無線單兵音視頻巡檢系統在烏海電業局的應用

溫治明等

摘 要：應用無線音視頻巡檢系統，提高對人工巡檢的質量，達到零距離的指揮。音頻、視頻都能夠實時流暢的傳輸回變電站的機房及烏海電業局變電管理處和調度中心。

關鍵詞：單兵；視頻；應用

1 項目需求

烏海電業局根據實際需求，在220KV變電站要建設無線音視頻巡檢系統，以便提高對人工巡檢的質量。具體需求如下：

（1）巡檢中心設在烏海電業局變電管理處，通過光纜與各變電站連接。

（2）各變電站架設無線基站，實現無線信號覆蓋。實現與巡視人員的無線互通。

（3）巡視人員需要使用無線的音、視設備，實現巡視人員與烏海電業局巡檢中心的無線和有線互通。

（4）傳輸設備應能實時傳輸圖像；如需要對視頻信號進行壓縮編碼，可采用的視頻壓縮標準為H.264/MPEG-4。

（5）考慮到存在復雜環境，存在建筑物和樹木阻擋，無線傳輸設備應具備較強的繞射能力。

2 項目分析

我們做了以下分析：需要實現遠端巡視人員與烏海電業局巡檢中心的無線和有線傳輸；由于變電站環境比較復雜，遮擋物很多，因此需要采用低頻無線設備，以實現較好的繞射能力。綜合以上因素，首先我們認為采用340M頻段的無線設備最為合適，其次綜合對圖像質量、傳輸距離、繞射能力、可靠性等多方面參數的要求，最大限度的滿足用戶的需求。

3 方案設計原則

根據項目需求的具體情況，我們在設計中應遵循下列原則：先進性原則、開放性原則、可伸展性原則、安全性原則、可靠性原則。

網絡系統的設計必須貫徹可靠性原則，使網絡系統具有很高的可用性。可靠性原則體現在以下方面：選用技術先進、成熟高可靠性的網絡設備；系統增益儲備高；鏈路的可維護性好。

4 項目方案

4.1 方案總述

根據實際需求，該方案可以分為無線圖像傳輸系統、巡檢人員系統、存儲系統。無線圖像傳輸系統覆蓋范圍內（以變電站為中心）現場圖像通過車載圖像傳輸設備把圖像直接傳輸到變電站控制室。存儲系統能把烏海電業局巡檢中心傳過來的圖像動態的存儲下來。

4.2 平臺搭建方案描述

4.2.1 變電站控制室端：指揮中心架選擇高點架設接收天線，接收機可放置于指揮中心機房。接收機可輸出標準模擬音視頻信號，用于連接大屏幕或者硬盤錄像機。

特別注意：增加天線的架設高度，可有效提高無線信號的覆蓋距離。

4.2.2 單兵背負系統（用戶可選）：一旦進入狹窄地段，巡邏車無法進入，通過專門人員攜帶背負式發射機進入現場，將現場實時圖像通過車載中繼傳送回指揮中心。

4.2.3 解決了巡邏車無法在狹窄地段獲取現場視頻的問題：“單兵背負型”是小功率非視距移動傳輸設備。發射機集天線、功放、數字調制、視音頻壓縮一體化，使用兩塊電池，連續使用時間超過4小時，功率最大可調至5W。

4.3 設備工作示意圖

單兵設備提供視頻輸入接口與攝像機連接，將攝像機的音視頻通過視頻服務器編碼轉成數字信號，再通過無線網絡傳輸到變電站機房，通過變電站機房的E1通道傳輸到烏海電業局運行所。

4.4 方案的優勢

設備架設方便，可隨時拆卸；支持點對點、中繼方式，傳輸距離遠；支持高清晰度視頻傳輸；可實現城區復雜環境下的非視距傳輸；軍工品質穩定性高。

5 產品介紹

5.1 產品技術特點

抗多徑能力強，卓越的繞射穿透能力，適合城區、城郊、建筑物內等非視距環境中應用。

BS-BU-2400系列設備采用先進的調制解調技術，上述局面徹底改觀。在設備使用全向天線的配置下，在變電站內支持0.5-1公里移動中傳輸；在開闊地帶支持3公里以上距離的移動中傳輸。

因其多載波等技術特點，設備具備非視距傳輸的優勢，在城區、山地、建筑物內外等環境中，該設備能夠實現圖像的穩定傳輸，不受環境影響或受環境影響小。其收發兩端一般采用全向天線。系統簡單、可靠，應用靈活。

5.2 提供高速數據傳輸，適合高清晰度音視頻應用

系統每個子載波可以選擇QPSK、16QAM、64QAM等高速調制，合成后的信道速率一般均大于4Mbps。因此，可以傳輸MPEG2中4：2：0、4：2：2等高質量編解碼，接收端圖像分辨率可達到720×576，能充分滿足后期分析、存儲、編輯等要求。

5.3 抗干擾性能和抗衰落能力強，適合復雜電磁環境應用

BS-BU-2400系列設備采用全數字調制解調方式及強大的串行級聯編碼方案。其串行級聯編碼方案模式為：外碼+外碼交織+內碼+內碼交織，獲得很高的編碼增益，使系統在極低的信噪比下仍然可以正常工作。通過各個子載波的聯合編碼，設備具有很強的抗衰落能力。

同時設備具有更強的多徑分集作用，特別適合城市快速移動的工作環境；結合空間分集、時間分集等多種先進的分集技術。

5.4 系統設計實用性好、可靠性高

BS-BU-2400系列結合當前無線通信最新技術發展趨勢，以移動多媒體傳輸系統為核心，在整個系統設計中貫徹一系列實用性原則，包括：

采用多種不同的發射功率配置和天線配置。采用各種誤碼糾錯技術和分集技術。

調制器小型化，并且調制參數可由用戶設定，包括：

信道帶寬：4MHz/2.5MHz/1.25MHz；調制方式：QPSK/16QAM/64QAM。

編碼器模塊化設計，并支持MPEG2/MPEG4/H.264可選。由于MPEG4采用了基于對象的壓縮編碼方法，它把圖像和視頻分割成不同的對象，分別處理。使得與MPEG2相比，MPEG4的解碼更有效率，在用戶終端展示的畫質更清晰，動感更優化。

移動單兵通信系統結合了國際先進的視頻壓縮和傳輸技術，在直徑1km的變電站測試。變電站環境非常復雜，場地中水泥桿、變壓器機組密布，遮擋嚴重。

6 烏海黃河變電站測試案例

6.1 測試單兵移動過程中業務的傳輸情況

單兵從中心基站下出發，繞場地勻速行走。行走過程中拍攝周圍畫面并與中心對話。

測試結果：音頻、視頻都能夠實時流暢的傳輸回變電站的指揮中心及市電力局。

結論：移動單兵通信系統能夠在一定的移動速度下穩定傳輸業務。

6.2 測試單兵距離中心基站最遠地點時業務的傳輸情況

單兵移動到離中心基站最遠的墻角邊，距離約500米。拍攝周圍畫面并與中心對話。場地中密布的水泥桿對單兵的遮擋嚴重，中心與單兵完全不可視。

測試結果：音頻、視頻都能夠實時流暢的傳輸回變電站的指揮中心及市電力局。

結論：移動單兵通信系統覆蓋范圍廣，能夠在遮擋嚴重的環境中遠距離傳輸業務。

6.3 測試單兵在遮擋最嚴重的地方業務的傳輸情況

單兵移動到變壓器機組后面，相對中心基站完全遮擋，然后在中心的指揮下拍攝變壓器機組上各指示表數據。金屬遮擋物對無線信號的影響不大。

測試結果：音頻、視頻都能夠實時流暢的傳輸回變電站的機房及烏海電業局變電管理處和調度中心。

結論：移動單兵通信系統具有一定的繞射能力，能夠在完全遮擋的環境下穩定傳輸業務。

作者簡介：溫治明（1958，11-），男，內蒙烏海市（籍貫），現職稱：副高級工程師，學歷：本科，研究方向：電力系統自動化。

范文改（1969，8-）女，內蒙烏海市（籍貫），現職稱：助理工程師，學歷：大專，研究方向：電力系統自動化。

薛玉霞（1968，9-）女，內蒙烏海市（籍貫），現職稱：助理工程師，學歷：大專，研究方向：電力系統自動化。