻中斷，保證視頻監(jiān)控不丟失，需要在現(xiàn)場記錄設備中采用相應的存儲器件，例如SD卡和硬盤。除此之外，為了有效地保證系統(tǒng)工作，還需要一些輔助子系統(tǒng)，類似于燈光、探測、報警、支架等輔助系統(tǒng)，使他太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)工作在良好狀態(tài)。3.4系統(tǒng)功能整個系統(tǒng)具有下列功能：攝像機鏡頭自動跟蹤移動物體；紅外探測報警聯(lián)動輸入和輸出；支持雙向語音對講；通過3G無線網(wǎng)絡傳輸視頻和各種信息；太陽能發(fā)電可以滿足連續(xù)陰雨天工作4至7天；四解決方案在該方案中，針對森林防火監(jiān)控點數(shù)多，監(jiān)控范圍廣、監(jiān)控目標復雜、監(jiān)控環(huán)境惡劣等眾多特點，系統(tǒng)必須分為前端監(jiān)控子系統(tǒng)、網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng)、中心控制存儲子系統(tǒng)三個部分進行設計，采用“華邁千里眼”網(wǎng)絡視頻服務器(DVS)+模擬機的方式。前端監(jiān)控子系統(tǒng)前端監(jiān)控子系統(tǒng)，主要有前端網(wǎng)絡視頻編碼器(DVS)、模擬攝像機及相應電源、網(wǎng)絡、音頻采集輸入輸出設備組成，主要完成前端視頻及音頻的采集任務。森林防火為野外環(huán)境監(jiān)控，具有：監(jiān)控面積廣，涉及覆蓋區(qū)域大、監(jiān)控環(huán)境惡劣、環(huán)境復雜多變等實際情況，設計原則為：監(jiān)控點動靜結合附設：針對寬闊區(qū)域及山體制高點，采用一體化高速球型攝像機進行敷設，監(jiān)控山體全貌及，利用制高點采用高變倍對重點區(qū)域進行覆蓋，針對道路或人員常通行地采用固定攝像機，根據(jù)現(xiàn)場實際情況選配鏡頭，24小時不間斷的重點監(jiān)控。高品質的設備質量：森林防火監(jiān)控，同樣需要高品質前端設備，第一、野外環(huán)境十分惡劣，前端設備必須可適應復雜/惡劣的環(huán)境狀態(tài)；第二、野外監(jiān)控同樣要求較高的圖像效果，特別針對夜間，要求設備必須具備夜間成像能力。雙向音頻對講：系統(tǒng)必須具備雙向語音對講功能，可實現(xiàn)監(jiān)控中心與現(xiàn)場任意監(jiān)控點語音對話，在現(xiàn)場任意突發(fā)事件或違規(guī)行為（如：違規(guī)吸煙、生火等行為），進行緊急語音提醒警告，防止各事態(tài)的發(fā)生。系統(tǒng)集散管理：該系統(tǒng)涉及面積及所屬單位數(shù)量多的情況，系統(tǒng)須具備集散管理方式，即：系統(tǒng)可具備多個分散管理中心，各分散管理中心可對管轄范圍內(nèi)所有監(jiān)控點進行有效監(jiān)控管理，同時系統(tǒng)具備最高級集中管理總中心，總監(jiān)控中心可實現(xiàn)對整個系統(tǒng)內(nèi)所有監(jiān)控點進行集中監(jiān)控管理。監(jiān)控點輔助設備設計該系統(tǒng)為野外全天候監(jiān)控，針對野外監(jiān)控需注意監(jiān)控點位安裝、防護、防雷等系統(tǒng)保護：A．攝像機安裝：在監(jiān)控項目中攝像機安裝位置通常情況比較高，針對此項目中，對于森林防火監(jiān)控類，攝像機均無現(xiàn)成的安裝地點支撐，因此設計在安裝點設置立桿，立桿采用水泥嵌入地下做地基，確保立桿的穩(wěn)定性，同時為確保攝像機在立桿之上的保持穩(wěn)定，避免因風力及動物擦掛立桿造成攝像機搖晃或抖動。B．夜間成像輔助：森林防火監(jiān)控并不只限于白天環(huán)境下山體、林業(yè)環(huán)境的進行監(jiān)控監(jiān)測，同時特殊監(jiān)控點還需要完成24小時不間斷監(jiān)控。C．攝像機保護：在監(jiān)控系統(tǒng)中所有室外監(jiān)控點攝像機均需要做防護保護，在系統(tǒng)中，監(jiān)控點全部處于野外森林中，其中更絕大部分攝像機安裝的地點更始人跡罕至，因此對攝像機保護尤其重要，針對室外球機選用相應的室外球型防護罩，室外槍機選用室外固定槍式防護罩，系統(tǒng)前端所有防護罩均嚴格要求達到室外IP66防塵、防水、防暴等級；同時針對野外自然環(huán)境復雜多樣、四季雨量充沛、氣候變化速度、冬季氣溫低的眾多特點，在該系統(tǒng)中所有防護罩均要求安裝相應的加熱除濕裝置，同時針對固定攝像機的防護罩要求必須具有雨刷。D．輔助設備箱：監(jiān)控點前端除攝像機之外，還需配備相應的電源模塊、視頻編碼器、網(wǎng)絡模塊以及防雷模塊的設備，此類設備均不