一、系统介绍
随着大型桥梁的建设,桥梁建设管理从以前粗放式管理逐渐向信息化管理过渡,加强了对桥梁建设过程的集中管理, 要求建立包括桥梁远程视频监察平台，其目的是利用现场监察系统，实现安全管理和降低建设成本提供重要依据。
针对这种形式，我公司采用了全方位、远距离激光全天候监察系统，并且结合桥梁建设现场环境，精心设计了一套针对桥梁建设的视频监察解决方案——桥梁建设远程激光照明夜视监察系统。通过福建厦漳跨海大桥、浙江青山大桥、重庆永江大桥、重庆千斯门大桥等大量案例工程的实施，现在该套系统已经逐步趋于完善，普遍得到了直接用户及上层领导的肯定。
目前针对桥梁建设场所的电视监察，需要全方位全天候二十四小时不间断连续监察。但在室外夜间监察，特别是远距离、大范围监察方面成熟理想的解决方案还不多。采用LED红外灯作为夜间被监察目标的辅助照明，在几十米内范围监察的图像效果尚可，如超过100米，特别是超过200米监察距离，因固有的技术原因，效果难于满足监察图像的国家标准。采用像增强技术（微光夜视技术）由于“增强”的能力有限，在环境照度很低（如星光）、监察目标较远（100米以上）时难于获得可满足视频电视监察基本图像质量要求（主观评价4级以上）的图像，而已有的热成像技术虽然监察距离比较远，但成像效果很难令人满意，并且造价昂贵，在这种形式下，采用激光照明，完成100米至3公里内的夜视监察，能够取得相对不错的视频效果，成为了目前远程夜视监察的主流产品。
二、系统用途
由于桥梁建设状况、桥梁周边的安全防范以及桥梁周边偷盗的情况，管理部门没有办法第一时间得到信息，长焦视频系统桥梁无数据通讯传输介质，在各长焦视频系统的视频数据传输还需架设无线无线。因此创造一个安全的建设和生活环境，同时保护国家、企业和工作人员的生命、财产安全，预防安全事故的发生、消除安全隐患是十分必要的。全视界数字视频监察系统是桥梁建设往“数字桥梁建设”发展的需要，是桥梁建设提出的人防、物防和技防三者结合的安全防范措施的一次完善。
三、系统组成
桥梁长焦监察系统由监察前端子系统、信号传输子系统、监察中心系统、后台远程监察子系统、无线网桥子系统、供电子系统等系统集成。
监察点的视频信号均用无线网桥传输至监察中心。各子系统的显示内容及功能控制，集中到监察中心统一指挥与管理，形成一套完整的监察管理体系。
1、监察前端子系统
激光夜视监察系统主要由前端信号摄取、中间信号传输及后端信号还原处理（即位于控制室内的中央控制设备）三大部分构成。
监察系统前端设备主要包括：摄像机、镜头、云台、防护罩、支架、控制解码器、激光夜视仪等。合理选择这些设备，对提高桥梁长焦监察系统图像质量颇为重要。
2、监察中心子系统
监察中心子系统的设备，安装在监察中心。设备（部分为选配设备）由DIC工业视频网关、矩阵、控制键盘、监察器、控制器、等组成。
主要功能：
通过主控设备的操作可实现，对所有监察范围的图像选择/切换、云台镜头控制、全部图像的录像/回放、手动或报警触发对现场视频图像的录制、巡更资料回调等。
监察子系统的终端控制设备,采用先进的计算机鼠标控制监察画面。必要时可通过键盘组实现多人、多点同时监察与操作，提高了监察设备应付突发事件的能力。
桥梁建设监察中心，通过TCP/IP协议进行转化传输。
3、后台远程监察子系统
系统采用集中管理机制，运用服务器\终端架构，对系统内所有设备和用户端进行集中管理、远程设置、远程升级、远程维护。将整个系统的管理、维护工作集中到一台服务器。对于无线中各项远程报警、视音频终端设备的维护，管理员不必到达设备现场，在远程就可监测设备运行状态，修改设备的各项参数，既提高了设备维护效率，又节省了人力与时间，也便于整个系统的管理，使整个监察系统的可靠性得到有力保障。
3.1系统结构
前端每个点采用无线视频编码器将模拟摄像机的图像进行数字压缩和无线化，压缩方式采用最先进的MPEG4 压缩新标准。监察中心，采用一台 PC 服务器作为系统服务器，对所有前端站点的无线视频图像（组播流）进行管理，通过用多台客户计算机作为监察主机，为实现大屏幕显示，需要输出到大屏幕的信号，在中心通过（无线视频解码器），解码输出模拟视音每个大屏幕都可以进行多画面显示。
3.2系统主要功能
(1)、服务器的主要功能
服务器端承担整个监察系统所有硬件设备配置信息及用户信息的管理、智能巡检、智能调度、数据转发等以下各项功能。
智能巡检功能
对于大型监察系统，系统的维护是保障系统可靠性的关键因素。监察系统抛弃了传统被动型维护机制，建立了智能主动型维护机制。维护人员可设定服务器端，定时自动向前端设备发送监测设备运行状态的回传命令，管理员可根据提示信息及时判断故障，为实现高效的系统维护提供了有力保障，这是监察系统发展的一个里程碑。
信息优先级调度
对于无线化监察系统，在无线传输满负荷情况下，为了保障重要信息的传输，管理服务器对重要事件（如：报警事件）关联信息和普通事件关联信息进行调度，并且自动处理信息传输的优先级(报警信息—图像质量—图像大小--帧数—语音)，从而在现实的无线传输质量约束下，首先保障重要信息的优先传输，尽可能地将现场的细节传输至接警点，以便于安防部门对现场做出及时准确的判断。信息传输的调度是远程监察系统的首要问题，只有解决好该问题才能提高整个监察系统的有效性。
用户优先级调度
大型监察系统，信息共享用户数量多，管理服务器对用户的优先级别进行自动调度，使高优先级用户可以获得设备的优先控制权及信息接收权，为信息的主要管理者能够及时准确地掌握信息提供有力保障。
音视频数据转发
为了解决多功能、多用户型监察系统，当多个用户同时访问一台音视频服务器时，为避免无线带宽瓶颈及音视频服务器的承载能力不够，音视频数据会首先发送到流媒体服务器，再由服务器进行转发，这是解决多用户共享信息的有效办法，并且提高了整个监察系统的功能和稳定性。
控制命令的转发
分布式监察系统由于前端硬件设备分布地域广，为系统的维护带来很大的不便，这就要求实现远程维护功能。具有强大的远程维护功能，由服务器进行统一管理，并转发操作命令，如：远程控制硬件设备运行状态的刷新，远程控制相关应用程序的启动和关闭，远程开机、关机、重新启动、向用户端定向发送文字信息等远程控制命令。该功能给分布式监察系统的高效维护，提供了便捷的手段。
软件自动升级功能
服务器为用户提供了便捷的软件安装和升级服务，服务器会自动监测用户是否安装所需软件，并提示用户下载或升级。
辅助存储功能
对于需要进行信息备份的行业，为防止重要数据被篡改或丢失，可指定服务器端进行数据备份，或指定其他专用存储设备备份。
电子地图管理功能
对于大型监察系统，信息量大，要实现直观的、方便的信息检索，必须强化电子地图功能。
监察系统软件功能：
监察系统采用服务器/浏览器结构，符合行业信息系统标准。
它可以与各种类型的以太网设备无缝连接。 采用C/S结构，标准的TCP/IP协议，具有很强的开放性和兼容性，完全能融合在现有无线中，系统具备无线带宽控制机制，可以在保证图像质量的前提下，不影响无线上的其它应用，最有效地利用带宽资源。
集视频、音频、报警、控制、监察于一体，系统功能强大。 采用嵌入式技术，稳定性可靠性高，绝对不会有死机现象，完全满足变电站无人值守的要求。
客户端为标准的IE浏览器，操作界面全部为中文可视化界面，局领导和值班人员使用非常方便。
视频服务器提供远程访问功能，管理员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，提高的设备维护效率。
由于采取模块化结构，施工方便，无需传统监察系统中的视频矩阵、切换器、画面分割器、字符叠加器等设备，提高了系统整体的稳定性和可靠性。
系统采用模块化的软硬件结构，当扩充时，只需要扩充变电站设备即可，监察中心无需增加任何硬件设备。
可以与常规工业电视监察中心设备结合，如：接入视频矩阵、电视墙功能等。
提供客户功能、使用界面定制等二次开发服务。 实时地监察任一路摄像机的画面，并对其云台和镜头进行控制，还能对现场进行监听；灯光控制功能； 数字录像、检索、回放、备份功能； 摄像机位置预置、巡视功能； 报警联动功能：在发生报警时，监察终端上的图像应能自动切换到相应的摄像机，有预置功能的摄像机还能自动转到预置点，同时自动启动数字录像；系统管理和记录功能。包括优先等级和使用权限的设置，多重密码保护，用户操作的记录，控制权的分配协调；系统能在一台监察器屏幕或电视墙上(选配)同时实时显示多路来自不同监控点的图像；具备多画面自动轮巡功能； 分级式电子地图功能，操作界面更简洁明了。
4、无线传输系统
无线数字传输系统主要是利用无线扩频技术，将事发现场的视频信号和音频信号实时清晰地传输到几公里及几十公里外的监察指挥中心，实现了图像的远程监察和无线控制完美结合。和传统的模拟监察、有线无线监察相比，数字移动视频监察采用了更新的技术和方法，已往情况监察点和中央控制中心相距较远且位置分散，那么利用传统无线布线的方式成本就会非常高或无法布线，一旦遇到河流山脉等障碍、目标监察点不固定或对移动物的监察时，有线无线便束手无策，此时最佳的解决方案就是使用数字微波移动视频传输系统对远程地点实行监察。
天线计算公式：
Pr=Pt-Ltl+Gta-Ltm+Gra-Lrl
其中Ltm=92.5+20logf+20logd
Pr≥Sr
Pr=接收功率
Pt=设备的发射功率
Gta=发射天线的增益
Gra=接收天线的增益
Ltl=发射端传输线路衰耗
Lrl=接收端传输线路衰耗
Ltm=传输空间衰耗
f=使用频率
Sr=设备的接收灵敏度
d=两站之间的距离
Pr≥Sr的预留程度应根据实地电磁环境的复杂程度、链路之间的物理环境和通信距离来定。一般在近距离的情况下，最少应预留3dBm以上。传输距离越远预留增益应越大。在远距离时预留增益应在20dBm左右。
系统工作流程：通过桥梁长焦网关将前端采集来的视频和控制信号进行压缩转为TCP/IP数字信号，经交换机进入无线终端，然后通过功分器、馈线，由定向天线发往接收端。接收天线收到信号后，通过无线基站接到局域网。由于桥梁长焦监察系统传输的是视频信号，数据量较大，需要保证传输的带宽，本方案采用一对多的传输方式（即一个中心接入点接收多路终端信号）。每个监察点控制无线流量为2M，满足每秒25帧的显示要求。
5、供电子系统
供电子系统由避雷模块、精密电源、配电装置、电源模块、控制器等组成。
现场监察点的用电，均采用就近取电的方式供电，以节省供电路。
监察中心需配备，从主配电室提供的稳定的电源专线。用于主控室所有设备、空调、照明等。
在监察中心安装的精密电源，可有效的隔离电网干扰。UPS电源可保障线路临时停电时，主控设备有一个转换时间，使数据不会丢失。
周界报警的供电采用远程供电，将安装远程供电模块。
6、抗干扰系统
由于工程地点的环境比较复杂，又属于室内、外装置，因此有效的消除干扰，确保系统的稳定运行非常有必要。
实践证明，消除各种干扰的最好办法，除了规范布线避开干扰源外；就是在现场测量，发现干扰源，切断干扰的传输途径，以最有效的方法来控制与消除干扰，以达到良好的视频图像。
具体措施是：
a） 采用单点接地，信号共地集中在中心机房。
b） 系统采用集中供电与远端取电方式相结合。
c） 监察中心安装精密隔离隐压电源。
d） 线路部分：明线套管、地埋穿带钢管。
7、防雷与接地
资料分析发现：避雷针仅把雷击的机率、强度大大地降低。而雷云对地放电时，在附近的架空线路、地埋线路、钢轨等类似传导体上产生的感应电压（即感应雷），它对人员及电子设备都可能产生严重危害。 为了确保系统设备稳定可靠运行，保证控制中心工作人员有一个安全的工作环境，采用有效的防雷措施十分重要。
依据建筑物防雷设计规范GB50057-94要求。系统电源进线、UPS输入端口、及一切可能引进雷电的端口，分别接入避雷装置，包括线路中的浪涌避雷器。控制设备输入端口均配置信号避雷器。室外环境根据需要，安装防静电避雷针与接地装置。所有接地装置的接地电阻均达到国家标准。
四、主要产品介绍
4.1 夜视系统
本系统采用激光夜视、两可变双探测器镜头、彩色摄像机（透雾可选）和超低照度宽广红外摄像机，通过科学、先进的手段集合而成。实现白天彩色监察、夜间在全黑的环境下同样监察的目的。适合远距离的夜间监察。
主要功能特点：
（1） 监察距离远：
白天彩色图像，正常天气下有效监察距离不低于3公里（发现人）。 夜间黑白图象，正常天气下不低于800米（发现人）。
（2）双探测器设计（选配）：
系统选用双探测器镜头，根据用户的实际需要同时配接2台摄像机，实现白天彩色摄像机、夜间黑白摄像机切换功能，并且镜头在红外波段进行了特殊镀膜处理,保证了在可见光和红外波段的高透光性。
（3） 视频探测器自动切换：
系统可根据环境光照度的变化自动选择彩色和黑白摄像机工作；而且黑白摄像机工作状态和激光照明器工作状态同步，实现白天彩色晚上黑白的全天候实时监察。激光照明也可远程手动自由开闭。
（4）照明光斑大小可调：
特殊设计的照明光学系统，可远程实时对照明光斑的照射角度和强度进行调整，实现了近距离大视场大光斑照明远距离小视场小光斑照明的无盲区夜视监察。
（5） 强大的预置位功能
配合多功能解码器，除可实现云台变速功能外，还具有强大的预置位功能，具备云台上下左右预置位以及镜头变焦聚焦预置位，并且预置位精度远高于业界同类产品。
（6）透雾功能可选
在多雾环境下、用户可选择加装透雾系统，提高在雾天环境下的监察范围和图像清晰度；
（7） 激光变焦与镜头变焦同步功能可选
通过解码器，可实现激光变焦与镜头变焦同步之效果，配合其预置位及巡航功能，可极大的方便直接使用者，减少操作步骤，提高工作效率。
（8） 光轴稳定性好
光轴微调系统可保证成像系统在全变焦过程中与照明系统画面保持一致，没有跑偏或跳动；
（9）重要部件经过特殊处理，保证其使用寿命。
激光器密封在抽真空冲氮环境下，工作状态下还考虑了散热和风冷降温，有力保证了激光器的使用寿命，考虑到个别地区存在极冷或极热的天气，可选恒温保护层。
（10）细节处理
保护玻璃除了镀可见光波段的多层硬膜外，还加镀了红外波段的多层硬膜，保证系统的夜视和透雾效果。
技术参数：
镜头 ：最大焦距380mm
摄像机 ：同时接彩色黑白两台摄像机；光敏开关控制，白天彩色、晚上黑白自动转换 。最远监察距离（m） ：白天 ＞3000m ；夜间 ＞1500m 。
激光器功率 ：15W±10%(环境温度15℃) ；激光波长 ：808nm±10nm
激光夜视系统 ：光斑发散角 0.5～10° ；光斑均匀性 ：良好 ；工作状态 ：光敏开关控制工作状态 ：工作状态与黑白摄像机同步 ；照明系统与黑白摄像机开启/关闭同步
其他 ：功耗 < 100 W ；电源电压 ：AC125~500V ；储存温度 ：-40℃~ +70℃ ；工作温度 ：-25℃~ +50℃ ；外形尺寸（mm) ：670×290×215（L×W×H） ；重量：15Kg ～17.5Kg（不含电源） ；接口 ：BNC、220AC、控制接口
4.2直流变速云台
主要功能特点：
重载云台，载重量为25kg ；·顶装方式 ；·超低速直流变速型号 ；·室外应用，符合IP67标准；·压铸铝结构 ；·预置位功能，可选配加热器 ；·水平旋转角度为365o，5o的重复覆盖角度保证了真正的监察无死角；·俯仰旋转角度+20°，-90°水平、垂直转速0.3～12°/秒 ；·内部为齿轮箱结构，采用黄铜或不锈钢质地的齿轮，转动精度高，使用寿命长 ；·齿轮间隙小于±0.1o，即使在强风环境中仍能定位准确；·预置电位器采用的是五百万次的长寿命耐磨型电位器 ；·外部限位，调节更加方便 ·经润滑处理，终身免维护 ；·表面涂层经防腐处理 ；·标配2米长预连线的插头。
4.3直流变速解码器
主要功能特点：
水平转动、垂直转动、变倍、聚焦、光圈、辅助输出功能 ；每个解码器80个预置点，含云台预置位及镜头预置位；·云台、镜头的自检及复位 ；·接收有效数据指示器 ；·电源指示器 ；·全变速云台控制；
4.4无线视频服务器
KJ-2 无线视频服务器
采用DSP处理器实现音、视频压缩编码，图像编码MPEG4和H.264可选，单路产品图像格式可以支持从QCIF、CIF、2CIFH到4CIF，4路产品支持QCIF和CIF，实现低码率下的高质量图像的传输，支持UDP、TCP、组播、PPPoE等多种无线协议，适合各种无线环境，配合iDVR软件可组成基于IP的适合各种行业需要的无线视频管理系统。
