网络视频监控系统在航天场所的应用 - 安防知识网

航天发射任务是个非常复杂而重要的系统工程，涉及不同任务、不同专业的部门，各部门按照统一的任务时间流程进行。本文为读者介绍的是网络视频监控系统在航天场所的应用案例，精彩不容错过。
文/北京北清视通信息技术有限公司

系统概述
航天发射任务是个非常复杂而重要的系统工程，涉及不同任务、不同专业的部门，各部门按照统一的任务时间流程进行。确保试验任务的指挥高效畅通尤为重要。为了实现整个任务过程的可视化指挥，建设了试验任务视频监控系统。该系统是试验指挥系统的重要组成部分，是指挥员及时、准确、直观掌握试验工况主要手段之一，同时也是准确实时指挥、事后分析处理等有效依据来源之一，在试验任务中发挥着极其重要的作用。

试验任务视频监控系统主要由指挥所电视中心，多个发射场区电视分系统以及试验任务实况电视分系统等组成。（如图1所示）

本系统采用模拟视频与网络数字视频两种体制相结合的方式，其中发射场区等电视监视分系统采用传输效率高、可灵活管理的网络数字视频体制；试验任务实况电视系统采用图像清晰、实时、动态特性良好的模拟体制。

功能要求
该系统要求准确、及时、客观地向指挥员提供发射区的试验过程、环节、重要目标的工作实况（如产品测试、产品的发射起飞等）；同时将实况图像向上级指挥中心传送，便于上级指挥机构掌握任务工况；并对任务实施过程中的重要图像信息记录，便于事后发现、分析问题和总结经验。

要求图像信息包括：目标静态检测工况、目标待飞前各环节程序进行工况等。有宏观状态信息，有工作细节信息。所以要求系统具备：图像清晰度高、信息容量大、传输可靠、系统时延短、运行稳定。

系统总体设计
系统以指挥所电视机房为主中心，发射场区为分中心的二级监控体系，并将分中心视频信号经本中心处理后汇聚于主中心。（如图2所示）

为保证系统前端采集、飞行跟踪、终端处理及指示在有效带宽范围内图像清晰、实时、动态特性等性能良好，故采用模拟体制；为保证多路视频图像资源共享、灵活管理、方便多用户同时监看等要求，在满足观看效果要求条件下，在有效带宽范围内提高传输效率，即采用网络数字视频体制。同时，将指挥所电视控制主中心汇集的全部视频信号源处理后，根据需求向不同方向传送。

系统采用先进的视频监视和传输设备，为用户提供功能齐全的视频解决方案。充分体现出可持续发展的理念，利用网络技术及数字图像处理技术提供多种综合服务功能。

X区
本系统主要由前端采集、图像网络数字化处理、显示及传输等部分组成，其主要任务是及时了解掌握并保证场区重点部位工作人员工作情况及环境安全。根据实际工作情况及需求，拟在重点位置共计安装摄像机n台，用以监视工作人员操作、周边安全工作情况，并将视频信号通过DVS编码后传往指挥所电视监控中心并实时记录，同时通过监控终端观看。（如图3所示）

1、前端采集点
由于场区工作环境的特殊性，为安全工作起见摄像机全部采用工业级固定摄像机加以防爆外壳。摄像机安装在不同点位，对所视区域实现模拟视频信号采集。

2、终端显示及存储
该系统视频监控室设在场区值班工作室。根据对系统功能要求，监控室需配备网络视频编码器（以下简称DVS），网络交换机，监控终端，设备连接关系见图3。前端摄像机采集的模拟视频信号经DVS编码后通过网络交换机传往指挥所，由视频管理服务器统一管理分发，所有监控终端通过网络选择需要观看的图像信息。

X区的监控终端通过系统管理员提供的用户名和密码（具有相应访问权限）登录视频管理服务器，来观看本地和远程的视频图像信息。图像信息通过网络存储在指挥所的磁盘阵列柜中，网络内的授权用户可以通过服务器回放其授权范围内的任意图像。

3、系统传输
系统前端模拟视频信号采用视频同轴电缆传输，系统外部视频信号和网络信号采用光缆传输。

指挥所电视监控系统
本系统主要任务是将各个场区人员操作及产品初始飞行等工作情况通过视觉方式展现在各级领导指挥员面前，为指挥员正确指挥提供决策依据。

1、前端采集点
指挥所即任务指挥中心，设有测控、通信等多个系统工作机房。为保证所摄图像清晰，摄像机选用广播级室内云台摄像机，分别架设于各工作机房前后两侧与后端，对现场进行全方位视频采集。

2、指挥所电视控制室
系统试验电视监控室主中心设在指挥所电视监视机房。为满足系统功能要求，监控室主中心需配备三层网络交换机、网络视频编码器（DVS）、视频管理服务器、KVM切换器、8T磁盘阵列存储柜、网络视频解码器、视频分配器、40英寸液晶显示器、14英寸彩色监视器、DTV视频光端机、终端计算机。

网络视频编码器（DVS）可将前端采集的模拟视频信号进行编码压缩后接入IP网络；互为热备的服务器安装网络视频系统服务器端软件及数据库，提供用户分类、权限管理、视频转发、录像及回放等服务；KVM切换器用于切换控制多台视频管理服务器；磁盘阵列存储柜可实现同时对多路视频信号的实时记录，作为事后分析资料依据；网络视频解码器将网络视频数据进行解码，并转换成模拟信号传送到大屏或指显系统；40英寸液晶显示器与多台14英寸监视器组成电视墙，监视器可实现模拟视频监视，40英寸液晶显示器则与监控终端计算机相连接，监终端计算机可以实现对IP网络视频的访问控制，并将图像信号进行任意组合显示输出到40英寸液晶显示器，实现重点图像的监视；监控计算机还用于管理视频解码器的组合显示方式和对图像进行监视、查询、录像和回放等；光端机将场区部分视频传送至总部指挥控制中心电视监控编辑室；同时将对前端摄像机的PTZ控制信号由指挥中心传输至摄像机，实现对摄像机的控制。（如图4所示）

3、系统传输
系统前端模拟视频信号采用视频同轴电缆传输，系统外部视频信号和网络信号采用光缆传输。

4、网络结构
系统前端模拟摄像机采集的模拟视频信息作为网络视频监控视频源，通过网络视频服务器实现视频信号的模/数转换及压缩。为充分实现网络视频信号的传输与共享，将视频信息源按照每路占用带宽需大于4Mbit/s的标准，故在指挥所大厅搭建一套独立的千兆局域网，主控中心配置四光口千兆三层48端口交换机和1光口千兆三层48端口交换机作为接入骨干交换机，下设一光口48端口交换机分别配置于指挥所大厅，并与骨干交换机相连，该局域网覆盖指挥所大厅、电视监控室、楼内各系统工作间等，剩余1光口用于后续与总部指挥中心监视系统对接。（如图5所示）

外景实况电视系统设计
外景摄像跟踪系统由前端视频采集、远端控制、信息传输等组成。主要对起飞和飞行过程的宏伟场景进行高质量画面跟踪拍摄，并不失真地传送于指挥所和总部指挥中心。为满足跟踪拍摄要求，设三套独立跟踪系统，三点分别设于距离发射架300米以内，具体位置待定。（如图6所示）

1、系统前端采集
为使采集系统能在室外环境状态下稳定跟踪，前端设备要求采用小型化、高分辨率、高增益广播级摄像机；高标准长焦变焦镜头；承重7Kg以上齿轮咬合紧密的变速云台，以保证在远距离拍摄时的清晰优质画面及稳定跟踪。

2、系统控制
因三个独立跟踪摄像点需同时跟踪拍摄，故系统终端需对应配备三个独立控制器及显示器。控制器要求控制手柄灵活，稳定归位性能可靠，能远距离控制云台上、下、左、右，镜头光圈、焦距、聚焦。

结语
本案例为我们呈现了航天发射中的整个系统设计，具有一定的代表意义。近年来，在安全信息数字化的推动下，越来越多的安防产品开始在航天领域中应用。航天发射代表着我国的科技水平，为保证准确实时指挥，准备无误的成功完成发射任务，并获取事后分析数据，采用网络视频监控系统，对我国航天发射事业的发展有着积极的意义。