作者：彭涛 郑伟 胡春 刘兴忠
摘 要：简要介绍了四川省新一代天气雷达远程视频监控系统的组成、功能，以及系统设计，主要环节。系统面向全省雷达台站、各级技术保障人员、故障会商诊断专家、各级领导等，进行实时、双向和交互式的远程异地通信，为雷达保障技术人员提供广泛交流的平台
关键词：雷达；远程视频监控；视频编码
1 引言
随着计算机网络技术、通讯技术、数字视频技术的发展，计算机监控系统在生产和生活中发挥越来越重要的作用。远程视频监控系统是将通信技术、计算机网络技术融于一体，利用监控设备把两地或者是多个地点的监控连接起来，进行实时、双向和交互式的远程异地通信。监控系统能实时传送监控室或参会者的形象、声音以及会议资料图表和相关事物的图像等，使身居不同地点的与会者可以互相闻声见影，如同坐在同一间监控会议室中一样，便于使用远程商讨工作、提高工作效率，并节省时间和费用。
2 系统的设计
2.1 系统类型
在新一代天气雷达远程视频监控系统中，图像传输质量的优劣是关键，而决定图像质量的是图像传输所采用的视频编码，即压缩算法。目前最广泛运用的是基于h.264、h.320和h.323三种通信协议的网络架构，也是目前网络视频通讯设备主要运用的三种网络类型。Www.11665.Com
h.264/mpeg-4 av是目前最新、最有前途的视频压缩标准。h.264是由itu-t和iso/iec的联合开发组共同开发的最新国际视频编码标准。通过该标准，在同等图像质量下的压缩效率比以前的标准提高了2倍以上，因此，h.264被普遍认为是最有影响力的行业标准。
h.264和以前的标准一样，也是dpcm加变换编码的混合编码模式。但它采用“回归基本”的简洁设计，不用众多的选项，获得比h.263++好得多的压缩性能；加强了对各种信道的适应能力，采用“网络友好”的结构和语法，有利于对误码和丢包的处理；应用目标范围较宽，以满足不同速率、不同解析度以及不同传输（存储）场合的需求。
h．264的编码过程是，将图像分为子图像块，以子图像块作为编码单元。首先当采用帧内模式编码时，对图像块进行变换、量化和熵编码（或变长编码），消除其冗余空间；其次当采用帧间模式编码时，对帧间图像采用运动估计和补偿方法，只对图像序列中变化部分编码以消除其冗余时间。h.264的解码过程为编码的逆过程。
由于采用了先进的h.264编码算法，使得多画面和语音信号的传输带宽大大降低，完全满足气象专用网的带宽要求，实现了音视频信号的连续稳定的传输和还原。本视频监控系统正是采用了h.264先进的编解码技术，使该系统具有较强的先进性和实用性。
2.2 系统设计
2.2.1 雷达设备安全监视系统
在雷达设备正常运行的情况下，安装在雷达机房、天线罩以及雷达站周边环境的多个摄像头（一般在5个左右），把各自的监视画面通过硬盘录像机刻录保存、本地显示，同时多路合成，传输至局大院内有人值守的雷达控制值班室，再把雷达机房和天线罩内以及一个维修用移动摄像头画面共三个画面，通过气象专网传输至省局探测中心。
2.2.2 可视化故障维修会商子系统
当雷达发生故障，按雷达故障维修流程台站机务员4个小时内无法排除时，则需请求本省雷达技术保障部门的专家和业务骨干，启动本系统进行电话指导或远程视频会商。12小时后，故障如仍未排除，则由成都区域中心技术保障部门组织专家利用本系统进行远程视频会商，雷达站通过移动视频和音频装置把雷达维修现场情况实时传输到中心站和远程雷达专家，使专家如身临其境般对现场维修人员进行维修指导，从而大大提高雷达故障诊断效率，缩短维修时间，降低雷达系统维护经费。
2.3 系统主要内容
本系统具有雷达安全远程监控和故障诊断功能，也可作为技术人员业务培训和经验交流之用，还可替代雷达部分巡检工作。其主要内容包括：
（1）启动本系统后，雷达专家能及时接收到雷达故障信息文件和多媒体音频视频信号，全面了解故障现象，并通过现场的移动式音频、视频装置，真实直观地观看到维修现场的故障情况，从而方便准确地指导现场维修人员排除故障。
（2）会商系统分为省级和区域级，由一个主控系统和多个子系统组成，主控系统具备多画面实时显示、语言交流和主控切换功能。
（3）雷达站的摄像头和语音装置要求是可移动式装置，能非常灵活地对室内室外维修现场、检查和检测部位、测试数据和波形等进行可移动式监视，以及专家和维修人员的语言交流。
（4）会商系统具备会商直播功能，会商时，各雷达站系统维护员能观看到雷达维修现场和会商现场两个画面，进行故障维修观摩学习。
（5）本系统具有录音录像功能，作为资料保存。
3 系统构成及功能
3.1 系统设备
四川省新一代天气雷达远程视频监控系统中心端采用nc400设备，雷达站点使用pvs100设备，领导终端和会商终端不需要硬件设备，只需要在计算机上安装远程视频监控软件。
nc400设计上采用h.264监控会议网络协议框架，提供多至8路视频源输入，2路视频输出接口。其中一路为vga输出接口，另一路为video输出接口，完全满足用户不同的显示设备需求。
与传统视频监控相比，nc400高清晰监控终端采用的是业界先进的h.264编解码技术，采用开放式操作系统，借助高速率的传输手段，实现了图像和声音的高质量传输和接收，画面质量达到了广播级水平。并且，终端安装灵活、可靠性高、接口丰富、图像清晰的同时，还提供了强大的vga输出功能，再现监控实况，监控和会议过程沟通流畅。
nc400终端主机作为核心设备，将本端图像和语音编码后发送至传输网络，同时将接收到的远端图像和语音进行解码后传输到本端所连接的视音频外设。终端主机由主板、音频加红外接收板和通信接口板组成。其中，主板实现终端的主要功能；通信接口板提供丰富接口，支持vga和video两种视频信号同步输出；通信接口提供rj45通信接口。
pvs100设备和计算机组成视频监控系统的终端，视频监控软件安装在计算机上。使用pvs100组成的终端与nc400设备组建一个完整的网络视频监控系统。
pvs100网络视频监控终端是用于数字音视频在以太网实时传输的设备，采用特别针对多媒体处理而设计的可编程高速数字信号处理器（dsp），结合高性能的操作系统和音、视频压缩算法，使得图像和音频在以太网传输更加流畅并且显示更加清晰细腻；并且pvs100本身具有音频放大功能，可以增强音频传输效果。pvs100和计算机可以增强传统监视系统的性能，并为在一个安全的局域网或互联网上发布监控图像提供连通性。视频摄像机的管理、配置和监控等功能都很容易通过软件操作界面来完成，操作简单方便。
由pvs100设备构建的视频终端采用了软件与硬件相结合的方式，设备的稳定性决定于计算机机的稳定性。视频输出直接在计算机本地显示器上显示，根据用户需要也可以通过转接器在电视上显示。
3.2 系统功能
支持8/4路模拟视频图像输入；设备支持2个话筒接口，内置音频放大功能；设备内置语音混合模式，多个语音输出接口，满足视频监控系统需求；pvs100标准rs232通讯，支持与计算机串口通信；标准红外接口，支持红外遥控（v1.3）；中心支持点对多点的监控会议模式；支持多画面显示；中心本地录像存储；支持画面循环显示；支持本地/远端云台控制；支持日期、时间显示；图像支持d1、2cif、cif格式；语音视频双向同步传输，无抖动和延迟；两级用户账户管理。
由于视频信号传输信道是采用气象专用局域网t进行传输的，保证了视频画面的实时性、连续性和清晰度。
4 结语
新一代天气雷达安全监视和远程视频会商系统是一个规模大、涉及面广、技术含量较高、实用性很强的业务化集成系统，对新一代天气雷达的技术支持保障具有非常重要的作用，同时，在国内具有独特、新颖、实用等领先优势，所以本系统的应用必将大力提升我省气象技术支持保障能力。本系统也可进行适当修改后推广应用到其他大气探测自动化领域的技术支持保障工作中；其中的可视化远程会商系统可替代雷达巡检的部分工作，还可作为本部门业务人员的技术培训和经验交流之用；不仅会大大提高雷达故障的维修时效，确保天气雷达在灾害性天气监测预警中发挥作用，而且会大大减轻雷达专家和工程技术人员往返现场抢修的劳动强度，节约雷达维护、维持经费；本系统具有可向全国其他区域中心雷达站网推广应用的实用价值，发挥更大的作用。
参考文献
［1］欧阳合，韩军译．lain e g r．h．264和mpeg一4视频压缩：新一代多媒体的视频编码技术［m］.北京：国防科技大学出版社，2004.
