基于云视频的设备抢维修远程指挥系统

魏建华　张鲁滨　赵厉宇哲　刘学军

摘要：为了加强抢维修事件的时效性，实现更为全面的设备管理，基于Android操作系统，结合HMFS高清流媒体文件系统、分布式消息调度框架、云协作技术，前端APP软件配套后端Web管理，构建了一套远程指挥系统，实现对设备抢维修事件的远程指挥与监控管理。应用结果表明：系统有利于高效推进抢维修工作，并为事后取证与深入分析保存了原始资料。

关键词关键词：云视频；远程指挥系统；设备抢维修

DOIDOI：10.11907/rjdk.171725

中图分类号：TP319

文獻标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）011009004

0引言

随着云技术的成熟，云应用逐渐渗透到了人们生活的方方面面，云平台作为云技术应用载体之一，发展日新月异。云平台不仅具有集群管理、数据安全保障、自动故障恢复及防网络攻击等功能，还能够简化部署过程，降低运维成本，构建按需扩展的移动视频服务架构[1]。

综合视频开放云平台是基于分布式、云计算架构的PaaS（PlatformasaService）产品，是集视频实时采集、即拍即传、视频直播、视频转码、录制存储、视频点播、内容管理、流媒体分发等基础功能于一身的综合视频应用平台，能够为不同用户提供快速开通、视频协作相关服务[2]。

日益成熟的网络传输技术环境下，远程指挥系统在应对社会公共安全、暴力事件、公共卫生、意外事故、自然灾害等突发事件时展现出有效性与即时性等优点，逐渐获得了各界重视[36]。随着云技术的发展，将云视频与远程指挥系统进行融合，已成为新的发展趋势[710]。

本文从设备抢维修实际需要出发，利用云视频技术，研究与实现了基于云视频的设备抢维修远程指挥系统，提高了设备抢维修的时效性与管理水平。

当发生设备故障或突发事件需要抢修时，往往需要将现场视频信号快速传回指挥中心，以便对问题进行分析判断。设备抢维修远程指挥系统可通过移动设备的无线视频功能将现场情况实时传回指挥中心，进行远程指挥与调度，降低危险性，极大地缩短反应时间，提高抢修效率。同时可对现场情况录像，并采用无线传输方式将录像文件保存到后端系统平台上，以便后续查询取证与深入分析。

1系统设计

1.1系统架构

设备抢维修远程视频指挥系统以高清流媒体云平台为基础，实现视频数据的交互、加解密、编解码、并发性与链路控制维护等功能。系统整合了移动网络与Internet网络的优势，任意时间、地点都可以迅速接入系统，随时随地进行远程指挥与监控管理。

系统由前端视频采编系统与后端高清流媒体云平台组成，实现抢维修远程视频传输、抢维修现场指挥与调度以及后续查询取证。系统总体结构如图1所示。

前端视频采编系统由抢维修人员随身携带的移动终端与相应软件组成。通过移动终端将现场视频图像编码后，经移动网络上传至远程指挥系统平台，实现现场画面远程传送。

指挥中心部署高清流媒体云平台，每个现场移动终端统一接入高清流媒体云平台进行存储与转发。高清流媒体云平台基于分布式云平台架构设计理念，依托云计算、云存储、云管理、分布式、大数据等最新技术手段，具备多协议设备快速接入能力、外部系统便捷集成能力、业务流程快速编排能力，打造抢维修的媒体信息化生态环境。平台内置分布式消息调度框架、高清流媒体文件系统、万能播放器、云协作等技术，具备大数据处理、分布式云搜索等功能。

1.2系统功能

系统硬件部分由视频服务器与移动前端组成。系统软件部分由移动端APP软件与后端Web软件构成，如图2所示。移动端软件主要包括检维修视频的采集与实时上传、历史视频查询、视频同步观摩、本地上传等功能。后端WEB软件安装于视频服务器，PC客户端可通过主流浏览器登陆系统，主要包括检维修视频同步观摩、专家远程指挥、检维修事件管理、组织架构、系统管理等功能。

移动端检维修视频模块包括现场视频录制与远程回传、语音与文本备注上传等功能，实现了图像、语音、文字一体化。基于抢维修业务中出现的设备内无线屏蔽、偏远野外网络信号弱等情况，系统提供了离线录像功能，可将录像暂时保存在移动终端，一旦网络恢复正常，离线状态录制的图像与对应任务进行绑定，上传服务器，解决了短时离线的视频录制与上传问题。为了满足事后分析对高清视频的需求，用户可设置本地自动保存高清录像，在网络信号较强时上传视频服务器，取代质量较差的实时视频。为满足对现场抢维修的远程指挥、调度需要，系统提供了双向语音对讲功能，移动终端在收到对讲指挥信息后，可同时显示指挥端视频画面与现场录制的视频画面，Web端可实时观看现场图像信息。

移动端视频查询模块支持关于任务名称与编号的双重模糊查询，提高了查询效率。用户可通过移动端随时查看任务详细信息与历史视频，以便信息交流与事后取证。

设备抢维修过程中，不仅需要指挥中心指挥、调度，也需要多人协商、交流。移动端视频观摩模块可将视频同时推送至多个终端供多用户观看，对抢维修信息的交流起到了重要协助作用。

移动端本地上传模块支持将本地高清录像及图片上传服务器，并能够将断网情况下录制的视频与相应任务绑定上传。

Web软件采用B/S结构，其检维修视频模块包括实况视频与历史视频两方面。实况视频支持视频在线观看、对讲指挥，实现指挥中心与抢维修现场的实时沟通。历史视频支持事后查询、取证与分析，可查看相关事件信息、任务信息、上传的图片与文字信息、录制的实况视频、本地上传的高清视频以及播放录制的声音等。

专家会诊模块支持分布在不同地理位置的专家登录系统，针对抢维修技术难题进行远程会诊。系统提供即时通讯功能，可以进行在线文字、语音、视频交流。

Web软件检维修事件模块包括事件列表、任务列表，实现相关事件与任务的管理、检索。组织架构包括单位列表、我的主页、角色管理、用户管理等功能。系统配置实现了系统各种参数配置的管理。为方便用户安装，可通过扫描二维码下载移动端软件。endprint

2系统技术

2.1HMFS高清流媒体文件系统

传统录像技术是基于通用操作系统的文件系统，存在诸多问题，如磁盘碎片、磁盘读写性能不高、巨量文件管理与检索、录像实时检索播放、灾难数据保护与恢复等问题。

HMFS（HighDefinition Media File System）文件系统摒弃了通用操作系统的文件系统，量身定制了流媒体专用文件系统，通过提高单盘IO性能优化、文件分类存储、文件Cache等手段，充分利用磁盘IO带宽，提升了流媒体存储性能及可靠性。

HMFS文件系统分离了元数据信息，实现零写惩罚。HMFS的磁盘采用点对点技术，保持了多线程处理能力并提升存储能力。HMFS的自缓存技术，使得应用系统发生异常时缓存数据继续有效，系统恢复后数据不丢失。

2.2分布式消息调度框架

不同厂家、不同年代的产品，在规格、接口、制式上都会存在差异。为了使系统具有更高的灵活性，需要考虑对不同类型、不同厂商的摄像机进行兼容与适配。

分布式消息调度框架内置“业务总线”，面向业务层提供消息驱动的业务体验，具备插件式多协议多业务的处理能力，支持协议插件与业务插件的分布式部署，实现协议插件与业务插件分离、基线与定制分离，可以快速对接、集成各种外部设备。分布式消息调度框架具有以下技术特点：

（1）消息动态订阅。业务层按照规范实现接口简单的插件，向消息总线注册自身地址订阅其它业务单元的消息。

（2）消息投递自动化。业务层只需要填写简单包含收、发地址的消息头，即可完成消息投递，无需关心对端模块部署位置，对端可灵活部署。

（3）集群负载均衡。由消息总线自动完成，可編写接口简单的插件定制动态、静态负载均衡策略。

（4）契约式通信。向协议插件、业务插件开发者提供契约式通信开发体验，通过专门的声明对通信双方进行约定，业务层可直接收发对象，调度框架屏蔽一些底层实现细节，实现消息的透明投递。

（5）协议与业务分离。平台与业务分离，基线与定制分离。支持内外协议格式自动化转换，内部虚拟总线调度基于Peer to peer模式。

2.3云协作

视频数据已经步入数据洪水时代，原有SOA、分层结构设计的架构已经无法满足当前诉求，需要以最新互联网架构模式进行顶层设计，并依托云计算、云存储、分布式、大数据等技术手段进行平台构建。

系统基于云计算、云存储的云模型，依托分布式、大数据等技术手段，将跨地域、跨层级的流媒体资源进行整合，按需提供给用户使用，同时提供便捷的统一管理与维护，任意一个流媒体节点出现故障不影响正常业务。云协作技术有以下技术优势：

（1）自集群。支持N+0集群部署，根据业务请求自动负载均衡及交叉保护、无单点故障。

（2）虚拟云化管理。自动发现网络内设备组建集群，将所有分散开的服务器与存储资源逻辑上进行统一，形成统一资源用于业务调度。

（3）云能力提供。通过统一接口将网络内所有设备流媒体资源按需提供给用户及行业使用，平台内部故障以及扩容不影响到业务。

（4）统一运维。可以针对全网设备提供统一运维管理，有效降低运维成本。

（5）平滑扩容。可以快速对计算能力及存储能力进行无缝扩容。

3系统应用

基于上述系统设计与关键技术，结合中原油田普光分公司的实际，开发了集输设备抢维修远程视频指挥系统，支持远程指挥与调度，以及后续分析、查询、取证。

系统软件由移动端（手机）APP软件与后端Web软件构成。APP软件基于Andriod操作系统，采用JAVA语言开发。Web软件考虑到多用户性与可扩展性，基于自主开发的视频云平台，采用B/S 的体系结构与JAVA语言实现。系统已经应用于中原油田普光分公司的抢维修业务。

图3移动端软件界面示例

图4web软件界面示例

系统集视频实时采集、即拍即传、视频直播、视频转码、录制存储、视频点播、内容管理、流媒体分发等功能于一体，能够为不同用户提供快速开通、视频协作相关服务。

通过抢维修远程视频指挥系统，有效解决了抢维修记录与视频实时传输问题，实现了操作人员定位、视频回传、抢维修现场视频监控、双向视频对讲等一系列功能。

系统体现了移动运维。手机既作为摄像头，又作为观看终端，手机自带摄像头采集视频，并同步回传至后端存储。指导人员可以远程实时查看现场情况，处理突发情况。交互过程录像高效存储，避免责任推诿等现象出现，脱离了传统汇报手段，全面采用视频数字化的方式。现场抢维修人员利用防爆手机与技术专家进行双向可视化对讲，技术专家远程查看现场情况，指导维修方式，保障维修质量，提升了检维修人员的抢维修能力。

系统也可应用于可视化巡检，打破传统巡查模式，展示现场真实情况，使得巡查结果有图可看、有源可查。

4结语

基于云平台开发的设备抢维修远程指挥系统，实现了现场状况可视化、管理沟通扁平化、操作手段移动化，有利于应急指挥。系统提供以下功能：

（1）视频推送。遇到突发事件，用户可通过手机将采集到的现场视频推送至云端，上级领导或相关负责人可以通过Web端进行查看并及时指导。

（2）远程指挥。上级领导或相关负责人可以通过手机或Web端远程查看现场正在拍摄的音视频，了解第一手资料，并可通过Web端发起对讲指挥。

（3）视频对讲。紧急情况下，现场人员可以与上级领导或相关负责人直接进行视频对讲。

（4）实时监控。支持实况过程中主辅码流的选择，支持视频窗口全屏、缩小操作，支持对监控画面进行抓拍，包括本地抓拍与前端抓拍，支持对浏览窗口位置的拖动切换，支持对浏览画面的视频宽高比例调整，支持显示实时视频信息。endprint

（5）录像回放。用户可以通过手机或者Web端随时查询、调取抢维修作业过程中手机采集的音视频录像。

（6）音视频采集与观摩。通过手机摄像头与话筒进行音视频采集，采集到的音视频可推送至多个用户同步观看，也可存储至云端系统。

系统采用分布式云平台架构设计理念与架构模式，依托云计算、云存储、分布式、大数据等最新技术手段，构建了一个综合高清流媒体云平台，具有分布式消息调度框架、高清流媒体文件系统、云协作等技术特点。

参考文献参考文献：

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责任编辑（责任编辑：何丽）endprint