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江苏中烟工业有限责任公司淮阴卷烟厂高清监控系统改造项目技术方案一、技术方案1、项目概况淮阴卷烟厂保卫部门为了进一步加强对制丝和卷包等关键生产部位、高科技生产线进行监控管理,展现高科技生产线，提高效率，特此改造原有模拟的视频监控系统(模拟摄像机能达到的最高清晰度为704*576),采用200万像素(1920×1080)同轴高清摄像机高清还原现场生产关键部位，及时准确把握生产关键工序。2、项目建设需求本系统主要由涉及到视频的采集、传输、存储、管理、共享、视频分析等环节。整个需求可分为前端监控资源采集、监控资源接入、联网集中管理平台、图像资源存储以及图像资源共享平台建设等部分。整个系统采用统一集中管理与多点访问的方式来进行架构，实现资源整合的最大化和平台管理的集中化等要求。2.1前端监控资源采集平台需求分析前端监控资源采集主要是指现场的视频图像采集。本系统采用的同轴高清数字摄像机（200万像素），通过目前最先进的H.264编码标准和核心的视频编码优化算法解决了高清视频图像和低码流共存的视频采集编码的难题；而且前端高清网络摄像机具备其高度集成化设计满足制丝、卷包生产流程中不同监控区域的多样性要求。从模拟标清到同轴高清的无缝升级，系统低码率存储，整体Smart升级，海康威视为HDTVI系统融入了智能功能，具备智能编码、智能流控、智能侦测等一系列Smart功能。高清摄像机的部署还涉及到镜头的选用，系统需要采用配套的高清镜头。并根据现场光线强弱和逆光、视角等重要因素，选择不同类型的高清摄像机镜头。另外在环境污染较为严重、粉尘较大的场合，需要采用室外密封性强的摄像机，确保前端摄像机的工作寿命。烟厂早年前已建的高清摄像机系统也接入本系统统一监控、管理、存储。2.2传输平台需求分析前端摄像机由于采用同轴传输，支持同轴电缆远距离传输，最远可达500m，低频信号传输，系统具备可靠抗干扰性能，有效规避手机、路由器等导致的日常干扰问题。2.3集中管理平台需求分析联网集中管理是网络视频监控的一个重要功能之一，在同轴高清视频监控系统中同样如此。联网管理在一般可分为集中管理认证和多级多终端访问，数量众多的同轴高清摄像机直接通过同轴高清录像机传输回到监控中心汇聚并进行集中管理，而其他下属部门需要得到授权后到监控中心访问系统的相关流媒体服务器等获取资源。由于视频数据流的传输特性不仅依赖于网络交换设备的性能，更对为整个系统提供各种服务的管理平台服务器的性能是个考验，因此一套性能可靠的、服务功能强大的、基于模块化的高清网络视频集中管理平台是整个淮阴烟厂高清网络视频监控系统工程最重要的组成部分之一。集中管理平台需要对整个网络视频监控系统进行有效管理，同时能够承载各种不同的业务访问需求；集中联网管理平台的示意图如下：上述示意图主要对整个高清网络视频各个组成部分进行了一个划定，其中集中管理平台的主要组成部分有用户管理服务器、数据库服务器、流流媒体服务器、集中存储服务器等，这些服务器各自担承载相关的监控服务功能，并通过有效的模块化机制进行信息交换，完成前端设备管理以及视频数据的处理等任务。各个模块可根据各自服务功能的不同可以灵活部署在相关硬件服务器上，下面将对每个服务器所承载的服务功能和部署进行阐述。2.4显示系统系统配置视频综合管理平台将高清数字视频信号还原成DVI或HDMI高清视音频信号送到支持高清分辨率的液晶电视机进行显示。2.5分中心以及其他机构访问为了能其他管理部门的更多用户访问系统，高清网络视频监控管理平台需提供C/S或者是B/S两种访问接入模式，两者都可通过网络接入设备与高清系统接驳，通过授权后，进行远程登陆访问，获取与该授权用户相关的信息资源。C/S模式需具有丰富的操作功能和良好的人机界面，智能引导式操作。3、项目解决方案淮阴烟厂应借助此次制丝车间和卷包车间视频高清化改造的锲机，前瞻性地为烟厂构建一个兼容性、扩展性极高的高清视频综合管理平台，能兼容目前烟厂正在运行的模拟视频、标清视频和建好及待建的高清视频信号，并可日后全部无缝过渡到高清平台上，实现“统一视频编解码标准、统一联网协议、统一控制协议、统一编号规则、统一图像标注、统一位置标识、统一带宽控制策略”的目标，同时通过先进的技术手段和系统架构，整合烟厂各个监控资源，统一规划，分步实施，实现资源之间互联互通、资源共享，真正实现E监控。3.1总体解决方案3.1.1系统拓扑图如下监控中心核心交换机电视墙视频综合平台客户端网络键盘CVR流媒体服务器中心管理服务器数据库服务器存储管理服务器设备接入服务器汇聚交换机汇聚交换机HDTVI球机HDTVI枪机HDTVI半球网络球机网络半机网络枪机接入交换机客户端分控中心机房电视墙管理服务器公网路由器Internet手机PAD远程客户端光纤收发器光纤收发器HDTVI光端机HDTVI光端机XVR汇聚交换机模拟球机模拟枪机模拟半球模拟光端机模拟光端机DVR移动端前端从上图可知：本系统本地分为三个部分，分别为前端同轴高清信号及原有模拟信号采集、信号编码网络传输，信号控制、显示和存储。网络逻辑结构分为三层：烟厂监控室现场监控、各科室领导内部局域网访问监控、科室领导利用手机等通信工具通过广域网访问监控。烟厂的前端视频信号分为3种类型：原有传统的模拟视频信号、原有的网络视频信号以及新增的同轴高清视频信号。模拟信号利用模拟硬盘录像机，同轴高清信号利用同轴高清录像机通过视频综合管理平台进行整合解码，综合管理平台根据后台屏幕墙的实际情况配置解码输出板。并将烟厂的所有视频信号通过视频综合管理平台统一编码转换成同一编码标准的高清视频信号。并通过流媒体服务器提供本地管理人员的图像浏览和本地图像的高清存储。同时，视频综合管理平台提供高清视频输出接口，可在本地实现高清视频图像的上墙监控。监控室操作人员通过流媒体服务器可调用烟厂本地的实时监控图像在液晶大屏上进行显示、轮巡和控制，并对重要图像有选择性的进行本地存储。系统配置了带有现场三维电子地图的监控管理平台软件，通过监控平台软件可形象地调用烟厂本地的监控图像进行客户端的显示和浏览。3.2前端设备解决方案前端设备主要包括模拟摄像机、同轴高清摄像机、高清网络摄像机，视频设备主要监控烟厂的厂区厂貌、高科技生产线、重要生产工艺等。3.3系统网络规划整个高清视频监控系统中，总线上用的网线必须要求传输带宽1000M以上的。双绞线的理论传输距离为端到端90米，超过这个距离，需要采用光纤配合光模块完成网络视频流的传输。3.4管理平台高清监控系统的出现一方面带来一系列的优点，但也给存储、解码等方面带来巨大压力，同时也间接得给管理平台带来巨大的挑战。基于高清应用的管理平台，主要体现在强大的数据处理能力及技术优化等方面。3.4.1高清管理平台视频综和管理平台是一套实时性能十分强大的中心平台管理软件，视频综和管理平台是以宽带网络为基础，将分散、独立的现场监控点进行联网，实现跨区域统一监控和管理，为管理决策者提供了一种全新的、直观的管理工具。除了具备视音频和各种报警信息远程采集、传输、储存、处理等业务功能外，作为新一代数字视频监控系统，视频综和管理平台能够有效地解决当今网络视频监控系统存在诸多问题，具有高质量、广覆盖、大容量、多业务、可融合、易管理、可运营、一站式服务等诸多优势。服务器有：中心管理服务器、设备管理服务器、流媒体服务器、存储服务器、WEB服务器。客户端：管理员客户端、操作员客户端。职能服务器介绍中心管理服务器：系统的核心业务服务器。负责处理监控的业务逻辑，进行权限控制。根据业务逻辑需要，会发送命令给设备管理服务器、流媒体服务器、存储服务器等进行处理。系统的容错、负载均衡、动态集群等都在中心管理服务器上实现。存储服务器：通过流媒体服务器向设备获取视音频数据，存储在第三方存储介质上，支持标准的NFS、SAMBA、ISCSI等文件协议。支持中心存储、回放，支持设备端录像的查询、回放、下载等操作。执行存储计划。支持标准的流媒体协议。流媒体服务器：负责从设备获取视音频数据，以标准流媒体协议转发给客户端、存储服务器、上级转发服务器、上级存储服务器等。实现媒体数据的一对多、多对多转发。设备管理服务器：负责设备管理，向设备执行查询配置命令，向设备发送操作命令，收集设备网管信息，收集报警信息并执行报警联动策略。WEB服务器：向客户提供WEB访问功能。管理员客户端以WEB形式提供，方便灵活修改管理逻辑，方便与其它系统接口。分布式部署：分布式架构即把各个模块装到不同的服务器上，从而增加加了系统的容量，提高了系统的性能。视频服务器有五个模块：中心管理服务器、设备管理服务器、流媒体服务器、存储服务器、WEB服务器。中心管理服务模块和web服务单独安装到一台服务器上，设备管理服务器、流媒体服务器、存储服务器装到一台服务器上。由于中心管理服务器和设备管理服务器、流媒体服务器、存储服务器是1对多的关系，所以在一定的条件下可以按照需求不断的扩展进行。本项目包含烟厂的高清摄像机前端设备，数据交换设备、存储设备、流媒体服务器、智能视频分析服务器等配套项目。3.4.2已建图像接入方式已建视频资源的整合应充分考虑对模拟图像和数字图像的接入支持，采用一套满足工业级应用、高兼容性的和高度整合的解决方案，充分利用现有资源。系统采用一台视频综合平台接入模拟硬盘录像机的数字信号、同轴高清录像机的数字信号和数字视频图像，通过软件平台中视频解码模块，实现对原系统的统一管理和控制。视频综合平台硬件结构设计参考ATCA高级电信计算架构标准，是一款集模拟和数字视频信号切换、视频智能行为分析、视频信号编解码、数据集中存储和网络实时预览、视频高清上墙，以及各种网络功能、日志功能、用户权限管理、设备维护等功能于一体的综合视频处理的平台产品。3.4.3存储部分本系统采用IPSAN实现分布式集中存储，即将存储服务器、磁盘阵列部署在烟厂监控中心，保存烟厂前端的录像数据。根据数据量需求大小，存储服务器可挂接多台磁盘阵列）。磁盘阵列支持多种RAID级别，具备磁盘损坏恢复功能，避免因磁盘损坏导致录像文件丢失。3.4.4显示部分显示部分可充分利用本地已建的显示设备，视频综合管理平台高清输出给本地显示设备。视频综和管理平台使用共性能的DSP可实现单块编码业务板编码32路4CIF；单块解码业务板解码32路4CIF标清图像，或32路720P和8路1080P高清图像。视频综合平台采用基于PCIE和基于以太网的双交换技术，可实现对模拟、网络标清、网络高清视频图像的无延时、无损失的数字矩阵切换功能。