安徽水利遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

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總體概述

　　數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個以多媒體技術(shù)、數(shù)字圖像處理與存儲、通信、計算機等新技術(shù)于一體的新型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于多種場合。安徽省將重要水利防洪工程和控制閘站建設(shè)成具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化相結(jié)合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以為各級防汛部門提供實時和直觀的汛情、工情圖像信息，對提高防汛抗旱指揮決策水平和推進(jìn)安徽水利信息化的發(fā)展具有重要意義。

　　需求分析

　　安徽省重要的水利防洪工程大部分座落在長江、淮河流域及偏遠(yuǎn)山區(qū)，點多、分布范圍廣、交通不便、環(huán)境條件較差。覆蓋這些水利防洪工程的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點。

　　系統(tǒng)具有強大的接入能力，以實現(xiàn)全省多站點、大范圍監(jiān)控點的接入。

　　系統(tǒng)必須支持靈活的接入方式，以適應(yīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)和組網(wǎng)的需要。

　　系統(tǒng)應(yīng)組網(wǎng)簡單，視頻圖像清晰度高、實時性強，信道帶寬占用率低。

　　采用的設(shè)備應(yīng)具有遠(yuǎn)程配置、管理、維護(hù)和自啟動能力；設(shè)備功耗低且適合在野外惡劣的環(huán)境氣候條件下長期連續(xù)運行。

　　系統(tǒng)組網(wǎng)方案應(yīng)具有可靠性、安全性、先進(jìn)性、實用性、開放性、可擴充性和靈活性。

　　系統(tǒng)軟件應(yīng)界面友好，能實現(xiàn)分級、分層管理功能。

　　建成后的安徽水利遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)能滿足安徽省各級防汛部門對全省重要水利防洪工程實時情況的了解和調(diào)度運用的監(jiān)督管理的要求。

　　系統(tǒng)組網(wǎng)方案

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　　系統(tǒng)從視頻圖像信息共享、圖像清晰度、網(wǎng)絡(luò)帶寬占用率及網(wǎng)絡(luò)管理等方面綜合考慮，選用數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)，依靠全省已建的防汛抗旱通信骨干網(wǎng)組建遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議，前端選用具有MPEG-4壓縮方式、嵌入式結(jié)構(gòu)和DSP芯片的硬件編碼器設(shè)備。視頻信號通過編碼器被壓縮編碼后轉(zhuǎn)換為基于IP的MPEG-4碼流，與控制信號一起傳送到IP網(wǎng)絡(luò)中。系統(tǒng)圖像解析度為706×576（PAL），具有硬解壓和軟解壓方式，傳輸速率可在64～1500kbit/s之間設(shè)置。為便于系統(tǒng)的集中管理，設(shè)置省中心和市級分中心兩級服務(wù)器，所有用戶由省中心的認(rèn)證服務(wù)器統(tǒng)一授權(quán)和管理。系統(tǒng)通過視頻服務(wù)器把監(jiān)控圖像傳送至通信骨干網(wǎng)上任何需要的節(jié)點。系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　這種方式的優(yōu)點主要有以下幾點：

　　1.系統(tǒng)可以在防汛抗旱骨干網(wǎng)或計算機局域網(wǎng)上傳輸視頻圖像，不受距離的限制，信號不易受干擾，可以保障視頻圖像的傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性、可靠性。

　　2.視頻圖像傳輸利用已建的防汛抗旱通信骨干網(wǎng)和計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，無須重新組建傳輸網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)帶寬可重復(fù)利用，節(jié)省了投資成本。

　　3.組網(wǎng)方式靈活，系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程管理和設(shè)置，無須人工現(xiàn)場操作，管理維護(hù)方便。

　　4.視頻圖像數(shù)據(jù)可存儲在計算機硬盤或保存在光盤中，查詢十分簡便、快捷。

　　（二）系統(tǒng)組成

　　1.前端設(shè)備：主要由攝像機、編碼器等設(shè)備組成。攝像機一般采用三星或明景彩色智能一體化球機，編碼器采用安徽廣成科技公司的GC-NETENC-10系列網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器。

　　2.中心設(shè)備：整個系統(tǒng)建設(shè)兩級監(jiān)控中心，即市級監(jiān)分中心和省級監(jiān)控中心。市級分中心設(shè)置一臺視頻服務(wù)器，并安裝分中心視頻監(jiān)控軟件；省級監(jiān)控中心設(shè)置視頻服務(wù)器和認(rèn)證服務(wù)器，并安裝相應(yīng)的服務(wù)管理軟件，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)和集中管理。省中心視頻服務(wù)器同時安裝電子地圖軟件，被授權(quán)用戶可通過點擊電子地圖瀏覽所要觀看監(jiān)視點的圖像。

　　3.傳輸系統(tǒng)：利用已建的安徽省防汛抗旱通信骨干網(wǎng)進(jìn)行視頻圖像的傳輸。沿淮各重要閘站通過自建的微波電路和北電Passport4460多業(yè)務(wù)交換機接入全省防汛抗旱通信骨干網(wǎng)，其它監(jiān)視點通過租用公網(wǎng)光纖電路（或自建）接入所屬市級單位局域網(wǎng)，通過北電Passport7440多業(yè)務(wù)交換機接入全省防汛抗旱通信骨干網(wǎng)。

　　4.客戶端：主要為各局域網(wǎng)內(nèi)用戶，被授權(quán)用戶可通過客戶端軟件或IE瀏覽器方式進(jìn)行視頻圖像選擇觀看和控制。各用戶可以擁有不同的權(quán)限，實現(xiàn)對各監(jiān)視點的圖像進(jìn)行選擇觀看、查詢、錄像、回放等操作。

　　5.顯示設(shè)備：系統(tǒng)在省中心設(shè)置電視監(jiān)視墻，通過網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器將所要瀏覽的圖像先進(jìn)行硬解壓，再輸出到電視監(jiān)視墻進(jìn)行顯示。

　　6.接地系統(tǒng)：考慮到大部分監(jiān)視點都設(shè)置在野外，在每個監(jiān)視點的前端安裝電源、信號防雷模塊，并構(gòu)建可靠的接地網(wǎng)，防止雷擊對設(shè)備造成的損壞。

　?。ㄈ┦?、市兩級組網(wǎng)方式

　　遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)是一個具有特殊應(yīng)用和QoS要求的IP網(wǎng)絡(luò)?？紤]到網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)帶寬資源等問題，結(jié)合安徽省通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，系統(tǒng)的建設(shè)利用已建的安徽省防汛抗旱通信骨干網(wǎng)多業(yè)務(wù)交換機設(shè)備對電路帶寬按需分配的特性，省市兩級的組網(wǎng)方案采用虛擬路由方式。計算機廣域網(wǎng)與遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)網(wǎng)通過多業(yè)務(wù)交換機虛擬成兩個路由，構(gòu)成兩個緊密相連又相對獨立的網(wǎng)絡(luò)。

　　各監(jiān)視點的視頻信號通過多業(yè)務(wù)交換機以太網(wǎng)口接入省防汛抗旱通信骨干網(wǎng)，通過Diffserv與QoS參數(shù)之間的映射，將不同級別的IP數(shù)據(jù)包映射到具有不同QoS要求的PVC或SVC上，從而實現(xiàn)將QoS從LAN到WAN的映射，為視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了端到端的QoS保障。

　　這種組網(wǎng)方案實施的優(yōu)點為：一是可以利用多業(yè)務(wù)交換機優(yōu)先級設(shè)定，有效保證遠(yuǎn)程監(jiān)視業(yè)務(wù)所需要的帶寬，從而使圖像質(zhì)量得到保證，這種方法相對于IP路由方式的QoS等方式有更大的優(yōu)越性；二是將局域網(wǎng)與遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)網(wǎng)隔離開來，最大限度地避免視頻服務(wù)器受本地局域網(wǎng)計算機病毒的影響，或通過局域網(wǎng)感染其它節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備。

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　　編碼器和服務(wù)器之間采用UDP通信模式。這種模式有利于減小傳輸網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)載，保障視頻圖像的連續(xù)性、服務(wù)器和服務(wù)器、客戶端和服務(wù)器之間建立兩個連接，分別是控制信號和數(shù)據(jù)信號的連接，這兩個連接都是采用TCP方式，以保障兩種信號傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

　　系統(tǒng)實現(xiàn)的功能及應(yīng)用

　　目前，全省已先后建設(shè)了潁河阜陽閘、淮河蚌埠閘、茨懷新河上橋閘、荊山湖進(jìn)洪閘、合肥董鋪水庫、黃山新安江大橋、安慶長江水位站、蕪湖長江水位站、銅陵橫港水位站等的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)。已建設(shè)的安徽省水利遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)具有以下功能。

　　實現(xiàn)了高清晰度圖像信息在網(wǎng)上共享的要求。

　　提供客戶端軟件和基于電子地圖的WEB查詢功能，使計算機網(wǎng)絡(luò)上被授權(quán)用戶可通過瀏覽器點擊查看前端監(jiān)控點的視頻監(jiān)視圖像，并可對云臺進(jìn)行控制。

　　實現(xiàn)監(jiān)控中心對前端編碼器和市級服務(wù)器進(jìn)行集中控制管理。

　　具備自動輪巡、監(jiān)視所有聯(lián)網(wǎng)前端編碼器功能。

　　已建成的安徽水利遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)為防汛抗旱工作和重要防洪工程的綜合運用提供了可靠的保障。經(jīng)過近兩年運行考驗發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、操作管理方便、圖像清晰，完全達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。下一步將繼續(xù)在全省重要的水利防洪工程點建設(shè)視頻監(jiān)視點。

　　系統(tǒng)特征

　?。ㄒ唬┏浞掷靡呀ǖ陌不帐》姥纯购稻C合通信網(wǎng)多業(yè)務(wù)交換機設(shè)備對電路帶寬按需分配的特性，保證了視頻圖像在通信骨干網(wǎng)中的傳輸帶寬。

　　（二）通過多業(yè)務(wù)交換機提供的虛擬路由器技術(shù)，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)和計算機數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在同一個多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺上并存，既相對獨立，又可以實現(xiàn)互聯(lián)互通。

　?。ㄈ┎捎肕PEG-4圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)硬件編碼器，保證了高質(zhì)量的動態(tài)圖像。

　?。ㄋ模┩ㄟ^分組方式來觀看多路視頻圖像，解決一次性觀察多路視頻數(shù)量受限制的問題，并可自動地在不同分組間切換。

　?。ㄎ澹┫到y(tǒng)能實現(xiàn)分級、分層管理，維護(hù)管理容易、便捷。

　　信令協(xié)議

　　現(xiàn)有的視頻監(jiān)視系統(tǒng)大都各自為政，沒有遵照一定的標(biāo)準(zhǔn)，也沒有采用某種協(xié)議來支持互通。視頻監(jiān)視尚沒有一個統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以借用的協(xié)議最主要的是廣泛用于VoIP的H.323體系與SIP.鑒于以上這種情況，為支持全省視頻監(jiān)視系統(tǒng)的互聯(lián)互通，統(tǒng)一設(shè)備選型和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是非常重要的，否則將造成信息資源的浪費，也為系統(tǒng)的運行管理帶來困難。

　　遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)的建設(shè)，進(jìn)一步提高了安徽省防汛抗旱工作和重要水利防洪工程的現(xiàn)代化管理水平，促進(jìn)了安徽水利信息化的發(fā)展。隨著圖像處理、計算機通信、傳輸?shù)燃夹g(shù)的飛速發(fā)展，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視必將會在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。

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