VORX水利防汛监控系统视频传输解决方案

一、现状及要求

随着国民经济的迅猛发展，水利工程在国民经济中所起的作用越来越大，防汛更是直接影响国民经济发展的一个重要方面。防汛大坝集中监控系统，真正体现防汛的现代化管理，智能化操作。预警防汛大坝水位情况，为领导决策和减少洪水带来损失争取了宝贵的时间，有效保障人民生命财产的安全。

以某水利工程为例:

某水利共有5个大坝需要远程监控，每个大坝设4-8个监控点，整个系统共有36路图像需要上传监控中心，要求如下:

1.视频监控点之间采用光纤联接;

2.拓扑结构形成自愈环方式;

3.所有摄像机可反向控制;

4.为其它数据提供透明数据接口;

二、设计原则

视频压缩采用国际通用的压缩标准:MPEG-2;

图像帧数:PAL制信号25帧/秒

NTSC制信号30帧/秒

光传输系统支持双纤自愈环保护，支持光分支功能;

光传输系统支持视频信号反向传输;

系统具有可扩展性，适应用户扩容时不再占用光纤的需求;

光接口发送功率不小于-10dBm,接受灵敏度优于-32dBm。

三、系统总体结构

VOX系统专为大容量，多节点的视频、音频、数据传输而设计;系统集成了最新的视频压缩技术、数字通信技术、光通信技术和计算机技术。

VOX系统内置光纤传输系统，视频压缩板采用标准的图像压缩算法对模拟图像压缩编码，数字化，复接到高速信道，通过电/光转换，信号发送到光纤通道;视频解压缩板接收数字复用信号、解码，输出模拟图像，图像质量达到广播级效果。

VOX系统摒弃了传统视频光端机点对点的传输模式，采用光纤通信系统中数字中继的技术，信号可在任何一点上下，非常灵活。通过时隙配置可以实现图像的全网交叉，使用极为方便。

根据传输容量的不同，VOX分为VOX-155和VOX-622两种系统。VOX-155系统最多可同时传输30路高质量视频信号、30路音频信号、多路异步数据。VOX-622系统最多可同时传输126路高质量视频信号、126路音频信号、多路异步数据。

VOX采用模块化的结构——包含机箱、光传输板、业务板(视频压缩板、视频解压缩板、数据板、E1版、以太网网桥、以太网接口板)等模块。每个监控点可根据需要及数量选择相关的模块，一般在监控点配置一台VOX设备，需要机箱一个、光传输板一块、业务板若干。在监控中心需VOX机箱一个、光传输板一块、业务板若干。

在系统传输过程中，VOX-622系统平滑兼容VOX-155，使VOX-155成为VOX-622系统的光分支，通过光分支直接把图像传输到监控总中心，并且与分中心同时观看图像，互不干扰。

VOX系统支持通过以太网与上级监控联网。在中心端VOX设备上插入一块10/100M以太网接口板，用于上传视频信号，并且与本地信号互不干扰。上级监控中心可以通过计算机上的解压软件观看图像。

VOX系统可实现网管功能，可监测传输设备状态并配置网络硬件。由于点对点光端机的拓扑结构限制，传统的点对点光端机无法实现对全局设备的统一管理，当设备出现问题时，只能够凭经验查找问题;而VOX系统可以通过的网管软件及时准确判断设备故障原因，极大的节省了人力资源。特别是当系统呈环状拓扑结构时，任何一处的设备或者光纤出现故障时，不影响系统的正常运转。

3.1VOX系统特点

综上所述，VOX系统具有以下特点:

・大容量传输特性——一根光纤上最多可传输多达120路视音频信号;

・高品质的图像质量—–高清晰度，无马赛克现象;

・传输距离长—–单系统最远可达1800公里;

・多种组网方式—–即可形成强大的环网保护，又可以形成多节点链网;

・方便的扩容能力——插卡式结构，配置灵活;

・系统可扩展性强——增加监控大坝数目，可就近接入原有VOX系统统一管理。

・节省光纤资源——相较于传统的点对点设备，VOX系统占用的拓扑路径最短;

・具备多种压缩方式——M-JEPG，MPEG-2;

・强大的后台管理软件——故障自我诊断，数字图像处理。

四、系统框图和功能描述

根据实际要求，我们提供如下方案:

方案一:采用MPEG2压缩方式

根据实际情况，若采用MPEG2压缩方式，建议整个系统采用两套VOX-155系统，每套VOX-155系统容量为30路，整个系统总容量为60路，现实际用36路。

每个大坝设4-8个视频监控点组成一个小系统，设4-8台摄像机、云台、解码器和一台VOX-155数字视频编码其一台;(前4个大坝设8个监控点，最后一个大坝设4个监控点。)

其中VOX设备内需要视频压缩板2-4块、155光接口板一块。每块视频压缩板通过视频压缩扩展模块扩展，可压缩编码2路视频信号。前端采集点框图如下图:注:由图可知，每个小系统由4-8个视频监控点组成，这4-8个视频监控点的图像通过摄像机采集，用同轴电缆连接到VOX设备上。VOX中图像压缩板对图像进行压缩编码后与数据、语音一块复接到光纤上传监控中心。同时通过可VOX的反向数据借口，接受监控中心对前端采集点云台、镜头等的控制。

前端采集点主要功能:图像采集并数字化传输;

对云台、镜头等的本地控制;

接收监控中心对云台镜头等的远端控制。

环城2个或3个大坝采集点组成一个VOX-155系统，整个系统共两个VOX-155系统，每个VOX-155系统传输均采用双纤自愈环网。系统框图如下图所示，

图2系统总体框图

注:VOX1到VOX5分别为5个前端采集点的VOX设备，共同完成对前端采集点36路图像的编码;复接到两芯光纤上传输到监控中心;监控中心VOX设备完成对整个系统36路图像的解码。

整个系统只需要两芯光纤，即可将前端5个采集点的36路图像、数据和语音复接上传到监控中心。大大节约了光缆资源。

监控中心设VOX-155数字视频解码器2台、矩阵1台、监视器、画面分割器、录像机、计算机等若干，VOX数字视频解码器完成对通过光纤上传的数字视频信号分离解码，还原成模拟信号在监视器上监视。矩阵完成对图像的切换，对云台、镜头等的远端控制。录像机完成对图像的录像，整个系统可实现联动告警。

监控中心主要功能:完成对远端图像的解码显示;

完成对远端云台、镜头的控制;

完成对前端采集点图像的实时监视;

实现整个系统的联动告警。

完成对整个系统36路图像的切换。

在系统传输过程中，VOX-622系统平滑兼容VOX-155，使VOX-155成为VOX-622系统的光分支，通过光分支直接把图像传输到监控总中心或分控中心，不需要再次压缩解压缩。并且可同时观看图像，互不干扰。

五、VOX技术指标

5、1设备使用条件

・环境温度:0℃～+40℃

・存贮温度:-20℃～+60℃

・相对湿度:小于93%(不结露)

5、2模拟视频接口指标

・信号制式:PAL制全电视信号

・信号输出电平:1Vp-p

・信号输出接口:BNC

・信号输出阻抗:75Ω

5、3光接口参数

・发送波长:1310nm/1550nm

・光纤接头:FC/PC

・发送功率:-8～-15dBm(1310nm)

0～-5dBm(1550nm)

・接收灵敏度:优于-32dBm

5、4共享式高速数据接口参数

・数据接入速率:≤64Kbps

・数据接口方式:异步RS485/422/232

・接头方式:RJ45

5、5音频话路接口参数

・有效传输频带:300Hz～3400Hz

・音频脉冲编码调制特性:符合GB7610要求

・音频口:RCA，标称阻抗600Ω

5、6视频主要性能

・编码速率:10Mbps

・编码标准:MPEG-2

・帧频:PAL-25帧/秒，NTSC-30帧/秒

・图象分辨率:720×576

・信噪比:>56dB