一． 需求概述

       目前，全國(guó)絕大部分省份的重點(diǎn)污染源和重點(diǎn)治污設(shè)施，包括排污化工企業(yè)、化工園區(qū)和重點(diǎn)污水處理廠等，都已經(jīng)建設(shè)了污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)主要污染物排放情況的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，但對(duì)環(huán)保部門(mén)而言這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)槟壳敖^大部分的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能，比如實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測(cè)排污點(diǎn)的二氧化硫和化學(xué)需氧量排放量，而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)控功能，不能直觀地看到排污點(diǎn)實(shí)時(shí)圖像，另外也無(wú)法杜絕這些企業(yè)弄虛作假的可能。所以，建立以環(huán)保部門(mén)為中心、相關(guān)排污企業(yè)為分支點(diǎn)的污染源視頻監(jiān)控系統(tǒng)勢(shì)在必行。

        以下是一個(gè)典型的環(huán)保污染源視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求：

        1. 某*管轄100個(gè)化工廠，每個(gè)化工廠大概5-6路排污口需要視頻監(jiān)控。這些化工廠的視頻通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接入*。

        2. *后端對(duì)所有視頻集中管理,要求可以存儲(chǔ)30天的視頻數(shù)據(jù)；另外，監(jiān)控中心配置有4個(gè)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(bào)警時(shí)自動(dòng)將相關(guān)視頻切換到電視墻上；在顯示視頻時(shí)，要疊加前端監(jiān)控點(diǎn)的汅染源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

        這樣的系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)排污點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的同時(shí)進(jìn)行更為直觀的排污點(diǎn)實(shí)時(shí)視頻瀏覽和排污點(diǎn)監(jiān)控錄像調(diào)用，從業(yè)務(wù)上必將幫助各級(jí)環(huán)保部門(mén)有力地提升監(jiān)督能力和監(jiān)管效率。

        二． 項(xiàng)目建設(shè)難點(diǎn)分析

        這樣的一套系統(tǒng)，有以下建設(shè)難點(diǎn)：

        2.1. 污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取問(wèn)題

        因?yàn)橐曨l要疊加污染源檢測(cè)數(shù)據(jù)，這樣如何取得這些數(shù)據(jù)就是重點(diǎn)。目前有以下幾種方式：

        1） 污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)給出開(kāi)發(fā)接口。一般情況下，經(jīng)過(guò)環(huán)保部門(mén)溝通協(xié)調(diào)，污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)商可以給出開(kāi)發(fā)接口，常見(jiàn)的開(kāi)發(fā)接口是提供一系列WEBService調(diào)用。也有部分開(kāi)放商直接給出了數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)過(guò)程調(diào)用等。

        2） 并不是每個(gè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)商都很配合，這樣就必須從監(jiān)控系統(tǒng)的物理鏈路上下文章。常見(jiàn)的污染源監(jiān)測(cè)的采集單元保持不動(dòng)，但數(shù)據(jù)傳輸單元可以增加第二個(gè)主站站點(diǎn)（做到這一點(diǎn)，需要這個(gè)設(shè)備支持），這樣數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS發(fā)送時(shí)，相當(dāng)于一路信息發(fā)給原在線檢測(cè)系統(tǒng)，還有一路信息推給我們新增加的一個(gè)接收處理服務(wù)器，這些信息因?yàn)榉蠂?guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，事實(shí)上，我們也可以完整解析出來(lái)。

        2.2. OSD視頻疊加

        這一塊對(duì)視頻監(jiān)控平臺(tái)軟件的開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)根本不是問(wèn)題，首先如果視頻設(shè)備支持，那么直接可以調(diào)用其SDK就可以實(shí)現(xiàn)，如果這個(gè)視頻設(shè)備不支持，軟件廠商可以通過(guò)底層窗口句柄，直接在視頻流上進(jìn)行畫(huà)面疊加。

        2.3. 分散點(diǎn)視頻推送，私網(wǎng)穿透

        一般情況下，因?yàn)椴痪邆鋵?zhuān)網(wǎng)條件，各個(gè)污染源的視頻數(shù)據(jù)都必須通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)傳輸，這樣的模式下，是實(shí)現(xiàn)視頻主動(dòng)推送模式，這樣可以避免施工時(shí)，還要設(shè)置企業(yè)的路由器，映射端口等操作。這樣降低實(shí)施門(mén)檻，降低整體實(shí)施成本。

        事實(shí)上，幾乎很少的視頻設(shè)備具備視頻主動(dòng)推送功能，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就必須有好的產(chǎn)品或者通過(guò)軟件平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

        2.4. 視頻上墻功能

        傳統(tǒng)的上墻可以通過(guò)模擬矩陣，事實(shí)上，因?yàn)楦鱾€(gè)污染源相對(duì)分散，所以建議采取數(shù)字矩陣來(lái)解決，這樣zui大的好處就是所有處理都經(jīng)過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)解決，避免傳統(tǒng)的模擬矩陣還要挖溝實(shí)施的困難，而整體建設(shè)成本會(huì)更低。

        2.5. 預(yù)案及視頻聯(lián)動(dòng)動(dòng)作

        這個(gè)可以由視頻管理平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。要做到當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)指標(biāo)超標(biāo)時(shí)，可以根據(jù)設(shè)定的預(yù)案，譬如短信通知，并將目前視頻源數(shù)據(jù)在大屏上顯示等。

        三． 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)概要

        3.1. 系統(tǒng)整體框架

        整體系統(tǒng)采取集中加分散模式。在每個(gè)排污企業(yè)部署一臺(tái)NVR和多個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，由NVR負(fù)責(zé)視頻主動(dòng)上報(bào)和穿透私網(wǎng)。而在中心端部署多臺(tái)服務(wù)器及服務(wù)，實(shí)現(xiàn)視頻上墻、集中錄像、預(yù)案及聯(lián)動(dòng)動(dòng)作管理等。

        OSD視頻疊加顯示并不復(fù)雜，關(guān)鍵是污染源檢測(cè)信息如何獲取。那么系統(tǒng)需要單獨(dú)部署一臺(tái)污染源數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，負(fù)責(zé)污染源數(shù)據(jù)的采集。采集的方法根據(jù)具體情況具體分析。如果污染源檢測(cè)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)商能夠提供開(kāi)發(fā)接口，譬如WEBService接口，那么定時(shí)的去讀取相關(guān)采集信息并入庫(kù)到主平臺(tái)，即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平臺(tái)的整合。

        以下是詳細(xì)描述：

        1. 前端節(jié)點(diǎn)

        每個(gè)企業(yè)在前端，采取網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)加1臺(tái)NVR設(shè)備，且設(shè)定NVR為主動(dòng)上報(bào)模式，這種情況下，由NVR管理前端的5-6臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)節(jié)點(diǎn)并負(fù)責(zé)根據(jù)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(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行錄像。
b） 具備流媒體轉(zhuǎn)發(fā)功能，另外它可以進(jìn)行主動(dòng)視頻上報(bào)，不管視頻設(shè)備、IPC是否具有主動(dòng)視頻上報(bào)，NVR都可以具備主動(dòng)視頻上報(bào)功能，從而穿透私網(wǎng)，免配路由器。

        2. 后端中心

        后端中心以下幾個(gè)層次組成：

1） 核心數(shù)據(jù)層
核心數(shù)據(jù)層為整個(gè)監(jiān)控平臺(tái)提供重要的數(shù)據(jù)支撐，包括視頻設(shè)備信息庫(kù)、視頻存儲(chǔ)信息庫(kù)、人員及權(quán)限信息庫(kù)等。

2） 中心服務(wù)管理
由由多臺(tái)服務(wù)器及相關(guān)設(shè)備構(gòu)成，其中包括：
ü 污染源數(shù)據(jù)采集服務(wù)器：典型的可以根據(jù)污染源檢測(cè)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)商提供的WEBService接口獲得數(shù)據(jù)并負(fù)責(zé)提交到中心管理服務(wù)器上去。
ü 中心管理服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)庫(kù)操作請(qǐng)求，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)，是整個(gè)統(tǒng)一視頻監(jiān)控平臺(tái)中*可直接對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作的服務(wù)器，增加了系統(tǒng)的安全性。
ü NVR管理服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)管理前端的NVR接入并負(fù)責(zé)NVR的視頻流轉(zhuǎn)發(fā)
ü 存儲(chǔ)服務(wù)服務(wù)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(gè)服務(wù)器部署起來(lái)，就是起到集中錄像處理的功能。
ü 報(bào)警聯(lián)動(dòng)服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)根據(jù)預(yù)案進(jìn)行聯(lián)動(dòng)動(dòng)作處理
ü 設(shè)備巡檢服務(wù)器：負(fù)責(zé)全部設(shè)備狀態(tài)的巡檢服務(wù)
ü 數(shù)字矩陣 ：主要負(fù)責(zé)上墻

3） 表現(xiàn)層
主要是提供WEB，C/S或者B/S界面，供環(huán)保部門(mén)使用。

        3.2. 幾個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題及解決方法

1、 私網(wǎng)穿透
用NVR（或者NVS，關(guān)鍵是NVS沒(méi)有硬盤(pán)，無(wú)法錄像，功能其他和NVR一樣）來(lái)實(shí)現(xiàn)。NVR
NVR會(huì)注冊(cè)到NVR管理服務(wù)器，需要時(shí)，NVR管理服務(wù)器會(huì)通過(guò)指令，要求NVR推送視頻到IP的端口，這就是主動(dòng)視頻上報(bào)功能。采取主動(dòng)視頻上報(bào)，可以避免配置路由器，映射端口等，極大減輕施工門(mén)檻及降低成本。

2、 帶寬占用問(wèn)題
我們的解決方法：
無(wú)論是中心的NVR管理服務(wù)器還是NVR本身，都具有流媒體轉(zhuǎn)發(fā)功能，來(lái)解決多個(gè)客戶端實(shí)時(shí)瀏覽某路圖像的，利用流媒體協(xié)議保證畫(huà)面的實(shí)時(shí)流暢。
平臺(tái)軟件內(nèi)核采用動(dòng)態(tài)線程池技術(shù)并，把視頻處理與視頻錄像的協(xié)調(diào)處理，即無(wú)論是客戶端實(shí)時(shí)播放還是矩陣上墻，均可向NVR管理服務(wù)器取流，而NVR管理服務(wù)器負(fù)責(zé)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(shù)字矩陣，可在監(jiān)控中心部署若干臺(tái)數(shù)字矩陣（根據(jù)大屏的數(shù)量來(lái)決定部署多少臺(tái)），通過(guò)客戶端，即可對(duì)視頻進(jìn)行解碼上墻、圖像拼接、畫(huà)面分割、輪循顯示、云鏡控制、時(shí)間檢索錄像、錄像回放、電子地圖、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能。

4、 對(duì)用戶進(jìn)行分級(jí)管理，微粒化權(quán)限
由于環(huán)保行業(yè)可能涉及多級(jí)用戶，所以，所有客戶端的權(quán)限和身份確認(rèn)由管理服務(wù)器用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，合理分配各自的權(quán)限。權(quán)限認(rèn)證：用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理全網(wǎng)內(nèi)的所有用戶，實(shí)現(xiàn)靈活、強(qiáng)大的權(quán)限控制功能，統(tǒng)一管理機(jī)制保障了安全性，避免敏感畫(huà)面泄露。所有客戶端在請(qǐng)求訪問(wèn)攝像機(jī)圖像或進(jìn)行遠(yuǎn)程控制（如云臺(tái)等）時(shí)，所有控制指令的請(qǐng)求先發(fā)給管理中心主機(jī)，經(jīng)管理中心認(rèn)證該客戶端具備相應(yīng)的權(quán)限后才允許訪問(wèn)和操作前端的攝像機(jī)。

        四． 典型配置方案

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

名稱(chēng)	功能描述及作用	數(shù)量
前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)		100*5=500臺(tái)
前端企業(yè)中NVR	根據(jù)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(dòng)上報(bào)及在企業(yè)內(nèi)部形成獨(dú)立一個(gè)分散的小監(jiān)控系統(tǒng)	100（一個(gè)/企業(yè)）
中心管理服務(wù)器	數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用服務(wù)器，所有服務(wù)器的綜合協(xié)調(diào)	1臺(tái)
NVR集中管理服務(wù)器	NVR的注冊(cè)、管理和視頻流轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)需要配置，常規(guī)一臺(tái)即可	1臺(tái)
污染源數(shù)據(jù)采集服務(wù)器	負(fù)責(zé)采集污染源信息（需要原檢測(cè)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)商配合）	1臺(tái)
數(shù)字矩陣	具備4屏上墻功能	1臺(tái)
集中錄像服務(wù)器	若是720P，每路視頻每天40G左右，500路就是20T，30天共計(jì)需要600T數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。推薦以下方案：   方案1： 推薦配置13臺(tái)普通服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器后面掛接一套24盤(pán)位的磁盤(pán)陣列，可以用DAS盤(pán)陣或者ISCSI陣列。 這樣：每臺(tái)服務(wù)器管理40路圖像。一個(gè)盤(pán)陣有48T存儲(chǔ)空間。 方案2： 直接采取13臺(tái)存儲(chǔ)型服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器直接有24盤(pán)位硬盤(pán)。每個(gè)服務(wù)器管理和存儲(chǔ)40路網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。這樣的方案比方案1更省	方案1：13臺(tái)服務(wù)器加13臺(tái)24盤(pán)位的陣列 方案2（更經(jīng)濟(jì)）： 13臺(tái)存儲(chǔ)型服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器24盤(pán)位
其他	可以在一臺(tái)服務(wù)器上部署設(shè)備巡檢服務(wù)器、聯(lián)動(dòng)服務(wù)器等	1臺(tái)