（国网陕西省供电公司西安供电公司 西安 710032）
摘要：针对现电力施工现场作业的需要，本文介绍了一种单人便携式无线视频监控装置，具体描述了实现这种装置硬件和软件的实现方案，该方案能满足单人作业、数据内容实时传输、画质清晰、设备组装拆卸方便、可靠性高，具有一定的应用推广价值。
关键词：单兵背负式；短波；无线传输；MESH VIMAX；vMeye COFDM
0 引言
西安供电公司基于无线专网的单兵背负式作业指挥系统是用于电力施工现场的，单人便携式无线视频监控装置。在现场抢修中提供辅助的安全监视和指挥。使指挥中心的决策人员如临其境，及时获得现场信息，提高决策的准确性和及时性。
1 无线专网的研发
采用专用的短波频道进行数据、语音、控制信号的转播，研发专用的无线视频传输装置，成对使用，分别连接监控摄像装置和变电站内的视频服务器（硬盘录像机），将监控画面通过变电站信息网络传输至集中视频监控平台。研究保障信号传送的流畅性、稳定性，根据检修、抢修工作实际，在西安市目前的地理及建筑物分布情况下，无线可靠传输距离应不小于1km，即满足在变电站站内及附近的作业工作监控指挥要求。在传输过程中，采用数字信号方式，研究数据加密方法，确保数据传输安全。
2 技术方案和技术路线
2.1总体技术方案
（1）技术架构
考虑到基于无线专网的单兵系统属于专用系统，其应用范围只在电力系统内，同时考虑到用户都应为内网用户，系统采用前端采集，后端接收数据并可以通过网络进行读取，使用5.8G高频无线传输、接收装置提供以太网和手持观看模式。以太网如接入四级网，就可以实现在任意一个有办公内网的地方均可观看现场摄像头传回的图像，并且可以进行录像或者截屏。
在单兵人员身上携带1台NFY-DB1发射机（天线、数字调制、视频压缩一体机）、1台1080P网络摄像头、1颗DC18~25/3000mA锂电池。摄像头采集的视频信号经发射机压缩编码转换成数字信号并经5.8G高频无线网络传至接收装置。该无线视频编码器采用抗震、防水、防尘措施并支持网线热插拔，摄像头采用日夜转换低照度摄像机配合辅助灯可以在夜晚清楚地监视现场图像。编码器专为无线视频监控设计，产品基于嵌入式系统设计，使用基于WIMAX无线网络，采用COFDM调制技术，通过MPEG-2图像压缩处理，传输高清视频流。高频无线传输技术特有的可靠连接技术，克服了普通无线网络带宽窄、信道不稳定等不足，保证了视频图像清晰流畅地传输。
（2）后台监控平台
监控平台使用与前端监控装置配对使用的NFY-DBJ1发射机、1台WIFI 2.4G路由器、1颗DC18~25/3000mA锂电池。NFY-DBJ1发射机将接收到的信号通过调制、解压，还原视频信号，在安装了客户端的终端上，接入路由WIFI热点，就可以直接进行视频图像的观看。
（3）技术路线
在沟道等狭窄环境下进行数据采集，就要求单兵设备方便安装和拆卸，必须符合小型化、轻量化的设计要求。同时，沟道中地形负责，电缆等电磁干扰也较多，需要使用高频的无线传输设备，即能保证不受干扰，又能保证传输距离。WIMAX的特点在于点对多的无线传输，兼具较高速率传输能力(可达70 Mbit/s～100 Mbit/s)及较好的QoS与安全控制，一旦出现同沟道内多施工地点是，其优势就会体现出来。自建WIFI 2.4G是为了实现现场监控的连接迅速、支持多平台、不用连线这三方面功能。结合以上各类技术优势，才能够位后续的使用提供所需要的硬件基础。
（4）系统功能设计与实现
基于无线专网的单兵作业指挥系统分为三大主要模块：视频采集、无线传输、视频展示。视频采集是单兵端背负装置，集高清视频采集，视频压缩、无线发射为一体。无线传输是通过采用高频无线传输频率实现沟道环境内大范围、大带宽、远距离传输。视频展示是通过有线或无线的方式将单兵装置采集的视频进行展示。
2.2无线传输装置设计
（1）无线传输技术选型
无线传输的选择原则：
①高带宽的原则。由于监控视频信息数据容量较大，传输网络需要较高的带宽服务，满足网络上传的需求。
②传输质量保证的原则。监控和远程指挥需要稳定持续的网络环境，能提供高质量不间断的实时数据传送服务区域覆盖全地区各角度，无线网络需要覆盖的范围较广，能基本覆盖执法区域内所有地方。
③前瞻性原则。考虑到系统扩展性要求，在网络的选择上需要符合主流技术标准和发展方向。
我们对比了目前比较流行的MESH技术和WIMAX技术，MESH较适合室外空旷环境下的远距离传输，并且需要多个中继互联，而WIMAX则较适合一对多的复杂环境下的无线传输，所以最终选择了WIMAX。无线网格综合成本低，性能更稳定。适合室外距离较远及已装修好的场合，有安装周期短、维护方便、扩容能力强，迅速收回成本的优点。管理人员可以迅速将新的无线监控点加入到现有网络中，不需要为新建传输铺设网络、增加设备，轻而易举地实现远程无线监控。
（2）无线发射及接收装置设计
为了使设备体积更加小，我们决定在天线上进行技术的整合，将视频压缩、无线发射、编码器集于一身。选择原则：
①视频压缩比：使用常用的几类压缩技术，具较高的数据压缩比。如MPEG2和MPEG4等压缩技术，缩短画面延迟和降低数据流量。
②压缩损失小，视频图象质量高：提供连续、流畅的高质量图像。
③编码能力和容错能力强：恶劣采集编码条件下，具有较强的容错技术。提供了解决在网络不稳定环境下特别是移动过程中数据采集压缩编码容易发生的丢包等问题的技术难点。
④网络适应性强：能够适用各类网络标准的网络环境，前置采集处理系统对前端的视频信号进行模数转换后压缩保存至存储器中。
综上，我们选择使用NFY-DB1、NF-YDBJ1系列发射机，
(3) 本地监控平台设计
考虑到兼容性，我们选用了目前使用广泛的vMeye软件来进行视频的播放。vMeye的兼容性非常强，可以兼容市面上绝大部分的视频监控设备，只需要将端口、IP地址填写清楚，就可以使用，非常方便快捷
（4）电源设计
电源是单兵通信系统的源动力，是保证该系统正常工作的重要组成部分。电源系统出故障，会使整个系统不能正常工作，因此，电源性能的好坏将直接影响到设备的工作质量和效率。电源模块是为系统提供各种所需电压，单兵通信系统电源模块的主要功能如有：
a）工作时间6小时（发：收：待机=1：7：16）；
b）单节3.6V-4.2V锂离子电池提供所有直流电；
c）为数字控制部分提供+3.3V和+1.8V两种电压；
d）为射频收发部分通过+3.3V和+3.0V电压。
3 系统集成
前端的头盔通过摄像头收集视频图像信息，同时将视频进行压缩和加密,通过通信模块将压缩后的数据通过5.8G高频传输至后端接收模块,接收模块将视频进行解压，再经过以太网口传输至无线路由设备。现场手持设备或带有无线功能的终端可以通过路由器的WIFI功能实时收看视频图像，另一个以太网口可以将数据通过西安供电公司办公内网或其他网络进行图像的收看。
参考文献
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论文作者:王晨星,王婷婷
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：视频论文; 装置论文; 无线传输论文; 技术论文; 图像论文; 网络论文; 发射机论文; 《电力设备》2017年第30期论文;