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巴中市天網數字技術有限公司

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天網水電站數字視頻監控系統應用方案

2016-12-12 16:56| 發布者: admin| 查看: 682| 評論: 0

 項目背景

  某水電站建設于90 年代中后期,庫容約60 億立方米,裝機容量超過300 萬KW,是我國在西部地區的重要能源輸出企業, 在西部電網中占有重要地位。近年來,由于企業管理水平提高,原有模擬CCTV 系統應用不夠方便,逐漸不能滿足實際應用的 需求,亟待為該系統進行改造。

  系統結構

  根據項目的實際情況以及實際的位置分布情況,我們可以將系統簡單的劃分為網絡攝像機前端以及接入網絡、中心服務器 集群、內網訪問用戶(包括監控中心以及普通客戶端)、遠程網絡用戶訪問4 個部分。

  其中,內網訪問用戶包括距離中心服務器較遠的多個用戶,與核心服務器之間提供 1000M 網絡連接。另外,設計系統的外 網訪問按照10 路進行預留。系統結構如下圖所示。

  

  在網絡的構建上,將所有攝像機按照分區接入,區域集中匯聚的方式,包括分布于水電站大壩以及水庫上游區域、壩體以 及各級泄洪洞以及泄洪閘控制設備間、發電機進水口以及閘門控制設備、水輪機層、勵磁層、發電機層、變電站、開關室等各 個區域的攝像機,均按照就近接入區域交換機的原則,采用百兆網絡將攝像機連接到附近的接入交換機;接入層交換機與核心 交換機之間采用光纖連接,匯聚到核心交換機。

 

  部分較遠、攝像機較少的區域的接入交換機采用二次匯聚的方式,保證了足夠的帶寬和網絡狀況的良好,如上圖所示。

  前端選擇

  本系統中的前端攝像機,包括部署于廣場、出入口、生產區域以及重點設備等多種監控場景,使用環境差異大。特別是對 于重點運行設備的監控點位,要求采用高清攝像機提供清晰的圖像。

  英飛拓提供了適應不同應用環境、種類豐富的前端設備供用戶選擇。包括用于場景監控 V1700N-M 系列日夜型網絡快球, 用于固定場景監控的V6102-M 系列日夜型網絡槍機等。所有攝像機均支持MPEG4/MJPEG 雙編碼格式,MPEG4 格式支持主副 雙碼流同時輸出,在提供高清晰度圖像的同時,也可以為一些與中心連接速度有限的,例如網絡遠程訪問用戶,在較低帶寬下 提供流暢的圖像。

  本次建設中,系統的部分重點安保部位使用了英飛拓 V6201-M 系列百萬像素網絡槍機。該攝像機支持高清分辨率輸出,提 供了優秀的圖像品質,受到用戶的好評。

  另外,本次所采用的攝像機均支持 POE 供電,可以為項目施工以帶來很大的便利。

  中心架構

  考慮到系統的前端數量較多,我們采用了多臺服務器并行運行的方式,由中心管理服務器對各個服務器模塊進行統一管理, 實時監測服務器的運行狀況,根據預定策略,為用戶給出管理提示以及故障告警,在系統存在管理需求或者出現異常的時候, 可以提供聲光告警,提醒用戶進行處理。

  考慮到軟件的后端用戶數量較多,為減少前端設備的運行壓力,我們為用戶設置了單獨的流媒體服務器,所有客戶端訪問 圖像時均從流媒體服務器進行獲取。在流媒體服務器出現斷線的情況下,僅具備一定級別的用戶可以通過直接和前端建立連接 以獲取圖像資源。在流媒體服務器恢復正常時,用戶自動重新從流媒體服務器獲取圖像。

  常規數字系統的存儲構架包括前端存儲和中心存儲兩種方式。在設備前端進行存儲可以減小網絡中實時傳輸數據的數據量, 減小網絡的壓力,但是,存儲數據可靠性受環境影響比較大,并且存儲容量受到較大限制。本系統采用了在數據中心采用NVR + IPSAN 的方式作統一存儲,采用RAID5 技術構建的磁盤陣列;為用戶擺脫了存儲容量上的限制,保障了長時間大容量數據存儲 的連續性和可靠性。

  由于采用中心存儲的方式,所有前端攝像機的圖像需要實時傳回數據中心,因此,系統的中心平臺管理服務器、流媒體服 務器、錄像服務器均直接接入核心匯聚交換機,保障足夠的應用帶寬。考慮到服務器網絡端口的可靠性,采納了負載均衡技術, 提高了服務器網絡接口的可靠性。

  報警聯動

  鑒于應用環境的需要,本次監控系統建設需要與消防報警系統聯動功能。系統包括部分已經建設的火災報警系統,同時需 要為部分新增點位添加紅外行人探測等功能。在消防報警部分發生報警輸出時,需要將該探頭附近的攝像機調出到監視器上進 行顯示。另外,部分攝像機在觀看時需要聯動附近的燈光,以提供充足的照明。

  英飛拓軟件提供了在數字前端直接接入開關量、采用 V2431 接入開關量、采用RS232 端口接入報警碼、采用TCP/IP 網絡 接入報警指令等方式,易于集成主流報警設備,例如HONEYWELL 的VISTA 系列等等。這些報警信號可以直接進入V2216 管 理平臺,由CMS 模塊統一進行管理,屏蔽前端差異。軟件中采用統一的報警編號規則,實現視頻聯動、電子地圖等功能。如下 圖:

  用戶原有模擬系統連接采用英飛拓公司的報警接口單元 V2431 實現消防報警到CCTV 系統的接口設備。V2216 網絡視頻管 理平臺充分考慮了對用戶歷史投資的保護,對模擬系統設備提供了良好的支持。軟件平臺中采用串口將報警接口單元V2431 完 成對火災報警信號的統一接入,除此以外,可以采用的方式包括采用串口直接連接到中心管理服務器,或者將報警主機信號接 入串口服務器,再經過網絡傳輸到CMS。對于具備網絡接口的報警主機,可以直接通過中心管理服務器通過以太網進行接收。 此外,英飛拓還可以根據用戶需求,進行報警接入信號的定制。

  其余在新增點位附近有需要接入報警的,可將其開關量信號就近接入前端攝像機的IO 口,接入軟件進行管理;對于有燈光 聯動的,將攝像機的報警輸出連接到相應設備上,通過繼電器即可實現對燈光照明等設備的控制。系統中對報警信號的響應和 處理由中心管理服務器來完成統一處理。

  遠程瀏覽

  系統的另外一個重要功能是實現遠程用戶瀏覽。除常規用戶外,部分用戶需要通過網絡實現遠程觀看功能。借助于互聯網, 英飛拓 V2216 系統軟件提供了網絡遠程視頻觀看的支持,用戶可以采用客戶端或者瀏覽器通過互聯網遠程觀看系統內的視頻圖 像。

  V2216 網絡視頻管理平臺提供了Web 服務器模塊,根據系統策略,用戶通過互聯網可以獲得與本地用戶相同的權限。軟件 的用戶漫游功能使得用戶從任意點登陸均可獲得系統內同等用戶權限,包括視頻瀏覽,錄像查看,日志查詢等功能都可以通過 遠程完成,使系統可以延伸至任意角落。

  本系統中,一個分區域與主區域之間僅有 10M 帶寬連接。由于帶寬限制,必須對用戶觀看數量和視頻資源使用采取一定的 策略,以保證具備較高權限的用戶能訪問圖像資源。

  針對有限帶寬下的應用,V2216 提供了包括限制用戶實時訪問的視頻數量,允許高權限用戶搶占通道等等策略,保證了在 帶寬有限的情況下,高權限用戶可以優先得到視頻圖像。V2216 為特定用戶組設置了連接數量限制,限制該組用戶同時觀看的 視頻總數;同時,還可以為用戶可查看的碼流進行限制,對低權限用戶可以采用僅查看子碼流或者在設置的上限帶寬臨近的時 候,自動將權限級別較低的用戶切換到子碼流進行顯示;在高權限用戶訪問帶寬使用較高時,可以搶斷低權限用戶使用帶寬, 并在低優先級的用戶客戶端上進行提示;待高權限用戶釋放掉訪問資源后,低權限用戶可以自動恢復連接,以充分保證高權限 用戶的觀看需求。

  錄像管理

  另外一個重要的特點是V2216 網絡視頻管理平臺中NVR 模塊對前端錄像功能的深入理解。考慮到錄像的實際需要,一個系 統中不同攝像機點位的重要性的差異是比較大的,英飛拓為網絡錄像模塊引入豐富的錄像策略管理。

  以該系統為例,需要對常規點位采用 15 天錄像,對蓄水大壩、發電機層、勵磁層以及電廠核心區域的重要出入口等位置, 需要設置1 個月甚至更長的錄像時間。V2216 網絡視頻管理平臺的設計中充分考慮到這一點,用戶可以設置靈活的錄像策略, 對不同的攝像機應用不同的錄像管理策略,實現對重要通道進行長時間錄像的功能,需要修改錄像長度時間時,僅需要修正相 應的錄像策略,即可達到對采用該策略的攝像機的錄像方式進行統一修改。

  出于安全考慮,部分攝像機點位需要在部署于異地的服務器上進行重復錄像。NVR 軟件模塊可以將有需求的點位的錄像文 件在異地進行鏡像保存,提供網絡容錯功能,在遠程網絡故障斷開一段時間再次恢復后,可以自動將本地存儲空間的文件同步 到遠程存儲空間中,為錄像文件提供了可靠的后備,整個過程僅需要設置相應的錄像策略,無需人工干預。

  NVR 服務器模塊可以提供再次壓縮功能,對有超長時間保存需求的攝像機通道的歷史錄像文件進行體積壓縮,以達到節約 空間,實現超長時間保存的功能。

  管理控制

  V2216 網絡視頻管理平臺系統繼承了英飛拓矩陣的主要功能特點,用戶可以方便的在電視墻上實現系統巡視、成組切換等 常用功能,通過客戶端,用戶可以遠程接入管理、觀看和操作系統,便于實現。此外,軟件具備豐富的報警處理與管理機制, 根據不同的狀態輸入,可以觸發錄像、觸發圖像報警聯動以及在指定的客戶端進行告警等等一系列靈活的處理過程,更切近用 戶的實際需要。

  基于 V2216 網絡視頻管理平臺系統靈活的架構,用戶可以根據需求進行合理的配置,以達到組建巨大前端接入數量的系統。 通過軟件系統聯網,可以為用戶構建分布式的超大型數字視頻監控網絡,為用戶提供更安全、更便捷的視頻應用平臺。

  本系統建設完成后,不僅滿足用戶的安全防范需求,同時為用戶的生產管理以及決策提供了輔助支持,為其它后臺圖像應 用提供良好的基礎。

  V2216 網絡視頻管理平臺介紹

  V2216 網絡視頻管理平臺是一套采用模塊化設計,支持多服務器并行的大型數字視頻管理軟件。根據支持視頻的路數功能 的不同,分為基礎版,專業版和企業版,單中心最大支持9999 路視頻圖像接入,多套軟件之間支持級聯,以組建更大的數字視頻系統。

  軟件平臺的主要功能模塊由中心管理服務器模塊 V2216-CMS、流媒體轉發模塊V2216-SMT、網絡錄像模塊V2216-NVR 以 及客戶端模塊V2216-LMC 構成。

  中心管理模塊CMS

  中心管理模塊主要完成系統其他所有模塊的管理,負責的功能包括系統結構配置管理、管理其它軟件模塊運行情況、提供 運行狀態監測、協調多個軟件模塊的并發運行,同時對前端點的接入和對后端用戶的訪問及控制權限的限制。此外,CMS 模塊 可以提供系統整體的運行狀況報告,對其它模塊的管理和運行狀況監測。

  V2216 網絡視頻管理平臺充分考慮到系統的可靠性要求,系統的CMS 模塊支持采用雙機冗余熱備方式架設服務器,在主服 務器出現異常的時候,后備服務器能自動接管服務,保證系統的不間斷運行。

  CMS 可以管理靈活的結構配置,用戶可以根據需要SMT、NVR 模塊在多臺服務器上并行運作,組成流媒體服務器集群或 者錄像服務器集群,從而構建可靠滿足更高應用需求的系統。

  在軟件的管理上,接入網絡中的所有數字設備均可由管理服務器進行統一管理并提供狀態診斷;軟件體系中采用多級交叉 權限認證,確保了系統的安全性;軟件支持高權限用戶控制優先搶斷,充分保證具備更高優先級的用戶可以實時獲取控制權; 多套軟件平臺之間支持多級、多種拓撲結構聯網,適應范圍廣泛;軟件具備強大的門禁、報警等系統聯動功能,支持多種報警 信號接入方式,為用戶提供完善的報警管理機制;除此之外,軟件支持數字視頻和模擬視頻混合統一接入,屏蔽資源差異,為 用戶提供標準的應用服務。

  在軟件的操作上,英飛拓數字軟件提供了良好的人機界面。除提供標準樹狀目錄供用戶按照區域篩選圖像外,系統提供了 強大的電子地圖功能,用戶可以通過軟件的電子地圖快速的查找到需要的攝像機圖像;系統中的所有前端圖像,包括快球、百 萬像素攝像機等的圖像都可以通過鍵盤在監視器上進行切換,兼顧了模擬矩陣系統用戶的使用習慣。

  流媒體分發模塊SMT

  SMT 負責按照系統配置,通過網絡把從前端獲取到的視頻流轉發給有合法視頻請求的用戶,根據實際設置,包括后臺多個 客戶端用戶對同一個前端的實時圖像訪問、異地錄像備份、遠程多級聯網等多種碼流請求,都可以指定為由SMT 服務器負責實 現,以減少攝像機前端到中心的帶寬占用,確保前端網絡負載不會過大,保障實時圖像瀏覽和錄像。配合CMS 模塊的接入管理, 可以準確的控制用戶對前端的訪問權限。

  基于SMT服務器的引入以及多級轉發功能的引入,V2216 網絡視頻管理平臺的整體承載能力得到了一個量的飛躍:每個SMT 模塊可支持300 路D1 或者1000 路CIF 視頻資源的轉發,單個CMS 模塊可管理100 個SMT 模塊。按此規模進行計算,單套軟 件系統最多可以支持管理到12800 路D1/100000 路CIF 資源的轉發;通過CMS 的聯網,系統可以支持近乎無限路的視頻資源轉 發。

  SMT 模塊可以提供軟件模塊的實時運行狀態給用戶進行監測,在多臺SMT 服務器并行協同運行的情況下,用戶可以指定其 中的一臺或者多臺采用后備冗余方式工作,根據設定的冗余策略,正常運行的服務器由于硬件或者電源等原因出現故障時,其 正在執行的工作任務可以自動的由指定的后備服務器進行接管,由處于后備狀態的服務器接替其工作情況。當故障服務器恢復 正常后,用戶可以根據設定自動取消后備服務器的任務。

  網絡錄像模塊NVR

  網絡錄像模塊主要處理錄像資料的存儲寫入、錄像查詢以及錄像文件的生成管理等。NVR 模塊支持定時/移動偵測/事件觸 發等多種預定策略。通過為各個NVR 制定錄像策略,可以組合實現用戶的不同錄像需求。 NVR 模塊可以靈活的支持DAS/SAN 等多種存儲方式,與SMT 類似,NVR 的錄像策略也可以被靈活的指定,多臺NVR 可 以協同運行,支持后備存儲池,在錄像服務器集群中的某臺NVR 出現故障時,其當前服務可以被后備NVR 所接管,保持錄像 服務的連續性,確保不會出現錄像資料丟失。

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