李新華

(山西廣播電視無線管理中心，山西 太原 030001)

廣播電視發(fā)射臺視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

李新華

(山西廣播電視無線管理中心，山西 太原 030001)

介紹了視頻監(jiān)控系統(tǒng)在廣播電視發(fā)射臺的應(yīng)用。對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)、系統(tǒng)功能進行了詳細(xì)描述，對系統(tǒng)組成、系統(tǒng)特點以及系統(tǒng)功能中的監(jiān)視功能、壓縮編碼功能、控制功能、網(wǎng)絡(luò)功能、同時處理功能的技術(shù)要點進行了說明。

圖像處理；監(jiān)控；安全播出

廣播電視發(fā)射臺(以下簡稱發(fā)射臺)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用效果較為明顯，一方面可較好發(fā)揮安全保衛(wèi)作用，對違規(guī)違法行為產(chǎn)生震懾，從源頭上杜絕不法企圖；另一方面，通過集中監(jiān)控，可以減小臺站值班人員工作強度，能夠?qū)⒏嗑ν度肱_站的技術(shù)維護工作中，確保發(fā)射臺廣播電視節(jié)目安全播出。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在發(fā)射臺安全防范管理及安全播出管理中發(fā)揮較為重要的作用，系統(tǒng)由信號采集、信號傳輸、信號處理、集中顯示等部分組成。隨著技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。通過TCP/IP協(xié)議，視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠與發(fā)射臺技術(shù)監(jiān)控系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)互聯(lián)互通，實現(xiàn)資源共享，提高發(fā)射臺的管理效率。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)設(shè)計思路

系統(tǒng)設(shè)計嚴(yán)格依照中華人民共和國公安安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合發(fā)射臺實際情況，本著技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用的原則，注重整體功能滿足安全防范要求，能夠與發(fā)射臺技術(shù)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)兼容。整個系統(tǒng)配置科學(xué)、功能完備、設(shè)計合理、技術(shù)先進、實用性強，是一個全方位的智能監(jiān)控管理系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計原則

為使本系統(tǒng)達到技術(shù)先進，安全可靠，經(jīng)濟實用，質(zhì)量優(yōu)良的要求，在設(shè)計中遵循以下原則：

1) 先進性：采用成熟、先進的視音頻壓縮編碼技術(shù)、流媒體技術(shù)、音視頻檢索技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、計算機技術(shù)，以及完善可靠、高效的軟件搭建系統(tǒng)，確保系統(tǒng)具有較高的信號和數(shù)據(jù)處理能力。

2) 系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性：系統(tǒng)硬件設(shè)備經(jīng)過高性能測試，可長期開機運行，系統(tǒng)具有容錯性，出現(xiàn)簡單錯誤后可自行修復(fù)并正常運行。核心設(shè)備和重要部件都經(jīng)過冗余設(shè)計和冗余配置，保證系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。

3) 系統(tǒng)安全性：系統(tǒng)具有良好的安全性和保密性，具備自動刪除、隔離病毒功能，保證系統(tǒng)在出錯情況下正常運行，并為運行中的意外故障提供簡單快捷的故障定位和恢復(fù)措施。

4) 系統(tǒng)擴展性與可升級性：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置靈活，可適應(yīng)今后的擴展和升級要求，可根據(jù)發(fā)射臺業(yè)務(wù)變化的需求進行系統(tǒng)功能擴展；根據(jù)發(fā)射臺規(guī)模的擴大，在系統(tǒng)的處理能力、存儲容量、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等方面進行增補。通過不斷更新服務(wù)與發(fā)布方式，實現(xiàn)良好的可擴充性。

5) 易用性、可管理性：視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了簡潔的操作界面，在視頻操作和調(diào)用上符合值班人員的操作習(xí)慣。兼顧了發(fā)射臺技術(shù)監(jiān)控系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)的操作，可以在平臺上進行不同系統(tǒng)之間的切換。系統(tǒng)提供了不同級別的使用權(quán)限，分別提供給值班人員、帶班長、機房主任、臺長，實現(xiàn)分級管理。

6) 標(biāo)準(zhǔn)化、開放性及兼容性：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫確保數(shù)據(jù)交換的開放性；視音頻采用了國際H.264編碼格式適合于網(wǎng)絡(luò)傳輸和存儲。采用開放性的監(jiān)控平臺和體系結(jié)構(gòu)，可支持不同系統(tǒng)和不同供應(yīng)商的產(chǎn)品和設(shè)備；支持H.264、H.265、MPEG4等多種編碼格式和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)業(yè)務(wù)的變化和技術(shù)的發(fā)展，使系統(tǒng)有較長生命周期。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由信號采集、信號傳輸、信號處理、集中顯示等部分組成[1]。信號采集部分：主要由分布在各個監(jiān)控點位的攝像機、鏡頭、防護罩、支架等組成，根據(jù)監(jiān)控點位的情況配置不同的攝像機，如全景監(jiān)控攝像機、紅外線攝像機、定點攝像機等。信號傳輸部分：根據(jù)發(fā)射臺場地的特殊性，室內(nèi)通過帶屏蔽外層的六類線進行傳輸，室外通過光纖和無線WIFI相結(jié)合的方式進行傳輸，條件允許的臺站采用地埋方式，電源部分的兩端加裝了防雷隔離裝置，保證傳輸?shù)目煽啃浴Ｐ盘柼幚聿糠郑簩F(xiàn)場發(fā)送回來的各種信號進行采集，音視頻信號通過壓縮編碼轉(zhuǎn)為H.264信號提供實時的調(diào)用，同時進行存儲，日常監(jiān)控信號存儲1個月，異態(tài)信號存儲1年以上。集中顯示部分：這部分主要由矩陣控制主機以及多畫面處理器組成，將各監(jiān)控攝像頭的信號通過多畫面的方式在監(jiān)控機房顯示屏上集中顯示，可以對1路或多路信號進行隨機組合顯示，也可以采用輪巡方式對多路信號進行顯示。圖1為發(fā)射臺視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)。

圖1 發(fā)射臺視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 系統(tǒng)特點

作為發(fā)射臺監(jiān)控管理系統(tǒng)的一部分，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的側(cè)重點是臺站的安全防范，系統(tǒng)的特點是在經(jīng)濟、實用的基礎(chǔ)上，密切結(jié)合發(fā)射臺需求做到功能完善，兼容性好；同時具有較強的抗干擾能力和穩(wěn)定性；系統(tǒng)還應(yīng)為管理和使用人員提供簡單、方便和友好的操作界面。主要特點如下：

1) 攝像機設(shè)置：作為發(fā)射臺的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，既要考慮安全防范，又要兼顧發(fā)射系統(tǒng)的安全播出。安全防范的攝像機主要設(shè)置于發(fā)射臺的出入門口、主要通道、重要庫房等位置；承擔(dān)安全播出監(jiān)控任務(wù)的攝像機主要設(shè)置于發(fā)射機房、配電機房、信源機房，同時還對發(fā)射機、信號源、天饋線等重要部位重點設(shè)備進行一對一監(jiān)控。對于夜間需進行監(jiān)控的場所配備了紅外線攝像機，對于出入門口及通道配備了熱感應(yīng)的攝像機。不同功能的攝像機協(xié)同工作，能夠更好完成發(fā)射臺安全防范及安全播出任務(wù)。

2) 實時監(jiān)控：實時監(jiān)控主要通過人工值班對監(jiān)控點的情況進行掌握了解，同時借助自動報警等功能，對出現(xiàn)的安全事故及其可能進行分析研判。值班人員可以通過控制攝像機的角度、焦距等功能，實現(xiàn)對事故進行進一步分析，同時也可為遠(yuǎn)程技術(shù)人員提供事故的詳細(xì)情況，便于及時處理故障。實時監(jiān)控的重要性在于值班人員可以對發(fā)生的事故在第一時間做出反應(yīng)，并及時采取處置措施，將事故的損失降到最低。

3) 集中顯示：集中顯示是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分，系統(tǒng)將所監(jiān)控的視頻通過集中顯示的方式呈現(xiàn)給值班人員。在發(fā)射臺的綜合值班室，集中顯示、發(fā)射機監(jiān)控等系統(tǒng)均在監(jiān)控電視墻上進行顯示，值班人員可以一目了然掌握發(fā)射臺的整體運行狀態(tài)，極大提高了臺站的安全防范和安全播出保障能力。

3 系統(tǒng)功能

3.1 監(jiān)視功能

監(jiān)視功能主要實現(xiàn)對發(fā)射臺全景、重點部位的監(jiān)控，具備實時監(jiān)視、局部重點監(jiān)視、自動報警等功能。監(jiān)視效果主要由清晰度、畫面實時程度和顯示形式來判斷，圖像質(zhì)量可按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的五級損傷制評定，監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量主觀評價不低于4分；峰值信噪比(PSNR)≥32 dB；數(shù)字視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)按其清晰度由低到高分為A、B、C三級(A級：系統(tǒng)水平分辨力≥400 TVL；B級：系統(tǒng)水平分辨力≥600 TVL；C級：系統(tǒng)水平分辨力≥800 TVL)；圖像畫面的灰度≥8級；視音頻記錄失步≤1 s。

3.2 壓縮編碼功能

壓縮編碼是視頻監(jiān)控技術(shù)的核心技術(shù)，目前視頻監(jiān)控主要通過H.264標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)壓縮編碼，H.264標(biāo)準(zhǔn)具有較高的數(shù)據(jù)壓縮率，比H.263標(biāo)準(zhǔn)的壓縮率高一倍，具有高精度/多模式運動估計、分層設(shè)計、統(tǒng)一的VLC符號編碼、4×4塊的整數(shù)變換等功能。

同時，使用H.264標(biāo)準(zhǔn)，可以實現(xiàn)基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)傳輸，便于多用戶的調(diào)用和管理[2]，能夠滿足發(fā)射臺站現(xiàn)場監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)看的需求。

3.3 控制功能

通過主機對全方位攝像機云臺，鏡頭進行的控制，實現(xiàn)攝像機的定位，鏡頭的定焦等功能。當(dāng)事故發(fā)生時，可以調(diào)用攝像機對重點部位進行實時監(jiān)控，一方面可以詳細(xì)記錄事故發(fā)生的全過程，另一方面也可為遠(yuǎn)程處理故障提供直觀的實時視頻。

3.4 網(wǎng)絡(luò)功能

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要通過發(fā)射臺內(nèi)部局域網(wǎng)進行傳輸，在配置交換機時，采用具有VLAN劃分功能的二層交換機，不同的業(yè)務(wù)通過不同VLAN進行傳輸，進一步提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。隨著技術(shù)的發(fā)展，在多個發(fā)射臺聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，應(yīng)該進一步利用云計算技術(shù)實現(xiàn)視頻監(jiān)控資源共享，積極策劃云平臺、云桌面、云存儲、云轉(zhuǎn)碼、云分發(fā)及各類云應(yīng)用與廣播電視發(fā)射臺資源的結(jié)合與創(chuàng)新，實現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新。

3.5 同時處理功能

該系統(tǒng)具有同時監(jiān)視、錄像、回放、網(wǎng)絡(luò)傳輸、備份的功能，且互不影響[3]，這一功能可以在發(fā)射臺總控機房及安全保衛(wèi)機房共同使用，也可以在遠(yuǎn)程監(jiān)控和現(xiàn)場監(jiān)控的環(huán)境中使用，通過不同用戶的同時調(diào)用實現(xiàn)對監(jiān)控系統(tǒng)同時處理的功能。

4 結(jié)束語

廣播電視發(fā)射臺視頻監(jiān)控系統(tǒng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范設(shè)計、安裝和調(diào)試，工程完工后，系統(tǒng)運行良好，實現(xiàn)了發(fā)射臺和省局遠(yuǎn)程監(jiān)控中心同時顯示和控制現(xiàn)場畫面的功能。同時，該系統(tǒng)作為發(fā)射臺站綜合管理系統(tǒng)的一部分，較好的與發(fā)射臺技術(shù)監(jiān)控系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)融合運行，節(jié)約了臺站資源，提高了工作效率，在發(fā)射臺的日常管理和安全播出工作中發(fā)揮了重要作用。

[1] 鄭世寶.智能視頻監(jiān)控技術(shù)與應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2009(1)：94-96.

[2] 姚冬蘋，黃清，趙紅禮.數(shù)字微波通信[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[3] 彭鐵鋼，劉國繁，曹少坤，等.基于ARM的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機工程與設(shè)計,2010,31(6)：1191-1194.

Design and Implementation of Video Surveillance System on Radio and Television Transmitting Station

Li Xinhua

(ShanxiAdministrationCenterofRadioandTV,TaiyuanShanxi030001,China)

The paper introduces the application of video surveillance system in radio and television transmitting station. Aiming at the video surveillance system, the paper discusses the system design, system implementation and system function in detail, also illustrates the system composition, system characteristics and the system functions such as monitoring function, compression coding function, control function, and network function, simultaneously as well as the main technical points of processing function etc.

image processing; monitoring; security broadcast

2016-10-08

李新華(1963- )，女，高級工程師，長期從事廣播電視技術(shù)管理工作。

1674- 4578(2016)06- 0069- 02

TN94

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