一. 需求分析:1. 建立一套“全數字化”的工業電視閉路監控系統。即系統的設計構架、系統的運行及系統功能的實現,必須依托于多媒體圖像壓縮處理技術和網絡通訊技術。
2. 建立“先分散后集中”的分布式(多級)監控系統。根據不同監控范圍,設立4個本地監控中心(#4、#5機組控室,水網控制室、灰網控制室),在此之上,設立“值長臺”監控中心,作為廠內集中監控、監測、監管全有監控點的總指揮中心和管理中心。二個級別的監控中心,即彼此獨立操作,互不干擾,同時在權限等級劃分上存在依附關系:四個本地監控中心彼此能夠相互訪問進行遠程監控,但監控權限的多少,要通過“值長臺”總監控中心的*,通過用戶名和密碼,確保系統的安全有秩。
3. 建立一個“開放”的數字監控系統。其一,要與廠內原有監控系統進行聯接(但并未明確具體聯接要求和實現功能)。其二,要與廠內MIS 系統聯接,使廠內的重要部門、辦公室都可通過MIS系統終端實現網絡監控。其三,要求具有靈活的擴展性,只需通過增加相關設備,即可擴展系統。
4. 建立一個*實用性的數字監控系統。其*性在于要用zui簡單的系統構成實現zui完善的系統功能;核心技術采用當前引導潮流和發展趨勢的技術,并有較長的延續性和升級潛力。而實用性在于系統構架和系統功能,都*基于客觀現實和用戶需求,使用操作簡單易學,維護方便。
5. 系統的可靠性和安全性。這是規范中提到zui多的,也是由用戶所在行業和監控系統的性質決定的。不僅關系到是否能夠實現安全防范的目標,而且涉及系統本身是否會對廠內其它生產設備和環境造成安全隱患和威脅,因此,必須選用國內外產品充分保證系統的安全可靠。
二. 系統組成: 該系統由前端設備、傳輸設備、本地監控中心、總監控中心、網絡客戶端、中央服務器六部分組成。
需要重點說明的幾個部分為:
1. 網絡客戶端:
是除了五個監控中心以外,廠內其他需要進行網絡遠程監控的用戶終端。由于這些用戶端和五個監控中心相比,其監控要求較低,登陸訪問較隨意,一般無錄像需求,因此,統一納入“網絡客戶端”。它由計算機(普通辦公計算機或筆記本電腦)和客戶端軟件構成。客戶端功能和界面相對簡單,適合領導和辦公室一級使用,主要負責圖像顯示、遠程回放和云臺控制。客戶端遠程監控時,需要輸入用戶名和密碼,登陸“中央服務器”進行身份驗證,通過認證后,進入系統主控界面,界面中會自動顯示該客戶端權限內的資源列表,通過該列表即可實現遠程監控。具體功能有:
圖像顯示· zui多支持24畫面同時顯示;
· 可單畫面或多畫面分割顯示任意一路或幾路視頻圖像,并可多路輪循顯示;
· 每路均可達到全實時25幀/秒(PAL)或30幀/秒(NTSC);
· 可對顯示圖像的亮度、對比度、飽和度、色調進行連續調整;
語音功能· 具1~24路音頻與視頻同步輸入功能,音質清晰流暢,無雜音;
· 監看圖像時可進行現場監聽;
· 每路視頻和音頻可進行同步存儲,聲音與圖像數據同包,回放時音質無失真;
對講功能· 可以和前端設備進行語音對講,主叫不需要應答即可喊話。
錄像存儲· 支持手動錄像,自動錄像盤符;
· 錄像速度每路均可達到全實時25幀/秒(PAL)或30幀/秒(NTSC);
· 支持多硬盤循環錄像,無需人工換盤。
檢索回放· 可選定時、分、秒,以迅速檢索需要的錄像資料;
· 回放與錄像同時進行,互不影響;
· 可對錄像資料進行時間檢索、事件檢索,錄像資料儲存情況通過圖形表示一目了然;
· 可單畫面全屏回放,也可多路同時回放;
· 回放速度全實時,即每路25幀/秒(PAL);
· 多種回放速度,可正常回放、單幀回放、快速回放(2~5倍)、慢速回放(1/2~1/5)、畫面凍結和跳至時間播放,回放圖像大小可調;
· 回放時支持抓拍功能,即某幅圖像的數字化拍照,也可對圖像進行電子放大與打印;
· 系統支持本地端與網絡遠程端同時回放影音文件。
控制功能
· 支持多路云臺控制,可手動控制,也可自動控制;
· 支持電動變焦鏡頭的聚集、光圈與變焦控制 ;
· 支持燈光和雨刷等輔助控制;
· 可控制高速球,設置高速球手動預制位和報警聯動預制位,可調節高速球轉動速度。
2. 中心服務器: 中心服務器是整個系統的管理核心和信息認證中心。主要功能是對各種主控設備(PC/嵌入式數字硬盤錄像機、網絡視頻服務器、視頻工作站)和網絡監控端進行統一集中管理,包括設備注冊認證、用戶注冊認證、系統內設備所屬關系配置、系統內用戶權限配置、集中遠程控制修改設備參數與設置和資源分配及指向服務等。它由計算機和中心服務器軟件組成。中心服務器一般安裝在總監控中心。具體功能有:
管理前端設備· 添加、修改和刪除網絡視頻服務器和硬盤錄像機等前端設備;
· 修改網絡視頻服務器和硬盤錄像機等前端設備的名稱、IP地址、子網掩碼、網關、連接端口、訪問用戶名和密碼;
· 對網絡視頻服務器和硬盤錄像機等前端設備每個監控通道的通道描述、傳輸畫質和傳輸速率等進行設置;
· 選擇在顯示畫面上是否疊加時鐘和字符,并可以任意調整所疊加字符在圖像窗口中的位置和顏色。
· 設置網絡視頻服務器和硬盤錄像機等前端設備的云臺控制協議;
· 設置高速球預置位;
· 設置高速球定時自動執行預置位計劃;
· 設置是否使用PPPOE撥號功能(zui常見的就是ADSL設置)、設置PPPOE撥號的用戶名和密碼;
· 設置是否使用DNS解析功能及DNS服務器的IP地址和連接端口;(適用動態IP網絡環境)
管理視頻工作站· 添加、刪除視頻工作站;
· 設置視頻工作站所要連接的圖像源(即相應的前端設備);
· 設置工作站是否實時顯示連接通道的圖像;
· 設置工作站的錄像計劃和錄像模式(報警錄像、連續錄像、不錄像)。
權限管理· 管理用戶:包括中心服務器視頻工作站和網絡客戶端所有用戶的權限設定;
· 設置用戶的操作權限:包括中心服務器管理權限、云臺鏡頭控制權限、添加刪除用戶、監看通道等。
· 用戶憑借中心服務器設置的用戶名和密碼登陸,視頻工作站本身沒有權限管理功能。
· 具有系統屏蔽功能,封鎖視頻工作站操作界面,防止非法人員隨意操作;
· 具有鍵盤鎖定功能,封鎖視頻工作站鍵盤系統熱鍵,防止非法人員隨意操作;
顯示設備工作狀態
· 按照的時間間隔自動掃描設備列表內所有設備的工作狀態,時間間隔可設置。
· 顯示前端設備的工作狀態;
· 顯示視頻工作站的工作狀態;
· 系統連接日志記錄。
其它功能
· 可以遠程重新啟動前端設備(僅支持網絡視頻服務器和嵌入式硬盤錄像機);
· 遠程對設備進行系統升級;
· 查看前端設備軟件版本。
3. 本地監控中心: 本地監控中心是指設立的“#4機組控制臺、#5機組控制臺、水網控制室和灰網控制室”。主要職責是利用*的數字化硬盤錄像主機對各自監控區域的監控點進行集中統一監看、控制、錄像、檢索、進行報警探測等操作。
每個本地監控中心需要配備數字硬盤錄像主機作為主控設備,通過普通顯示器、鼠標鍵盤進行各種監控操作。同時配備2臺25″彩色LCD監視器,用于大屏幕的同步監看。2臺LCD監視器和顯示器彼此相互獨立,分別顯示不同圖像信息,實現本地監控功能的同時,直接將主機和網絡連接(無需借助任何其他設備),利用主機自有的強大網絡功能,將全部監控信息(視頻)上傳網絡,通過鋪設的光纖局域網,值長臺總監控中心和其他網絡客戶端即可實現網絡遠程監控。
同時,四個本地監控中心之間也可進行彼此間的網絡監控,與其他網絡客戶端一樣,其網絡監控功能的多少,取決于管理者的*。這里,建議四個本地監控中心不要直接使用數字硬盤錄像主機進行網絡遠程監控,以免CPU占用過大,出現死機,影響本地監控和其他用戶的遠程監控。
4. 值長臺總監控中心 作為監控系統的總指揮中心和管理中心,要求享有zui高的監控權限,通過“視頻工作站”能夠網絡遠程監控所有監控點圖像,進行云鏡控制、錄像存儲、檢索資料等全部操作(但《技術規范》中未曾明確提出總監控中心是否需要對所有監控圖像進行存儲錄像,暫時不做錄像考慮)。同時,總監控中心作為管理員身份,對其它網絡分控端的使用權限進行*,所有*信息全部收錄在中心服務器中,進行集中管理。
同樣,安裝1臺25″彩色LCD監視器,用于大屏幕的同步監看。
三. 系統原理圖
四. 系統特點: 1. 強大的中心管理功能 IDRS分布式網絡遠程監控系統中提出的中心服務器與視頻工作站理念,對所管轄范圍廣,系統龐大的監控應用用戶來講,將能提供更加清晰的組網、監視、控制、管理邏輯關系從而提高系統使用率降、低運營費用與系統維護費用。
中心服務器與視頻工作站可進行堆疊,也就是講一個視頻工作站不僅可以包含子硬盤錄像機還可以包含更多下級視頻工作站。那么這一功能將給我們的系統提供更加強大的管理能力和擴展能力。我們利用視頻工作站的這一特點,將各個子系統進行設置、集成、集中管理。為架構大型、超大型分布式網絡監控系統提供了強大的平臺。
系統可以通過中心服務器的用戶、設備登記認證,與視頻工作站的視頻數據處理構成系統平臺,為前端IDRS系列核心設備提供支持,為用戶提供連接服務。
2. 完善的系統功能 系統監控主機和各客戶端可以對管轄范圍內多個本地和遠程監控前端進行實時監控,不同的用戶可根據職務分配不同的控制權限。現場圖像可根據地點分成監控組,以4分屏、9分屏或者16分屏方式顯示,可設置手動錄像、計劃錄像和報警自動錄像等多種錄像方式。在本系統中由于合理的配置了中心服務器與存儲服務器,以及前端網絡視頻編碼器,它們將發揮他們zui大的效率。
3. 采用視頻代理機制,節約帶寬資源 在互聯網帶寬有限的環境下,系統提供代理訪問機制,即當多個用戶集中訪問某一路圖像時,此路圖像由視頻工作站轉發給發出訪問請求的用戶,從而節省了有限的互聯網帶寬資源。
同時,圖像傳輸以"點播"的方式發送,即當有用戶發出請求時才發送圖像,沒有用戶觀看時,不占用網絡資源,從而使網絡帶寬的利用率更高。
在ADSL接入模式時,用戶不可避免遇到了帶寬問題。在多個用戶同時訪問一臺用ADSL接入的非IDRS系列硬盤錄像機時,很可能造成用戶連接速度非常慢,數據傳輸幾乎停止的情況。這是因為每個用戶在接入時都占用了各自的帶寬,無論他們是否連接了相同的通道都不會減少發送的數據量。
在本解決方案中我們采用客戶端連接視頻工作站或客戶端連接客戶端的方式來減少在ADSL傳輸部分的網絡壓力。也就是講局域網中的任何一臺連接了前端或視頻工作站的客戶端都能提供二次傳輸的能力,這樣我們就能避免造成視頻數據的重復發送,保證窄帶部分不會造成網絡壓力過大而使其他用戶無法連接的情況。
4. 操作簡單 操作界面人性化設計,全部為中文可視化界面,用戶可根據清晰的中文功能提示,實現全部的監控操作。用戶在實時監控過程中,可利用鼠標移動對前端監控點的攝像機進行控制。
5. 遠程系統維護和系統管理 IDRS視頻工作站提供遠程訪問功能,管理員不必到達設備現場,就可修改前IDRS-400C端視頻服務器、IDRS-6000S硬盤錄像機的各項參數,提高了系統的維護效率。
同時,管理員可遠程增加、刪除、修改用戶、監控地點、用戶的控制權限、錄像時間和報警等信息。當這些信息修改之后,管理員不用對客戶端進行維護,用戶只要在重新登錄系統一次,即可得到管理員重新分配的信息,大大的減輕管理人員的軟件維護工作量。
6. 易于與本地網絡系統結合 系統采用的是一種標準的TCP/IP協議,具有很強的開放性和兼容性,完與各系統方便地聯網,網內的用戶只要使用客戶端軟件即可進行圖像監控,無需任何設置。監控前端可以將許多現有的資源接入本系統,避免重復投資。
7. 良好的可擴展性 IDRS分布式網絡遠程監控系統的前端監控點采用模塊化設計,當系統需要擴容時,可以很方便的增加前端監控點。在監控中心,只需要將增加的前端監控點加入系統,這樣就完成了全部的系統擴容工作。本系統不限制用戶數量,用戶可利用瀏覽器和客戶端控件,使用辦公微機只要達到一定配置隨時隨地監控現場環境。
系統可根據用戶實際安裝情況提供不同版本的軟件支持,良好的可擴展性使用戶能從低成本投入開始組建遠程視頻監控系統,以后逐步擴充完善。