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環保行業污染源監控與視頻監控系統整合方案

閱讀：2340發布時間：2012-4-10

        一．需求概述

       目前，全國絕大部分省份的重點污染源和重點治污設施，包括排污化工企業、化工園區和重點污水處理廠等，都已經建設了污染源在線監測系統，實現了對主要污染物排放情況的實時在線監控，但對環保部門而言這還遠遠不夠，因為目前絕大部分的監測系統僅僅實現了數據監測功能，比如實時采集和監測排污點的二氧化硫和化學需氧量排放量，而沒有實現圖像監控功能，不能直觀地看到排污點實時圖像，另外也無法杜絕這些企業弄虛作假的可能。所以，建立以環保部門為中心、相關排污企業為分支點的污染源視頻監控系統勢在必行。

        以下是一個典型的環保污染源視頻監控系統需求：

        1. 某*管轄100個化工廠，每個化工廠大概5-6路排污口需要視頻監控。這些化工廠的視頻通過互聯網接入*。

        2. *后端對所有視頻集中管理,要求可以存儲30天的視頻數據；另外，監控中心配置有4個可拼接的電視墻，要求所有視頻除在PC上顯示外，還可以在電視墻上顯示，報警時自動將相關視頻切換到電視墻上；在顯示視頻時，要疊加前端監控點的汅染源監測數據。

        這樣的系統，在實現排污點數據監測的同時進行更為直觀的排污點實時視頻瀏覽和排污點監控錄像調用，從業務上必將幫助各級環保部門有力地提升監督能力和監管效率。

        二．項目建設難點分析

        這樣的一套系統，有以下建設難點：

        2.1. 污染源在線監測系統的數據獲取問題

        因為視頻要疊加污染源檢測數據，這樣如何取得這些數據就是重點。目前有以下幾種方式：

        1）污染源在線監測系統給出開發接口。一般情況下，經過環保部門溝通協調，污染源在線監測系統的軟件開發商可以給出開發接口，常見的開發接口是提供一系列WEBService調用。也有部分開放商直接給出了數據庫存儲過程調用等。

        2）并不是每個在線監測系統的軟件開發商都很配合，這樣就必須從監控系統的物理鏈路上下文章。常見的污染源監測的采集單元保持不動，但數據傳輸單元可以增加第二個主站站點（做到這一點，需要這個設備支持），這樣數據通過GPRS發送時，相當于一路信息發給原在線檢測系統，還有一路信息推給我們新增加的一個接收處理服務器，這些信息因為符合國家標準規范，事實上，我們也可以完整解析出來。

        2.2. OSD視頻疊加

        這一塊對視頻監控平臺軟件的開發商來說根本不是問題，首先如果視頻設備支持，那么直接可以調用其SDK就可以實現，如果這個視頻設備不支持，軟件廠商可以通過底層窗口句柄，直接在視頻流上進行畫面疊加。

        2.3. 分散點視頻推送，私網穿透

        一般情況下，因為不具備專網條件，各個污染源的視頻數據都必須通過互聯網來傳輸，這樣的模式下，是實現視頻主動推送模式，這樣可以避免施工時，還要設置企業的路由器，映射端口等操作。這樣降低實施門檻，降低整體實施成本。

        事實上，幾乎很少的視頻設備具備視頻主動推送功能，為了實現這一點，就必須有好的產品或者通過軟件平臺來實現。

        2.4. 視頻上墻功能

        傳統的上墻可以通過模擬矩陣，事實上，因為各個污染源相對分散，所以建議采取數字矩陣來解決，這樣zui大的好處就是所有處理都經過IP網絡來解決，避免傳統的模擬矩陣還要挖溝實施的困難，而整體建設成本會更低。

        2.5. 預案及視頻聯動動作

        這個可以由視頻管理平臺來實現。要做到當發現檢測指標超標時，可以根據設定的預案，譬如短信通知，并將目前視頻源數據在大屏上顯示等。

        三．系統整體設計概要

        3.1. 系統整體框架

        整體系統采取集中加分散模式。在每個排污企業部署一臺NVR和多個網絡攝像機，由NVR負責視頻主動上報和穿透私網。而在中心端部署多臺服務器及服務，實現視頻上墻、集中錄像、預案及聯動動作管理等。

        OSD視頻疊加顯示并不復雜，關鍵是污染源檢測信息如何獲取。那么系統需要單獨部署一臺污染源數據采集服務器，負責污染源數據的采集。采集的方法根據具體情況具體分析。如果污染源檢測系統的軟件開發商能夠提供開發接口，譬如WEBService接口，那么定時的去讀取相關采集信息并入庫到主平臺，即可實現兩個平臺的整合。

        以下是詳細描述：

        1. 前端節點

        每個企業在前端，采取網絡攝像機加1臺NVR設備，且設定NVR為主動上報模式，這種情況下，由NVR管理前端的5-6臺網絡攝像機節點并負責根據需要，將視頻推送到后端中心。

        NVR的主要作用在于：

a）本身可以對網絡攝像機進行錄像。
b）具備流媒體轉發功能，另外它可以進行主動視頻上報，不管視頻設備、IPC是否具有主動視頻上報，NVR都可以具備主動視頻上報功能，從而穿透私網，免配路由器。

        2. 后端中心

        后端中心以下幾個層次組成：

1）核心數據層
核心數據層為整個監控平臺提供重要的數據支撐，包括視頻設備信息庫、視頻存儲信息庫、人員及權限信息庫等。

2）中心服務管理
由由多臺服務器及相關設備構成，其中包括：
ü 污染源數據采集服務器：典型的可以根據污染源檢測系統軟件開發商提供的WEBService接口獲得數據并負責提交到中心管理服務器上去。
ü 中心管理服務器：主要負責接收數據庫操作請求，并對數據庫進行訪問，是整個統一視頻監控平臺中*可直接對數據庫進行操作的服務器，增加了系統的安全性。
ü NVR管理服務器：主要負責管理前端的NVR接入并負責NVR的視頻流轉發
ü 存儲服務服務器：雖然NVR本身可以錄像，如果中心還要集中錄像的話，那么這個服務器部署起來，就是起到集中錄像處理的功能。
ü 報警聯動服務器：主要負責根據預案進行聯動動作處理
ü 設備巡檢服務器：負責全部設備狀態的巡檢服務
ü 數字矩陣：主要負責上墻

3）表現層
主要是提供WEB，C/S或者B/S界面，供環保部門使用。

        3.2. 幾個重點問題及解決方法

1、私網穿透
用NVR（或者NVS，關鍵是NVS沒有硬盤，無法錄像，功能其他和NVR一樣）來實現。NVR
NVR會注冊到NVR管理服務器，需要時，NVR管理服務器會通過指令，要求NVR推送視頻到IP的端口，這就是主動視頻上報功能。采取主動視頻上報，可以避免配置路由器，映射端口等，極大減輕施工門檻及降低成本。

2、帶寬占用問題
我們的解決方法：
無論是中心的NVR管理服務器還是NVR本身，都具有流媒體轉發功能，來解決多個客戶端實時瀏覽某路圖像的，利用流媒體協議保證畫面的實時流暢。
平臺軟件內核采用動態線程池技術并，把視頻處理與視頻錄像的協調處理，即無論是客戶端實時播放還是矩陣上墻，均可向NVR管理服務器取流，而NVR管理服務器負責向NVR取流，真正取一路視頻流，將帶寬使用率降到zui低。

3、解碼上墻
我們的解決方法：
采用銳虎科技的數字矩陣，可在監控中心部署若干臺數字矩陣（根據大屏的數量來決定部署多少臺），通過客戶端，即可對視頻進行解碼上墻、圖像拼接、畫面分割、輪循顯示、云鏡控制、時間檢索錄像、錄像回放、電子地圖、報警聯動等功能。

4、對用戶進行分級管理，微粒化權限
由于環保行業可能涉及多級用戶，所以，所有客戶端的權限和身份確認由管理服務器用數據庫進行管理，合理分配各自的權限。權限認證：用數據庫來管理全網內的所有用戶，實現靈活、強大的權限控制功能，統一管理機制保障了安全性，避免敏感畫面泄露。所有客戶端在請求訪問攝像機圖像或進行遠程控制（如云臺等）時，所有控制指令的請求先發給管理中心主機，經管理中心認證該客戶端具備相應的權限后才允許訪問和操作前端的攝像機。

        四．典型配置方案

        以需求分析中提到的100個排污企業，視頻集中存儲30天，有4屏電視墻。這樣的需求中，需要以下典型配置：

名稱	功能描述及作用	數量
前端網絡攝像機		100*5=500臺
前端企業中NVR	根據需要看是配置NVS（不錄像）還是NVR（可錄像），主要功能是視頻主動上報及在企業內部形成獨立一個分散的小監控系統	100（一個/企業）
中心管理服務器	數據庫應用服務器，所有服務器的綜合協調	1臺
NVR集中管理服務器	NVR的注冊、管理和視頻流轉發，根據需要配置，常規一臺即可	1臺
污染源數據采集服務器	負責采集污染源信息（需要原檢測系統軟件開發商配合）	1臺
數字矩陣	具備4屏上墻功能	1臺
集中錄像服務器	若是720P，每路視頻每天40G左右，500路就是20T，30天共計需要600T數據存儲。推薦以下方案：方案1：推薦配置13臺普通服務器，每臺服務器后面掛接一套24盤位的磁盤陣列，可以用DAS盤陣或者ISCSI陣列。這樣：每臺服務器管理40路圖像。一個盤陣有48T存儲空間。方案2：直接采取13臺存儲型服務器，每臺服務器直接有24盤位硬盤。每個服務器管理和存儲40路網絡攝像機。這樣的方案比方案1更省	方案1：13臺服務器加13臺24盤位的陣列方案2（更經濟）： 13臺存儲型服務器，每臺服務器24盤位
其他	可以在一臺服務器上部署設備巡檢服務器、聯動服務器等	1臺

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