張小平（安徽省普濟圩長江河道管理局 銅陵 244071）

江堤普濟圩堤防可視化工程方案設(shè)計

張小平
（安徽省普濟圩長江河道管理局 銅陵 244071）

為提高堤防現(xiàn)代化管理水平，適時監(jiān)控堤防重點部位，本文提出依托于IP網(wǎng)以及EVDO網(wǎng)絡(luò)的可視化系統(tǒng)設(shè)計方案,簡要介紹EVDO網(wǎng)絡(luò)特點、設(shè)計原則、系統(tǒng)組成、控制策略及功能。

堤防 可視化 工程 設(shè)計

1 概述

1.1 建設(shè)目標

樅陽江堤普濟圩段堤防位于樅陽江堤樁號71+923-82+300段，地處較為偏僻，周邊無專用通訊網(wǎng)絡(luò)到達。為適時觀察堤防重點部位情況，計劃分別在k82+300（梳妝臺閘）、k80+400（元寶洲崩岸段）、k76+660（灰河口通江閘）、k72+250（北埂通江閘）設(shè)置監(jiān)控點。

1.2 所選方案特點

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，“數(shù)字執(zhí)法”時代已經(jīng)到來。采用微波通信技術(shù)、數(shù)字視頻處理技術(shù)、IP通信技術(shù)和光纖通信技術(shù)等先進通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)圖像監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時觀看了解現(xiàn)場情況，迅速采取措施。

為了實現(xiàn)以上建設(shè)目標，此次選用EVDO無線監(jiān)控系統(tǒng)。EVDO無線監(jiān)控系統(tǒng)主要針對視頻信號傳輸困難，電信光纜不可達區(qū)域或臨時監(jiān)控區(qū)域。該系統(tǒng)既可滿足各監(jiān)控系統(tǒng)的常規(guī)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，又可實現(xiàn)對下級別監(jiān)控系統(tǒng)的訪問，徹底打破布控區(qū)域的地域界限和設(shè)備擴展的數(shù)量限制，特別適合于大范圍、分布式監(jiān)控和集中管理的應(yīng)用領(lǐng)域傳輸不可達問題。該系統(tǒng)利用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、微電子技術(shù)等，借鑒當今先進的管理技術(shù)和手段，建設(shè)一個具有一定實用性、先進性、可靠性、開放性的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。建成后整個監(jiān)控系統(tǒng)依托于計算機專網(wǎng)，以中國電信監(jiān)控平臺為核心，通過授權(quán)可以在相關(guān)部門實現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)和部位進行全方位的遠程監(jiān)視和控制。

2 系統(tǒng)設(shè)計原則及規(guī)范

2.1設(shè)計原則

為了滿足無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求，達到對監(jiān)控點進行全方位的監(jiān)控以及對安防信息的及時反應(yīng)，在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)任何情況，能夠通知有關(guān)人員做出反應(yīng)，并采取措施，對相關(guān)設(shè)備進行集中監(jiān)控、集中維護和集中管理。無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵循標準化、先進性、可靠性、經(jīng)濟性、拓展性、集成性、靈活性原則。

2.2 設(shè)計依據(jù)

依據(jù)的相關(guān)規(guī)范有：《工業(yè)企業(yè)通用設(shè)計規(guī)范》（GBT42-81）、《中華人民共和國公共行業(yè)標準》（GA/T70-94）、《安全防范工程程序與要求》（GA/T75-94）、《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》（BGJ232.90.92）、《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50198-94）、《民用工業(yè)建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（GJT16-92）、《電視系統(tǒng)視頻指標》（CCTR RECOMMENDATION472-3）。

3 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

采用多級C/S體系結(jié)構(gòu)，在堤防和崩岸段建設(shè)EVDO無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)視頻的統(tǒng)一調(diào)度管理；在各個監(jiān)控點通過無線網(wǎng)絡(luò)視頻接入設(shè)備，實現(xiàn)視頻的分布式接入。整個EVDO無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端視頻服務(wù)器、紅外高速球機和后端監(jiān)控中心組成。

總監(jiān)控中心設(shè)在建設(shè)單位監(jiān)控指揮中心，可在指揮中心大屏上直接實時觀看和調(diào)用圖像（也可用一臺上網(wǎng)電腦代替）。

總監(jiān)控中心管理服務(wù)器是整個系統(tǒng)視頻和管理的中樞，主要實現(xiàn)整個系統(tǒng)配置管理和總監(jiān)控中心的視頻管理，設(shè)置在中國電信安徽省公司中心機房。

當總監(jiān)控中心圖像控制臺或圖像客戶端（分控終端）有圖像訪問請求時，首先通過中心管理服務(wù)器查找該路視頻是否已接入中心網(wǎng)絡(luò)，如果已經(jīng)接入，則將該路視頻組播號發(fā)送給請求者，后者加入該組播即可實現(xiàn)對視頻的訪問。如果目前該監(jiān)控點視頻沒有接入網(wǎng)上，中心視頻服務(wù)器查找系統(tǒng)相關(guān)配置信息，向指定下級監(jiān)控分中心視頻服務(wù)器發(fā)送圖像訪問請求信息，監(jiān)控分中心視頻服務(wù)器收到該請求后，如果該路視頻已接入本級網(wǎng)絡(luò)，則將該路視頻直接傳送到總中心管理服務(wù)器，由中心管理服務(wù)器完成用戶的視頻訪問服務(wù)。

圖像控制臺實現(xiàn)總監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)視頻的輸出切換控制和指定監(jiān)控點圖像的切換、云臺及攝像機鏡頭控制和系統(tǒng)錄像控制。

各級部門領(lǐng)導以及各業(yè)務(wù)科室人員，經(jīng)過授權(quán)可通過網(wǎng)絡(luò)工作站，安裝網(wǎng)絡(luò)圖像客戶端控制軟件，通過中心管理服務(wù)器皆可實現(xiàn)對指定監(jiān)控點視頻的觀看。并可實現(xiàn)對監(jiān)控點的切換選擇及云臺攝像機的控制和視頻的錄像控制，也可通過IE瀏覽器和手機進行觀看。

圖1 系統(tǒng)視頻信息流和視頻控制流程

圖2 視頻流傳輸流程

圖3 視頻的控制權(quán)分配方式

4 系統(tǒng)視頻分析

根據(jù)遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能需求，整個系統(tǒng)視頻信息流和視頻控制流程如圖1所示。

5 視頻分布式控制策略

根據(jù)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點及視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)方面的要求，采用網(wǎng)絡(luò)化分布式視頻接入、多級分布式客戶機/服務(wù)器架構(gòu)、控制權(quán)限集中管理、分布式存儲與共享的策略來實現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)化分布式視頻接入，是指采用專用的視頻接入設(shè)備就近將監(jiān)控視頻接入網(wǎng)絡(luò)。

多級分布式客戶機/服務(wù)器架構(gòu)，分別在市局、縣區(qū)分監(jiān)控中心設(shè)置多級視頻服務(wù)器，調(diào)度管理各級用戶的請求。各級視頻監(jiān)控終端只需通過網(wǎng)絡(luò)連接到本級視頻服務(wù)器，通過本級視頻服務(wù)器獲得所需視頻流。

控制權(quán)限集中管理，是指網(wǎng)絡(luò)中各級用戶統(tǒng)一接受權(quán)限管理，引入多用戶優(yōu)先級管理機制，避免控制沖突，保證各監(jiān)控點控制的唯一性。

分布式存儲與共享，基于IP網(wǎng)絡(luò)的分布式存儲使得海量存儲成為可能，并能夠滿足多用戶的共享需求。

視頻流數(shù)據(jù)在各級視頻服務(wù)器的統(tǒng)一調(diào)度管理下，從視頻接入終端逐級向上發(fā)送相應(yīng)的視頻流。本地的視頻監(jiān)控終端只需登錄到本地的視頻服務(wù)器即可以申請到權(quán)限所允許的圖像。如果在逐級的各級之間發(fā)生連接中斷時，上一級的視頻服務(wù)器可以跳過斷開連接的視頻服務(wù)器和下一級視頻服務(wù)器連接。視頻流的傳輸如圖2所示。

視頻的控制采取統(tǒng)一的多優(yōu)先級管理機制，系統(tǒng)設(shè)置全局統(tǒng)一的優(yōu)先級別，各級視頻服務(wù)器自動判斷當前用戶的優(yōu)先級別，從而保證某個攝像機在特定時刻只有一個用戶能夠擁有控制權(quán)。優(yōu)先級的判斷與控制權(quán)的轉(zhuǎn)換均為自動方式，即當有更高級別用戶申請時，會自動獲得攝像機的控制權(quán)（如圖3）。

當前有控制權(quán)的用戶退出時，系統(tǒng)自動選擇下一個用戶，并發(fā)生控制權(quán)的轉(zhuǎn)移：用戶U有攝像機C控制權(quán)→用戶U停止攝像機C的監(jiān)視→選擇當前監(jiān)視攝像機C的最高優(yōu)先級用戶→用戶U轉(zhuǎn)交控制權(quán)給當前最高優(yōu)先級用戶。

6 系統(tǒng)軟件組成

系統(tǒng)軟件由兩部分組成：服務(wù)器（創(chuàng)世無線視頻服務(wù)器）、客戶端。服務(wù)器包括以下幾方面。

監(jiān)視器：監(jiān)視器軟件登錄中心管理服務(wù)器或直接登錄前端產(chǎn)品，實現(xiàn)多畫面實時視頻瀏覽，提供多站點登錄、雙向音頻控制、PTZ控制、聯(lián)動報警、錄像控制和分組輪跳等功能。

管理器：管理器軟件登錄中心服務(wù)器或者直接登錄前端產(chǎn)品，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)設(shè)備和資源的配置管理，包括音視頻資源管理、串口資源管理、PTZ資源管理、聯(lián)動管理、用戶管理和錄像計劃管理等。

播放器：播放器軟件登錄中心服務(wù)器，實現(xiàn)錄像檢索、下載和回放功能，提供多樣化檢索方式，支持單幀播放。

7 系統(tǒng)功能

7.1 系統(tǒng)配置維護管理

系統(tǒng)配置維護管理系統(tǒng)是系統(tǒng)管理員對其管轄范圍內(nèi)監(jiān)控站點、攝像機、云臺解碼器、網(wǎng)絡(luò)視頻接入設(shè)備（視頻編碼器）、網(wǎng)絡(luò)視頻接出終端（視頻解碼器）、視頻服務(wù)器、用戶等進行配置管理和維護，并可進行遠程設(shè)備測試、故障診斷、參數(shù)配置修改等操作。含系統(tǒng)管理功能、配置管理功能、云臺控制器類型配置、分組配置、用戶配置、視頻服務(wù)器配置、視頻設(shè)備管理等功能。

7.2 視頻流調(diào)度管理

多級分布式客戶機/服務(wù)器架構(gòu)：分別在市局、縣區(qū)分監(jiān)控中心設(shè)置二級或三級視頻服務(wù)器，調(diào)度視頻流、管理用戶的請求。各級監(jiān)控業(yè)務(wù)臺和分控終端只需連接到本級視頻服務(wù)器，通過本級視頻服務(wù)器獲得所需視頻流。

7.3 用戶優(yōu)先級控制管理

系統(tǒng)具有非常完善的控制優(yōu)先權(quán)機制，對用戶進行統(tǒng)一的優(yōu)先級管理。各級用戶統(tǒng)一接受權(quán)限管理，引入多用戶優(yōu)先級管理機制。系統(tǒng)按用戶的不同級別，設(shè)置多個優(yōu)先級，由視頻服務(wù)器自動判斷當前用戶的優(yōu)先級別，避免控制沖突，保證各監(jiān)控點控得住，從而保證某個攝像機在特定時刻只有一個用戶能夠擁有控制權(quán)。

7.4 設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)視

系統(tǒng)主要設(shè)備運行狀態(tài)以及當前用戶的實時偵測與顯示。7.5錄像管理功能

實現(xiàn)多路視頻的同時錄像與管理。可實現(xiàn)全天24h錄像、分時間段錄像等。有計劃錄像、手動錄像、錄像檢索及回放等幾種方式。

7.6網(wǎng)絡(luò)視頻接出控制管理

網(wǎng)絡(luò)視頻接出控制管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻的接出控制管理，即控制網(wǎng)絡(luò)視頻接出終端（視頻解碼器）解碼指定點監(jiān)控視頻，實現(xiàn)其在大屏幕或電視墻（電視機）上的顯示。

7.7WEB瀏覽及網(wǎng)絡(luò)手機監(jiān)視客戶端

系統(tǒng)支持WEB服務(wù)器的形式，使授權(quán)用戶在網(wǎng)絡(luò)的任何地方都可以通過WEB方式實時察看監(jiān)控點情況?？赏ㄟ^網(wǎng)絡(luò)或手機實現(xiàn)遠程瀏覽、遠程云鏡控制、視頻截圖等功能，滿足客戶遠程視頻查看、遠程應(yīng)急指揮的需求

（專欄編輯：顧 梅）