加油站視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

摘 要：文章以石化銷(xiāo)售企業(yè)為應(yīng)用場(chǎng)景，結(jié)合加油站安防需求和現(xiàn)場(chǎng)管理要求，介紹了加油站視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)的系統(tǒng)框架、系統(tǒng)組成、平臺(tái)設(shè)計(jì)與部署方式，針對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用的接入方式、圖像質(zhì)量、存儲(chǔ)模式、報(bào)警聯(lián)動(dòng)四個(gè)方面給出相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：加油站；視頻監(jiān)控；系統(tǒng)框架；平臺(tái)設(shè)計(jì)

1 引言

視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)路線(xiàn)經(jīng)歷了模擬閉路電視、數(shù)字模擬混合式、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化[1]集成化三個(gè)發(fā)展階段。目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、圖像處理、模式識(shí)別、智能分析[2]等信息技術(shù)，廣泛應(yīng)用于交通、公安、金融、能源、教育等行業(yè)。

加油站、油庫(kù)作為油品銷(xiāo)售企業(yè)安全防范的重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域，具有網(wǎng)點(diǎn)多、分布廣、跨度大的特點(diǎn)。給企業(yè)庫(kù)站現(xiàn)場(chǎng)管理、安全督查、應(yīng)急指揮等方面帶來(lái)諸多不便，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)定期巡查的管理方式難以適應(yīng)企業(yè)對(duì)加油站、油庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)管理工作的要求。隨著企業(yè)信息化建設(shè)的發(fā)展與推進(jìn)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為省市公司對(duì)加油站遠(yuǎn)程監(jiān)督管理的信息化必要手段。本文以石化銷(xiāo)售企業(yè)為應(yīng)用場(chǎng)景，闡述了加油站（油庫(kù)）視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，并在系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程的四個(gè)方面提出了相應(yīng)的解決方案。

2 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)采用分級(jí)結(jié)構(gòu)[3]，主要由站級(jí)前端系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信傳輸系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)三個(gè)部分構(gòu)成。

本視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)以加油站、油庫(kù)為基本單位，在各市公司建立二級(jí)監(jiān)控分中心，在省公司設(shè)立監(jiān)控指揮中心，建立一套具有分散監(jiān)控、集中管理，網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的視頻監(jiān)控綜合管理平臺(tái)。省市兩級(jí)系統(tǒng)管理人員，按照系統(tǒng)權(quán)限對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)管理平臺(tái)和前端信息采集設(shè)備的統(tǒng)一集中管理，系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)淙鐖D1所示。

2.1 站級(jí)前端系統(tǒng)

站級(jí)前端系統(tǒng)主要由視頻信號(hào)采集設(shè)備、硬盤(pán)錄像機(jī)（DVR）、報(bào)警設(shè)備、拾音器等設(shè)備構(gòu)成。硬盤(pán)錄像機(jī)（DVR）是整個(gè)前端系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)將采集到的音視頻、報(bào)警等模擬信號(hào)編碼并壓縮為數(shù)字信號(hào)。根據(jù)安防要求，在加油站的加油車(chē)道區(qū)、油罐區(qū)、便利店、收銀臺(tái)、財(cái)務(wù)室等重點(diǎn)區(qū)域安裝攝像機(jī)進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，前端信息采集設(shè)備都應(yīng)設(shè)置在按GB50156劃定的0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)以外的區(qū)域[4]，以符合安全規(guī)范。

2.2 網(wǎng)絡(luò)通信傳輸系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)通信傳輸系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)將音視頻信號(hào)和指令的上傳下達(dá)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)光纖、寬帶VPDN、3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)作為傳輸媒介，將視音頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼傳送到視頻監(jiān)控中心解碼展示的顯示大屏。同時(shí)，將視頻監(jiān)控中心控制端發(fā)出的控制信號(hào)回傳給站級(jí)前端設(shè)備，進(jìn)行相應(yīng)的控制動(dòng)作。

2.3 監(jiān)控管理系統(tǒng)

監(jiān)控管理系統(tǒng)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心管理平臺(tái)，匯聚和控制全省范圍內(nèi)加油站、油庫(kù)的視頻監(jiān)控圖像，將所需的視頻、音頻、數(shù)據(jù)以數(shù)字形式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)。系統(tǒng)后臺(tái)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)備配置、用戶(hù)管理、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、計(jì)劃錄像、系統(tǒng)應(yīng)用報(bào)表等進(jìn)行統(tǒng)一管理。系統(tǒng)用戶(hù)根據(jù)不同的用戶(hù)權(quán)限對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)閱、查詢(xún)及應(yīng)用管理。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與部署

3.1 系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

監(jiān)控管理系統(tǒng)平臺(tái)采用面向服務(wù)體系架構(gòu)進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、業(yè)務(wù)系統(tǒng)層、業(yè)務(wù)邏輯層、應(yīng)用展示層，如圖2所示。

基礎(chǔ)設(shè)施層作為整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的底層，配置X64架構(gòu)的服務(wù)器及存儲(chǔ)盤(pán)陣，基于Windows Server 2008 R2操作系統(tǒng)和SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)為上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)提供基礎(chǔ)支撐作用。

業(yè)務(wù)系統(tǒng)層是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心組成部分，為系統(tǒng)提供面向業(yè)務(wù)管理需求和面向資源管理需求的綜合管理平臺(tái)。設(shè)備接入管理組件完成對(duì)音視頻設(shè)備及第三方的安防相關(guān)設(shè)備的接入管理，同時(shí)可以通過(guò)對(duì)不同廠(chǎng)商的SDK包封裝，屏蔽不同廠(chǎng)家設(shè)備的差異性，完成協(xié)議轉(zhuǎn)換。

業(yè)務(wù)邏輯層是基于Web服務(wù)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)層的各種業(yè)務(wù)管理組件進(jìn)行抽象封裝，對(duì)外提供各種系統(tǒng)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，包括監(jiān)控服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)、語(yǔ)音對(duì)講服務(wù)、集成接口服務(wù)等。

應(yīng)用展示層是系統(tǒng)為用戶(hù)提供系統(tǒng)功能展示和系統(tǒng)控制的交互界面，并提供多種形式的應(yīng)用展示，包括C/S客戶(hù)端、B/S客戶(hù)端、移動(dòng)終端客戶(hù)端、集成第三方系統(tǒng)展示等。

3.2 系統(tǒng)部署方式

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理平臺(tái)功能，將業(yè)務(wù)系統(tǒng)層的中各功能組件部署在服務(wù)器上，具體部署方式如下：

管理服務(wù)器，主要用來(lái)部署設(shè)備接入管理，業(yè)務(wù)管理、Web服務(wù)管理、用戶(hù)管理等功能組件，為用戶(hù)提供統(tǒng)一的認(rèn)證、授權(quán)、管理服務(wù)界面，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部管理要求。

流媒體服務(wù)器，主要用來(lái)部署流媒體轉(zhuǎn)發(fā)管理組件，提供視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)與省、市級(jí)平臺(tái)的級(jí)聯(lián)服務(wù)。響應(yīng)用戶(hù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻和錄像文件的點(diǎn)播，并對(duì)獲取的遠(yuǎn)程視頻流轉(zhuǎn)發(fā)給請(qǐng)求用戶(hù)。

報(bào)警存儲(chǔ)服務(wù)器，主要部署報(bào)警管理與存儲(chǔ)管理等功能組件，用來(lái)接收前端設(shè)備報(bào)警信息，并進(jìn)行重要視頻的存儲(chǔ)備份。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

4.1 前端設(shè)備接入方式

目前加油站網(wǎng)絡(luò)采用的通信介質(zhì)主要以光纖、寬帶VPDN為主，以3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)為輔。為了更好地適應(yīng)加油站網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，系統(tǒng)采用兩種設(shè)備接入方式實(shí)現(xiàn)管理服務(wù)器與監(jiān)控前端設(shè)備之間通信。

一種是直接訪(fǎng)問(wèn)的方式，適用于具有靜態(tài)IP地址的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如光纖線(xiàn)路。即管理服務(wù)器直接通過(guò)設(shè)備IP地址直接訪(fǎng)問(wèn)前端設(shè)備。另一種是主動(dòng)注冊(cè)方式，適用于具有動(dòng)態(tài)IP地址的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如VPDN線(xiàn)路及3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)等。即首次在管理服務(wù)器中添加前端設(shè)備時(shí)，通過(guò)端口映射方式為設(shè)備指定IP地址和虛擬端口，同時(shí)系統(tǒng)為設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)唯一的設(shè)備ID號(hào)。當(dāng)設(shè)備IP地址發(fā)生動(dòng)態(tài)變化時(shí)，設(shè)備ID號(hào)會(huì)主動(dòng)地與實(shí)時(shí)獲取的IP地址進(jìn)行關(guān)聯(lián)，然后管理服務(wù)器通過(guò)設(shè)備ID號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)間接地訪(fǎng)問(wèn)前端設(shè)備。

4.2 輸出碼流與圖像質(zhì)量

為了提高視頻監(jiān)控圖像實(shí)時(shí)性和網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，合理地處理視頻圖像壓縮存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量?jī)烧叩年P(guān)系，盡可能的避免出現(xiàn)較長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、圖像抖動(dòng)或網(wǎng)絡(luò)擁塞等現(xiàn)象[5]。本文通過(guò)對(duì)輸出碼流的碼率與圖像分辨率進(jìn)行合理配置，以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

4.3 視頻存儲(chǔ)模式

系統(tǒng)中視頻存儲(chǔ)采用前端分散存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)集中存儲(chǔ)相結(jié)合，站級(jí)視頻通過(guò)前端設(shè)備硬盤(pán)進(jìn)行分散存儲(chǔ)，對(duì)重點(diǎn)監(jiān)控圖像或異常報(bào)警圖像通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳進(jìn)行集中存儲(chǔ)的存儲(chǔ)模式。充分保證系統(tǒng)存儲(chǔ)的性?xún)r(jià)比、減小網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求、保障重要數(shù)據(jù)的可靠性。網(wǎng)絡(luò)集中存儲(chǔ)部分采用IPSAN[6]技術(shù)，既可以保證存儲(chǔ)和讀取的高效率，同時(shí)可以保證較低的建設(shè)成本。

如圖3所示，加油站前端設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將硬盤(pán)錄像機(jī)中視頻圖像上傳到監(jiān)控中心，經(jīng)流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)后再進(jìn)入存儲(chǔ)管理服務(wù)器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，以數(shù)據(jù)塊的方式寫(xiě)入磁盤(pán)陣列中。客戶(hù)端回放視頻時(shí)，先向存儲(chǔ)服務(wù)器發(fā)起回放請(qǐng)求，存儲(chǔ)服務(wù)器根據(jù)文件索引信息查詢(xún)到符合條件的錄像文件列表，并進(jìn)行排序，再?gòu)拇疟P(pán)陣列讀取錄像片段。

4.4 報(bào)警聯(lián)動(dòng)

視頻設(shè)備報(bào)警主要是針對(duì)加油站、油庫(kù)的攝像機(jī)視頻丟失、視頻遮擋、移動(dòng)偵測(cè)等情況進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)報(bào)警系統(tǒng)在設(shè)防后，整個(gè)系統(tǒng)的探測(cè)器處于正常工作狀態(tài)，當(dāng)探測(cè)器探測(cè)到有異常情況時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)上傳至監(jiān)控中心報(bào)警服務(wù)器，并進(jìn)行相關(guān)聯(lián)動(dòng)處理，如聯(lián)動(dòng)視頻提醒、自動(dòng)錄像、自動(dòng)截圖等動(dòng)作。報(bào)警消除后，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，系統(tǒng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該系統(tǒng)在庫(kù)站現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，促使現(xiàn)場(chǎng)管理的范圍得到了擴(kuò)展和延伸，同時(shí)，降低運(yùn)營(yíng)成本，提升管理效率。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)在加油站的深入應(yīng)用，系統(tǒng)在滿(mǎn)足安防需求的基礎(chǔ)上，采用智能視頻分析技術(shù)對(duì)監(jiān)控畫(huà)面進(jìn)行特征分析、對(duì)車(chē)流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以適應(yīng)加油站現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化管理和營(yíng)銷(xiāo)決策的需求。

參考文獻(xiàn)

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[6]汪光華.智能安防-視頻監(jiān)控全面解析與實(shí)例分析[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版社，2012.

作者簡(jiǎn)介：王暉（1978，2-），男，甘肅人，研究生，工程師，主要研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)，工作單位名稱(chēng)：中國(guó)石化廣東石油分公司。