一、現(xiàn)狀及要求
    隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，水利工程在國民經(jīng)濟(jì)中所起的作用越來越大，防汛更是直接影響國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個重要方面。防汛大壩集中監(jiān)控系統(tǒng)，真正體現(xiàn)防汛的現(xiàn)代化管理，智能化操作。預(yù)警防汛大壩水位情況，為領(lǐng)導(dǎo)決策和減少洪水帶來損失爭取了寶貴的時間，有效保障人民生命財產(chǎn)的安全。

以某水利工程為例:
    某水利共有5個大壩需要遠(yuǎn)程監(jiān)控，每個大壩設(shè)4-8個監(jiān)控點，整個系統(tǒng)共有36路圖像需要上傳監(jiān)控中心，要求如下:
1.視頻監(jiān)控點之間采用光纖聯(lián)接;
2.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成自愈環(huán)方式;
3.所有攝像機(jī)可反向控制;
4.為其它數(shù)據(jù)提供透明數(shù)據(jù)接口;

二、設(shè)計原則
視頻壓縮采用國際通用的壓縮標(biāo)準(zhǔn):MPEG-2;
圖像幀數(shù):PAL制信號25幀/秒
NTSC制信號30幀/秒
光傳輸系統(tǒng)支持雙纖自愈環(huán)保護(hù)，支持光分支功能;
光傳輸系統(tǒng)支持視頻信號反向傳輸;
系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性，適應(yīng)用戶擴(kuò)容時不再占用光纖的需求;
光接口發(fā)送功率不小于-10dBm,接受靈敏度優(yōu)于-32dBm。

三、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
    VOX系統(tǒng)專為大容量，多節(jié)點的視頻、音頻、數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計;系統(tǒng)集成了最新的視頻壓縮技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、光通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)。

    VOX系統(tǒng)內(nèi)置光纖傳輸系統(tǒng)，視頻壓縮板采用標(biāo)準(zhǔn)的圖像壓縮算法對模擬圖像壓縮編碼，數(shù)字化，復(fù)接到高速信道，通過電/光轉(zhuǎn)換，信號發(fā)送到光纖通道;視頻解壓縮板接收數(shù)字復(fù)用信號、解碼，輸出模擬圖像，圖像質(zhì)量達(dá)到廣播級效果。

    VOX系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)視頻光端機(jī)點對點的傳輸模式，采用光纖通信系統(tǒng)中數(shù)字中繼的技術(shù)，信號可在任何一點上下，非常靈活。通過時隙配置可以實現(xiàn)圖像的全網(wǎng)交叉，使用極為方便。

    根據(jù)傳輸容量的不同，VOX分為VOX-155和VOX-622兩種系統(tǒng)。VOX-155系統(tǒng)最多可同時傳輸30路高質(zhì)量視頻信號、30路音頻信號、多路異步數(shù)據(jù)。VOX-622系統(tǒng)最多可同時傳輸126路高質(zhì)量視頻信號、126路音頻信號、多路異步數(shù)據(jù)。

    VOX采用模塊化的結(jié)構(gòu)------包含機(jī)箱、光傳輸板、業(yè)務(wù)板(視頻壓縮板、視頻解壓縮板、數(shù)據(jù)板、E1版、以太網(wǎng)網(wǎng)橋、以太網(wǎng)接口板)等模塊。每個監(jiān)控點可根據(jù)需要及數(shù)量選擇相關(guān)的模塊，一般在監(jiān)控點配置一臺VOX設(shè)備，需要機(jī)箱一個、光傳輸板一塊、業(yè)務(wù)板若干。在監(jiān)控中心需VOX機(jī)箱一個、光傳輸板一塊、業(yè)務(wù)板若干。

    在系統(tǒng)傳輸過程中，VOX-622系統(tǒng)平滑兼容VOX-155，使VOX-155成為VOX-622系統(tǒng)的光分支，通過光分支直接把圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控總中心，并且與分中心同時觀看圖像，互不干擾。

    VOX系統(tǒng)支持通過以太網(wǎng)與上級監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)。在中心端VOX設(shè)備上插入一塊10/100M以太網(wǎng)接口板，用于上傳視頻信號，并且與本地信號互不干擾。上級監(jiān)控中心可以通過計算機(jī)上的解壓軟件觀看圖像。[nextpage]

    VOX系統(tǒng)可實現(xiàn)網(wǎng)管功能，可監(jiān)測傳輸設(shè)備狀態(tài)并配置網(wǎng)絡(luò)硬件。由于點對點光端機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)限制，傳統(tǒng)的點對點光端機(jī)無法實現(xiàn)對全局設(shè)備的統(tǒng)一管理，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題時，只能夠憑經(jīng)驗查找問題;而VOX系統(tǒng)可以通過的網(wǎng)管軟件及時準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障原因，極大的節(jié)省了人力資源。特別是當(dāng)系統(tǒng)呈環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，任何一處的設(shè)備或者光纖出現(xiàn)故障時，不影響系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

3.1VOX系統(tǒng)特點
綜上所述，VOX系統(tǒng)具有以下特點:
?大容量傳輸特性------一根光纖上最多可傳輸多達(dá)120路視音頻信號;
?高品質(zhì)的圖像質(zhì)量-----高清晰度，無馬賽克現(xiàn)象;
?傳輸距離長-----單系統(tǒng)最遠(yuǎn)可達(dá)1800公里;
?多種組網(wǎng)方式-----即可形成強(qiáng)大的環(huán)網(wǎng)保護(hù)，又可以形成多節(jié)點鏈網(wǎng);
?方便的擴(kuò)容能力------插卡式結(jié)構(gòu)，配置靈活;
?系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)------增加監(jiān)控大壩數(shù)目，可就近接入原有VOX系統(tǒng)統(tǒng)一管理。
?節(jié)省光纖資源------相較于傳統(tǒng)的點對點設(shè)備，VOX系統(tǒng)占用的拓?fù)渎窂阶疃?
?具備多種壓縮方式------M-JEPG，MPEG-2;
?強(qiáng)大的后臺管理軟件------故障自我診斷，數(shù)字圖像處理。

四、系統(tǒng)框圖和功能描述
    根據(jù)實際要求，我們提供如下方案:

方案一:采用MPEG2壓縮方式
    根據(jù)實際情況，若采用MPEG2壓縮方式，建議整個系統(tǒng)采用兩套VOX-155系統(tǒng)，每套VOX-155系統(tǒng)容量為30路，整個系統(tǒng)總?cè)萘繛?0路，現(xiàn)實際用36路。

    每個大壩設(shè)4-8個視頻監(jiān)控點組成一個小系統(tǒng)，設(shè)4-8臺攝像機(jī)、云臺、解碼器和一臺VOX-155數(shù)字視頻編碼其一臺;(前4個大壩設(shè)8個監(jiān)控點，最后一個大壩設(shè)4個監(jiān)控點。)

    其中VOX設(shè)備內(nèi)需要視頻壓縮板2-4塊、155光接口板一塊。每塊視頻壓縮板通過視頻壓縮擴(kuò)展模塊擴(kuò)展，可壓縮編碼2路視頻信號。前端采集點框圖如下圖:注:由圖可知，每個小系統(tǒng)由4-8個視頻監(jiān)控點組成，這4-8個視頻監(jiān)控點的圖像通過攝像機(jī)采集，用同軸電纜連接到VOX設(shè)備上。VOX中圖像壓縮板對圖像進(jìn)行壓縮編碼后與數(shù)據(jù)、語音一塊復(fù)接到光纖上傳監(jiān)控中心。同時通過可VOX的反向數(shù)據(jù)借口，接受監(jiān)控中心對前端采集點云臺、鏡頭等的控制。

?前端采集點主要功能:圖像采集并數(shù)字化傳輸;
?對云臺、鏡頭等的本地控制;
?接收監(jiān)控中心對云臺鏡頭等的遠(yuǎn)端控制。[nextpage]

    環(huán)城2個或3個大壩采集點組成一個VOX-155系統(tǒng)，整個系統(tǒng)共兩個VOX-155系統(tǒng)，每個VOX-155系統(tǒng)傳輸均采用雙纖自愈環(huán)網(wǎng)。系統(tǒng)框圖如下圖所示。

    注:VOX1到VOX5分別為5個前端采集點的VOX設(shè)備，共同完成對前端采集點36路圖像的編碼;復(fù)接到兩芯光纖上傳輸?shù)奖O(jiān)控中心;監(jiān)控中心VOX設(shè)備完成對整個系統(tǒng)36路圖像的解碼。

    整個系統(tǒng)只需要兩芯光纖，即可將前端5個采集點的36路圖像、數(shù)據(jù)和語音復(fù)接上傳到監(jiān)控中心。大大節(jié)約了光纜資源。

    監(jiān)控中心設(shè)VOX-155數(shù)字視頻解碼器2臺、矩陣1臺、監(jiān)視器、畫面分割器、錄像機(jī)、計算機(jī)等若干，VOX數(shù)字視頻解碼器完成對通過光纖上傳的數(shù)字視頻信號分離解碼，還原成模擬信號在監(jiān)視器上監(jiān)視。矩陣完成對圖像的切換，對云臺、鏡頭等的遠(yuǎn)端控制。錄像機(jī)完成對圖像的錄像，整個系統(tǒng)可實現(xiàn)聯(lián)動告警。

?監(jiān)控中心主要功能:完成對遠(yuǎn)端圖像的解碼顯示;
?完成對遠(yuǎn)端云臺、鏡頭的控制;
?完成對前端采集點圖像的實時監(jiān)視;
?實現(xiàn)整個系統(tǒng)的聯(lián)動告警；
?完成對整個系統(tǒng)36路圖像的切換。

    在系統(tǒng)傳輸過程中，VOX-622系統(tǒng)平滑兼容VOX-155，使VOX-155成為VOX-622系統(tǒng)的光分支，通過光分支直接把圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控總中心或分控中心，不需要再次壓縮解壓縮。并且可同時觀看圖像，互不干擾。