神华综合视频监控集中管理系统技术方案.docx
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神华综合视频监控集中管理系统技术方案
神华集团有限责任公司
综合视频监控集中管理系统解决方案
北京华纬讯电信技术有限公司
二ＯＯ九年十二月
1概述
为进一步强化神华调度系统的执行力，提高生产指挥协调能力和安全管理水平和应急指挥能力，神华集团生产指挥中心将建立基于IP技术的安全生产视频远程监控系统平台。
系统主要需求是：
将神华集团矿、路、港、电、煤化工、运销各产业板块子公司调度室现有的监控视频包括：
工业视频、工控系统视频、应用系统视频等，逾千余安全生产关键环节的监控视频点，经采集或转换成为可基于IP实时在线访问的监控网络视频资源，并通过神华集团企业广域互联网连接到集团公司总部；对视频监控网络资源授权管理，视频资源可灵活调度与共享，可对视频资源状态实时跟踪维护，保证在线视频资源实时可靠；监控视频资源可以根据调度指挥中心的要求，按需要将视频信息显示输出到已有的电视墙、大屏显示器或计算机终端等，可分频操控视频显示信息，对信息进行分析显示等。
集团生产指挥中心建设视频监控系统平台，利用综合监控联网技术、可视化灾害预警技术等高科技先进手段进行日常安全生产调度指挥，以实现安全生产管理过程“管、控、监、防、应急指挥”的智能化、自动化、科学化，切实提高公司安全生产管理水平。
1.1本次项目需求
本次综合视频监控集中管理系统将采集陕西神东煤炭公司、北京国华电力公司、陕西神朔铁路、河北黄骅港4个公司的视频监控信息到北京神华集团总部进行联网视频监测。
采用较先进的技术方案把下属单位各类工业视频、工控系统视频、应用系统视频，经采集数字化压缩处理并转换成为可基于IP实时在线访问的监控网络视频资源，实现对视频监控网络资源授权管理，视频资源可灵活调度与共享，根据调度指挥中心的要求，按需要将视频信息显示输出到已有的电视墙、大屏显示器或计算机终端等。
2系统总体架构
2.1系统总体架构
综合视频监控集中管理系统采用基于网络的分布式控制结构，实现分级分层分区部署。
总体技术架构为，一级控制交换管理子系统、二级视频采集接入子系统。
一级控制交换管理子系统部署在神华集团总调度指挥中心，二级视频采集接入子系统分别部署在神华集团下属公司，并通过神华集团企业广域互联网连接，系统架构图如下：
2.2系统主要组成
该系统由一级控制交换管理子系统和多个二级视频采集接入子系统组成。
一级控制交换管理子系统主要包括：
综合视频监控交换机、管理控制端、流媒体转发服务器、监控系统接入网关，多分屏解码器、图像拼接控制服务、WEB访问客户端、VGA编码器、浏览监控终端等组成。
根据用户需求，综合视频监控交换机具有级联扩展能力，满足大型组网用户的需要。
二级视频采集接入子系统主要包括：
流媒体转发代理网关、VGA编码器，视频编码器，第三方流媒体转发服务器（包括接入SDK开发包）、工业应用服务器、网络KVM控制器、各类接入软件模块等组成。
3平台技术方案
3.1视频集中管理
为了实现综合视频监控集中管理系统平台的集中管理控制和统一调度以及视频资源共享，选用配置综合视频监控交换机设备两台，实现双机热备，以提高系统的可靠性。
综合视频监控集中管理系统平台应包括平台集中管理核心设备综合视频监控交换机，该设备配置为双机热备。
主要实现系统平台的视频资源集中管理和业务调度,包括基础数据管理，用户管理，权限管理，设备管理，系统维护以及系统各终端设备之间音视频对讲、视频指挥调度、视频监控、图像切换、云台控制、报警联动等业务控制功能。
综合视频监控交换机主要实现基础数据管理，用户管理，权限管理，设备管理，系统维护以及系统各终端设备之间音视频对讲、视频指挥调度、视频监控、图像切换、云台控制、报警联动等业务控制功能。
具体实现功能如下：
（1）用户终端登录系统时，综合视频监控交换机对用户的身分合法性验证。
（2）用户权限的统一管理：
具有用户浏览权、操作控制权、文件传输权和短信权的管理等。
1浏览权即监控终端对其他监控前端是否具有浏览图像、对讲的权力；
2短信权即监控终端之间是否具有发送短信的权力；
3文件传输权即监控终端之间是否具有文件传输权利；
4操作控制权即监控终端对监控前端云台及摄像头及外设是否具有远程操作控制权力。
（3）设备统一管理：
通过控制终端可配置终端各种参数，如：
配置终端类型、设备控制级别，设备IP地址、组播地址以及外围接入设备信息等。
（4）系统维护管理：
通过控制终端，实时检测和显示系统各设备的工作状态，并形成日志，实现日志查询。
（5）系统支持最大99个操作控制级别；当多个终端同时对某个监控点进行控制等操作，发生争用时，高级别优先控制，同级别按时间顺序控制。
（6）控制权释放能力：
当高级别用户没有操作控制时，可以释放给低级别用户操作控制，释放时间可任意设定。
当高级别用户再操作时，主动返回操作控制权
（7）综合视频监控交换机具有接入多分屏解码器、录像服务器、流媒体转发服务器、数据/报警处理服务器的能力。
（8）综合视频监控交换机留有对外的控制信息接口，方便接入各类视频业务应用。
3.2视频浏览监控
浏览监控终端在综合视频监控交换机授权的情况下，并以树型结构显示用户设备终端列表，可以通过点击选用需查看的用户设备，实现控制显示各类监控画面，并支持画面拖拽操作方式。
具体功能如下：
（1）浏览监控终端远程操作控制WeB客户端
通过总部配置访问Web客户端、VGA编码器，VGA编码器接到客户端VGA接口并进行设备绑定（在系统中模拟一个用户设备名称）；
浏览监控终端通过浏览绑定的VGA编码器，监看工业自动化控制系统Web客户端操作界面，通过网络发送相关操作控制命令，实现对Web客户端相关操作，实现浏览监控终端操作控制各类工业自动化控制系统的Web客户端显示界面。
当需要上电视墙显示时，只需多分屏解码器选看与Web客户端的绑定VGA编码器，即可实现工业自动化控制系统客户端界面电视墙大屏幕显示。
原理如下图：
（2）浏览监控终端远程操作控制物理隔离WeB客户端
通过总部配置访问Web客户端、VGA编码器，VGA编码器接到客户端VGA接口并进行设备绑定（在系统中模拟一个用户设备名称）；配置网络KVM控制器，并接到Web客户端的键盘、鼠标接口，通过网络实现对物理隔离Web客户端操作控制。
原理如下图：
（3）单路、多路视频、数据画面等浏览显示
1能够实现多路视频多画面同步显示监控。
2能够实现多路VGA采集数据多画面同步显示监控。
3能够实现多路软采集数据多画面同步显示监控。
4能够实现以上多类型画面同步混合显示监控。
（4）支持画面拖拽操作方式
①若目标窗口无视频图像，则拖动的画面正常在新窗口显示。
②若目标窗口有图像，则拖动的画面与目标窗口的图像互换显示。
（5）多画面轮巡
支持单画面和多画面分组轮巡，可设置轮巡间隔时间，以实现多个画面轮流显示。
（6）浏览监控终端与监控前端对讲及语音广播功能
①支持浏览监控终端对监控前端进行实时语音对讲，而且监控前端也可以与浏览监控终端进行上报语音对讲。
②支持浏览监控终端对监控前端语音广播功能。
（7）文件传输
用户根据授权情况,浏览监控终端与浏览监控终端之间进行文件传输，方便文件发送处理。
3.3模拟视频接入
（1）视频编码器接入
综合视频监控集中管理系统配置流媒体转发服务器，通过编码器厂家提供的编码器SDK开发包,可以接入多种类型的视频编码器，在综合视频监控交换机统一控制授权和统一控制调度管理下，实现授权用户实时对监控前端的浏览监控，通过多分频解码器解码输出到电视墙。
（2）第三方视频监控系统接入
综合视频监控集中管理系统平台根据第三方提供的流媒体转发代理服务的接入SDK开发包，设计开发平台的监控系统接入网关，通过调用第三方提供的接入SDK开发接口，访问已建视频监控系统中的各种控制资源，实现总部综合视频监控集中管理系统平台调用监看已建视频监控系统的视频图像，实现数字化视频控制接入。
对第三方视频监控系统开发接口的需求：
1接口需要提供已建视频监控系统内可访问监控点的资源列表（监控点名称、ID等列表）；
2接口能够通过监控点的名称或ID来请求监控点的图像和声音的码流数据，并通过接口返回数据，以便总部监控集中管理系统平台可以进一步使用（转发、解码、存储等），该码流数据应当是未解码的数据。
同时接口不应当对返回的码流进行解码，或者解码过程可以关闭，以便当接口同时请求很多路码流时，对系统资源的占用不会过大；
3需要提供能够用来对上述音视频码流进行解码的解码库。
对于采用标准音视频编码格式的，应当提供编码数据之外的封包格式、传输格式等，以便能够提取出编码数据。
4接口能够通过监控点的名称或ID来对监控点的外设（云台设备等）进行控制。
3.4WEB服务系统接入
对于总部用户可远程登录访问的工业应用系统
总部通过配置访问工业应用系统的WEB客户端，采用申请账户和密码，远程登录访问工业应用系统服务器；将客户端计算机VGA输出接到VGA编码器并绑定（在系统中模拟一个用户设备名称）；
总部综合视频监控集中管理系统平台浏览监控终端通过浏览WEB客户端绑定的VGA编码器，监看工业应用系统WEB客户端操作界面，通过网络对WEB客户端发送相关操作控制命令，实现浏览监控终端操作控制工业应用系统的WEB客户端界面，满足总部通过一台浏览监控终端分时操作控制访问多个工业应用系统。
WEB客户端界面需要电视墙显示时通过，多分屏解码器查看WEB客户端绑定VGA编码器，实现工业应用系统客户端界电视墙大屏幕显示。
3.5VGA视频接入
（1）标准VGA视频接入
采用VGA编码器，进行编码采集压缩传输，以视频监控前端方式接入总部综合视频监控集中管理系统的流媒体转发服务器，通过综合视频监控交换机的控制调度，实现浏览监控终端对远程工业控制计算机浏览监看。
工业控制计算机界面需要电视墙显示时，通过多分屏解码器查看绑定VGA编码器，实现工业控制计算机界面的电视墙大屏幕显示。
（2）网络KVM控制VGA视频接入
为了实现总部对远程物理隔离专网的工业应用系统WeB客户端操作控制显示，采用配置网络KVM控制器和VGA编码器方法，将VGA编码器接到客户端VGA接口并进行设备绑定（在系统中模拟一个用户设备名称），浏览监控终端查看绑定的VGA编码器，并通过网络KVM操作控制WeB客户端，实现总部对远程物理隔离专网的工业应用系统WeB客户端操作控制显示。
原理图如下：
网络KVM控制器操作过程
1VGA编码器采集WeB客户端的VGA信号，并进行压缩编码和网络发送，通过综合视频监控交换机控制把编码数据发送给流媒体转发服务器；
2流媒体转发服务器把编码数据分发给WeB客户端；
3WeB客户端在显示的VGA画面上进行键盘和鼠标的操作；
4上述WeB客户端捕获到键盘和鼠标的动作，并把动作内容通过综合视频监控交换机发给网络KVM控制器；
5网络KVM控制器还原键盘和鼠标的动作，并把控制信号通过用户控制终端的键盘鼠标接口发给用户控制终端，用以实现物理隔离远程操作WeB客户端。
（3）VGA视频接入多画面拼接显示（物理隔离控制）
实现自动周期性操作控制工业自动化用户控制终端，分时翻页浏览显示内容，采用单屏分次图像定时采集，由系统平台的统一控制调度，根据预设的采集顺序，经多分频解码器，按序同步显示并投到大屏幕，完成全景拼接显示。
采用配置网络KVM控制器和VGA编码器方法，将VGA编码器接到客户端VGA接口并进行设备绑定（在系统中模拟一个用户设备名称），多屏采集控制服务器定点监看绑定的VGA编码器，并自动通过网络远程控制网络KVM，在操作控制用户控制终端。
原理图如下：
多屏采集控制服务器原理
1多屏采集控制服务器根据用户需要预先编程好的固定操作步骤，达到周期性操作控制用户控制终端，实现用户控制终端自动周期翻页操作，得到第一页内容、第二页内容、第三页内容。
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的目的，如此周而复始；
2同时多屏采集控制服务器，同步周期性地得到VGA编码器采集用户控制终端的VGA信号；（第一页内容、第二页内容、第三页内容。
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），当一个轮次进行完毕之后，就得到了完整的各个页的内容；
3多屏采集控制服务器为每一个页号在系统中创建一个虚拟编码设备，如果m页为一个周期，就创建m个虚拟编码设备。
4多分频解码器，通过综合视频监控交换机的控制，依次调用由流媒体服务器转发的虚拟编码设备的视频流，按顺序显示并投到大屏幕，在大屏幕上完成拼接全景显示。
5浏览监控终端，通过综合视频监控交换机的控制，依次浏览由流媒体服务器转发的虚拟编码设备的视频流，按顺序浏览显示，得到拼接的画面。
（4）VGA视频接入单屏幕缩放显示
实现自动周期性操作控制工业自动化用户终端，分时翻页浏览显示内容，采用单屏分次图像定时采集，由系统平台的统一控制调度，通过多画面拼接技术和双缓存显示技术，实现浏览监控终端对拼接后的大画面拖拽显示，原理图如下：
多画面拼接服务器原理
1多画面拼接服务器模仿鼠标、键盘发出定时周期控制操作指令，根据用户预先编程好的固定操作步骤，达到周期性操作控制用户终端，实现用户控制终端自动周期翻页操作，得到第一页内容、第二页内容、第三页内容。
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的目的，如此周而复始；
2同时多画面拼接服务器，同步周期性地得到VGA编码器采集用户控制终端的VGA信号；（第一页内容、第二页内容、第三页内容。
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），当一个轮次进行完毕之后，就得到了完整的各个页的内容；
3多画面拼接服务器对第一页内容、第二页内容、第三页内容拼接编码，在系统中创建一个虚拟拼接编码设备。
4浏览监控终端，通过综合视频监控交换机的控制，浏览由流媒体服务器转发的虚拟拼接编码设备的视频流，通过双缓存显示技术，实现浏览拖拽拼接显示较大的画面。
3.6电视墙大屏幕显示
根据用户需求可以堆叠配置多台多分屏解码器，通过集中操作控制台，集中管理控制操作，实现网络内不同类型的现场监控视频及数据和应用程序界面输出到大屏显示，实现功能如下：
（1）通过集中统一界面控制，能够灵活切换并显示各类工业视频、工业控制视频、应用系统视频，矩阵具有万能解码能力。
（2）支持多路画面拼屏显示：
可以实现不同前端视频源的监控画面不同组合（１、４路），保证每个显示屏能够做到多路画面拼屏显示。
（3）支持编组轮巡显示：
支持单画面轮巡、多画面轮巡等多种编组轮巡显示功能。
（4）支持画面拖拽操作，拖拽过程中对视频画面不会造成影响。
（5）支持报警联动显示。
报警系统发生报警时，与报警位置关联的图像定位同时显示在监控中心屏幕上，报警信号所关联画面叠加的提醒报警点文字闪烁显示，以便于值班人员实时观察和判断。
（6）支持与监控前端语音对讲功能。
3.7未来系统功能扩展需求
综合视频监控集中管理系统必须考虑系统未来功能扩展需要,该系统具有在视频监控交换机不更换硬件的情况下,只需要升级内部软件模块,即可将系统升级为一个综合视频通信平台，完整实现视频指挥调度、视频会议、视频监控以及数据会议、数据采集、报警视频联动等多种业务功能。
各级指挥者在实时监控现场场景的同时，完成与相关部门和现场人员语音、视频、数据的双向实时交互，适用指挥者快速决策，实时调度，应急处置。
实现用户：
指挥调度可视化；视频监控智能化；报警联动自动化；视频信息共享化。
4主要设备功能
（1）综合视频监控交换机主要功能：
交换机具有各种权限和控制级别配置组织关系，通过综合调度模块实现系统各终端设备之间音视频对讲、视频指挥调度、视频监控、图像切换、云台控制、报警联动等业务控制功能。
功能要求如下：
a）用户终端登录系统时，由综合视频监控交换机负责对用户的身分进行验证。
b）用户权限的管理：
支持用户浏览权、操作控制权、文件传输权和短信权等。
c）设备管理：
通过控制终端可配置终端各种参数，如：
配置终端类型、设备控制级别，设备IP地址、组播地址以及外围接入设备信息等。
d）综合视频监控交换机支持接入多分屏解码器、录像服务器、流媒体转发服务器、数据/报警处理服务器的能力。
e）系统维护：
通过维护控制终端，实时检测和显示系统各设备的工作状态，维护控制终端支持设备状态图像化显示。
f）综合视频监控交换机留有对外的控制信息接口，新增图像拼接控制服务器、监控视频接入网关的接口，方便接入各类视频业务应用。
（2）流媒体转发服务器主要功能：
实现视频流、数据流、报警信息多路转发，实时巡检、显示各种接入终端设备状态等。
主要作用：
将收到的单个视频流复制成多个视频流，转发到多个请求端，使得前端的每个视频通道只占一路视频流的网络带宽，提高网络带宽的有效利用率，减少网络拥塞的发生。
（3）监控系统接入网关主要功能：
根据原有视频监控系统开发的接入SDK接口包，设计开发相关的控制调用接口命令，根据提供的SDK接口，调用访问已建视频监控系统中的各类信号资源，实现总部监控集中管理系统平台调用已建视频监控系统的视频图像，实现视频数字化接入上级监控平台。
（4）多分屏解码器主要功能：
多分屏解码器具有VGA接口输出，将多路不同类型的现场监控视频及数据和应用程序界面输出到大屏显示。
通过堆叠，集中控制，实现大容量视频集中输出。
（5）多屏采集控制服务器功能：
多屏采集控制服务器模仿鼠标、键盘发出定时周期控制操作指令，实现用户控制终端有序翻页，第一页内容、第二页内容、第三页内容。
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，通过VGA编码器采集用户控制终端的VGA信号，并进行压缩编码和网络发送，把编码数据通过综合视频监控交换机控制管理；经由视频转发服务器把编码数据发给多屏采集控制服务器；多屏采集控制服务器分组存储收到的视频页面，当一个轮次进行完毕之后，得到完整的各个页的视频内容；多屏采集控制服务器为每一个页号在系统中创建一个虚拟编码设备，如果m页为一个周期，就创建m个虚拟编码设备。
多分频解码器，通过综合视频监控交换机的控制，依次调用由流媒体服务器转发的虚拟编码设备的视频流，按顺序显示并投到大屏幕，在大屏幕上完成拼接。
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（6）多画面拼接服务器
多画面拼接服务器模仿鼠标、键盘发出定时周期控制操作指令，根据用户预先编程好的固定操作步骤，达到周期性操作控制用户控制终端，实现用户控制终端自动周期翻页操作，得到第一页内容、第二页内容、第三页内容。
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。
的目的，如此周而复始；
同时多画面拼接服务器，同步周期性地得到VGA编码器采集用户控制终端的VGA信号；（第一页内容、第二页内容、第三页内容。
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），当一个轮次进行完毕之后，就得到了完整的各个页的内容；
多画面拼接服务器对第一页内容、第二页内容、第三页内容拼接编码，在系统中创建一个虚拟拼接编码设备。
浏览监控终端，通过综合视频监控交换机的控制，浏览由流媒体服务器转发的虚拟拼接编码设备的视频流，通过双缓存显示技术，实现浏览拖拽拼接显示较大的画面。
（7）浏览监控终端主要功能：
可实现多类型画面同步混合显示监控，支持触摸屏操作方式以及画面拖拽操作方式。
支持与监控前端语音对讲功能。
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