林靖穎，葛元鵬，伍 剛，劉超穎

（國網(wǎng)福建省電力有限公司 信息通信分公司，福建 福州 350001）

基于SNMP協(xié)議的電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

林靖穎，葛元鵬，伍 剛，劉超穎

（國網(wǎng)福建省電力有限公司 信息通信分公司，福建 福州 350001）

針對智能化電網(wǎng)中出現(xiàn)的視頻監(jiān)控標準化設(shè)計需求，在充分了解當代電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，基于SNMP協(xié)議設(shè)計開發(fā)了具有針對性的專業(yè)化、集成化的電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過對電網(wǎng)中視頻設(shè)備的有效管理，實現(xiàn)了無人管理變電站、電網(wǎng)中的實時視頻監(jiān)視、電網(wǎng)設(shè)備配置參數(shù)修改、緊急預(yù)警等功能。系統(tǒng)在設(shè)計時兼顧了各個視頻設(shè)備的不同設(shè)計標準，具有較高的兼容性、實用性。

視頻監(jiān)控；SNMP；系統(tǒng)設(shè)計；智能電網(wǎng)

隨著電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖像編碼技術(shù)的發(fā)展，智能化電網(wǎng)技術(shù)開始成為電網(wǎng)科研課題中重要的組成部分。近年來，隨著電網(wǎng)智能化的腳步日益加快，電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電網(wǎng)運營維護中扮演著更為重要的角色。但由于各個電網(wǎng)中設(shè)備數(shù)量、復(fù)雜度日益提高，不同電力設(shè)備生產(chǎn)廠商的視頻設(shè)備采用的協(xié)議標準、功能、兼容性不同，需要采用統(tǒng)一的協(xié)議對不同視頻設(shè)備進行標準化管理。在此背景下本文針對電網(wǎng)，基于SNMP協(xié)議研究了視頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)性能管理、標準統(tǒng)一技術(shù)，采用RTP中的H.264格式視頻流數(shù)據(jù)打包傳輸，開發(fā)了專業(yè)化、集成化的電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 SNMP （Simple Network Management Protocol）是由IETF（Internet Engineering Task Force）互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組定義的基于簡單網(wǎng)關(guān)監(jiān)視協(xié)議的，且專門用于網(wǎng)絡(luò)管理的一組應(yīng)用層協(xié)議[1]。文中構(gòu)建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)管理工作站對于視頻設(shè)備的遠程管理，實現(xiàn)了無人管理變電站、電網(wǎng)中的實時視頻監(jiān)視、電網(wǎng)設(shè)備配置參數(shù)修改以及緊急預(yù)警等功能

1 系統(tǒng)分析與模塊構(gòu)建

電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)從實現(xiàn)的角度而言，就是一個對電網(wǎng)中攝像頭等視頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的管理系統(tǒng)。如何實現(xiàn)對各種視頻設(shè)備的有效管理是視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究中的重點與難點，本文系統(tǒng)基于SNMP協(xié)議進行設(shè)備管理，同時提取設(shè)備中的視頻信息，采用RTP中的H.264格式視頻流進行視頻顯示。基于SNMP的設(shè)備管理是對數(shù)據(jù)鏈路層及物理層的管理，對系統(tǒng)的可靠性、靈活性有較大需求，同時網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對集成度也有較高要求，需要電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中來自不同廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均進行有效的管理。經(jīng)系統(tǒng)需求分析，建立系統(tǒng)架構(gòu)圖，如圖1所示[2]。

1.1 系統(tǒng)用戶

管理員分為超級管理員、普通管理員。超級管理員擁有最大權(quán)限，可為系統(tǒng)用戶分配權(quán)限，負責總管理站點；普通管理員負責各個管理代理、監(jiān)控模塊的管理，對各自的管理信息庫（MIB）進行更新，完成與超級管理員的交互。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.2 系統(tǒng)模塊

系統(tǒng)由審計管理、設(shè)備管理、性能管理、計劃管理、安全管理、報警管理等功能模塊組成，各個模塊的具體功能見圖1。在系統(tǒng)架構(gòu)中為完成各個功能模塊，根據(jù)SNMP協(xié)議，設(shè)置主監(jiān)控模塊、管理代理、管理站點3個架構(gòu)模塊，其保障了各模塊間有效通信。各模塊功能說明如下：

1）監(jiān)控模塊：監(jiān)控模塊面向開發(fā)人員。在監(jiān)控模塊中封裝了管理站點與管理代理之間、MIB管理等通信協(xié)議的實現(xiàn)，在監(jiān)控模塊中面向開發(fā)人員定義了一系列的API保證了這些功能的實現(xiàn)。監(jiān)控模塊保證了系統(tǒng)開發(fā)的效率。

2）管理代理：每個管理代理負責一個視頻設(shè)備的控制，管理代理保障了視頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與管理站點間應(yīng)用程序?qū)嵗耐ㄐ?，并收集各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上程序運行信息，再將信息及時發(fā)送給管理站點，保障系統(tǒng)的實時更新。

3）管理站點：管理站點負責向管理代理通信，搜集各個視頻設(shè)備的信息，并將超級管理員的管理指令通過管理代理發(fā)送給各個視頻設(shè)備。同時管理站點提供系統(tǒng)管理界面，管理員通過管理站點中的系統(tǒng)界面實現(xiàn)管理。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 SNMP技術(shù)

文中在視頻監(jiān)控時采用SNMP協(xié)議獲取電網(wǎng)視頻設(shè)備參數(shù)。簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 SNMP（Simple Network Management Protocol）由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETF（Internet Engineering Task Force）定義的基于簡單網(wǎng)關(guān)監(jiān)視協(xié)議的，專門用于網(wǎng)絡(luò)管理的一組應(yīng)用層協(xié)議組成。利用SNMP構(gòu)建電網(wǎng)視頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可實現(xiàn)管理工作站對于電網(wǎng)中視頻設(shè)備的遠程管理，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視、參數(shù)的修改及緊急事件的安全預(yù)警等。采用SNMP構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)管理的一般系統(tǒng)模型，如圖2所示[3]。

圖2 基于SNMP協(xié)議的電網(wǎng)管理體系結(jié)構(gòu)

SNMP采用的是客戶機/服務(wù)器模式，即常說的代理/管理站模型。通過管理站（主代理）與SNMP代理（網(wǎng)管代理）之間的交互，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的管理與維護。網(wǎng)管代理通過管理信息庫（MIB）查詢各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的狀態(tài)，向管理站通過SNMP協(xié)議完成設(shè)備信息的交付。

設(shè)備中的被管理對象在管理信息庫（MIB）中采用ASN.1（Abstract Syntax Notification 1）抽象語法描述語言。管理站、代理中實現(xiàn)相應(yīng)的MIB對象，這么做的目的是保證互相通信的有效進行，使得交互的過程中雙方彼此的數(shù)據(jù)可互相識別。一次管理操作包括：網(wǎng)管代理先識別管理站（主代理）向網(wǎng)管代理請求的數(shù)據(jù)（MIB），然后將各視頻設(shè)備提供的設(shè)備參數(shù)轉(zhuǎn)換成同樣MIB的格式，返還給主代理。本系統(tǒng)建立的MIB如圖3所示，在訪問時采用中序遍歷二叉樹的方法進行遍歷。

圖3 MIB管理信息庫結(jié)構(gòu)

SNMP中包括：Get-Request、Get-Response、Get-Next-Request、Set-Request和Trap?五種消息類型。5種協(xié)議均采用UDP協(xié)議封裝。

1）Get-Request、Get-Next-Request與 Get-Response。Get-Request用于管理站向網(wǎng)管代理獲得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)備信息，Get-Next-Request用于網(wǎng)管設(shè)備采用字典順序獲取下一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息。Get-Response是上述消息的響應(yīng)。

2）Set-Request。管理站采用Set-Request對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行遠程配置與賦值。

3）Trap。網(wǎng)管代理使用Trap向管理站發(fā)送如接口UP/DOWN，IP地址更改等非請求消息。

2.2 模塊實現(xiàn)與測試

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)測試中，具體的步驟為視頻采集、傳輸、處理三步。視頻采集設(shè)備為各類攝像機，傳輸設(shè)備為視頻光端機、交換機，處理設(shè)備為各處理單元工作站，將模擬圖像進行編碼轉(zhuǎn)換，傳送到監(jiān)控中心。其流程如圖4所示。

圖4 視頻信號傳輸圖

本系統(tǒng)圖像窗口可任意縮放大小或進行位置移動，可實現(xiàn)多畫面分割，用戶可以將界面分為4畫面、8畫面、16畫面。

圖5 視頻全景監(jiān)控畫面

本系統(tǒng)還可基于視頻監(jiān)控，實現(xiàn)異常報警。關(guān)鍵代碼如下：

3 結(jié)束語

基于SNMP協(xié)議的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通過實際運行，表現(xiàn)良好，運行穩(wěn)定，已被廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)管理中，實現(xiàn)無人管理變電站、電網(wǎng)中視頻監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置參數(shù)的修改及電網(wǎng)中緊急事件的安全預(yù)警等。這些均有力的證明了SNMP協(xié)議是一個行之有效的視頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用層協(xié)議。在進行視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計時，保證視頻設(shè)備有效通信、有效管理是系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)與重中之重。

[1]黃中砥，張召賢，周飛菲.組網(wǎng)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)管理[M].北京:清華大學(xué)出版社，2006.

[2]WilliamStallings.SNMP網(wǎng)絡(luò)管理 [M].胡成松，汪凱，譯.北京:中國電力出版社，2001.

[3]楊家海，任憲坤，王沛瑜.電網(wǎng)管理原理與實現(xiàn)技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2000.

[4]范偉.一種基于DSP的電力參數(shù)監(jiān)測儀的研究與實現(xiàn)[D].南京:河海大學(xué)，2007.

[5]費斯.嵌入式系統(tǒng)在諧波測量中的應(yīng)用[D].杭州:浙江大學(xué)，2006.

[6]Zheng Zeng，Huan Yang，Rongxiang Zhao，et al. Topologies and controlstrategies ofmultifunctionalgrid-connected invertersforpower quality enhancement:A comprehensive review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews.2013.

[7]周偉榮.基于SNMP的網(wǎng)管網(wǎng)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].北京:北京交通大學(xué)，2010.

[8]劉少華，邱智亮，王文君.嵌入式系統(tǒng)中SNMP Agent和WBM綜合設(shè)計[J].電子科技，2004（11）:7-11.

[9]李雄偉，孫大躍，馬曉，等.基于SNMP網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2007（6）:41-44.

[10]邵勢雄.嵌入式操作系統(tǒng)下SNMP協(xié)議的分析與實現(xiàn)[J].電子科技，2003（24）:25-27.

[11]姬風(fēng)波.一種基于CORBA/SNMP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理模型及其設(shè)計與實現(xiàn)[D].西安:西北大學(xué)，2001.

[12]黃錦波.電纜調(diào)制解調(diào)器中實現(xiàn)SNMP代理的研究[D].重慶:重慶大學(xué)，2002.

[13]林璽磊.基于VLC的立體視頻評測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].北京:北京郵電大學(xué)，2013.

[14]梁輝.基于SIP的視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究和系統(tǒng)設(shè)計[D].北京:北京郵電大學(xué)，2009.

[15]李思.基于RTP的視頻傳輸控制的研究[D].西安:西安電子科技大學(xué)，2009.

Design and implementation of electricity grid video monitoring system based on SNMP protocol

LIN Jing-ying，GE Yuan-peng，WU Gang，LIU Chao-ying
（State Grid Electric Power Co.，Ltd.Fujian Branch ICT，F(xiàn)uzhou 350001，China）

In order to satisfy the requirement of the electricity grid video surveillance，a professional network monitoring system system based on SNMP protocol is designed in this paper， realizing the effective application service monitoring，threshold warning，etc The software system adopts the SNMP protocol achieving the goal of the improving of the system's practicability and reusability.

video surveillance；SNMP；system design；electricity grid

TP311

：A

：1674－6236（2017）06-0148-03

2016-03-29稿件編號：201603384

林靖穎（1982—），女，福建莆田人，工程師。研究方向：電力系統(tǒng)信息通信。