探析石化企業物聯網遠程視頻監控優化方法

劉鵬

摘 要：遠程視頻監控目前在我國建筑工程領域到廣泛的應用，針對遠程視頻監控的設計，其關鍵設計要點在于監控系統中數據通信與傳輸的設計，而受限于傳輸時延、吞吐量等因素的限制，致使視頻圖像在發送至監控系統時無法保障其保真性與實時性。所以，需以物聯網技術為基礎，進行遠程視頻監控系統的優化設計，以期通過提高視頻峰值信噪比及其視頻原畫保真度，來達到監控視頻無損傳輸的目的，為我國建筑建設行業發展提供堅實的保障。

關鍵詞：信噪比;遠程視頻監控;圖像;物聯網;工程建設

0 引言

遠程視頻監控得益于我國網絡、計算機、通信等技術的發展而廣泛普及，目前在野生動物監測、安全防衛、住宅安全、工程建設等方面均涉及到對遠程視頻監控系統的應用。盡管當前遠程視頻監控系統的應用已經取得顯著的成效，但是因技術限制、丟包率等因素的影響，致使視頻圖像的實時傳輸性無法得到保證。如何在保證視頻監控系統智能覆蓋的前提下，進行圖像視頻的實時、高保真傳輸，實現在工程建設過程中進行現場的實時、遠程監控，已然成為遠程視頻監控系統優化設計的關注重點。

1 視頻監控系統及其物聯網的相關概述

物聯網在某種程度上而言就是物與物之間相連的網絡依托，在具體人與物、物與物連接過程中，物聯網會基于光學識別、學傳感器、射頻識別等技術的應用來實現對物體互動過程的采集。分析物聯網的內涵，具體表現為：①互聯網始終是物聯網技術應用核心關鍵，需要以互聯網技術為基礎，才能通過技術拓展和延伸來形成物聯網技術[1];②以相關物品為載體，實現用戶端的延伸。將射頻識別裝置、傳感裝置安設于相關物體上，包括激光掃描儀、全球定位系統等，實現各個物體之間進行數據信息的傳遞，以用戶端為媒介實現對各個物體的集成，進而達到相關物體智能化識別、管控、跟蹤等。

而針對遠程視頻監控系統而言，則是以相關場景為載體，通過系統實時監測來達到相關運動目標監控的目的，并對物體運動行為進行智能識別、分析以及跟蹤。系統運行期間，依托于對計算機技術的應用，實現對數據信息的高效處理，并借助圖像處理、計算機視覺等技術來進行關鍵信息的獲取。做到第一時間發現場景下物體的異常情況，并迅速對其做出反應[2]。以往所應用的視頻監控系統，雖然可以做到對場景下目標的實時監控，但是不具備遠程監控的功能，所以系統運行期間若設備出現問題，無法通過遠程檢測的方式來實現對系統自身的監控，難以在建筑工程建設過程中最大化發揮出視頻監控的作用。而基于物聯網技術的遠程監控，可實現對場景內目標的遠程監控、設備遠程診斷等。

2 視頻監控系統傳輸方式分析

2.1 電話線傳輸

當前常見的建筑工程現場視頻監控的傳輸系統包括電話線傳輸，基于對PSTN網絡的應用，實現多媒體信號以電話線為載體進行傳輸，具體傳輸方式包括：①視頻信號采用H.263低速率進行壓縮，并基于MODEM進行介入，PSTN接收28.8Kpbs數據流的傳輸，以此實現以15幀/s進行QCIF、GIF圖像的傳輸[3];②XSDL接入。1.ASDL.此種傳輸方法的特點主要體現在傳輸的上下行速率分別為16～ 640KBPS、1.5～9MBPS，數據傳輸距離則為5.5km范圍內。

此種傳輸方式的主要應用項目包括是視頻廣播與點播。2.HSDL。該傳輸形式的雙向速速率體現為1.5～2MBPS，利用雙絞線將傳輸距離控制在5km范圍內。

2.2 DDN傳輸

此種傳輸形式中數據的提供主要采用數字通道，在實際網絡傳輸過程中，會對數字數據信號進行優先發送，即對施工現場的視頻信號以數字信號形式進行傳輸。該傳輸方式主要特點為專業數字鏈路的提供，且鏈路多以點對點、點對多的形式體現，具有高速率、高專業性等優勢，用戶使用時需要先租用電路，并具備提供VPN業務的功能，其傳輸速率為2.4～19.2kpbs。

2.3 ISDN傳輸

此種傳輸方式主要包括信息、控制信道，其中B、H信道共同組成信息信道。針對B信道而言，其主要傳輸對象包括數據、語音、圖像以及視頻等，該信道帶寬為64Kpbs;針對H信道而言，主要傳輸對象包括高流量圖片、高速率數據的傳輸，信道常用帶寬包括384、1920Kpbs

等[4]。此外，ISDN傳輸還涉及到控制信道，包括D信道，其主要作用在于傳輸相關控制信號，常用16Kpbs帶寬，具有通過信號傳輸倆控制B信道的作用，或者是在高峰時期用作低數據的傳輸。

2.4 光纖傳輸

相較于其他信號傳輸方式的應用，光線傳輸方式具備高穩定性、高質量等優勢，并且在當前建筑工程建設中，此種視頻監控系統信號傳輸方式的應用十分廣泛，其中二次群復接設備、PCM設備、三次群復接設備的那個構成光通信微端，其中用戶接口的提供主要依托于PCM設備，滿足不同的接口要求標準。

2.5 無線數據傳輸

此種傳輸形式主要是依托于對無線擴頻的應用，現階段無線專用網絡在各個施工企業、施工現場得到廣泛普及，且大部分企業的專網都具備遠程訪問功能，所以企業在信息傳輸時可以利用專網64k～42Mbps通道的提供。另外，大部分企業會在構建無線專用網絡過程中進行視頻圖像傳輸帶寬的預留，所以在數據傳輸時可以實現對原始數據與企業專網IP的有效連接，達到多媒體數據通信的目的，以無線數據傳輸為基礎進行遠程監控系統的構建，進一步提升企業對建筑施工現場的監控能力。

3 視頻監控視頻的量化編碼算法

為實現對建筑工程中遠程監控視頻系統的進一步優化設計，采用K-means算法進行監控系統量化編碼，具體步驟為：第一，確定任務長度屬性（文中任務屬性被確定為1），并將其移植在物聯網差異平臺，以降序為原則進行程序中N個任務額有效排列，做到對移植任務列表進行實時更新，實現在不同視頻、圖像輸入的前提下，確保利用K-means算法可以進行長度編碼算法的確定。第二，進行量化任務的采集，采集對象主要為基于物聯網下的監控設備平臺，然后將采集完成的量化任務進行聚類中心的轉化，并注意在編碼過程中需以DPCM調制方式為主，采用的編碼公式體現為“DC（i）-DC（i-1）=Diff”，實現低頻分、高頻分以先后的順序出現。第三，以攝像頭為目標對象，發送端通過量化編碼進行圖像信息的獲取，并在獲取過程中以最小距離規范為基準進行視頻幀序列特征的分配，然后進行量化編碼一致度的分析，以歐式距離為依據。第四，采用Huffman編碼進行RLE行程編碼任務的壓縮，而進行任務放大時，則需秉持著逐級的原則利用三級放大器進行放大，進而達到遠程視頻監控的目的。

4 仿真實驗與性能測試

為驗證本研究遠程視頻監控優化設計的效果，開展仿真實驗，探測并分析優化后遠程視頻監控系統的實時性、保真性等各方面性能。首先，在開展仿真實驗前需進行物聯網環境的構建，布設場景面積為4500m×3400m的施工現場虛擬環境，并劃分成不同區域，每個區域中分別安設106個節點。應用本研究優化后視頻監控系統，進行場景中不同變化目標的采集，包括室外與室內場景、動態與靜態場景等，確保此次仿真實驗的開展可以為遠程視頻監控系統的優化提供參考價值。

5 結束語

通過對遠程監控系統中量化編碼算法的優化，進一步提升視頻圖像傳輸的保真性與實時性，避免因傳輸時延、吞吐量等因素對視頻圖像造成影響，在保證遠程監控系統穩定運行的前提下，發揮出建筑施工現場中遠程監控的最大作用與效益。

參考文獻：

[1]余雷，許宏科，胡欣，等.基于物聯網的遠程視頻監控優化方法研究[J].科技通報，2015，31（010）：226-228.

[2]孫大揚.解析物聯網視角下遠程視頻監控的優化策略[J].數字化用戶，2019，025（010）：17.

[3]余雷，許宏科，胡欣.基于物聯網的遠程視頻監控系統設計[J].計算機技術與發展，2016，26（04）：139-143.

[4]余雷，許宏科，胡欣.基于物聯網的遠程視頻監控系統設計[J].計算機技術與發展，2016，026（004）：139-143.