物联网场景下的远程视频监控优化设计方案

物联网场景下的远程视频监控优化设计方案

温伟军

【关键词】物联网；视频监控；无线网桥；皮线光纤

1物联网概念及应用场景

通俗讲，物联网就是物-物相连的网络，包含精准定位、射频识别等先进技术，对被检测物体的地理信息、图像等事件进行更优质的监控，建立起人与人、人与物间的链接。物联网包含三个主要特征，一是凭借传感器的智能前端获得的全方位感知能力，可实时获取被监控数据；二是智能化水平高，大数据、边缘计算对数据进行深度挖掘、处理，实现对被控物体的智能化处理；三是可靠性高，数据信息传递可经由不同网络链路完成，互为传输路径补充。

物联网的内涵从本质上决定了其功能属性，涉及两个主要方面：一是物联网的继承性，是对现有互联网络的扩展与延伸，物联网的发展需要建立互联网基础之上；二是链接的自由性，物联网端用户通过物体上安装的终端传感器获得感知能力，理论上可以延伸至任意物体，信息设备将携带的位置数据等信息，发送至终端用户，完成整个信息传递流程。与互联网络类似，物联网包含三个层面：感知层、网络层、应用层，各层执行不同功能。感知层是物联网最底层，用于数据感知，包括传感器等物理硬件设备；网络层执行数据传输功能，包含云计算平台与信息处理中心；应用层是功能执行层，是视频远程监控、智能家居、智慧城市等不同应用场景的实现层。

2优化远程视频监控识别的量化编码算法

远程视频监控系统存在两个技术难点，一是数据传输延迟、吞吐量对图像质量的影响；二是远程视频监控对图像传输的实时性、保真性需求。网络技术人员提出了远程视频监控优化的物联网模型。该模型采用双编码提升数据压缩比，优化图像数据，在同带宽下提升传输速率。基于物联网优化模型衍生出定量识别编码，基于霍夫曼编码与RLE编码执行对应任务，通过三级放大器实现视频的远程监控。

1）为确保监控算法实施的有效性与准确性，对设备采用随机抽样测量法，以n个两个信息为原始聚类中心，调制采用差分编码DPCM模式：Diff-DC(i)-DC(i-1)，其中i≤n，使中低频分量先于高频分量出现。

2）在物联网络中，将差异化平台中已完成移植的任务长度属性定义为1个单位，程序中的n个任务依据降序排列，更新任务列表，确保K-means算法对不同输入视频、图像的编码算法自适应。

3）量化编码程序读取数据频率，读取摄像机处上传数据中的图像信息，视频帧的排序满足视频序列特征，在聚类中按照最小距离标准进行合理分配，编码间一致性量化遵循欧式距离分析原则，生成最终的DCT量化值。

4）崔夫曼编码与RIE编码进入程序压缩流程，信号放大采用三级递增模式，保证远程监控视频信号的衰减值在合理区间。

3优化用于远程视频监控信号的传输技术

3.1适于远距离传输的收发器+光纤组合技术

对非屏蔽双绞线而言，当传输距离超过100m时，视频监控效果会大打折扣，而光纤传输具有长距离的信号质量与稳定性。这是由模拟信号衰减与光传输的本质差异决定的，光纤传输距离理论上可以达到20km。光纤传输依靠光源承载数据，这就需要光纤收发器来完成数据转换，光纤收发器需成对使用，一个转码器、一个解码器，完成电信号／光信号间的相互转换。目前市场上的光纤收发器以百兆机与千兆机两种规格为主，具体规格与数量选用依摄像机需求而定。

光纤的另一个技术优势在于其低成本，对于远距离视频监控项目而言，传输技术的经济性是显著的。光纤的成本花费主要在于熔接，由熔接设备自身成本与专业人员的工时成本，共同推高了光纤熔接费用。于是工程人员探索了冷接光纤技术，即皮线光纤，冷接的工艺成本低廉，但皮线光纤尚未大面积推广应用，光纤成本相对较高，对于两种光纤的选用需结合工程实际综合考虑。

3.2用于无线视频监控信号传输的无线网桥

有线视频监控存在应用环境上的局限性，已无法满足施工企业与环境的变化需求。例如，已完工的厂区，偏远郊区、空旷区域，路面已经硬化的小区、电梯等场景存在无线视频监控需求。无线扩频技术是无线视频信号传输的基础，目前许多企业通过无线网桥搭建了内部无线网络，为远程无线视频监控提供硬件支撑。

不同于有线传输方式，无线网桥传输技术采用点对点传输，将网络信号转换为无线电波，同时实现了单点对多点的传输。无线网桥的使用也是成对的，远距离无线传输中的点对点传输采用定向模式，传输距离实现百米到百公里覆盖。因此为了实现稳定的信号传输，无线网桥的信号发送与接收端之间不能有实体阻挡，使用前对信号发射与接收端硬件完整性与传输性能进行检验。

按工作频率分类，无线网桥有2.4G与5.8G两种规格，各自具有不同的技术特性，满足差异化应用需求。2.4G规格产品由于价格低廉，应用更为广泛，2.4G无线网桥带宽较小，传输速率一般采用150MHz，多用于小路数（一般不超过10路）监控信号传输。但民用WiFi信号同样采用2.4G传输频率，与无线网桥间存在相互干扰风险，在近距离应用场景下可以忽略这种干扰的影响。5.8G频段不存在干扰问题，数据传输速率高达300M以上，多用于远距离、多路数无线传输场景。综合来看，2.4G频段适合近距离无线视频传输，5.8G频段适合远距离无线视频传输，二者均可实现稳定、高质的视频信号传输。

4结束语

5G通信已进入商业试运营阶段，远程视频监控优化需要从物联网视角入手，视频信号传输画质与实时性与网络连接速率和数据吞吐量相关联。通过数据压缩与转发算法优化，实现更流程的数据信息传输，得到更高效的远程视频监控序列量化编码，在不降低监控数据传输实时性的同时，获得高保真画质。

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