重載云臺(tái)機(jī)全自動(dòng)天線巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

何一

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心839臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

839臺(tái)是內(nèi)蒙古自治區(qū)規(guī)模最大的短波發(fā)射中心，配置有8部PSM-50kW短波發(fā)射機(jī)和14副寬頻帶幕式籠型短波發(fā)射天線。由于技術(shù)特性，短波天線具有構(gòu)造復(fù)雜、拉線和連接點(diǎn)較多、各方向天線相距較遠(yuǎn)、天線場(chǎng)地面積大等特點(diǎn)。受自然氣候影響，天線的連接固定件會(huì)出現(xiàn)不同程度的松動(dòng)、脫落，給信號(hào)傳輸造成一定的影響且具有一定的危險(xiǎn)性。同時(shí)由于天線高度、結(jié)構(gòu)和天線場(chǎng)地路面崎嶇的原因，巡檢周期相對(duì)較長(zhǎng)，且無(wú)法保留圖片與視頻資料。因此，根據(jù)839臺(tái)實(shí)際情況和安全播出要求，亟需一套可以實(shí)施24小時(shí)巡檢的天線自動(dòng)巡檢系統(tǒng)，用以保障安全播出，降低天線巡檢難度，減少重復(fù)低效工作。

1 設(shè)計(jì)思路及相關(guān)規(guī)范

1.1 設(shè)計(jì)思路

839臺(tái)天線自動(dòng)巡檢系統(tǒng)的實(shí)施，需在839臺(tái)主樓房頂位置安裝重載云臺(tái)攝像機(jī)，通過(guò)六類網(wǎng)線引至二層機(jī)房交換機(jī)，使用綜合監(jiān)控管理平臺(tái)對(duì)發(fā)射天線以及連接固定件進(jìn)行遠(yuǎn)距離24小時(shí)實(shí)時(shí)巡檢。系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照國(guó)際、國(guó)家和本地區(qū)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)包括前端產(chǎn)品選型設(shè)計(jì)、傳輸交換應(yīng)用設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)管理應(yīng)用設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮合理性、先進(jìn)性、實(shí)用性、可靠性和可擴(kuò)展性的原則。

合理性：為了保證系統(tǒng)的順利使用以及與已建成系統(tǒng)集成的順利進(jìn)行，本系統(tǒng)的建設(shè)需要提供開(kāi)放的軟件接口，提供底層的API，從而為將來(lái)開(kāi)發(fā)出實(shí)用而簡(jiǎn)易的集成軟件，完成系統(tǒng)集成打好基礎(chǔ)。

先進(jìn)性：巡檢系統(tǒng)所選用的硬件設(shè)備和配套軟件，必須具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，在保證圖像高質(zhì)量的情況下，要可以徹底解決監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化過(guò)程中所遇到的瓶頸問(wèn)題。

實(shí)用性：系統(tǒng)功能必須滿足監(jiān)、控、存、查、管、用的基本要求，硬件和軟件平臺(tái)界面友好、易學(xué)易用、使用方便、圖像清晰；采用統(tǒng)一的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議，使整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)間能互聯(lián)互控，充分發(fā)揮整個(gè)系統(tǒng)的功能。

可靠性：必須保證巡檢系統(tǒng)的完整性、正確性和可恢復(fù)性，系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素要從硬件、軟件系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行中給予充分的防止，如有發(fā)生也應(yīng)做到可即時(shí)恢復(fù)。保證對(duì)系統(tǒng)提供24小時(shí)不間斷服務(wù)。系統(tǒng)的可靠性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：前端攝像系統(tǒng)的可靠性；信號(hào)傳輸系統(tǒng)的可靠性；數(shù)字編解碼系統(tǒng)的可靠性；視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性；視頻管理服務(wù)器的可靠性；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性；軟件系統(tǒng)的可靠性。

可擴(kuò)展性：巡檢系統(tǒng)必須具有橫向和縱向的擴(kuò)展能力。在系統(tǒng)橫向擴(kuò)展方面，在滿足當(dāng)前視頻巡檢需求的基礎(chǔ)上，方便擴(kuò)量，形成更大容量的視頻巡檢系統(tǒng)。在縱向擴(kuò)展方面，具有良好的兼容性和通用性，方便用戶進(jìn)行二次功能開(kāi)發(fā)（如圖像智能分析等）。

1.2 相關(guān)規(guī)范

規(guī)劃設(shè)計(jì)必須按照國(guó)際、國(guó)家和本地區(qū)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。本設(shè)計(jì)將依據(jù)和參照以下的設(shè)計(jì)規(guī)范和要求進(jìn)行：《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》（GB50348－2004）、《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》（GA/T367－2001）、《安全防范系統(tǒng)驗(yàn)收規(guī)則》（GA308－2001）、《安全防范工程程序與要求》（GA/T75－94）、《民用建筑閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50198－96）、《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057－94）、《信息技術(shù)客戶通用電纜鋪設(shè)要求》（ISO/IEC11801）、《工業(yè)電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GBJ115-87）、《視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)——視聽(tīng)對(duì)象的編碼（6部分）》（ISO/IEC14496）、《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號(hào)》（GA/T74－2000）。

2 設(shè)備選購(gòu)

整個(gè)巡檢系統(tǒng)可以分為三個(gè)部分，前端采集設(shè)備、傳輸交換系統(tǒng)、存儲(chǔ)管理應(yīng)用。這些部分相互整合，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的效果，也直接影響到使用情況。

2.1 前端采集系統(tǒng)

前端采集系統(tǒng)主要是指高清IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，這是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分之一。由于采集設(shè)備架設(shè)在樓頂，結(jié)合北方大風(fēng)天氣的實(shí)際情況，839臺(tái)采用的是大華的DH-PTZ91460-HNFWX-FL重載熱成像攝像機(jī)。

這款攝像機(jī)內(nèi)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，支持AI智能保護(hù)功能。具有60倍光學(xué)變焦和16倍數(shù)字變焦能力，在夜間采用超低照度攝像及2.5km激光補(bǔ)光技術(shù)，保證夜間系統(tǒng)的可用性。系統(tǒng)支持H.265等多種標(biāo)準(zhǔn)編碼格式，方便后期流媒體轉(zhuǎn)移。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)水平方向360°、垂直方向-45°至60°的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，攝像頭內(nèi)置300個(gè)預(yù)置位、8條巡航路徑、5條巡跡路徑。完全滿足839臺(tái)對(duì)天線的巡檢要求。

這款攝像機(jī)具有IP66防護(hù)等級(jí)、6kV防雷、防浪涌和防突波保護(hù)，保證室外安裝后的可靠性。

2.2 傳輸交換系統(tǒng)

傳輸交換系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和傳輸線路組成，為保障系統(tǒng)的高速、穩(wěn)定、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確運(yùn)行，839臺(tái)天線巡檢系統(tǒng)采用的傳輸線路為屏蔽六類網(wǎng)線，保證在發(fā)射臺(tái)特殊的電磁環(huán)境下數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為H3C的S5560S-28P-SI交換機(jī)，這款交換機(jī)除了具有千兆交換能力、完備的安全控制策略、豐富的QoS策略、出色的管理性外，最主要是對(duì)設(shè)備和鏈路的多重可靠性保護(hù)，如硬件的過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱保護(hù)等，這就極大程度上防止了出現(xiàn)因硬件遭遇外電故障導(dǎo)致的設(shè)備損壞；同時(shí)在鏈路級(jí)可靠性上，包含LACP/STP/RSTP/MSTP/PVST等保護(hù)協(xié)議、跨鏈路聚合能力、冗余備份等手段。極大提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性，防止因大流量業(yè)務(wù)導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

2.3 存儲(chǔ)管理應(yīng)用部分

存儲(chǔ)管理應(yīng)用部分包含了解碼器、綜合管理平臺(tái)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)鍵盤(pán)、客戶端PC，是整個(gè)系統(tǒng)的另一個(gè)核心部分，實(shí)現(xiàn)了對(duì)前端回傳數(shù)據(jù)的解碼、處理、存儲(chǔ)和用戶實(shí)時(shí)操控功能。

解碼器：選用大華DHNVD1205DH-4I-4K，該款解碼器擁有4K分辨率解碼能力，支持DVI-I和HDMI共四路采集，12路HDMI輸出，最大支持4K分辨率，對(duì)MPEG4/H.264/H.265等多種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)視頻流解碼，采用100M/1000M自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口，同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)壓縮算法，可輕松實(shí)現(xiàn)平臺(tái)互聯(lián)互通，為后期再次開(kāi)發(fā)提供便利。

綜合管理平臺(tái)機(jī)：本系統(tǒng)采用大華DH-DSS7016D-1I作為綜合管理平臺(tái)機(jī)，這是一款基于“ALL-IN-ONE”理念的全新平臺(tái)構(gòu)架設(shè)備，集控制、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)、智能、管理于一身，具有建設(shè)低成本、部署運(yùn)維建議、組合擴(kuò)展靈活、性能強(qiáng)且安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。除了滿足839臺(tái)自動(dòng)化巡檢系統(tǒng)的要求，這款綜合一體機(jī)還具備人臉識(shí)別分析、門禁管理、道路監(jiān)控等安防功能，同時(shí)還可將839臺(tái)現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備添加進(jìn)去，為后期并入綜合一體化平臺(tái)提供了許多便利功能。

整個(gè)天線自動(dòng)巡檢系統(tǒng)，均以千兆交換機(jī)和六類屏蔽網(wǎng)線連通，從操控、回傳、存儲(chǔ)等多個(gè)方面保障采集信息的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性。

3 部署應(yīng)用

這套天線自動(dòng)巡檢系統(tǒng)，已在839臺(tái)部署完畢，在部署過(guò)程中，結(jié)合發(fā)射臺(tái)定期停電檢修這一實(shí)際情況，為系統(tǒng)增設(shè)了UPS供電單元，保證整套系統(tǒng)可以真正實(shí)現(xiàn)全年不間斷對(duì)天線自動(dòng)巡檢。

實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)多年天線巡查經(jīng)驗(yàn)，共設(shè)置241個(gè)巡視節(jié)點(diǎn)、7條巡視路徑，完全覆蓋了傳統(tǒng)天線巡查所要巡查的點(diǎn)位和線路，并根據(jù)日照情況定時(shí)巡查天線，避免因逆光拍攝造成視頻及畫(huà)面質(zhì)量下降。

前端采集設(shè)備在開(kāi)始巡視時(shí)全程錄像，根據(jù)設(shè)定的巡視路徑逐個(gè)對(duì)此路徑上的巡視節(jié)點(diǎn)進(jìn)行巡視，每個(gè)設(shè)定的巡視節(jié)點(diǎn)上停留90秒鐘，每隔30秒鐘拍攝一張高清照片，節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間不足1秒。實(shí)際部署情況及部分巡檢效果如圖1至圖6所示。

圖1 鐵塔巡檢情況

圖2 天線振子連接點(diǎn)

圖3 天線振子

圖4 監(jiān)視器、客戶端PC、網(wǎng)絡(luò)鍵盤(pán)部署情況

圖5 設(shè)備機(jī)柜

圖6 綜合平臺(tái)機(jī)、硬盤(pán)錄像機(jī)、解碼器部署情況

根據(jù)日照情況，圖片所展示的天線位置距離前端采集攝像機(jī)約為1.5km。