王文彬，龍 明，趙永勝

（1.河南省電力通信自動化公司，河南 鄭州 450052；2.豫電實(shí)業(yè)集團(tuán)，河南 鄭州 450052）

隨著會議電視（視頻會議）系統(tǒng)、視頻監(jiān)控（圖像監(jiān)控）系統(tǒng)在電力行業(yè)中應(yīng)用的普及，用戶提出將兩個(gè)系統(tǒng)融合起來的需求。這樣，在舉行視頻會議的過程中可以隨時(shí)調(diào)入各種監(jiān)控信號，方便處理各種突發(fā)事件。視頻會議終端和監(jiān)控系統(tǒng)的融合，可以將會議視角延伸至施工現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)更加有效的生產(chǎn)調(diào)度，在有些場合可以起到開現(xiàn)場會議的作用，增強(qiáng)會議效果。多系統(tǒng)的融合可以使決策和現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行互動，在會議中調(diào)用現(xiàn)場監(jiān)控視頻，便于決策層快速做出決策，尤其是在出現(xiàn)緊急狀況時(shí)，通過系統(tǒng)聯(lián)動，管理層能夠迅速組織會議，分析現(xiàn)場實(shí)時(shí)狀況，開展應(yīng)急指揮，保障事故處理順利進(jìn)行[1-3]。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是對前端人員、設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，一般是采取單向音視頻傳輸?shù)姆绞健Ｒ曨l監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備之間通信還沒有統(tǒng)一的協(xié)議，現(xiàn)在有些系統(tǒng)廠商正在逐步推行IETF SIP作為通信協(xié)議。視頻會議系統(tǒng)是一種交互式系統(tǒng)，各種設(shè)備之間通信主要采用ITU-T H.323/H.320協(xié)議，現(xiàn)在有些系統(tǒng)也支持IETF SIP協(xié)議[4-8]。在進(jìn)行兩個(gè)系統(tǒng)的融合過程中需要根據(jù)不同的實(shí)際情況區(qū)別對待。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)的現(xiàn)狀

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛，基本上110 kV以上的變電站都有安裝[9]，很多省市在電力營業(yè)廳也有安裝。電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端子站、監(jiān)控中心主站和通信通道組成。電力視頻監(jiān)控以監(jiān)視為主、音頻應(yīng)用相對較少。目前電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)參與建設(shè)的廠家繁多，缺乏統(tǒng)一的建設(shè)、接口規(guī)范，許多省市公司正在著手進(jìn)行規(guī)范，為視頻聯(lián)網(wǎng)做準(zhǔn)備。

國家電網(wǎng)公司于2010年11月出臺了《電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口》等技術(shù)規(guī)范，指導(dǎo)各個(gè)省市公司的視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。規(guī)范根據(jù)國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)的需要，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)提出了新的要求，要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控和存儲，分級控制和管理，不同的視頻監(jiān)控系統(tǒng)間能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)全局化、整體化的發(fā)展需求。規(guī)范將視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本接口分為兩類：接口A和B，接口A是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的外部接口，即視頻監(jiān)控系統(tǒng)與不屬于本系統(tǒng)的前端、視頻監(jiān)控系統(tǒng)間、視頻監(jiān)控系統(tǒng)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的接口。接口B是視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的接口。接口A包括信令接口、數(shù)據(jù)接口、流媒體接口，信令接口用于會話建立和控制，采用SIP、RTSP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；數(shù)據(jù)接口用于數(shù)據(jù)查詢和獲取，采用HTTP、SIP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；流媒體接口用于流媒體的傳輸，采用RTP/RTCP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。隨著高清技術(shù)的發(fā)展，電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)也逐漸向高清化演進(jìn)。

視頻會議具有高效、節(jié)儉等優(yōu)點(diǎn)，可以在短時(shí)間內(nèi)召開全省乃至全國的大型會議，因此在電力系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。視頻會議系統(tǒng)具有音視頻同步傳輸、互動性強(qiáng)的特點(diǎn)。視頻會議系統(tǒng)一般由視頻會議終端、多點(diǎn)控制單元MCU、網(wǎng)管軟件和傳輸網(wǎng)絡(luò)組成；一般采用H.323協(xié)議。由于在不同建設(shè)時(shí)期選用的技術(shù)、產(chǎn)品、協(xié)議不同，造成不同的視頻會議系統(tǒng)之間召開會議一般只能通過視頻會議終端以背靠背的方式連接。目前電力視頻會議系統(tǒng)正在向高清化發(fā)展。

目前大多數(shù)用戶都分別建有會議電視系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但在實(shí)際應(yīng)用中，將兩個(gè)系統(tǒng)融合起來的需求越來越多。這主要是因?yàn)椋c融合系統(tǒng)相比，分立系統(tǒng)具有以下劣勢：1）需要建設(shè)兩套網(wǎng)絡(luò)、采集終端和主站設(shè)備，造成投資較高；2）需要同時(shí)維護(hù)兩套系統(tǒng)，維護(hù)的復(fù)雜性和工作量增加；3）兩套系統(tǒng)資源無法充分共享。而視頻會議和視頻監(jiān)控系統(tǒng)本身存在一些共同點(diǎn)，例如都采用相同的視頻編解碼技術(shù)，都是由中心控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)視頻碼流的交換與分發(fā)等，這也為兩個(gè)系統(tǒng)的融合提供了條件。

2 系統(tǒng)融合解決方案

視頻監(jiān)控系統(tǒng)與會議電視系統(tǒng)都是進(jìn)行音視頻傳輸，但前者側(cè)重于圖像的單向傳輸。視頻會議系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)有相對固定的協(xié)議和規(guī)約，但視頻監(jiān)控系統(tǒng)在協(xié)議上還沒有統(tǒng)一。根據(jù)目前的實(shí)際應(yīng)用情況融合方案可以分為兩種，一種是充分利用現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行融合，另一種是在新建立系統(tǒng)時(shí)統(tǒng)一考慮建設(shè)一套無縫融合的視頻會議和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 通過視頻矩陣進(jìn)行融合的解決方案

主流的視頻會議系統(tǒng)采用的協(xié)議有兩種，大部分系統(tǒng)采用H.323協(xié)議，有些系統(tǒng)采用SIP協(xié)議；而有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的是私有協(xié)議。要將不同建設(shè)時(shí)期、不同協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和會議電視系統(tǒng)進(jìn)行無縫融合，難度很大，需要對監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺進(jìn)行改造，修改視頻請求協(xié)議和媒體數(shù)據(jù)協(xié)議，使之與視頻會議系統(tǒng)相同，修改完成后還要和視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。這樣工程量很大，有時(shí)甚至不亞于重新開發(fā)一套新的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。這種情況下，比較適合采用一種折中的方案——通過視頻矩陣進(jìn)行融合。

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)和會議電視系統(tǒng)之間增加視頻矩陣作為轉(zhuǎn)接的橋梁，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的互聯(lián)。如需要將視頻監(jiān)控的信息傳輸?shù)揭曨l會議系統(tǒng)中播放，可以將視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻信息接入RGBHV矩陣或AV視頻矩陣。如果視頻輸出是模擬信號就接入AV矩陣，如果視頻監(jiān)控系統(tǒng)輸出是數(shù)字信號就接入RGB矩陣。視頻矩陣將視頻信號輸出到視頻會議終端，視頻會議終端通過網(wǎng)絡(luò)與多點(diǎn)控制單元MCU和統(tǒng)一控制平臺相連。這時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為一個(gè)系統(tǒng)可以看作是視頻會議系統(tǒng)的一個(gè)分會場。采用這種模式進(jìn)行系統(tǒng)融合，實(shí)現(xiàn)起來比較方便，成本比較低，但由于前端圖像經(jīng)過兩次編解碼，圖像延遲增加，同時(shí)圖像質(zhì)量下降。視頻會議系統(tǒng)的統(tǒng)一控制平臺無法實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備的控制，只能控制到視頻會議終端。如果要進(jìn)行監(jiān)控前端的切換或者鏡頭控制還需要監(jiān)控系統(tǒng)本身進(jìn)行操作。這種融合沒有實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)為統(tǒng)一的系統(tǒng)，只能稱為系統(tǒng)互聯(lián)。系統(tǒng)融合結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 通過視頻矩陣進(jìn)行融合的結(jié)構(gòu)圖

2.2 統(tǒng)一的融合解決方案

如果在進(jìn)行視頻系統(tǒng)建設(shè)時(shí)就統(tǒng)籌考慮建設(shè)統(tǒng)一視頻平臺，既可以支持視頻會議系統(tǒng)又可以支持視頻監(jiān)控系統(tǒng)。兩個(gè)系統(tǒng)支持相同的通信協(xié)議從而形成一個(gè)有機(jī)的整體。利用同一系統(tǒng)接入會議和監(jiān)控，通過共用的視頻編解碼設(shè)備和中心控制設(shè)備，同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻會議和視頻監(jiān)控兩種功能，這樣既可以簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、降低投資，又減少了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維工作量，更重要是實(shí)現(xiàn)了兩類視頻資源的共享，大大提高了系統(tǒng)利用率和效率。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 無縫融合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

整個(gè)系統(tǒng)由中心站主會場和各個(gè)分會場組成。主會場設(shè)備主要包括統(tǒng)一控制平臺、多點(diǎn)控制單元MCU、會議電視終端、流媒體服務(wù)器和管理服務(wù)器，其中管理服務(wù)器內(nèi)置了視頻監(jiān)控系統(tǒng)MCU功能。

如果兩個(gè)系統(tǒng)都遵守H.323協(xié)議，要召開會議電視。每個(gè)終端將其媒體流，包括音頻、視頻、數(shù)據(jù)、控制等，都傳遞給MCU，MCU再將這些媒體數(shù)據(jù)部分或全部發(fā)送給每個(gè)視頻會議終端。MCU主要實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制和呼叫注冊的功能。會議電視終端實(shí)現(xiàn)音視頻采集、編解碼和回放功能。如果要使用視頻監(jiān)控功能，監(jiān)控工作站向管理服務(wù)器請求某路視頻，管理服務(wù)器將命令發(fā)送給相應(yīng)的前端，前端設(shè)備收到信息后發(fā)送視頻給流媒體服務(wù)器，流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)視頻給監(jiān)控工作站整個(gè)過程在H.323協(xié)議完成。

如果在開視頻會議的過程中需要調(diào)看視頻監(jiān)控系統(tǒng)的某路畫面。通過統(tǒng)一控制平臺下發(fā)控制命令給編碼設(shè)備，編碼設(shè)備將圖像信息發(fā)送給MCU,由MCU將圖像分發(fā)給每個(gè)電視會議終端，由于都采用H.323協(xié)議，編碼設(shè)備也成為了會議電視系統(tǒng)的一部分。如果會議電視終端設(shè)備視頻輸入路數(shù)比較多，而且要監(jiān)控的視頻信息和會議電視會場在一起，就可以省去視頻監(jiān)控系統(tǒng)的編碼設(shè)備，視頻信息都集成到會議電視終端。在主會場MCU和管理服務(wù)器可以融合到一起，進(jìn)一步簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

SIP（Session Initial Protocol）是一種應(yīng)用層協(xié)議，已經(jīng)逐漸成為VoIP網(wǎng)絡(luò)的核心信令控制協(xié)議。國家電網(wǎng)公司新近出臺的《電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口》規(guī)范也推薦將SIP協(xié)議作為主要的信令控制協(xié)議。如果兩個(gè)系統(tǒng)都遵守IETF SIP協(xié)議，兩個(gè)系統(tǒng)也可以融合。要召開會議電視，各個(gè)會議終端需要將當(dāng)前的位置在管理服務(wù)器注冊。會議電視終端呼叫MCU請求會議業(yè)務(wù)服務(wù)，MCU收到并處理后發(fā)送成功響應(yīng)，會議電視終端收到后雙方建立連接。也可以由MCU呼叫會議電視終端將某會場加入會議。每個(gè)終端將其媒體流傳遞給MCU，MCU再將這些數(shù)據(jù)部分或全部發(fā)送給每個(gè)電視會議終端。如果會議結(jié)束，由會議主席向系統(tǒng)請求散會，通過MCU將所有參會終端發(fā)送BYE請求，在收到響應(yīng)后斷開與各個(gè)終端的連接。如果需要使用視頻監(jiān)控功能，首先編碼設(shè)備都需要在系統(tǒng)中注冊，通過發(fā)送Register給管理服務(wù)器。如果需要調(diào)看某路畫面，監(jiān)控工作站向管理服務(wù)器發(fā)送INVITE請求，服務(wù)器收到請求后查詢該用戶權(quán)限，如果已經(jīng)授權(quán)并且請求的前端編碼設(shè)備也已經(jīng)注冊，則取得該編碼設(shè)備地址并通知用戶端建立會話，通過流媒體服務(wù)器向監(jiān)控工作站發(fā)送視頻流。

如果在開視頻會議的過程中需要調(diào)看視頻監(jiān)控系統(tǒng)的某路畫面。通過統(tǒng)一控制平臺下發(fā)請求給管理服務(wù)器，管理服務(wù)器經(jīng)過查詢后通知編碼設(shè)備和MCU，使他們之間建立對話，由于視頻編碼都采用相同的編碼格式，編碼設(shè)備將媒流體發(fā)送給MCU,由MCU將圖像分發(fā)給每個(gè)電視會議終端。由于都采用SIP協(xié)議，編碼設(shè)備也成為了會議電視系統(tǒng)的一部分。如果設(shè)備性能支持多路視頻輸入，前端系統(tǒng)設(shè)備也可以融合到一起，進(jìn)一步簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

該方案采用統(tǒng)一平臺管理監(jiān)控系統(tǒng)和視頻會議系統(tǒng)，擺脫了分立系統(tǒng)的分散管理。通過一體化的平臺，工作人員可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與視頻會議系統(tǒng)的資源調(diào)度、配置，更好地將視頻監(jiān)控、電子地圖、報(bào)警管理和視頻會議等業(yè)務(wù)應(yīng)用融合到一起。

3 小結(jié)

電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)的融合可以充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、降低維護(hù)復(fù)雜度，同時(shí)使資源有效共享。融合系統(tǒng)的建成，使得電力應(yīng)急指揮的響應(yīng)時(shí)間大大縮短，可以及時(shí)應(yīng)對突發(fā)事件，召集市局與省局、市局與各縣局及應(yīng)急救援專家之間的遠(yuǎn)程視音頻會商會議，并可以實(shí)時(shí)接入突發(fā)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)畫面供會商使用。系統(tǒng)在日常不開會時(shí)就可以對安全生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、監(jiān)督，及時(shí)糾正生產(chǎn)中存在的事故隱患，同時(shí)由于監(jiān)控系統(tǒng)的長期運(yùn)行特點(diǎn)，運(yùn)行過程也是對通信網(wǎng)絡(luò)的測試，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的故障，并做好運(yùn)行維護(hù)，為實(shí)時(shí)性更強(qiáng)的會議電視系統(tǒng)提供更好的網(wǎng)絡(luò)保障，提高系統(tǒng)的可用率。日常監(jiān)控和應(yīng)急指揮相結(jié)合，可以更好地應(yīng)對日益增長和日益復(fù)雜的安全生產(chǎn)管理工作，促進(jìn)事故發(fā)生率穩(wěn)步下降，為電力安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

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