CN101938639A - 基于3g网络传输的监控***及其监控方法 - Google Patents

基于3g网络传输的监控***及其监控方法 Download PDF

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CN101938639A CN 201010298320 CN201010298320A CN101938639A CN 101938639 A CN101938639 A CN 101938639A CN 201010298320 CN201010298320 CN 201010298320 CN 201010298320 A CN201010298320 A CN 201010298320A CN 101938639 A CN101938639 A CN 101938639A
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Abstract

本发明公开了一种基于3G网络传输的监控***及其监控方法，包括：监控器、编码模块、3G传输模块和视频服务器，其步骤为：a.通过3G网络远程控制监控器采集被监控区域的数据，所述数据包括图像数据，将数据进行编码后通过3G网络回传；b.比对本次采集的数据与前次同一监控器同一监控区域采集的数据，判断是否有物体进入监控区域中或监控区域中的原有物体是否发生变化；若是，进行步骤c；否则，进行步骤d或返回步骤a；c.发出报警，并再次通过3G网络远程控制监控器采集可疑区域的高清数据，以便进一步识别；d.将监控器采集的数据存储或/和显示，并通过网络上报，以便相关管理部门实时获知被监控区域的状况。有益效果是：准确及时，成本低。

Description

基于3G网络传输的监控***及其监控方法
技术领域
 本发明涉及一种监控***和监控方法，特别涉及一种基于3G网络传输的监控***及其监控方法。
背景技术
 目前，土地作为一种特殊的资源，不仅是有限的，而且是不可再生、不可替
代的。在土地资源十分宝贵紧张的情况下，乱占滥用耕地、乱采乱挖矿产资源等违法行为频繁发生，对土地资源的掠夺性开发严重破坏了自然资源的平衡，山体滑坡、泥石流等自然灾害时有发生。当前，山体滑坡、泥石流等自然灾害只能根据降雨量的大小进行人工预测。而监控土地非法占用和矿产资源乱采乱挖主要有三种方式：一是卫星遥感方式，即采用不同时间拍摄的卫星图片进行比对，通过卫星图片的变化发现非法占地或非法采矿，受不同季节种植作物不同影响，实时性和准确性较差，特别是小范围内的非法占地，无法检测到。二是采用人工巡逻方式，由国土资源管理部门定期巡逻，发现非法占地和乱采乱挖，需要大量的人力，物力，特别是交通不便的边远山区，检测人员劳动强度很大，无法进行全方位检测。三是从各个乡镇、村招聘大量兼职土地资源监督人员，发现违法行为向国土资源管理部门报告，受招聘人员素质影响，随意性很大。
发明内容
为解决以上技术的不足，本发明提供了一种实时性强、成本低、功能齐全、效果好，集固定式监测和移动式巡检于一体的基于3G网络传输的监控***及其监控方法。 
本发明是通过以下措施实现的：
本发明一种基于3G网络传输的监控***，设置在现场端和监控中心，包括：
监控器，用于采集现场端监控区域的视频信号；
     编码模块，用于对监控器采集的视频信号进行编码；
3G传输模块，连接有3G天线，用于传输包括经编码模块编码的视频信号在内的信号；至少有一个3G传输模块的信号输入端和信号输出端分别对应连接编码模块信号输出端和监控摄像头控制信号输入端；至少有另一个3G传输模块设置在监控中心；
     视频服务器，设置在监控中心，用于通过3G传输模块发送给监控器控制信号，并将通过3G传输模块接收到的视频信号与前次接收到的同一区域同一监控器采集的视频信号比对，判断是否视频信号发生了超出一定范围的变化，若是，通过报警模块发出报警信号并控制监控器采集可疑区域的高清数据；
所述视频服务器通过网络连接有查询终端设备，视频服务器还连接有存储器或/和显示装置。
上述编码模块通过信号接口连接有第三方数据传输通道模块和3G运营商选择模块，所述第三方数据传输通道模块为一组RS485接口，所述3G运营商选择模块为二位拨动开关，因此具备了两种附加功能。
为了能够全方位的进行监控，上述监控器分为固定在现场端的监控器、设置在现场端移动车辆上的监控器和手持的监控器，其中设置在现场端移动车辆上的监控器和手持的监控器连接的编码模块均连接有GPS模块。
为了使视频信号的编码效果更好，上述编码模块为音视频H.264编码模块。
本发明一种基于3G网络传输的监控***的监控方法，包括以下步骤：
a.通过3G网络远程控制监控器采集被监控区域的数据，所述数据包括图像数据，将数据进行编码后通过3G网络回传；
b.比对本次采集的数据与前次同一监控器同一监控区域采集的数据，判断是否有物体进入监控区域中或监控区域中的原有物体是否发生变化；若是，进行步骤c；否则，进行步骤d或返回步骤a；
c.发出报警，并再次通过3G网络远程控制监控器采集可疑区域的高清数据，以便进一步识别；
d.将监控器采集的数据存储或/和显示，并通过网络上报，以便相关管理部门实时获知被监控区域的状况。
具体地说，上述步骤a中以CIF格式采集图像数据，比较本次图像的边缘点与上次图像的边缘点的位置，判断边缘点位置之差是否在预先设定的范围之内，若是，进行步骤d或返回步骤a；否则，进行步骤c。
上述步骤c中，以1080i格式采集高清图像数据，其分辨率为1920×1080。
为提高监控效果，上述监控器采用固定位置监控和移动监控相结合的方法，并且通过GIS地理信息***和GPS全球定位***对监控器进行动态检测。
为了使本***更加完备，还具备遮挡报警功能和供电高低电压报警功能，遮挡报警功能为判断监控器被遮挡后黑屏占全屏的百分比是否超出预先设定的范围之内，若是，进行报警；供电高低电压报警功能为判断监控器的供电电压是否在预先设定的电压范围内，若不是，进行报警。
根据实时3G网络状况选择不同的3G网络运营商；第三方数据和现场音频信号经编码后与监控器的数据共用3G网络回传，从而附加了更多功能。
本发明的有益效果是：1.利用3G网络传输H.264视频编码技术对国土资源
进行监控，与卫星图片比对技术相比，准确及时不受范围和季节的限制。2.实
时性强，可以及时发现土地的非法占用，矿产资源的乱采乱挖，山体滑坡与泥
石流预测，汛期河道和水库洪水监视。3.固定式监控与移动式监控相结合，有
针对性的选择监控区域，可实现重点区域重点监控，非重点区域移动监控，消
除监控死角。4. 彻底消除人工监控受人员素质影响带来的监控不及时、监控不
准确及瞒报、虚报现象。5.解放大量人力，降低国土资源管理部门管理人员的
劳动强度，节省管理费用。6.***逐级连接功能，上级国土资源管理部门可以
随时查看任一个固定监控点的实时监控画面，任一个移动监控点的录像画面，
使国土资源管理实现智能化。7.及时发现乱占土地，乱挖资源，有效预测泥石
流发生，每年可为国家挽回大量经济损失。
附图说明   
图1是本发明的工作流程框图。
图2是本发明的整体基本框图。
图3是本发明的监控中心结构框图。
图4是本发明固定式监控器结构框图。
图5是本发明车载式监控器结构框图。
图6是本发明手持式监控器结构框图。
图中：1、监控中心，2、固定式监控器，3、车载式监控器，4、手持式监控器，5、吸盘式高增益3G天线，6、3G传输模块Ⅰ，7、视频服务器，8、显示器Ⅰ，9、磁盘阵列，10、打印机，11、防水3G天线，12、太阳能电池板，13、3G传输模块Ⅱ，14、太阳能或市电充电控制模块，15、蓄电池，16、蓄电池放电控制模块，17、音视频H.264编码模块Ⅰ，18、摄像头Ⅰ，19、摄像头电源控制模块，20、门开关，21、3G运营商选择模块Ⅰ，22、视频存储模块Ⅰ，23、后备电池，24、第三方数据传输通道模块，25、电路板Ⅰ，26、防水箱体，27、车载3G天线，28、电路板Ⅱ，29、3G传输模块Ⅲ，30、云台，31、云台控制模块，32、摄像头Ⅱ，33、音视频H.264编码模块Ⅱ，34、显示器Ⅱ，35、供电插口，36、GPS模块Ⅰ，37、3G运营商选择模块Ⅱ，38、视频存储模块Ⅱ，39、内藏式3G接收天线，40、3G传输模块Ⅳ，41、摄像头Ⅲ，42、GPS模块Ⅱ，43、显示器Ⅲ，44、充电电池，45、音视频H.264编码模块Ⅲ，46、3G运营商选择模块Ⅲ，47、视频存储模块Ⅲ。
具体实施方式
本发明主要是利用3G网络传输信号实现远程监控功能，3G网络支持高速数据传输并能够同时传送声音及数据信息，传输速率最高14.4Mbps。以此可以节省大量资金购买光缆和铺设光缆，而且对于一些无法铺设光缆的偏远地方也能监控到，拓宽了监控的范围。
如图1、2、3、4、5、6所示，现结合附图和应用在国土资源监控方面的实施例做进一步的说明。
一：本发明在监控中心主要设置视频服务器7，其连接有3G传输模块Ⅰ6、显示器Ⅰ8、磁盘阵列9和打印机10。具体连接如下：
吸盘式高增益3G天线5通过天线馈线连接到3G传输模块Ⅰ6上，3G传输模块Ⅰ6通过USB连接线连接到视频服务器7的USB接口上，显示器Ⅰ8连接到视频服务器7的视频输出口上，磁盘阵列9通过光缆连接到视频服务器7的光纤接口上，打印机10通过USB连接线连接到视频服务器7的USB接口上。视频服务器7还通过以太网口通过专用网或公网逐级连接至上级国土资源管理部门，国土资源管理部门通过查询终端设备进行查询，查询终端设备一般为计算机。
视频服务器7用于通过3G传输模块发送控制信号的方式远程控制监控器，并将通过3G传输模块接收到的视频信号与前次接收到的视频信号比对，判断是否有物体进入监控区域中或监控区域中的原有物体是否发生变化，若是，通过报警模块发出报警信号并控制监控器聚焦可疑区域和切换为高清模式。
二、重点监控区域设置固定式监控器。在现场端的监控区域固定一个钢制立柱，立柱底部基座内设置蓄电池15，立柱顶部设置防水箱体26和太阳能电池板12，防水箱体26位于太阳能电池12的后侧，防水箱体26顶部固定有防水3G天线11。监控器门框上装有门开关20。防水箱体26内安装有监控器、电路板Ⅰ25和其它器件，监控器连接有视频信号编码传输器。电路板Ⅰ25上布置有太阳能或市电充电控制模块14、开门检测模块、蓄电池放电控制模块16、后备电池23和摄像头电源控制模块19或云台控制模块。根据监控需要，一套固定式监控器可以配置一台有云台支撑的摄像头Ⅰ18或1~4个没有云台支撑的摄像头Ⅰ18。供电电源采用太阳能供电、蓄电池供电和交流电供电相结合。
上述视频信号编码传输器包括3G传输模块Ⅱ13、音视频H.264编码模块Ⅰ17、3G运营商选择模块Ⅰ21、视频存储模块Ⅰ22和第三方数据传输通道模块24。
防水3G天线11通过天馈线连接到3G传输模块Ⅱ13上，太阳能电池板12按极性通过普通导线连接到太阳能或市电充电控制模块14上，太阳能或市电充电控制模块14按极性通过普通导线连接到蓄电池15上，蓄电池15按极性连接到蓄电池放电控制模块16上，蓄电池放电控制模块16连接到音视频H.264编码模块Ⅰ17上，摄像头Ⅰ18的电源线按极性连接到监控头电源控制模块19上，摄像头视频信号输出端、摄像头电源控制模块19、3G运营商选择模块Ⅰ21、视频存储模块Ⅰ22和第三方数据传输通道模块24均连接到音视频H.264编码模块Ⅰ17上。在有交流市电供电的区域，可以不再安装太阳能电池板12。
以下做具体说明：
上述太阳能或市电充电控制模块14用于控制蓄电池的充电，防止过充造成蓄电池损坏。
上述蓄电池欠电压报警模块用于当蓄电池到达最低放电电压时，发出报警信号，该信号通过摄像头电源控制模块停止视频监控头工作，以降低整机功耗，同时通过3G网络传输至总控制室，及时通知值班人员引起注意。
上述摄像头电源或云台控制模块用于按需要开启和关闭视频监控头电源，1~4路可任意组合开启或关闭，或控制云台按需要拍摄方位旋转。
上述音视频H.264编码模块Ⅰ17主要由ARM9微处理器芯片和音视频A/D转换芯片构成，用于将音视频信号按照H.264格式进行压缩编码，根据需要，编码码率可变，可以将视频信号编码为CIF格式或高清格式，音视频编码模块还具有控制、存储功能，蓄电池欠电压报警模块、摄像头电源控制模块、视频存储模块Ⅰ22、3G传输模块Ⅱ13、3G运营商选择模块Ⅰ21、第三方数据传输通道模块24均连接在音视频H.264编码模块Ⅰ17上，受音视频H.264编码模块Ⅰ17的控制。视频存储模块Ⅰ22采用SD卡或U盘，对视频编码数据进行现场存储备份。
上述3G传输模块Ⅱ13用于监控器与总控制室视频服务器的数据传输通道。
上述3G运营商选择模块Ⅰ21是一个2位拨动开关，用于选择不同的运营商，其组合状态见表1.
表1：
选择开关作用表
开关1位置 开关2位置 功能
开   开 移动运营商
关   开 联通运营商
开   关 电信运营商
关   关 预留
上述第三方数据传输通道模块是一组RS485接口，将现场具有RS485接口的测试仪器与其对接，并将测试数据经编码后通过3G网络传输，测试仪器如：雨量计、水位计、温湿度计等。
上述门开关20固定在监控器门框上，开门检测模块安装在监控器内部与音
视频H.264编码模块Ⅰ17连接，用于检测监控器门的开关门状态。
上述小型后备电池23主要用于当蓄电池15被人为破坏时，自动给监控器供电，确保监控器能工作1分钟时间，将报警信号发给监控中心。
三、对于交通方便的非重点监控区域，监控器采用车载式，进行定期巡检。监控器包括安装在车棚顶部的摄像头Ⅱ32，摄像头Ⅱ32安装在车载的云台30上，监控器连接有安装在车内副驾驶前方位置的视频信号编码传输器，还设置有遥控器。云台30受车内视频信号编码传输器的控制，可按需要水平方向和垂直方向旋转。
上述视频信号编码传输器包括车载3G天线27、音视频H.264编码模块Ⅱ33、视频存储模块Ⅱ38、3G传输模块Ⅲ29、3G运营商选择模块Ⅱ37、GPS模块Ⅰ36和显示器Ⅱ34。 
车载3G天线27通过天线馈线与3G模块Ⅲ29连接，3G模块Ⅲ29与音视频H.264编码模块Ⅱ33连接，云台30与云台控制模块31连接，供电插口35按极性与音视频H.264编码模块Ⅱ33连接并***汽车点烟器插座，云台控制模块31、摄像头Ⅱ32、显示器Ⅱ34、GPS模块Ⅰ36、3G运营商选择模块Ⅱ37和视频存储模块Ⅱ38均与音视频H.264编码模块Ⅱ33连接。3G模块Ⅲ29、音视频H.264编码模块Ⅱ33、云台控制模块31、3G运营商选择模块Ⅱ37和视频存储模块Ⅱ38安装在监控器电路板28。
以下做具体说明：
上述云台控制模块主要控制云台的转动角度。
上述音视频H.264编码模块Ⅱ33与固定式监控器相连的音视频H.264编码模块Ⅰ17相同。
上述视频存储模块Ⅱ38采用SD卡或U盘，对视频编码数据进行现场存储备份。
上述GPS模块Ⅰ36主要接收卫星定位的数据，经3G传输模块Ⅲ29将定位数据发送到监控中心。
上述显示器用于显示监控头拍摄到的画面。
上述遥控器用于发送云台或摄像头控制信号。
四、在交通不便的非重点监控区域，采用手持式监控器，手持式监控器主要包括摄像头Ⅲ41，并连接有视频信号编码传输器、显示器Ⅲ43和充电电池44。
上述视频信号编码传输器包括：内藏式3G接收天线39、音视频H.264编码模块Ⅲ45、视频存储模块Ⅲ47、3G传输模块Ⅳ40、3G运营商选择模块Ⅲ46和GPS模块Ⅱ42。
具体说明如下：
内藏式3G天线39与3G传输模块Ⅳ40连接，3G传输模块Ⅳ40、摄像头Ⅲ41、GPS模块Ⅱ42、显示器Ⅲ43、3G运营商选择模块Ⅲ46、供电电池44和视频存储模块Ⅲ47均与音视频H.264编码器Ⅲ45连接。
上述摄像头安装在监控器的前部，摄像头受视频信号编码器的控制，可以光学变焦。视频信号编码传输器安装在监控器内部。显示器Ⅲ43安装在监控器的侧面，用于显示监控头拍摄到的画面。其中音视频H.264编码模块Ⅲ45、3G传输模块Ⅳ40和3G运营商选择模块Ⅲ46与固定式和车载式监控器连接的相同。
五、本发明的监控方法，包括以下步骤：
a.通过3G网络远程控制监控器采集被监控区域的数据，所述数据包括视频数据，将数据进行编码后通过3G网络回传；
b.比对本次采集的数据与前次同一监控器同一监控区域采集的数据，判断是否有物体进入监控区域中或监控区域中的原有物体是否发生变化；若是，进行步骤c；否则，进行步骤d或返回步骤a；
c.发出报警，并再次通过3G网络远程控制监控器采集可疑区域的高清数据，以便进一步识别；
d.将监控器采集的数据存储或/和显示，并通过宽带网上报，以便相关管理部门实时获知被监控区域的状况。
具体步骤进一步说明：
在步骤a中，当接收到监控中心视频服务器通过3G网络发来的指令后，监
控器根据视频服务器发来的指令，启动一路或多路摄像头按CIF格式进行视频信号采集并编码为H.264格式，其分辨率为352*288，同时通过3G网络传输至视频服务器。
在步骤b和c中，视频服务器对同一区域同一摄像头相邻时间采集到的视频图像进行比对，发现不同立即报警，同时发送指令将该监控器切换为高清监控模式，当接收到高清采集指令时，监控器启动高清采集编码模式，并通过光学变焦进一步识别可疑采集点。继续对可疑区域进行监控，以便进一步识别并作为以后现场调查取证的证据。高清图像数据为1080i格式，其分辨率为1920×1080。
在步骤d中，视频服务器对监视器通过3G网络发来的H.264视频编码数据随时转存入磁盘阵列，确保监控视频数据不丢失。视频服务器对保存的监控视频数据的地点、经纬度、监控日期时间增加数字水印，以方便视频数据辨识。监控中心通过宽带网逐级连接至上级国土资源管理部门。
本发明具有视频遮挡报警功能，通过以下方法实现：当人为遮挡视频采集头时，判断监控器被遮挡后黑屏占全屏的百分比是否超出预先设定的范围之内，若是，启动视频遮挡报警信号通过3G网络发送至视频服务器，以提示管理人员。
还具有供电电源高低压报警功能，通过以下方法实现：监控器可以不断检测蓄电池电压，判断监控器的供电电压是否低于预先设定的电压值，若是达到最低放电电压时，切断视频采集头电源，停止视频采集，防止蓄电池过度放电造成蓄电池损坏。当检测到电压过高时，关闭太阳能电池（或交流电）充电电路，防止蓄电池过充电造成的损坏。
此外还附加有其它方法和功能，1.监控器在视频采集过程中可以进行拍照，便于对违法行为进行取证。2.监控器还可以连接音频接收装置，将采集到的音频信号编码后通过3G网络传输到监控中心。3.对于移动的非重点监控区域，通过GPS全球定位***显示移动监控器的运动轨迹，显示监控区域。4.视频服务器可以通过3G网络对监控器进行分组轮询，也可以单独开启任意一台监控器。5.视频服务器对各个监控器通过3G网络进行工作参数设置。6.视频服务器还装有GIS地理信息***，可以明显辨识重点监控区域。7.接收连接在监控器上的第三方仪器仪表发来的数据，并通过显示器显示。8.监控器可按照视频服务器发来的指令进行定时启动视频采集，完成后自动关闭视频监控头电源。
本发明不仅可已经用在国土资源监测方面，还可以用在森林资源、电力资源水利资源等方面的检测。
上述实施例所述是用以具体说明本专利，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本专利的保护范围，熟悉此技术领域的人士可在了解本专利的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。

Claims (10)

1.一种基于3G网络传输的监控***，设置在现场端和监控中心，其特征在于，包括：
监控器，用于采集现场端监控区域的视频信号；
     编码模块，用于对监控器采集的视频信号进行编码；
3G传输模块，连接有3G天线，用于传输包括经编码模块编码的视频信号在内的信号；至少有一个3G传输模块的信号输入端和信号输出端分别对应连接编码模块信号输出端和监控摄像头控制信号输入端；至少有另一个3G传输模块设置在监控中心；
     视频服务器，设置在监控中心，用于通过3G传输模块发送给监控器控制信号，并将通过3G传输模块接收到的视频信号与前次接收到的同一区域同一监控器采集的视频信号比对，判断是否视频信号发生了超出一定范围的变化，若是，通过报警模块发出报警信号并控制监控器采集可疑区域的高清数据；
所述视频服务器通过网络连接有查询终端设备，视频服务器还连接有存储器或/和显示装置。
2.根据权利要求1所述的基于3G网络传输的监控***，其特征在于：所述编码模块通过信号接口连接有第三方数据传输通道模块和3G运营商选择模块，所述第三方数据传输通道模块为一组RS485接口，所述3G运营商选择模块为二位拨动开关。
3.根据权利要求1所述的基于3G网络传输的监控***，其特征在于：所述监控器分为固定在现场端的监控器、设置在现场端移动车辆上的监控器和手持的监控器，其中设置在现场端移动车辆上的监控器和手持的监控器连接的编码模块均连接有GPS模块。
4.根据权利要求1所述的基于3G网络传输的监控***，其特征在于：所述编码模块为音视频H.264编码模块。
5. 一种基于3G网络传输的监控***的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.通过3G网络远程控制监控器采集被监控区域的数据，所述数据包括图像数据，将数据进行编码后通过3G网络回传；
b.比对本次采集的数据与前次同一监控器同一监控区域采集的数据，判断是否有物体进入监控区域中或监控区域中的原有物体是否发生变化；若是，进行步骤c；否则，进行步骤d或返回步骤a；
c.发出报警，并再次通过3G网络远程控制监控器采集可疑区域的高清数据，以便进一步识别；
d.将监控器采集的数据存储或/和显示，并通过网络上报，以便相关管理部门实时获知被监控区域的状况。
6. 根据权利要求5所述基于3G网络传输的监控***的监控方法，其特征在于： 步骤a中以CIF格式采集图像数据，比较本次图像的边缘点与上次图像的边缘点的位置，判断边缘点位置之差是否在预先设定的范围之内，若是，进行步骤d或返回步骤a；否则，进行步骤c。
7.根据权利要求5所述基于3G网络传输的监控***的监控方法，其特征在于：所述步骤c中，以1080i格式采集高清图像数据，其分辨率为1920×1080。
8. 根据权利要求5所述基于3G网络传输的监控***的监控方法，其特征在于：监控器采用固定位置监控和移动监控相结合的方法，并且通过GIS地理信息***和GPS全球定位***对监控器进行动态检测。
9.根据权利要求5所述基于3G网络传输的监控***的监控方法，其特征在于：具备遮挡报警功能和供电高低电压报警功能，遮挡报警功能为判断监控器被遮挡后黑屏占全屏的百分比是否超出预先设定的范围之内，若是，进行报警；供电高低电压报警功能为判断监控器的供电电压是否在预先设定的电压范围内，若不是，进行报警。
10. 根据权利要求5所述基于3G网络传输的监控***的监控方法，其特征在于：根据实时3G网络状况选择不同的3G网络运营商；第三方数据和现场音频信号经编码后与监控器的数据共用3G网络回传。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20110105