许志勇 王占华 董 敏 李 睿

水利行业视频监视系统建设技术框架探讨

许志勇 王占华 董 敏 李 睿

一、前言

实施水利行业视频监视系统建设，在防洪减灾、水污染防治、水资源综合开发利用等方面发挥着重要作用。

但其系统建设目前尚存在诸多问题：设计标准、建设管理等环节尚未做到统一规划；运行经费不足，管理重视程度不高；网络及传输通道不够完善；没有一套完整的综合管理访问平台软件等等。同时，水利行业视频监视系统具有其特殊性：

（1）系统设备应具有远程配置、管理、维护和自启动能力，设备功耗低且适合在野外恶劣的环境气候条件下长期连续运行。

（2）系统具有强大的接入能力，以实现多站点、大范围监视点的接入。在网络中的每一台计算机，只要安装了客户端的软件，给予相应的权限就可成为监视工作站。

（3）系统必须扩展能力强，支持灵活的接入方式，有网络的地方增加监视点设备就可扩展新的监视点，具有强大的通信传输网络适应能力。

（4）系统维护费用低，前端设备是即插即用、免维护系统。

（5）系统功能强大，利用灵活，全数字化录像方便于保存和检索。

本文针对水利行业视频监视系统存在的问题及其特点，初步提出了水利行业视频监视业务的总体技术框架结构，为水利行业视频监视系统建设或整合提供参考。

二、水利行业视频监视系统总体架构

水利行业视频监视系统遵从目前一般的运行维护方式和行政管理体制，通过服务器之间的级联完成监视、管理等功能。该系统拓扑结构图见图1。

水利行业视频监视系统总体架构按功能可分为信息采集、通信网络、数据转发和监视应用四大模块。信息采集模块主要包括前端信号采集系统；通信网络模块主要包括公网与专网相结合的通信与计算机网络系统等；数据转发模块主要包括综合访问平台系统；监视应用模块主要包括客户浏览控制系统。

前端信号采集系统主要设备有：网络摄像机、采集工作站、视频编码器，主要完成视频信号和音频信号的硬件同步压缩、云台控制、报警输入输出等功能。

通信网络系统负责将压缩处理后的音视频信号和报警信号传到综合管理软件平台系统。

综合访问平台系统主要设备有：监视服务器（用户验证目录管理服务器、流媒体协议转发服务器）、备份存储单元（视频存储服务器）等，主要功能为将前端信号采集模块传输的数字音视频信号、报警信号等进行收集、存储、转发，并通过通信网络转发到客户浏览控制系统，将客户浏览控制系统发回的控制指令通过网络转发给前端信号采集系统，完成相关控制功能。综合访问平台系统还具有用户身份验证、用户管理、权限管理、资料查询等多种功能。

图1 水利行业视频监视系统拓扑结构图

图2 水利行业视频监视系统层次结构示意图

图3 水利行业视频监视系统综合访问平台视频信息调用转换示意图

客户浏览控制系统主要设备有：总控工作站、数字矩阵、网络视频解码器。客户浏览控制系统从综合访问平台系统上调用数据，并完成数据处理和可视化显示。客户浏览控制系统发出的控制指令通过综合访问平台系统，经通信网络转发给前端采集系统，完成控制功能。

三、水利行业视频监视系统层次结构

水利行业视频监视系统为多级监视系统。采用多级视频监视系统可有效缓解各客户端同时访问前端信号采集模块造成的带宽压力，在保证用户共享视频信息的同时极大限度地保证监视图像的传输质量。

图2为典型的四级远程监视系统层次结构示意图。D级网络视频编码器发送多路视频流到D级用户机，发送单路视频流到C级监视服务器；C级监视服务器发送多路视频流到C级用户机，发送单路视频流到B级监视服务器；B级监视服务器发送多路视频流到B级用户机，发送单路视频流到A级监视服务器；A级监视服务器发送多路视频流到A级用户机。在A-B、B-C、C-D各级之间的广域网络专线上，只有网络视频编码器的一路视频流存在。针对现地管理部门人员的技术维护能力，目前不建议在D级网络设置监视服务器，未来条件成熟的单位可灵活追加设置。

A、B、C、D 各级监视服务器相互级联，通过设置上级监视服务器和下级监视服务器，建立灵活的管理关系，下级监视服务器接受上级监视服务器的指挥，完成相应的管理功能。通过对用户权限的设置可实现高优先权用户夺取低优先权用户的控制权；同一优先权用户控制权冲突时，保持一定的锁定时间后大家再次竞争控制权；如果较高级优先权用户设定锁定后，低优先权用户无法访问。

四、水利行业视频监视系统综合访问平台

针对目前水利行业视频监视系统，软件接口不一致的现象，要实现对多种型号不统一的前端采集设备的灵活调用访问，就需要在监视服务器上建设综合访问平台。

综合访问平台根据各个用户的访问请求，针对不同厂商的前端采集设备，分别调用其对应的视频流访问控件，并转换为统一标准的格式，转发到各个用户的桌面，实现全网用户对各个视频监视点的访问。

视频信息调用转换是综合访问平台设计的核心，其工作模式如图3所示。视频信息调用转换应能提供灵活的可扩展功能，对于日后新建或改造升级的水利工程的视频监视系统，可以依据需要定制、升级、调整相应的视频信息调用转换控件，增加服务内容。

五、结语

随着宽带业务的普及、数字监视设备成本的降低，不论是从需求还是控制成本方面考虑，用户可选择的视频监视系统的方案、种类、通信传输方式等等比过去要丰富得多。本文总结提出了水利行业视频监视系统的技术框架结构，为日后水利行业视频监视系统建设提供参考，以期充分发挥效益，减少重复建设，实现资源整合、信息共享的最终目标

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