基于硬盘录像机的现场指挥部多路视频同步展示系统

郑 超 肖 健 林岩钊

（ 福建省地震局，福建 福州350003）

1 概述

福建省地处我国东南沿海地震带北段， 历史上曾多次遭受7 级以上地震的破坏[1]。 为了解地震成因，探明福建及其邻近海域地壳和上地幔结构，特别是滨海断裂带的位置和规模情况，进一步提升闽台地区防震减灾事业能力水平和防范化解重大灾害风险能力，福建省地震局从2013 年就开始实施“ 福建及台湾海峡地壳深部构造陆海联测”计划，通过采用移动式气枪震源系统在陆域水库以及海域进行定点人工地震激发作业，使用联合观测技术以及数据分析技术，尝试了解更详细的地壳及上地幔的深部结构信息。

整个陆海联测科学试验的指挥部设在厦门。 指挥部的主要工作是对整个试验过程的实时监控、 数据分析处理和现场展示。 因此在指挥部音视频会议搭建方面， 需要考虑不同作业场区视频监控画面的汇集与调度的问题。 在之前的技术方案中，数据传输方式为：海域作业通过卫星链路，陆域水库作业通过网络专线分别与指挥部进行通信。 由于卫星链路的带宽限制[4]和费用，对于海域仅要求能视频会议即可。 在陆上，网络条件相对海上要好，但在之前技术方案中，还是采用和海上相同的模式，即仅通过视频会议这种独立的一对一方式，导致无法将多个现场画面进行铺开展示，受到视频会议带宽的局限，画面的数量和清晰度也都不尽人意，因此在前几次的试验工作中并没有取得很好的画面展示效果。

针对上述问题，本文针对陆域视频传输，提出改进方案。 在本地端使用硬盘录像机为硬件媒介，通过视频数据服务，将多路信号实时存储， 并向对端提供视频调用服务。 通过以数据存储调用的服务形式，实现所有视频数据的实时保存，也将分散的视频数据流进行了归拢和统一，便于统一管理和数据传输，也满足对端各种视频调用的需求。

2 主要背景与研究目标

关于主要研究目标前面已有所阐述。 设在厦门的现场指挥部需要对陆域的现场工作进行更详细的监控和展示，因此需要对现有的视频系统进行相应的升级。 现对涉及到的主要环境进行简要的阐述。

陆域的现场工作主要围绕着浮台气枪激发开展的， 其场区布局大致如图1。

在岸边有个视频控制室， 负责对场区所有监控视频的调度工作。 场区安放监控的位置大致为3 处：a.气枪控制室，这里有气枪工作实际情况的画面，控制室内多台电脑显示屏可以实时显示多项气枪工作参数；b.浮台，这里是气枪激发的地方。 通过浮台监控可以观看到实际气枪触发后，水面与浮台的反应情况，可以比较直观的看到气枪从充气、枪控系统触发、气体从气枪中高速喷出引起的浮台振动以及气泡出水等过程；c.浮台远处，这里的监控可以反映整个工作场区的情况。 这三处监控数据都是直接传输到视频控制室。

图1 陆域现场监控分布

图2 指挥部会场布局

厦门指挥部现场方面，会场可容下5-7 个显示幕布，如图2。其中两个幕布用于陆域和海域的视频会议。 多出的幕布用于展示实时数据处理结果和现场工作情况。 本次与以往不同的是，指挥部现场要求能提供陆域水库多路视频监控画面，因此使用以往单独依靠视频会议的方式是不能实现的。 因为视频会议同时只能存在一个画面，对于多个画面的需求就无能为力（ 图2）。

先前视频控制系统（ 如图3），更多是解决异地视频通信的问题，没对视频控制和调用做太多考虑。 在早期的技术方案中，陆域水库的安装枪控软件（ 控制气枪激发）的计算机VGA 视频信号通过AV 转换器转为模拟视频信号， 与模拟视频摄像机拍摄的枪压监控屏画面、浮台监控画面以及浮台远景画面，经过视频矩阵调度后接入视频会议终端，而视频会议终端通过陆域水库的千兆交换机接入地震行业网，与厦门现场指挥部的视频会议终端组会。 根据厦门现场指挥部的实际需要求，从枪控计算机信号、枪压监控屏画面、浮台监控画面和浮台远景画面中选择一路送回厦门现场指挥部， 并通过投影仪展示在屏幕墙上。 显然早期的陆域通讯技术方案只能满足现场指挥部的基本要求，选择性地送一路视频到现场指挥部，如果现场指挥部需要了解气枪从充气、枪控系统触发、气体从气枪中高速喷出引起的浮台振动以及气泡出水等过程，需要多次激发，分阶段掌握各个过程，无法直接清晰地展示整个过程。

图3 早期陆域通讯技术系统示意图

3 系统改进与实现

在此前，对于指挥部现场的展示上，也有类似问题，通过现场指挥部技术保障组研发了一套指挥部技术系统可移动监控系统[5]，实现了可以在移动终端上查看现场指挥部技术系统的监控画面，大力缓和指挥部的现势性需求，但对于指挥部同步展示陆域气枪激发的全过程的需求还未满足。

虽然这套可移动监控系统不能套用， 但可以从中得到一些启示，即可以不依赖视频会议终端，通过另外的独立的视频服务系统来完成远程视频调用动作。 通过缓存，甚至是存储实时视频流，集中所有源视频数据，然后再以统一的接口提供远程视频服务。 虽然该方法会多占用专线带宽，但在与网络组的研究后，打消了这个顾虑，带宽是可以满足需求的。

基于这种思路，通过多方调研，现场指挥部技术保障组提出了一种基于硬盘录像机的现场指挥部多路视频同步展示系统，图4 为改进的技术系统示意图。 枪控计算机转换的AV 视频信号、枪压监控屏画面、浮台监控画面以及浮台远景画面在原有接入视频矩阵的同时，还接入硬盘录像机，硬盘录像机通过网络接入地震行业网，同时厦门现场指挥部也部署多套计算机接入地震行业网，这些计算机通过地震行业网登录陆域水库的硬盘录像机，查看各自的画面，最后将这些计算机的信号输出到显示墙上，实现了对陆域多路视频进行同步展示，参会人员可以实时查看气枪激发的整个过程，加深对气枪震源的认识。 值得一提的是， 硬盘录像机还可以输出多路视频合并的信号，也就意味着，指挥部也可以只通过一台计算机将所有的画面展示在屏幕墙上。

图4 改进的陆域通讯技术系统示意图

结束语

本文提出的基于硬盘录像机的现场指挥部多路视频同步展示系统，在增加少量通用设备的前提下，可以同时展示陆域水库多个视频监控画面，便于与会人员更好地掌握气枪激发的各个过程，也极大提升现场指挥部通讯技术的信息化水平。