重载云台机全自动天线巡检系统的设计与实现

何一

内蒙古自治区广播电视传输发射中心839台 内蒙古 呼和浩特市 010050

839台是内蒙古自治区规模最大的短波发射中心，配置有8部PSM-50kW短波发射机和14副宽频带幕式笼型短波发射天线。由于技术特性，短波天线具有构造复杂、拉线和连接点较多、各方向天线相距较远、天线场地面积大等特点。受自然气候影响，天线的连接固定件会出现不同程度的松动、脱落，给信号传输造成一定的影响且具有一定的危险性。同时由于天线高度、结构和天线场地路面崎岖的原因，巡检周期相对较长，且无法保留图片与视频资料。因此，根据839台实际情况和安全播出要求，亟需一套可以实施24小时巡检的天线自动巡检系统，用以保障安全播出，降低天线巡检难度，减少重复低效工作。

1 设计思路及相关规范

1.1 设计思路

839台天线自动巡检系统的实施，需在839台主楼房顶位置安装重载云台摄像机，通过六类网线引至二层机房交换机，使用综合监控管理平台对发射天线以及连接固定件进行远距离24小时实时巡检。系统规划设计严格按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。视频监控管理系统包括前端产品选型设计、传输交换应用设计、存储管理应用设计等内容。

整个系统的设计应当充分考虑合理性、先进性、实用性、可靠性和可扩展性的原则。

合理性：为了保证系统的顺利使用以及与已建成系统集成的顺利进行，本系统的建设需要提供开放的软件接口，提供底层的API，从而为将来开发出实用而简易的集成软件，完成系统集成打好基础。

先进性：巡检系统所选用的硬件设备和配套软件，必须具有国内先进水平，在保证图像高质量的情况下，要可以彻底解决监控系统数字化、网络化过程中所遇到的瓶颈问题。

实用性：系统功能必须满足监、控、存、查、管、用的基本要求，硬件和软件平台界面友好、易学易用、使用方便、图像清晰；采用统一的系统标准和通信协议，使整个系统中各个子系统间能互联互控，充分发挥整个系统的功能。

可靠性：必须保证巡检系统的完整性、正确性和可恢复性，系统的不稳定因素要从硬件、软件系统协同运行中给予充分的防止，如有发生也应做到可即时恢复。保证对系统提供24小时不间断服务。系统的可靠性主要表现在以下几个方面：前端摄像系统的可靠性；信号传输系统的可靠性；数字编解码系统的可靠性；视频存储系统的可靠性；视频管理服务器的可靠性；网络系统的可靠性；软件系统的可靠性。

可扩展性：巡检系统必须具有横向和纵向的扩展能力。在系统横向扩展方面，在满足当前视频巡检需求的基础上，方便扩量，形成更大容量的视频巡检系统。在纵向扩展方面，具有良好的兼容性和通用性，方便用户进行二次功能开发（如图像智能分析等）。

1.2 相关规范

规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行：《安全防范工程技术规范》（GB50348－2004）、《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367－2001）、《安全防范系统验收规则》（GA308－2001）、《安全防范工程程序与要求》（GA/T75－94）、《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198－96）、《建筑物防雷设计规范》（GB50057－94）、《信息技术客户通用电缆铺设要求》（ISO/IEC11801）、《工业电视系统工程技术规范》（GBJ115-87）、《视音频编解码标准——视听对象的编码（6部分）》（ISO/IEC14496）、《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74－2000）。

2 设备选购

整个巡检系统可以分为三个部分，前端采集设备、传输交换系统、存储管理应用。这些部分相互整合，直接关系到整个系统的效果，也直接影响到使用情况。

2.1 前端采集系统

前端采集系统主要是指高清IP网络摄像机，这是整个系统的核心部分之一。由于采集设备架设在楼顶，结合北方大风天气的实际情况，839台采用的是大华的DH-PTZ91460-HNFWX-FL重载热成像摄像机。

这款摄像机内置神经网络处理器，支持AI智能保护功能。具有60倍光学变焦和16倍数字变焦能力，在夜间采用超低照度摄像及2.5km激光补光技术，保证夜间系统的可用性。系统支持H.265等多种标准编码格式，方便后期流媒体转移。同时可实现水平方向360°、垂直方向-45°至60°的连续旋转，摄像头内置300个预置位、8条巡航路径、5条巡迹路径。完全满足839台对天线的巡检要求。

这款摄像机具有IP66防护等级、6kV防雷、防浪涌和防突波保护，保证室外安装后的可靠性。

2.2 传输交换系统

传输交换系统是以网络交换机和传输线路组成，为保障系统的高速、稳定、实时、准确运行，839台天线巡检系统采用的传输线路为屏蔽六类网线，保证在发射台特殊的电磁环境下数据的稳定传输。

网络交换机为H3C的S5560S-28P-SI交换机，这款交换机除了具有千兆交换能力、完备的安全控制策略、丰富的QoS策略、出色的管理性外，最主要是对设备和链路的多重可靠性保护，如硬件的过流、过压、过热保护等，这就极大程度上防止了出现因硬件遭遇外电故障导致的设备损坏；同时在链路级可靠性上，包含LACP/STP/RSTP/MSTP/PVST等保护协议、跨链路聚合能力、冗余备份等手段。极大提高了网络可靠性，防止因大流量业务导致的网络瘫痪。

2.3 存储管理应用部分

存储管理应用部分包含了解码器、综合管理平台机、网络硬盘录像机、网络键盘、客户端PC，是整个系统的另一个核心部分，实现了对前端回传数据的解码、处理、存储和用户实时操控功能。

解码器：选用大华DHNVD1205DH-4I-4K，该款解码器拥有4K分辨率解码能力，支持DVI-I和HDMI共四路采集，12路HDMI输出，最大支持4K分辨率，对MPEG4/H.264/H.265等多种标准网络视频流解码，采用100M/1000M自适应网络接口，同时采用标准网络协议和标准压缩算法，可轻松实现平台互联互通，为后期再次开发提供便利。

综合管理平台机：本系统采用大华DH-DSS7016D-1I作为综合管理平台机，这是一款基于“ALL-IN-ONE”理念的全新平台构架设备，集控制、转发、存储、智能、管理于一身，具有建设低成本、部署运维建议、组合扩展灵活、性能强且安全稳定等优点。除了满足839台自动化巡检系统的要求，这款综合一体机还具备人脸识别分析、门禁管理、道路监控等安防功能，同时还可将839台现有的监控设备添加进去，为后期并入综合一体化平台提供了许多便利功能。

整个天线自动巡检系统，均以千兆交换机和六类屏蔽网线连通，从操控、回传、存储等多个方面保障采集信息的实时性、准确性。

3 部署应用

这套天线自动巡检系统，已在839台部署完毕，在部署过程中，结合发射台定期停电检修这一实际情况，为系统增设了UPS供电单元，保证整套系统可以真正实现全年不间断对天线自动巡检。

实际应用中，根据多年天线巡查经验，共设置241个巡视节点、7条巡视路径，完全覆盖了传统天线巡查所要巡查的点位和线路，并根据日照情况定时巡查天线，避免因逆光拍摄造成视频及画面质量下降。

前端采集设备在开始巡视时全程录像，根据设定的巡视路径逐个对此路径上的巡视节点进行巡视，每个设定的巡视节点上停留90秒钟，每隔30秒钟拍摄一张高清照片，节点之间的转换时间不足1秒。实际部署情况及部分巡检效果如图1至图6所示。

图1 铁塔巡检情况

图2 天线振子连接点

图3 天线振子

图4 监视器、客户端PC、网络键盘部署情况

图5 设备机柜

图6 综合平台机、硬盘录像机、解码器部署情况

根据日照情况，图片所展示的天线位置距离前端采集摄像机约为1.5km。