氣候環(huán)境實驗室視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

杜文輝

（中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所，陜西?西安?710065）

氣候環(huán)境實驗室是我國目前建設(shè)體量最大、綜合能力最強(qiáng)、能夠模擬全球地表極端氣候的大型基礎(chǔ)實驗設(shè)施，可為各類飛機(jī)及武器裝備環(huán)境適應(yīng)性研究[1-2]提供模擬環(huán)境，室內(nèi)可模擬多種自然環(huán)境，如低溫、高溫、降雪、凍雨等[3-4]。氣候環(huán)境試驗不同于其他試驗，具有其典型特點及難點：一是試驗周期長、試驗工況復(fù)雜，試驗過程中各系統(tǒng)交叉耦合，各項試驗均由多套設(shè)備配合運作完成，設(shè)備參數(shù)及試驗參數(shù)種類多；二是試驗現(xiàn)場設(shè)備需要耐受高低溫等特殊環(huán)境條件；三是在實驗室模擬高溫、濕熱、低溫等極端氣候過程中，試驗人員無法長時間停留在試驗現(xiàn)場觀察試驗狀況。針對環(huán)境試驗特點及難點，將當(dāng)前主流的基于B/S構(gòu)架的視頻監(jiān)控技術(shù)[5-6]通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架融合應(yīng)用，設(shè)計氣候環(huán)境實驗室視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)試驗過程中實時監(jiān)控。

隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展，基于B/S構(gòu)架的視頻監(jiān)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、交通、軍事、公安、煤炭、石油化工等各個行業(yè)，為其信息獲取及指揮調(diào)度發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

1??系統(tǒng)構(gòu)成

視頻監(jiān)控系統(tǒng)包含視頻監(jiān)控工作站、視頻監(jiān)控設(shè)備、顯示屏、固定式攝像頭、便攜式攝像設(shè)備、綜合視頻平臺、存儲服務(wù)器、交換機(jī)、數(shù)據(jù)采集保溫箱等。視頻監(jiān)控系統(tǒng)與實驗室其他系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)總線連通，實現(xiàn)信息互通，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖1所示。

2??系統(tǒng)工作原理

視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于B/S模式的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，主要用于對實驗室、試驗件及工藝設(shè)備的實時監(jiān)控，便于試驗人員監(jiān)視試驗現(xiàn)場情況。視頻監(jiān)控工作站運行視頻監(jiān)控管理軟件，實現(xiàn)系統(tǒng)控制；綜合視頻平臺采用Linux系統(tǒng)，集成設(shè)備管理功能，可對網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行解碼，視頻信號進(jìn)行切換，輸出視頻信號進(jìn)行顯示、拼接、分割，并且把接入綜合視頻平臺的各類信號投影至外部顯示設(shè)備上；存儲服務(wù)器對視頻監(jiān)控信號進(jìn)行存儲；顯示屏用于顯示環(huán)境試驗視頻監(jiān)控畫面及各控制工作站數(shù)據(jù)畫面，為試驗人員進(jìn)行試驗指揮、掌握試驗進(jìn)度、應(yīng)對試驗突發(fā)情況、開展關(guān)鍵技術(shù)研討等提供信息支持。

圖1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

視頻監(jiān)控系統(tǒng)工作原理：通過室內(nèi)攝像機(jī)將視頻畫面記錄并轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號接入交換機(jī)，傳輸至存儲服務(wù)器（硬盤錄像機(jī)）進(jìn)行存儲，視頻監(jiān)控工作站通過視頻監(jiān)控軟件向綜合視頻平臺發(fā)送控制指令，通過軟件云臺控制攝像頭的旋轉(zhuǎn)、對焦等；同時，測控間各工作站通過HDMI接入綜合視頻平臺，通過視頻監(jiān)控軟件控制顯示屏的顯示，視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)圖（信號流）如圖2所示。

圖2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)信號流圖

3??硬件配置

3.1??攝像頭

實驗室攝像頭采用可耐受環(huán)境要求較高的設(shè)備，能夠適應(yīng)環(huán)境室各種復(fù)雜環(huán)境；固定式攝像頭海康DS-2DF6223-CX防爆式攝像頭，200萬1/1.8英寸CMOS圖像傳感器，可實現(xiàn)23倍變焦；便攜式攝像設(shè)備采用大華專用攝像機(jī)，200萬1/2.7英寸CMOS圖像傳感器，適用不同監(jiān)控環(huán)境，支持多種異常檢測，網(wǎng)絡(luò)斷開、IP沖突、非法訪問支持報警音頻等；并進(jìn)行溫度-60～80℃，濕度0%～100%RH多循環(huán)高低溫測試，如圖3所示。

圖3 攝像頭環(huán)境測試

3.2??視頻綜合平臺

采用DH-M70平臺，以M70為核心組建的網(wǎng)絡(luò)，配置4塊DVI的輸入板卡，可支持DVI信號的輸入；配置2塊DVI的輸出板卡，可支持6塊液晶屏的信號源輸出；同時支持?jǐn)z像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)解碼及視頻信號的靈活切換，支持多種信號源輸入模式，包括視頻信號（攝像頭、便攜式音視頻設(shè)備的信號）、工作站顯示器信號（VGA或DVI信號），可以任意切換和組合；集解碼器、矩陣功能于一身，具有接入網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行解碼、接入視頻信號進(jìn)行切換、輸出視頻信號進(jìn)行顯示功能。

3.3??數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)

采用大華存儲磁盤陣列，具有36個硬盤槽位，可安裝36塊4TG監(jiān)控硬盤，最大存儲容量達(dá)到144TG；采用模塊化、抽拉式，保障了系統(tǒng)易維護(hù)性；支持SRAID功能，保證磁盤數(shù)據(jù)的安全性，確保數(shù)據(jù)的完整；支持RAID誤操作回復(fù)功能，防止磁盤被誤操作導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，增加數(shù)據(jù)安全性；支持對磁盤進(jìn)行使用前預(yù)檢和使用中巡檢，提前預(yù)防，及時報警；自動識別磁盤的剩余空間容量，根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)存儲需求，可劃分多個容量不同的數(shù)據(jù)存儲空間；支持SAS多級級聯(lián)，保障了系統(tǒng)存儲容量的易擴(kuò)展性；基于WEB的配置管理功能；支持Onvif、GB28181等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，保障了對前端設(shè)備的兼容性。

3.4??顯示屏

顯示屏分為試驗控制間拼裝顯示屏和試驗指揮會議室ED顯示屏：

（1）試驗控制間顯示屏采用6塊工業(yè)級55寸LCD顯示屏組成，顯示屏比例為16∶9，分辨率為1920×1080；

（2）試驗指揮會議室采用LED顯示屏，型號TVH1.923，廠家利亞德，像素間距1.923mm，單元規(guī)格400mm×300mm/208×156pixel，總分辨率（W）2912×（H）1092pixel，整屏尺寸（W）5.6×（H）2.1m=11.76m2。

4??系統(tǒng)應(yīng)用

實驗室視頻監(jiān)控系統(tǒng)在實驗室調(diào)試及驗證試驗過程得到了充分的應(yīng)用。實驗室調(diào)試過程中，通過配置視頻監(jiān)控子系統(tǒng)中控主機(jī)顯示參數(shù)，使拼接墻中央的顯示器成3×2顯示，畫面顯示室內(nèi)攝像機(jī)的視頻信號，同時將視頻畫面、試驗數(shù)據(jù)曲線顯示在會議大屏，如圖4所示。在試驗過程中，工作人員通過云臺控制攝像頭的角度及焦距，利用視頻畫面與實時曲線同步分析試驗過程中的問題。

圖4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

5??結(jié)論

氣候環(huán)境實驗室視頻監(jiān)控系統(tǒng)將試驗過程中現(xiàn)場視頻離散監(jiān)控畫面通過網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行整合、綜合管理，使試驗人員更加便捷地獲取試驗信息，使試驗人員在試驗控制間同步觀看試驗現(xiàn)場實時狀況，進(jìn)而解決傳統(tǒng)試驗過程中試驗現(xiàn)場與試驗控制間相分離的狀況，從而更好地控制及指揮試驗。在試驗過程中最大程度共享試驗信息，提高信息交互效率。