江门电力视频监控系统软件平台设计方案NEW.docx
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江门电力视频监控系统软件平台设计方案NEW
江门供电局视频联网监控系统
总体设计方案
杭州天视智能系统有限公司
2006年8月
1概述
视频联网监控系统是防范、打击违法犯罪的有效技术手段之一，也是监督、管理生产和安全的重要手段之一。
随着无人值守变电站管理模式的推广，变电站巡检制度的建立，在巡检中心、集控中心（集控站）等相关部门通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况告警接收处理，可提高变电站运行和维护的安全性和可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。
远程图像监控系统最基本的目的是将变电站的实时图像信息舆致到巡检、集控中心等相关部门，为电力安全生产提供服务。
根据当前江门供电局的需求，在局领导指挥下，统一规划、统一标准、统一部署，纳入到南方电网建设的总体规划中，同步建设，同步推进。
结合当前国内各省市电力联网监控的发展情况和江门供电局的实际情况，要将视频监控系统建成技术标准统一、网络互联互通、信息资源共享的全市性监控管理平台，总体需求包括:
⏹实用性
系统能对各监控点进行实时的视频监控和录像记录。
录像数据要采用数字水印技术，保证数据不被修改，数据不丢失，为事后取证提供可靠的保障。
⏹简易性
系统前端设备对环境的适应性要强，性能稳定，简单可靠，易于操作，方便维护。
⏹先进性
必须采用国际最新图像压缩标准H.264（ITU-T）视频压缩算法，以确保图像清晰、流畅。
⏹稳定性
系统必须采用监控行业最新技术和高品质设备，满足7×24小时连续运行的要求。
⏹兼容性与扩展性
系统要支持多种类型前端数字图像设备，包括国内主流品牌和国外著名品牌。
系统总体框架采用以太网技术，要求扩展方便，易于实施，增加一个前端就如同在网络上增加一台PC一样。
将来新系统的扩建不影响原系统的运行。
⏹报警功能完善
前端平台具有报警信号输入输出接口，要考虑报警功能的扩充和与视频联动的需求。
监控点有报警信号时，监控中心自动弹出报警现场的图像，以便采取相应的措施。
⏹视频监控系统要能与已有的信息管理系统和办公自动化系统兼容融合，为其它管理系统提供实时的图像数据，为生产管理服务，进一步提高管理水平和效率。
⏹兼容现有的各种类型的视频监控设备，可实现对其控制和管理。
⏹视频监控系统采用统一的规范化管理，用户授权由监控中心统一管理，可设置分区管理员，管理所属区域的用户授权。
1）系统的总体指标应达到视频监控系统的标准，监控中心监视器上最终的图像技术指标应达到如下要求：
视频监控系统可用率>99.9%
控制中心计算机CPU负荷率平均<30%
图像传输帧速率12～25帧/秒可调
图像分辨率达到D1格式标准（704×576）或以上。
（改为一半）。
监控画面显示与实际事件发生时间差<0.5秒
各报警探头报警到后台信息显示时间差<0.5秒。
监控中心操作命令与监控点摄像头实际动作的时间差<0.5秒
监控中心的监控工作站控制切换响应时间<1秒
同屏同时可监看的监控点个数应≥4个
本地连续录像保留时间≥7*24小时
系统平均无故障工作时间MTBF>50000小时
系统平均维护时间MTTR<0.5小时
11
总体规划设计
总体规划原则
1）遵守标准原则
视频监控系统要采用分层次开放式体系架构，选用标准化接口和协议，尽量遵循国际标准，核心管理平台应该能够同时运行在UNIX、LINUX、WINDOWS等操作系统之上，中间核心应用服务器优先选择J2EE、DotNET等国际标准平台，系统架构必须在满足未来业务发展对系统规模和功能可扩展性的要求同时保证系统的可靠稳定性，系统建设必须遵守国家和电力部行业有关标准与规范，参照《广电集团电力远程图象监控系统技术标准》等技术规范要求来组织实施，统一规划，统一标准，抓准备、抓调研、抓指导、抓试点，
依据本地区的经济情况，从不同层次，不同角度开展视频监控系统的建设工作。
2）系统集成原则
规划组建新的视频监控系统，要充分考虑和利用现有的报警系统和视频监控系统及传输资源，必须能够兼容管理目前国内主流的数字图像设备，而不是只支持一种数字图像设备的封闭系统，自下而上，先内后外，坚持先进，兼容传统，实现系统集成和系统互联、资源整合、信息共享。
必须把实用性放在第一位，边建设、边整合、边应用、边完善，把系统建设成“实用工程”。
3）系统安全原则
视频监控系统的设备必须满足可靠性和安全性要求，设备选型不能选试验产品，要选先进的市场主流产品，不求最先进，要求最可靠，要能保证系统不间断运行。
对关键的设备、数据和接口应采用冗余设计，要具有故障检测、系统恢复等功能；网络环境下信息传输和数据存储要注重安全，支持SSL网络加密协议，网络中对数据库的访问操作必须通过中间应用服务器而不能直接访问，保障系统网络的安全可靠性，避免遭到恶性攻击和数据被非法提取的现象出现。
4）系统管理原则
视频监控系统应用要体现资源共享、快速反应，形成打防控一体化的网络体系。
必须加强对系统运行、应用的监督管理，对系统运行、应用管理原则如下：
a．统—的基于角色的用户授权的权限认证管理，每一级用户只要在自己所属的组织中开设帐号、经授权分配权限，可浏览所辖各级的视频监控系统相应监控点的实时图像和历史图像，并对所辖设备进行配置管理。
b．同级机关的用户经上级机关授权，根据权限可以浏览其他同级机关所辖的视频系统的相应监控点的实时图像和历史图像。
c．所有用户对任何监控点的实时图像和历史图像的操作都必须在中心加以认证并可以在中心被集中审计和管理。
5）工作流程原则
视频监控系统要实现逐步与电力管理系统相配合，根据系统的建设、应用和管理的现状，工作流程分为日常管理流程和报警联动与视频监控流程。
a．日常管理流程：
视频监控中心接收各报警点与监控点传输的巡检信息、事件信息和视频信息等日常管理信息，视频监控中心对以上信息进行鉴别、分类、处理，对要求上传的重要信息上传至上级机关监控中心，上级机关监控中心再做出相应处理。
b．报警联动与视频监控流程：
视频监控中心接收到移动点报警、固定点自动报警或人工报警信息，通过自动联动或手控联动视频监控系统对警情进行复核，确认后对警情进行处理，对要求上报的重要警情上报至上级机关监控中心，上级机关监控中心再做出相应处理。
处警完毕后，恢复系统正常状态。
5）先进性原则：
系统中采用的设计方法和技术路线应该在本行业中处于领先地位，软件的设计应先进灵活，便于升级以及与其它系统的互联互控，同时人机界面应友好，易于使用和操作，保证最终效果的优异。
6）经济性原则：
本项目设备的选择应结合其用途，综合考虑其功能、质量和价格等因素，将本项目构建成一个经济实用、功能强大、质量优异、操作方便、接口丰富的视频监控及报警管理综合系统
7）可靠性原则：
系统的安全可靠运行是整个系统建设的基础。
为了确保整个系统能够稳定工作，本系统选用的软件技术应经过本行业系统的实际运行考验证明是先进、可靠和成熟的技术，所采用的产品均为著名厂商的主流产品，矩阵、摄像机、录像机、光端机等主要设备应选用在监控系统中广泛使用的知名品牌。
要适当考虑关键设备的冗余和容错能力，具有完善的网管系统。
8）开放性原则：
本系统应具有开放性的标准体系，基于开放式的TCP/IP网络平台进行设计，支持多种当今流行的网络协议。
为了保证各系统设备之间能够互联、互通、互控，初期设计时必须考虑系统的核心设备的统一性，便于以后的系统扩容。
同时必须遵循规范的通用接口标准，使全系统的硬件环境、通信环境、软件环境、操作平台之间的相互制约和影响减至最小。
系统统实施规划
本项目遵循系统集成“统一规划、分步实施”的基本原则。
⏹第一步。
建立市监控中心，利用我公司NVMP大型网络视频监控管理软件平台，它具有扩展性、兼容性好等特点。
能够满足本项目的基本需要。
实现对图象、报警的集中监控、存储、对讲等管理功能。
1）第二步，建设下属各个监控点，通过网络，建好一个点就可以联一个点到中心，并根据实际情况及时调整，
2）第三步，对已经作好的下属供电局变电站的110个监控点改造接入。
3）监控系统和它业务信息系统进行集成，如领导可以在办公系统上直接进入监控系统平台，实时浏览查看各网点图象
4）第七步，进一步考虑可以增加一些智能视频分析方面的应用，比如说人脸识别、危险物体识别、轨迹识别等。
系统视频监控性能要求
网络带宽
网络带宽指保证系统正常运行的带宽要求，根据视频监控系统同时传输的视频的多少而定，一路CIF或SIF视频图像，最小带宽需求为256Kbits/s，,一路4CIF或D1视频图像，最小带宽需求为768Kbits/s。
重要级别的监控点的网络带宽至少为视频路数×512kbits/s.普通级别的监控点的网络带宽至少为视频路数×256kbits/s。
正常网络带宽应该是最小需求的1.5倍。
各级监控中心的网络带宽需求包括三部分：
接收前端数字监控视频所需要的网络带宽、转发到上一级监控中心所需要的网络带宽和发送到其他分控中心和终端需要的网络带宽。
各级监控中心总带宽的最小需求，必须根据（接收前端数字监控视频的路数+转发到上一级监控中心视频路数+发送到其他分控中心和终端视频）×256Kbits/s来计算。
各级监控中心需要的正常网络带宽应该是最小需求的1.5倍。
每个接入系统的用户终端的最小带宽需求，走CIF或SIF视频，必须根据（监控视频总路数）×256Kbits/s来计算；走4CIF或D1视频，必须根据（监控视频总路数）×512Kbits/s来计算，正常网络带宽应该是最小需求的1.5倍。
图像格式
系统支持图像格式大小为CIF或SIF，可以扩展为4CIF或D1。
a．CIF图像大小为352×288个像素；SIF图像大小为352×240个像素。
b．4CIF图像大小为704×576个像素；D1图像大小为720×576个像素。
视频帧率
本地录像时视频帧率不低于20帧/秒。
图像格式大小为CIF或SIF时，网络传输的视频帧率不低于15帧/秒。
图像格式大小为4CIF或D1时，网络传输的视频帧率不低于10帧/秒。
录像存储时间
普通的视频录像在DVR中保存15天，重要地段的监控录像可保存30天。
突发事件或有重大事件发生的录像需要发送在监控中心NAS或SAN设备中进行备份。
音视频同步
音视频失步小与500ms。
规划依据、规范和标准
系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。
本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行：
⏹《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
⏹《安全防范工程程序与要求》
⏹广东省广电集团公司企业标准
⏹《安全防范技术规范》
⏹《安全防范系统验收规则》
⏹《关于开展城市报警与监控技术系统建设的意见》（
⏹《城市报警与监控系统建设技术指南》（
⏹《城市报警与监控系统建设“3111”试点工程实施方案》
⏹《社会治安动态视频监控系统技术规范》（DB33/T502—2004）
⏹《视频安防系统技术要求》（GA/T367-2001）
⏹《信息网络数字视频应用系统规范》（BJ/Z0001-2003）
⏹《信息技术开放系统互连网络层安全协议》（GB/T17963）
⏹《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）
⏹《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
⏹《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）
⏹《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）
⏹《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
⏹《建筑钢结构焊接规程》（JGT81-91）
⏹《广东省社会治安视频监控系统数据传输技术规范》
⏹《钢筋混凝土施工规范》
12
系统架构设计
需求分析
该视频监控系统是对江门供电局本部以及下属供电局的所有营业厅、调度室、通信机房、计算机机房、呼叫中心和局本部的变电站进行全面监控。
江门局视频监控系统设主控中心1个，主控中心设在局本部大楼；如有需要，另设5个流媒体服务器，分别安放在5个下属供电局的大楼。
第一期工程拟接入营业厅85个（每个营业厅3路图像）、变电站20个（每个变电站16路图像）、调度室6个（每个调度室3路图像）、机房18个（每个机房3路图像）。
具体建设内容包括：
1）新建前端摄像点547个；
2）接入改造原有摄像点110个；
3）建设全市统一的视频监控管理平台；
本项目的最终目的是搭建一个统一的视频信息处理平台，实现新建系统和已有监控系统的设备的联网，保证联网的视频传输的质量（清晰度、流畅程度），提供一个统一的管理、检索系统，把视频和报警监控点放在电子地图上。
设立流媒体服务器，实时监控视频信息的传输、管理、分发。
统一监控录像的上传格式，保证重要监控录像的检索、比对、管理、备份。
进行身份认证和权限管理、保证信息安全和数据的安全。
实现实时视频监控、巡视、视频信息与数据上传和下调（检索），并能与报警联网系统联动。
本项目以电力专网为基础网络平台，实现全市范围内基于不同网络平台构成的视频安防监控系统之间的互联、互通和控制，同时可以向上级机关提供统一格式的图像传输。
具体功能如下：
a.实现新建和已建视频监控系统中各个厂商设备的互联；
b.统一视频压缩格式和前端控制信令格式，实现视频监控视频流的实时传输；
c.提供电子地图功能，在终端上通过电子地图页面来查看监控视频；
d.提供录像文件上传，录像回放功能。
供远程调看监控录像；
e.提供视频矩阵和云台的控制功能；
f.设立各级监控中心，处理突发事件的报警；
g.进行身份认证和权限管理、保证信息安全和数据的安全。
总体网络架构设计
网络主体架构
江门供电局视频监控系统按照江门局监控中心、各县局流媒体服务器、各监控点视频服务器三级组网方式组网，形成集中统一的视频图像监控网络。
网络拓扑结构如下图所示：
图1 主体架构图
系统联网框架
本系统整个联网系统划为变电站、营业大厅等为一级监控中心、新会局、鹤山局等为二级监控中心、江门市局为三级监控中心。
系统联网管理平台的主要设计要素如下：
1）基于统一的网络视频监控管理平台软件构建统一的江门供电局视频监控管理系统，通过采用J2EE核心平台、三层软件架构和大量先进开发技术保证系统平台的合理性、完整性和可靠性。
2）管理平台由市局统一的集中认证管理服务软件和可以根据项目规模在分局、市局分布式灵活部署的各种中间应用服务软件组成，通过系统负载的灵活划分和均衡满足本项目监控规模从几百路到几万路的不断扩大。
所有核心服务软件可以部署在信息机房的专用服务器上，可以通过WEB方式远程对这些服务进行灵活配置和操作，符合信息机房设备管理规定。
3）能够支持包括海康、金鹏、大华、AXIS等国内外主流数字视频厂商的嵌入式DVR、网络视频服务器、网络摄像机和压缩板卡。
可以在确保接入新建资源的同时充分利用原有社会资源和扩大硬件选择范围，降低系统造价。
4）可以通过符合国际标准的WEBSERVICE接口实现和其它相关部门应用系统集成。
5）采用目前国际上网络关键业务首选中间件平台-J2EE平台和三层软件架构设计，保证软件架构可以快速稳定的满足电力行业未来不断增长的需求。
其中系统核心管理平台支持LINUX/UNIX操作系统避免WINDOWS系统固有的弊端，满足电力部门高可靠性、安全性和吞吐量的要求。
6）采用基于Ajax的WEB2.0技术构建各种WEB应用，所有的经过授权的用户都可以通过统一的WEB界面采用IE浏览器方式实现系统所有的管理、配置、监视、回放、控制甚至视频剪辑等功能，大大方便系统的部署、培训、使用和日常维护，而且所有的访问操作都可以在中心认证审计。
7）通过嵌入式云台控制网关和矩阵代理服务器实现模拟监控和数字监控系统对于云台、矩阵控制的权限控制和互操作。
满足对传统模拟监控系统和新建数字监控系统的资源共享与集成。
8）通过综合采用各种专用的监控解码服务器、流媒体网关服务器、SSL网络传输加密协议、令牌加密协议等安全防范措施保证社会资源场所图像接入电力专网的安全性和监控网络自身的安全性。
9）通过的基于角色的权限管理、报警策略管理、工作流管理和任务管理引擎等技术快速可靠的满足本项目当前和未来各种结合业务需求的定制
图二系统联网框架图
下面根据本系统联网框架图逐一介绍各部分工作原理和软件部署：
前端监控场所
变电站、营业厅、调度室、机房等监控场所
本系统在变电站、营业厅、调度室、机房等场所的摄像机选取高清晰、低照度一体化快速球型机和彩色固定摄像机，根据实际情况按照不同环境部署。
该类前端摄像机的视频及其它信号利用单路数字光端机，通过光纤传到所属的前段监控主机如数字硬盘录象机或者嵌入式DVR中（营业大厅等干扰不重的可以直接用普通同轴电缆传到数字硬盘录象机或者嵌入式DVR中），经过压缩，转换成数字信号传给上级流媒体服务器。
报警监控点
在前端的监控主机上预留报警接口，可以采集红外、温湿度等环境报警信号和紧急报警按纽，在监控中心应设置视音频报警联动和切换设备，当有报警发生时，现场系统向相应的监控中心发出报警，然后中心产生相应的联动动作。
比如在值班人员的电脑上有声光提示、电子地图自动弹出等。
已有监控系统的接入
本项目要求逐步与下属供电局变店站的110个监控点进行联网，纳入到监控中心平台来进行统一管理，需要原来设计单位或承建商配合、开放接口或SDK包，方便集成。
分局监控中心
本系统在新会局、鹤山局、台山局、开平局和恩平局设立分控中心，部署流媒体服务器，主要实现数字信号的转发和分发。
也可以根据实际需要，授权各分局对下属站点进行管理。
矩阵与电视墙（选配）
系统配置专门的解码服务器，内嵌数字矩阵软件模块，给软件可以配合硬解码卡，将下辖各网点的监控主机如（嵌入式硬盘录象机DVR）传来的数字视频信号还原成模拟图像后输入电视墙。
该信号包括了实时信号，也可以是回放查询图象。
解码服务器被系统管理平台统一管理，可以由系统监控工作站统一控制。
日常操作管理工作站
建议在中心配置监控工作站，用于系统日常监控查询操作，该工作站既可以软解码监控网传来的视频图像，也可以查询录象文件，安装系统平台软件中的C/S客户端软件模块，其对现场设备的操作受市局中心管理服务器的认证和安全审计，同时客户端对前端视频流的访问需要通过分局视频转发服务器内嵌的流媒体服务软件转发图象，而不能直接调用前端DVR图象，这样可以降低网络的负担和前端设备的负担；监控工作站的C/S客户端软件模块还可以对上文解码服务器的输出实时图象和历史查询图象进行控制。
其中1台监控工作站作为系统配置管理工作站（WEB访问工作站），可以通过WEB方式访问市局中心WEB服务器，实现对系统所有硬盘录象机、视频转发服务器、存储服务器的远程配置和管理，当然也可以实现监控、查询等操作，同样的道理，WEB访问视频也需要通过分局视频转发服务器内嵌的流媒体服务软件转发图象。
也可配置专门的报警工作站，介绍见下文。
报警可视对讲装置与专用工作站
为了实现对前端报警监控点的接警管理，中心需要配置以下设备：
1）所有报警信号接入到监控主机上，当前端发生报警时，监控主机收到报警信号，按照市局监控中心管理服务器的配置将报警信号通过视频转发服务器内嵌的报警转发服务器软件模块转发给指定的报警工作站，在中心的报警工作站内嵌平台C/S客户端软件模块，通过平台软件设置，该工作站可以在发生报警时产生各种动作：
包括图象弹出、声光报警等，当发上报警时自动定位到报警的电子地图上然后报警服务器软件的事先设置，输出对应的快球摄象机信号（已经自动转到相应方位并显示位置名称）或弹出相应的电子地图，视频图象等。
报警处理流程见后文软件流程描述。
视频转发服务器
视频转发服务器作为分局监控中心最主要的网络应用服务器，通过内嵌部署了平台软件中的多个软件模块实现了包括流媒体转发服务、视频代理服务、报警转发服务、矩阵代理和光端机网管代理服务等多项功能，视频转发服务器内嵌的软件模块分别介绍如下：
1）流媒体服务
流媒体服务软件模块可以实现所有C/S客户端软件和WEB客户端对分局网络范围内的硬盘录象机实时与历史图象的访问全部通过流媒体服务软件来进行转发，使得该硬盘录象机同一个视频服务只占一个通道，缓解网络带宽紧张的区域，同时降低了硬盘录象机的访问负担，起到了在有限的网络资源中进行带宽管理，可以满足大型联网系统负载分配均衡的要求，提高整个系统的性能与稳定性。
流媒体服务还包括了带宽管理和优先机管理的机制。
流媒体转发的数据除了实时与历史图象信号外，还包括音频和云台控制信号，其中云台控制包括了对不同优先级客户的控制，既当高优先级客户云台访问控制时，可以关闭低优先级客户操作。
转发服务器必须采用高性能专用服务器，具备双千兆网卡，双3.0CPU和2G以上内存，在这样的配置下，一台转发服务器在千兆网环境下可以同时转发的最大图象为1000路CIF格式，在百兆网环境下可以同时转发的最大图象为200路CIF格式。
2）视频代理服务
视频代理服务软件为所有嵌入式DVR提供统一信息获取、转化和代理服务，便于监控中心统一DVR接口管理。
代理的信息包括DVR的设置信息、通道信息、录像文件索引信息等，并负责中心对现场DVR设置指令的转发。
同时视频代理服务器负责同步保存所有嵌入式DVR的录像文件索引信息，提供分散存储下的集中检索服务，而不是一般的点对点检索。
检索的条件可以自行定义，可以满足各种组合查询条件下（道路、区域）的录像同步回放。
可以通过视频文件附带的标记信息进行查询。
3）报警转发服务
报警转发服务软件为所有系统管理的监控设备提供报警信号的接收和转发服务，通过专门的应用服务提高报警响应的效率，提高系统稳定性。
可以通过WEB工作站方便的部署报警转发服务软件，可以指定报警转发服务软件接受的DVR设备和矩阵报警设备的列表，可以指定接受特定报警信息的报警客户端，可以选择客户端收到报警后的动作，包括图像弹出、信息提示、声音报警等。
可以将报警信息发送给市局中心存储服务器用于联动录象报警的图象，可以将报警信息发送给市局中心系统管理服务器用于联动发送报警短信和报警邮件等。
可以通过定制开发调用系统和用户自定义的宏指令，并启动相应的处置流程和预案。
市局监控中心
市局系统管理服务器
市局系统管理服务器内部署了两个本系统最重要的软件模块：
系统管理服务器软件模块和WEB服务器软件，其中系统管理服务器软件为整个平台的管理核心，负责对整个平台的用户权限、设备状况、联动策略、告警信息和操作日志等进行集中配置和管理，支持集群构建应用，可以通过建立集群管理服务器实现平台的扩容。
系统管理服务器软件模块可以外接短消息模块，当该软件接收到报警转发服务上传的报警信号后，可以启动短消息发送服务。
而WEB服务器主要提供客户端的IE浏览访问模式。
用户可通过IE浏览访问方式，实现平台管理、设备配置、视频监控等功能。
这两个软件模块的具体功能见后文详细介绍。
市局存储管理服务器
市局存储管理服务器内嵌平台软件的网络存储管理服务软件，是针对大型网络监控系统环境的专用存储管理软件模块，实现远程所有图象的实时录象、报警录象、中心集中备份和事后检索查询服务，计划录象下支持补录，在这类应用中往往存储对象是大量的音视频监控录像文件，仅使用单一的在线硬盘存储方式会带来很高运营成本，而且，并不是所有的历史监控数据都要求快速的检索。
根据这种数据的存储检索要求,我们支持DAS、NAS、SAN等多种存储方式，对于图像文件存储我们建议采用NAS网络附加存储设备。
具备功能见后文详细介绍。
网
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