2. 中国合肥 230026 中国科学技术大学地球与空间科学学院;
3. 中国石家庄 050021 河北省地震局监测网络中心
2. School of Earth and Space Science of USTC, Hefei 230026, China;
3. Hebei Earthquake Agency, Shijiazhuang 050021, China
台站运维是测震台网管理工作的中心环节,其目标是通过一系列管理和技术手段的实施,提高台网的实时运行率和数据可用性,保证台网业务系统的稳定运行(董一兵等,2013)。为了提高台站运维工作效率,工程师们研发了一系列软硬件系统,这些系统各有特点,对于测震台网运行质量的提高发挥了积极作用(潘志宏等,2010;董一兵等, 2015, 2017;阎楷等,2015)。然而,视频监视这种常见的安防手段在无人值守台站的应用却并不多见,主要是由于:视频数据流对链路带宽要求较高,而台站通常地处偏远地区、网络信号覆盖不佳,视频数据传输比较困难。近年来,随着3G/4G移动通信网络的发展,河北一些偏远台站信号覆盖较好,为开展基于4G网络的视频监视创造了条件。为了提高测震台站运维工作效率,设计一套视频监视系统,实现台网中心对测震台站的远程、实时视频监视,数据流监视与中断告警,入侵侦测与告警以及市电中断告警等功能。
1 系统设计 1.1 体系结构测震台站视频监控系统分为中心端子系统和台站端子系统。中心端子系统是一套计算机应用软件,部署在中心台,主要功能是:监视台站的实时数据流、发布数据中断告警提示。台站端子系统是若干软硬件产品的集成,包括3个功能模块:市电监控模块、视频监控模块和通信模块。台站端子系统运行时,市电监控模块负责采集市电实时数据,视频监控模块负责采集地震仪器实时图像,通信模块将数据发送到客户端。系统网络环境见图 1。
测震台站视频监控系统软件由4个功能模块组成(图 2),分别是:视频监视模块、数据流监视模块、报警功能模块及软件配置模块。系统软件业务流程(图 3)如下:软件启动后,加载萤石云库文件;申请萤石tokenkey,分配session;获取设备列表,判断摄像头是否在线,并向在线摄像头申请视频预览,保存图片;读取数据流状态并在界面显示;读取摄像头移动侦测报警信息,查看是否有报警记录;总结各种异常,以弹窗、声音、邮件等方式发布告警信息。
萤石云作为视频云平台,是基于海康威视萤石云平台业务的开放平台,提供外部合作伙伴稳定、持续的视频应用服务,如:智能设备管理、实时视频、录像回放、视频直播、视频分享、第三方微信服务号接入、流媒体服务、云存储服务、报警推送、智能分析等。利用萤石云提供的API进行二次开发,软件可实现与摄像头的交互。萤石云开放平台函数见图 4。
使用C#语言,在萤石云平台基础上进行二次开发,实现中心端子系统,系统主界面见图 5。以窗格形式显示承德中心台负责维护的7个测震台站近实时视频截图,直观显示各种仪器设备的运行状态。截图下部标识有台站代码、照片采集时刻与数据流状态(正常或中断)等信息。右下窗格实时显示系统日志。当台站运行状态发生变化时(如数据中断、数据恢复、供电中断等),系统实时发出弹窗提示、声音报警,并在右下窗格中输出一条日志保存,向系统设置邮箱实时发送报警邮件。
台站端子系统由视频监控设备、市电监控设备、通信设备组成。视频监控设备选择海康威视出品的C5型网络摄像机,该设备支持12 V直流供电,可与测震仪器并联;支持WLAN无线通信,可通过无线局域网传输视频数据;支持定时录像功能;支持本地SD卡和云存储等方式。为了避免外部供电停止导致视频监控中断,为摄像机安装UPS蓄电池;为了增强视频清晰度,在光线较差台站安装补光灯。市电监控设备选择一款声光报警器,安装在机柜内,当市电中断时,设备将发出5—10 s的声光报警,被摄像机的移动侦测捕捉,由中心端子系统向用户进行发布。通信设备选择华为出品的TD-LTE无线数据终端,支持TD-S CDMA网络制式及IEEE 802.3局域网协议,可以将台站视频数据通过4G网络传输至台网中心。
3 系统测试测震台站视频监视系统于2017年9月研制完成,在承德中心台上线测试。将中心端软件安装在该中心台,将台站端设备分别安装于承德、丰宁、宽城、隆化、围场、兴隆、兴隆东等7个测震台站。图 6是系统运行时中心端软件截图,可见:①2017年11月8日16时31分29秒,7个测震台站运行状态良好,数据流业务正常,市电供应正常,未发生非法入侵事件;②宽城台当日09时04分36秒出现数据流中断,15时59分39秒恢复正常。
测震台站视频监视系统实现对测震台站实时数据流状态、外部环境状态、市电供应状态的远程监视与告警。系统提供的视频截图及告警信息有助于故障类型的快速识别及相应处置。该系统在区域测震台网的推广应用,对于提高无人值守台站维护工作的效率、测震台网的实时运行率具有积极作用。
董一兵, 高景春, 刘胜国, 等. 测震仪器健康状态数据交换平台的设计与实现[J]. 地震研究, 2013, 36(3): 379-383. DOI:10.3969/j.issn.1000-0666.2013.03.019 | |
董一兵, 何永波, 刘强, 等. 一种测震仪器数据流接入框架的设计与应用[J]. 地震研究, 2015, 38(2): 326-331. | |
董一兵, 朱音杰, 王仁涛, 等. 基于开源WebGIS的测震台站运维管理系统的设计与实现[J]. 震灾防御技术, 2017, 12(2): 399-408. | |
潘志宏, 崔庆谷, 郭志华, 等. 地震观测台站远程测控系统的研制与应用[J]. 地震地磁观测与研究, 2010, 31(5): 114-117. DOI:10.3969/j.issn.1003-3246.2010.05.020 | |
阎楷, 高冠龙, 杨龙翔, 等. 地震台网基于网络的无人值守[J]. 地震地磁观测与研究, 2015, 36(6): 134-136. |