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基于5G技术看林业防火视频监控的发展之路

天极网办公外设频道 2018-01-04 05:00 我要吐槽

  【天极网办公频道】随着移动互联网和物联网的快速发展以及各种新型业务的不断涌现,在过去十几年间,移动通信经历了翻天覆地的变化和飞速的增长。近年来,我国加快了通信网络的建设与技术提高,如今,4G传输已经普及,2G,3G渐渐进入历史,对安防而言,移动互联网时代,可以整合的资源更多。随着4G无线通讯技术的不断完善,尤其是在高清视频监控、数据传输、数据存储等方面,4G给安防行业带来了深远影响。然而,在未来很长一段时间内,高清、智能将依然是视频监控发展的主旋律,随着高清化的普及,高清带来的海量数据存储与分析问题引人瞩目,H.265、云存储、云计算、大数据等技术的大量涌现,注定了融合这些技术的解决方案会更具有竞争力,更快速、更清晰、高带宽将是安防视频监控领域攻克的重点课题,5G将成为下一步趋势

  本文通过对5G技术的解读,结合现今国内最受人瞩目的行业热点之一—— ,解析5G技术如何为安防视频监控工作锦上添花。

  二、5G在林业防火视频监控中的应用

基于5G技术看林业防火视频监控的发展之路

  (和普威视林业防火视频监控系统图)

  森林火灾是一种突发性强,破坏性大,处置救助较为困难的全球性林业重大灾害,是破坏生态环境、危害人民群众财产安全、破坏和谐稳定最为严重的自然灾害之一。一旦有火警发生,就必须以极快的速度进行扑救。扑救是否及时,决策是否得当,关键取决于对林火行为的发现是否及时,分析是否准确,采取的措施是否得当,是灭火工作的关键。为此,如何对林区火灾前的检测预警、火灾过程中的指挥调度以及火灾后的评估,如何实现对森林资源行政管理,如何林区动植物资源监管,如何林区植物病虫害预警防治等工作,显得尤为重要和紧迫。随着科技的高速发展,互联网在各种方面的应用已经无法替代;因此,伴随视频压缩处理技术、网络通讯技术的快速发展,数字化的远程视频传输应用得到广泛普及。

  近年来,林业防火综合监控系统不断进步,效果显著,通过现代科技手段,创新管理方式,实现对重点林区火情、林业植物资源24小时不间断监管。所以,数字化大型联网视频监控系统的广泛应用是一个大趋势,必将推动各级部门的广泛应用。得益于此,兼容有线、无线网络的大型视频监控综合管理系统应运而生,通过此系统中心监控人员可以直接对各个重点林区进行实时监控,不仅能直观的监视和记录现场的实时视频情况,还可通过在前端安装各种报警辅助设备,从而可以有效防止火灾蔓延,做到及时预警和指挥救火工作,也为林区植物资源保护提供了第一手的视频资料,为后续的事件处理带来可靠保证。在林业防火视频监控系统不断进步的同时,如何在适应更多的数据流量传输的同时增加传输速率,如何实现端到端的时延缩短,从而使监控系统后台管理人员更快做出响应,是推动林业防火工作向前进一步发展的关键所在。这时,5G技术的出现为此带来了新的希望。

  目前,对于视频监控的传输系统的设计主要以下列两种方式为主:

  1.铺设线缆

  2.采用微波或者3G、4G进行传输,使用无线网桥或者3G、4G视频服务器,将前端设备回传的视音频及控制数据传输至森林防火预警监控中心。

  从前端监控点到监控中心的视频及控制信号通过无线网桥建立无线链路,无线网络采用点对点的网络传输模式,网桥和天线采用分离式设计,其射频接口连接高频避雷器后,通过高频馈线连接定向天线,采用高性能、高带宽、多功能、室外型电信级无线设备,该方法有效提高了低功率终端设备远距离链路带宽,可实现大范围的无线覆盖,从而达到高速、实时监控预警的目的。

  综上两种传输方式,铺设线缆耗费成本高,目前高清视频传输以720P为主,而3G、4G网络并无法满足更高的如1080P视频的传输需求,频带范围窄,无法满足传输容量的飞速增长和更宽的频谱资源的需求。如果将5G网络应用于安防视频监控系统,将完美解决这一系列问题。

  截至目前,未来5G网络的总体愿景以及性能要求已经基本达成共识,主要包括更高的数据流量和用户体验速率、海量终端连接以及更低时延等。预计到2020年,移动互联网和物联网各类新型业务和应用不断涌现,将带来1000倍的数据流量增长以及超过500亿量级的终端设备连接。同时,虚拟现实等业务应用带来了严格的端到端时延要求。例如,当前端设备将采集到的视频传输到后台时,或许超过1ms的延时便会导致防火工作响应出现延误,相比于传统的无线系统,5G网络毫秒级的时延要求提高了近两个数量级。数据流量密度提升几百甚至上千倍、用户体验速率改善数十倍甚至数百倍、端到端时延缩短数倍,是5G网络给予安防视频监控领域最好的礼物。

  三、5G在输电线路防山火预警系统中的应用

  提到林业防火,它的近邻——输电线路防山火也是一个值得关注的问题。我国高压输电线路数量多、线路长、分布广,架设在高山、河道、公路、村庄等地段,由于火源、可燃物、火险天气等不可测和不可控因素的存在,我国当前高压电力线路受山火破坏十分严重。 尤其在我国南方地区,多雷雨,空气湿度大,极易导致输电线路事故频发,据统计,仅湖北省电力公司110KV及以上的输电线路因山火跳闸年均便有47次,各省电力公司都有山火频发导致多起500KV交流线路故障停运的事故,而这些导致的最终后果,就是给人民群众的生活带来了巨大的不便。

  目前主要的预警手段主要是人员定期巡检,由于树木通道及周遍环境复杂,山火蔓延速度又快,人员定期巡线远达不到线路安全运行的要求;也有运用气象雷达、卫星红外遥感等技术手段,但不同于林业大规模山火,输电线路小规模的杂草火和灌木火就能引起输电线路跳闸,气象雷达、卫星遥感难以探测到此类山火。因此,线路运行存在很大的安全隐患。 输电线路防山火预警系统与5G的结合,将是安防行业一个具有重大意义的变革。

  以北京和普威视科技股份有限公司自主研发的输电线路防山火红外预警系统为例,其系统原理如下:

  应用热成像技术对火源探测,可见光烟火识别进行二次确认。自然界中任何物体,都会不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波,物体表面的温度越高,红外辐射能量就越多,从热成像探测器组件输出的数字信号值越大, 当视场中出现火情时,热成像仪可以探测出其到高于环境温度,并产生报警信号传至后台管理中心,由可见光烟火识别系统进行二次确认。

  (系统工作原理)

  和普威视输电线路防山火预警摄像机是专为无人值守的山区高压线路研发的特种远程图像在线监测装置,利用数字图像压缩技术、嵌入式计算机技术和WIFI无线通讯技术等先进技术,对恶劣环境中运行的架空高压输电线路的运行状况进行全天候、实时监测,可使管理人员第一时间了解监测点的图像信息。

  尽管如此,其面临着与林业防火视频监控系统相同的问题。3G、4G网络覆盖目前仍然受限,不同于传统的网络通信,5G技术采用复杂的无线传输技术和无线网络架构,超密集组网技术能够改善网络覆盖,大幅提升系统容量,使网络部署更灵活,一旦将其应用于安防行业,必能克服山区网络覆盖问题的同时保证前端采集的视频实时高清传输,以保证火情发生后在第一时间做出正确的判断和调用预案进行快速指挥决策。

  四、结语

  随着未来移动互联网和物联网业务的井喷式增长,3G、4G和其他通信网络已无法满足安防行业日益增长的通信传输需求。5G将以其显著特征和技术优势及可持续发展的模式,满足未来超千倍的移动数据增长需求,并将为用户提供光纤般的接入速率、超低甚至零时延的使用体验、千亿设备的连接能力、超高的流量密度和连接数密度、超高的移动性和多场景的服务,使视频传输与将来安防行业的繁忙工作相适应。

  相信在国家5G推进组的统一领导组织下,我国5G的同步推进工作将会取得顺利进展,我国的安防事业也将借助这一东风一路高歌。

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