水利行業視頻監視系統建設技術框架探討

許志勇 王占華 董 敏 李 睿

水利行業視頻監視系統建設技術框架探討

許志勇 王占華 董 敏 李 睿

一、前言

實施水利行業視頻監視系統建設，在防洪減災、水污染防治、水資源綜合開發利用等方面發揮著重要作用。

但其系統建設目前尚存在諸多問題：設計標準、建設管理等環節尚未做到統一規劃；運行經費不足，管理重視程度不高；網絡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，水利行業視頻監視系統具有其特殊性：

（1）系統設備應具有遠程配置、管理、維護和自啟動能力，設備功耗低且適合在野外惡劣的環境氣候條件下長期連續運行。

（2）系統具有強大的接入能力，以實現多站點、大范圍監視點的接入。在網絡中的每一臺計算機，只要安裝了客戶端的軟件，給予相應的權限就可成為監視工作站。

（3）系統必須擴展能力強，支持靈活的接入方式，有網絡的地方增加監視點設備就可擴展新的監視點，具有強大的通信傳輸網絡適應能力。

（4）系統維護費用低，前端設備是即插即用、免維護系統。

（5）系統功能強大，利用靈活，全數字化錄像方便于保存和檢索。

本文針對水利行業視頻監視系統存在的問題及其特點，初步提出了水利行業視頻監視業務的總體技術框架結構，為水利行業視頻監視系統建設或整合提供參考。

二、水利行業視頻監視系統總體架構

水利行業視頻監視系統遵從目前一般的運行維護方式和行政管理體制，通過服務器之間的級聯完成監視、管理等功能。該系統拓撲結構圖見圖1。

水利行業視頻監視系統總體架構按功能可分為信息采集、通信網絡、數據轉發和監視應用四大模塊。信息采集模塊主要包括前端信號采集系統；通信網絡模塊主要包括公網與專網相結合的通信與計算機網絡系統等；數據轉發模塊主要包括綜合訪問平臺系統；監視應用模塊主要包括客戶瀏覽控制系統。

前端信號采集系統主要設備有：網絡攝像機、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、報警輸入輸出等功能。

通信網絡系統負責將壓縮處理后的音視頻信號和報警信號傳到綜合管理軟件平臺系統。

綜合訪問平臺系統主要設備有：監視服務器（用戶驗證目錄管理服務器、流媒體協議轉發服務器）、備份存儲單元（視頻存儲服務器）等，主要功能為將前端信號采集模塊傳輸的數字音視頻信號、報警信號等進行收集、存儲、轉發，并通過通信網絡轉發到客戶瀏覽控制系統，將客戶瀏覽控制系統發回的控制指令通過網絡轉發給前端信號采集系統，完成相關控制功能。綜合訪問平臺系統還具有用戶身份驗證、用戶管理、權限管理、資料查詢等多種功能。

圖1 水利行業視頻監視系統拓撲結構圖

圖2 水利行業視頻監視系統層次結構示意圖

圖3 水利行業視頻監視系統綜合訪問平臺視頻信息調用轉換示意圖

客戶瀏覽控制系統主要設備有：總控工作站、數字矩陣、網絡視頻解碼器。客戶瀏覽控制系統從綜合訪問平臺系統上調用數據，并完成數據處理和可視化顯示。客戶瀏覽控制系統發出的控制指令通過綜合訪問平臺系統，經通信網絡轉發給前端采集系統，完成控制功能。

三、水利行業視頻監視系統層次結構

水利行業視頻監視系統為多級監視系統。采用多級視頻監視系統可有效緩解各客戶端同時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極大限度地保證監視圖像的傳輸質量。

圖2為典型的四級遠程監視系統層次結構示意圖。D級網絡視頻編碼器發送多路視頻流到D級用戶機，發送單路視頻流到C級監視服務器；C級監視服務器發送多路視頻流到C級用戶機，發送單路視頻流到B級監視服務器；B級監視服務器發送多路視頻流到B級用戶機，發送單路視頻流到A級監視服務器；A級監視服務器發送多路視頻流到A級用戶機。在A-B、B-C、C-D各級之間的廣域網絡專線上，只有網絡視頻編碼器的一路視頻流存在。針對現地管理部門人員的技術維護能力，目前不建議在D級網絡設置監視服務器，未來條件成熟的單位可靈活追加設置。

A、B、C、D 各級監視服務器相互級聯，通過設置上級監視服務器和下級監視服務器，建立靈活的管理關系，下級監視服務器接受上級監視服務器的指揮，完成相應的管理功能。通過對用戶權限的設置可實現高優先權用戶奪取低優先權用戶的控制權；同一優先權用戶控制權沖突時，保持一定的鎖定時間后大家再次競爭控制權；如果較高級優先權用戶設定鎖定后，低優先權用戶無法訪問。

四、水利行業視頻監視系統綜合訪問平臺

針對目前水利行業視頻監視系統，軟件接口不一致的現象，要實現對多種型號不統一的前端采集設備的靈活調用訪問，就需要在監視服務器上建設綜合訪問平臺。

綜合訪問平臺根據各個用戶的訪問請求，針對不同廠商的前端采集設備，分別調用其對應的視頻流訪問控件，并轉換為統一標準的格式，轉發到各個用戶的桌面，實現全網用戶對各個視頻監視點的訪問。

視頻信息調用轉換是綜合訪問平臺設計的核心，其工作模式如圖3所示。視頻信息調用轉換應能提供靈活的可擴展功能，對于日后新建或改造升級的水利工程的視頻監視系統，可以依據需要定制、升級、調整相應的視頻信息調用轉換控件，增加服務內容。

五、結語

隨著寬帶業務的普及、數字監視設備成本的降低，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視系統的方案、種類、通信傳輸方式等等比過去要豐富得多。本文總結提出了水利行業視頻監視系統的技術框架結構，為日后水利行業視頻監視系統建設提供參考，以期充分發揮效益，減少重復建設，實現資源整合、信息共享的最終目標

淮委通信總站233001）