許志勇 王占華 董 敏 李 睿

水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)框架探討

許志勇 王占華 董 敏 李 睿

一、前言

實(shí)施水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)，在防洪減災(zāi)、水污染防治、水資源綜合開發(fā)利用等方面發(fā)揮著重要作用。

但其系統(tǒng)建設(shè)目前尚存在諸多問題：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)管理等環(huán)節(jié)尚未做到統(tǒng)一規(guī)劃；運(yùn)行經(jīng)費(fèi)不足，管理重視程度不高；網(wǎng)絡(luò)及傳輸通道不夠完善；沒有一套完整的綜合管理訪問平臺軟件等等。同時(shí)，水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)具有其特殊性：

（1）系統(tǒng)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(yùn)行。

（2）系統(tǒng)具有強(qiáng)大的接入能力，以實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)、大范圍監(jiān)視點(diǎn)的接入。在網(wǎng)絡(luò)中的每一臺計(jì)算機(jī)，只要安裝了客戶端的軟件，給予相應(yīng)的權(quán)限就可成為監(jiān)視工作站。

（3）系統(tǒng)必須擴(kuò)展能力強(qiáng)，支持靈活的接入方式，有網(wǎng)絡(luò)的地方增加監(jiān)視點(diǎn)設(shè)備就可擴(kuò)展新的監(jiān)視點(diǎn)，具有強(qiáng)大的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力。

（4）系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用低，前端設(shè)備是即插即用、免維護(hù)系統(tǒng)。

（5）系統(tǒng)功能強(qiáng)大，利用靈活，全數(shù)字化錄像方便于保存和檢索。

本文針對水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)存在的問題及其特點(diǎn)，初步提出了水利行業(yè)視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)的總體技術(shù)框架結(jié)構(gòu)，為水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)或整合提供參考。

二、水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)總體架構(gòu)

水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)遵從目前一般的運(yùn)行維護(hù)方式和行政管理體制，通過服務(wù)器之間的級聯(lián)完成監(jiān)視、管理等功能。該系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖見圖1。

水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)總體架構(gòu)按功能可分為信息采集、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和監(jiān)視應(yīng)用四大模塊。信息采集模塊主要包括前端信號采集系統(tǒng)；通信網(wǎng)絡(luò)模塊主要包括公網(wǎng)與專網(wǎng)相結(jié)合的通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊主要包括綜合訪問平臺系統(tǒng)；監(jiān)視應(yīng)用模塊主要包括客戶瀏覽控制系統(tǒng)。

前端信號采集系統(tǒng)主要設(shè)備有：網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、采集工作站、視頻編碼器，主要完成視頻信號和音頻信號的硬件同步壓縮、云臺控制、報(bào)警輸入輸出等功能。

通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將壓縮處理后的音視頻信號和報(bào)警信號傳到綜合管理軟件平臺系統(tǒng)。

綜合訪問平臺系統(tǒng)主要設(shè)備有：監(jiān)視服務(wù)器（用戶驗(yàn)證目錄管理服務(wù)器、流媒體協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器）、備份存儲單元（視頻存儲服務(wù)器）等，主要功能為將前端信號采集模塊傳輸?shù)臄?shù)字音視頻信號、報(bào)警信號等進(jìn)行收集、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)，并通過通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到客戶瀏覽控制系統(tǒng)，將客戶瀏覽控制系統(tǒng)發(fā)回的控制指令通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給前端信號采集系統(tǒng)，完成相關(guān)控制功能。綜合訪問平臺系統(tǒng)還具有用戶身份驗(yàn)證、用戶管理、權(quán)限管理、資料查詢等多種功能。

圖1 水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

圖2 水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)綜合訪問平臺視頻信息調(diào)用轉(zhuǎn)換示意圖

客戶瀏覽控制系統(tǒng)主要設(shè)備有：總控工作站、數(shù)字矩陣、網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器?？蛻魹g覽控制系統(tǒng)從綜合訪問平臺系統(tǒng)上調(diào)用數(shù)據(jù)，并完成數(shù)據(jù)處理和可視化顯示?？蛻魹g覽控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令通過綜合訪問平臺系統(tǒng)，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給前端采集系統(tǒng)，完成控制功能。

三、水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)為多級監(jiān)視系統(tǒng)。采用多級視頻監(jiān)視系統(tǒng)可有效緩解各客戶端同時(shí)訪問前端信號采集模塊造成的帶寬壓力，在保證用戶共享視頻信息的同時(shí)極大限度地保證監(jiān)視圖像的傳輸質(zhì)量。

圖2為典型的四級遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)示意圖。D級網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器發(fā)送多路視頻流到D級用戶機(jī)，發(fā)送單路視頻流到C級監(jiān)視服務(wù)器；C級監(jiān)視服務(wù)器發(fā)送多路視頻流到C級用戶機(jī)，發(fā)送單路視頻流到B級監(jiān)視服務(wù)器；B級監(jiān)視服務(wù)器發(fā)送多路視頻流到B級用戶機(jī)，發(fā)送單路視頻流到A級監(jiān)視服務(wù)器；A級監(jiān)視服務(wù)器發(fā)送多路視頻流到A級用戶機(jī)。在A-B、B-C、C-D各級之間的廣域網(wǎng)絡(luò)專線上，只有網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器的一路視頻流存在。針對現(xiàn)地管理部門人員的技術(shù)維護(hù)能力，目前不建議在D級網(wǎng)絡(luò)設(shè)置監(jiān)視服務(wù)器，未來?xiàng)l件成熟的單位可靈活追加設(shè)置。

A、B、C、D 各級監(jiān)視服務(wù)器相互級聯(lián)，通過設(shè)置上級監(jiān)視服務(wù)器和下級監(jiān)視服務(wù)器，建立靈活的管理關(guān)系，下級監(jiān)視服務(wù)器接受上級監(jiān)視服務(wù)器的指揮，完成相應(yīng)的管理功能。通過對用戶權(quán)限的設(shè)置可實(shí)現(xiàn)高優(yōu)先權(quán)用戶奪取低優(yōu)先權(quán)用戶的控制權(quán)；同一優(yōu)先權(quán)用戶控制權(quán)沖突時(shí)，保持一定的鎖定時(shí)間后大家再次競爭控制權(quán)；如果較高級優(yōu)先權(quán)用戶設(shè)定鎖定后，低優(yōu)先權(quán)用戶無法訪問。

四、水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)綜合訪問平臺

針對目前水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)，軟件接口不一致的現(xiàn)象，要實(shí)現(xiàn)對多種型號不統(tǒng)一的前端采集設(shè)備的靈活調(diào)用訪問，就需要在監(jiān)視服務(wù)器上建設(shè)綜合訪問平臺。

綜合訪問平臺根據(jù)各個(gè)用戶的訪問請求，針對不同廠商的前端采集設(shè)備，分別調(diào)用其對應(yīng)的視頻流訪問控件，并轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的格式，轉(zhuǎn)發(fā)到各個(gè)用戶的桌面，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)用戶對各個(gè)視頻監(jiān)視點(diǎn)的訪問。

視頻信息調(diào)用轉(zhuǎn)換是綜合訪問平臺設(shè)計(jì)的核心，其工作模式如圖3所示。視頻信息調(diào)用轉(zhuǎn)換應(yīng)能提供靈活的可擴(kuò)展功能，對于日后新建或改造升級的水利工程的視頻監(jiān)視系統(tǒng)，可以依據(jù)需要定制、升級、調(diào)整相應(yīng)的視頻信息調(diào)用轉(zhuǎn)換控件，增加服務(wù)內(nèi)容。

五、結(jié)語

隨著寬帶業(yè)務(wù)的普及、數(shù)字監(jiān)視設(shè)備成本的降低，不論是從需求還是控制成本方面考慮，用戶可選擇的視頻監(jiān)視系統(tǒng)的方案、種類、通信傳輸方式等等比過去要豐富得多。本文總結(jié)提出了水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)的技術(shù)框架結(jié)構(gòu)，為日后水利行業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)提供參考，以期充分發(fā)揮效益，減少重復(fù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源整合、信息共享的最終目標(biāo)

淮委通信總站233001）