论文部分内容阅读
[摘 要]结合远程视频监控技术，通过采用ADSL线路和利用动态IP实名解析及反向视频解码卡进行自动气象站远程视频监控系统的建设，弥补了自动站在云和能见度等天气现象观测中的不足，在气象探测环境保护和实景监测中发挥了作用。
[关键词]自动站观测系统；远程视频监控；Internet
中图分类号：P415.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0338-01
1 引言
随着计算机网络技术的迅速发展以及各种视频信息处理技术的出现，尤其是音视频压缩与解码技术的日益成熟，基于Internet的远程视频监控系统在各个领域都有着广泛的应用[1-2]。它是当今大型企业、水利、油田等企业生产和管理的必备系统。传统的监控技术基于模拟技术，通过专用电缆进行信号传输，监控范
围有限，管理功能少，难以实现广域范围的异地远程监控。而基于Internet的远程视频监控系统则不受环境和地域的限制，只要能提供电力支持和ADSL通信线路即可安装实现[3]。自动气象观测站是采集地面气象观测数据的重要场所，保障气象探测环境及运行设备的安全，是气象工作的一项重要工作内容[4-5]。针对自动站具有地域分布广、运行设备较多等特点，因此建立一个能够长期稳定运行、能够远程传送清晰的视频图像、投入较少的建设成本及运行成本、操作又十分便捷的自动气象站远程视频监控系统显得十分重要。
黑龙江省大气探测技术保障中心为了实时观测自动气象站观测环境的变化，和及时发现观测站点周围出现的问题，在黑龙江省84个大气监测站点中选取30个基准站、基本站观测站点作为试点，进行站点观测环境实景监控[6]，同时为云能天的观测提供另一种手段。
2 系统组成
整个监控管理系统由站端、网络传输和黑龙江省大气探测技术保障中心监控中心三部分组成。系统设计如图1所示：
站端室外点均采用高清设备，IP8151，全室外定制型网络云台设备全防水结构，可日夜全天候使用，设备本身自带POE，可直接连接在站端的POE设备上，设备支持DDNS，可直接应用在ADSL的线路上。站点交换机和路由器的功能，站点只需要这一台设备就完全集成了网络数据交换，设备接入，路由，本地存储，本地管理的全部功能，无需要其他任何设备即可组成站端监控网络。黑龙江省大气探测技术保障中心的综合管理平台系统可直接对站端进行管理和配置，各个站点的摄像机直接以目录树的形式反映在操作界面上，同时可在中心做录像存储。省中心任意客户端电脑，可通过软件直接访问服务器，并授权获得访问内容。省中心可根据需要，扩展设备高清数字矩阵直接实现大屏幕电视墙的显示和循环，并可在任意授权电脑上进行循环，单路放大，电子地图等相关操作。
3 系统设计主要路线
3.1 系统管理与应用软件
3.1.1 IP8151高清网络摄像机
130万COMS传感器；夜间高辨识度；1280 x 1024分辨率下可达30fps；2D降噪功能，夜间显示更清晰的画面；镜头3～8 mm，自动光圈；可移除式红外滤光片用于日夜功能；多模压缩技术：H.264、MPEG-4、MGPEG（多码流）；EPTZ功能；电子云台功能，拥有极大的取景空间，实现摄像机画面的缩放和俯仰平移效果；动态调整带宽的适应性视频串流功能；可检测遮蔽、改向或喷涂篡改；内置SD/SDHC卡插槽；支持POE网络供电，内置POE模块；C/CS镜头调整换；支持ONVIF标准。
3.1.2 设备管理
提供摄像机的搜索、新增、修改、及删除等功能；可任意选择摄像机的码流，指定显示及存储的码流。批量添加摄像机，设置帐户信息可一次性加入网络中全部的摄像机；根据摄像机的特性自动带出该摄像机的规格型号；设定摄像机的速率、影像品质和分辨率，提供连接WEB的接口，可以调节影像的亮度、对比度、饱和度及色调；添加窗口预览视频；根据网络情况进行HTTP/UDP/TCP的协议选择在摄像机图像上可以设置显示日期、时间、摄像机名称等；带有PTZ功能的摄像机，可以设定预置位，自动巡航，调整其水平、垂直移动和变焦、巡回的速度；具有DI/DO功能的摄像机，可以设定其接口的打开或者关闭状态。摄像机的数字PTZ控制。
3.1.3 显示管理
可以设定1*1、2*2、1+5、3*3、1+12、4*4、5*5、1+31画面分割模式显示；32画面以下，均可以实现画面轮巡功能，轮巡时间可以自由设定；32画面以上可定义循环组，任意组合为单位进行循环显示；任意客户端可实现多画面显示；在报警触发时，可以自动显示报警信息类别，单击记录定位直接进行回放；快速的抓拍管理和路径设置；
3.1.4 实时浏览客户端
用户可以通过客户端同时添加多个服务器，并浏览所有有权限的摄像机；当用户添加多个服务器后，可以服务器的所有摄像机自由选择进行分组，这样形成的组叫群组。显示时可以根据服务器来管理视频图像，也可以根据群组来管理；可以设定1*1、2 *2、1+5、3*3、1+12、4*4、5*5、1+31画面分割模式显示；实现四倍的数字放大，放大后图像可以进行PTZ控制；用户可以抓拍即時图像并保存；带有PTZ功能的摄像机，可以进行PTZ控制，设定预置位，实现自动巡航、快速移动到预置位；框选目标区域，直接拖动放大该区域。
3.1.5 系统特点
系统可提供不少于1000路视频的接入和管理，完全可满足黑龙江省全部站点的要求。前端设备采用高清网络摄像机，提供-45℃到50℃的宽温度，适合中国北方的恶劣环境。网络摄像机IP8151色彩还原效果很好，采用行业内最好的EXMOR传感器，适合捕捉天气及环境变化。网内的任意节点都可授权访问到任意站点的设备，并根据权限获得云台的操作权限。系统提供定制的网络型云台，耐高温，耐严寒，稳定性极好，并带有雨刷。可在站点进行存储也可中心进行存储，存储的数量和时间，可根据需要和空间大小任意定义。未来增加的站点及设备，无需中心做任何调整，仅需增加记录即可。站点可接入方式可以是专网，也可是互联网，有DDNS动态域名及IP多种方式支持。系统功能强大，支持全部基本业务功能，同时有高清的增强功能。雾，雨，雪，火，烟多场景的图像增强。
4 结语
自动气象站远程实时视频监控系统的实现，不仅可以对正在运行的气象探测设备进行全天候实时监控，进而达到少人值守或无人值守。还可以实现对天气实况的远程实景监测，来补充自动站在天气现象观测上的不足，如云、能见度等天气现象，对突发气象事件能够做出迅速及时的应急响应，为进一步提升气象部门在防灾减灾工作中的作用提供强有力的信息技术保障。系统设备安装简单、易于实现、投入少、运行维护成本低，就目前自动站建设情况来看有一定的推广应用价值。
参考文献
[1] 罗世伟，左涛，邹开耀.视频监控系统原理及维护[M].北京：电子工业出版社2007：36-48.
[2] Tanenbaum A S.1996.计算机网络（3版）[M]//熊桂喜，王小虎，译.北京：清华大学出版社，1998：481-487.
[关键词]自动站观测系统；远程视频监控；Internet
中图分类号：P415.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0338-01
1 引言
随着计算机网络技术的迅速发展以及各种视频信息处理技术的出现，尤其是音视频压缩与解码技术的日益成熟，基于Internet的远程视频监控系统在各个领域都有着广泛的应用[1-2]。它是当今大型企业、水利、油田等企业生产和管理的必备系统。传统的监控技术基于模拟技术，通过专用电缆进行信号传输，监控范
围有限，管理功能少，难以实现广域范围的异地远程监控。而基于Internet的远程视频监控系统则不受环境和地域的限制，只要能提供电力支持和ADSL通信线路即可安装实现[3]。自动气象观测站是采集地面气象观测数据的重要场所，保障气象探测环境及运行设备的安全，是气象工作的一项重要工作内容[4-5]。针对自动站具有地域分布广、运行设备较多等特点，因此建立一个能够长期稳定运行、能够远程传送清晰的视频图像、投入较少的建设成本及运行成本、操作又十分便捷的自动气象站远程视频监控系统显得十分重要。
黑龙江省大气探测技术保障中心为了实时观测自动气象站观测环境的变化，和及时发现观测站点周围出现的问题，在黑龙江省84个大气监测站点中选取30个基准站、基本站观测站点作为试点，进行站点观测环境实景监控[6]，同时为云能天的观测提供另一种手段。
2 系统组成
整个监控管理系统由站端、网络传输和黑龙江省大气探测技术保障中心监控中心三部分组成。系统设计如图1所示：
站端室外点均采用高清设备，IP8151，全室外定制型网络云台设备全防水结构，可日夜全天候使用，设备本身自带POE，可直接连接在站端的POE设备上，设备支持DDNS，可直接应用在ADSL的线路上。站点交换机和路由器的功能，站点只需要这一台设备就完全集成了网络数据交换，设备接入，路由，本地存储，本地管理的全部功能，无需要其他任何设备即可组成站端监控网络。黑龙江省大气探测技术保障中心的综合管理平台系统可直接对站端进行管理和配置，各个站点的摄像机直接以目录树的形式反映在操作界面上，同时可在中心做录像存储。省中心任意客户端电脑，可通过软件直接访问服务器，并授权获得访问内容。省中心可根据需要，扩展设备高清数字矩阵直接实现大屏幕电视墙的显示和循环，并可在任意授权电脑上进行循环，单路放大，电子地图等相关操作。
3 系统设计主要路线
3.1 系统管理与应用软件
3.1.1 IP8151高清网络摄像机
130万COMS传感器；夜间高辨识度；1280 x 1024分辨率下可达30fps；2D降噪功能，夜间显示更清晰的画面；镜头3～8 mm，自动光圈；可移除式红外滤光片用于日夜功能；多模压缩技术：H.264、MPEG-4、MGPEG（多码流）；EPTZ功能；电子云台功能，拥有极大的取景空间，实现摄像机画面的缩放和俯仰平移效果；动态调整带宽的适应性视频串流功能；可检测遮蔽、改向或喷涂篡改；内置SD/SDHC卡插槽；支持POE网络供电，内置POE模块；C/CS镜头调整换；支持ONVIF标准。
3.1.2 设备管理
提供摄像机的搜索、新增、修改、及删除等功能；可任意选择摄像机的码流，指定显示及存储的码流。批量添加摄像机，设置帐户信息可一次性加入网络中全部的摄像机；根据摄像机的特性自动带出该摄像机的规格型号；设定摄像机的速率、影像品质和分辨率，提供连接WEB的接口，可以调节影像的亮度、对比度、饱和度及色调；添加窗口预览视频；根据网络情况进行HTTP/UDP/TCP的协议选择在摄像机图像上可以设置显示日期、时间、摄像机名称等；带有PTZ功能的摄像机，可以设定预置位，自动巡航，调整其水平、垂直移动和变焦、巡回的速度；具有DI/DO功能的摄像机，可以设定其接口的打开或者关闭状态。摄像机的数字PTZ控制。
3.1.3 显示管理
可以设定1*1、2*2、1+5、3*3、1+12、4*4、5*5、1+31画面分割模式显示；32画面以下，均可以实现画面轮巡功能，轮巡时间可以自由设定；32画面以上可定义循环组，任意组合为单位进行循环显示；任意客户端可实现多画面显示；在报警触发时，可以自动显示报警信息类别，单击记录定位直接进行回放；快速的抓拍管理和路径设置；
3.1.4 实时浏览客户端
用户可以通过客户端同时添加多个服务器，并浏览所有有权限的摄像机；当用户添加多个服务器后，可以服务器的所有摄像机自由选择进行分组，这样形成的组叫群组。显示时可以根据服务器来管理视频图像，也可以根据群组来管理；可以设定1*1、2 *2、1+5、3*3、1+12、4*4、5*5、1+31画面分割模式显示；实现四倍的数字放大，放大后图像可以进行PTZ控制；用户可以抓拍即時图像并保存；带有PTZ功能的摄像机，可以进行PTZ控制，设定预置位，实现自动巡航、快速移动到预置位；框选目标区域，直接拖动放大该区域。
3.1.5 系统特点
系统可提供不少于1000路视频的接入和管理，完全可满足黑龙江省全部站点的要求。前端设备采用高清网络摄像机，提供-45℃到50℃的宽温度，适合中国北方的恶劣环境。网络摄像机IP8151色彩还原效果很好，采用行业内最好的EXMOR传感器，适合捕捉天气及环境变化。网内的任意节点都可授权访问到任意站点的设备，并根据权限获得云台的操作权限。系统提供定制的网络型云台，耐高温，耐严寒，稳定性极好，并带有雨刷。可在站点进行存储也可中心进行存储，存储的数量和时间，可根据需要和空间大小任意定义。未来增加的站点及设备，无需中心做任何调整，仅需增加记录即可。站点可接入方式可以是专网，也可是互联网，有DDNS动态域名及IP多种方式支持。系统功能强大，支持全部基本业务功能，同时有高清的增强功能。雾，雨，雪，火，烟多场景的图像增强。
4 结语
自动气象站远程实时视频监控系统的实现，不仅可以对正在运行的气象探测设备进行全天候实时监控，进而达到少人值守或无人值守。还可以实现对天气实况的远程实景监测，来补充自动站在天气现象观测上的不足，如云、能见度等天气现象，对突发气象事件能够做出迅速及时的应急响应，为进一步提升气象部门在防灾减灾工作中的作用提供强有力的信息技术保障。系统设备安装简单、易于实现、投入少、运行维护成本低，就目前自动站建设情况来看有一定的推广应用价值。
参考文献
[1] 罗世伟，左涛，邹开耀.视频监控系统原理及维护[M].北京：电子工业出版社2007：36-48.
[2] Tanenbaum A S.1996.计算机网络（3版）[M]//熊桂喜，王小虎，译.北京：清华大学出版社，1998：481-487.