張小平（安徽省普濟圩長江河道管理局 銅陵 244071）

江堤普濟圩堤防可視化工程方案設計

張小平
（安徽省普濟圩長江河道管理局 銅陵 244071）

為提高堤防現(xiàn)代化管理水平，適時監(jiān)控堤防重點部位，本文提出依托于IP網(wǎng)以及EVDO網(wǎng)絡的可視化系統(tǒng)設計方案,簡要介紹EVDO網(wǎng)絡特點、設計原則、系統(tǒng)組成、控制策略及功能。

堤防 可視化 工程 設計

1 概述

1.1 建設目標

樅陽江堤普濟圩段堤防位于樅陽江堤樁號71+923-82+300段，地處較為偏僻，周邊無專用通訊網(wǎng)絡到達。為適時觀察堤防重點部位情況，計劃分別在k82+300（梳妝臺閘）、k80+400（元寶洲崩岸段）、k76+660（灰河口通江閘）、k72+250（北埂通江閘）設置監(jiān)控點。

1.2 所選方案特點

隨著現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，“數(shù)字執(zhí)法”時代已經(jīng)到來。采用微波通信技術、數(shù)字視頻處理技術、IP通信技術和光纖通信技術等先進通信技術的網(wǎng)絡圖像監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時觀看了解現(xiàn)場情況，迅速采取措施。

為了實現(xiàn)以上建設目標，此次選用EVDO無線監(jiān)控系統(tǒng)。EVDO無線監(jiān)控系統(tǒng)主要針對視頻信號傳輸困難，電信光纜不可達區(qū)域或臨時監(jiān)控區(qū)域。該系統(tǒng)既可滿足各監(jiān)控系統(tǒng)的常規(guī)視頻監(jiān)控業(yè)務，又可實現(xiàn)對下級別監(jiān)控系統(tǒng)的訪問，徹底打破布控區(qū)域的地域界限和設備擴展的數(shù)量限制，特別適合于大范圍、分布式監(jiān)控和集中管理的應用領域傳輸不可達問題。該系統(tǒng)利用先進的計算機網(wǎng)絡技術、無線通信技術、多媒體技術、微電子技術等，借鑒當今先進的管理技術和手段，建設一個具有一定實用性、先進性、可靠性、開放性的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。建成后整個監(jiān)控系統(tǒng)依托于計算機專網(wǎng)，以中國電信監(jiān)控平臺為核心，通過授權可以在相關部門實現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)所有關鍵環(huán)節(jié)和部位進行全方位的遠程監(jiān)視和控制。

2 系統(tǒng)設計原則及規(guī)范

2.1設計原則

為了滿足無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求，達到對監(jiān)控點進行全方位的監(jiān)控以及對安防信息的及時反應，在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)任何情況，能夠通知有關人員做出反應，并采取措施，對相關設備進行集中監(jiān)控、集中維護和集中管理。無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計應遵循標準化、先進性、可靠性、經(jīng)濟性、拓展性、集成性、靈活性原則。

2.2 設計依據(jù)

依據(jù)的相關規(guī)范有：《工業(yè)企業(yè)通用設計規(guī)范》（GBT42-81）、《中華人民共和國公共行業(yè)標準》（GA/T70-94）、《安全防范工程程序與要求》（GA/T75-94）、《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》（BGJ232.90.92）、《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范》（GB50198-94）、《民用工業(yè)建筑電氣設計規(guī)范》（GJT16-92）、《電視系統(tǒng)視頻指標》（CCTR RECOMMENDATION472-3）。

3 系統(tǒng)組成結構

采用多級C/S體系結構，在堤防和崩岸段建設EVDO無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)視頻的統(tǒng)一調(diào)度管理；在各個監(jiān)控點通過無線網(wǎng)絡視頻接入設備，實現(xiàn)視頻的分布式接入。整個EVDO無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端視頻服務器、紅外高速球機和后端監(jiān)控中心組成。

總監(jiān)控中心設在建設單位監(jiān)控指揮中心，可在指揮中心大屏上直接實時觀看和調(diào)用圖像（也可用一臺上網(wǎng)電腦代替）。

總監(jiān)控中心管理服務器是整個系統(tǒng)視頻和管理的中樞，主要實現(xiàn)整個系統(tǒng)配置管理和總監(jiān)控中心的視頻管理，設置在中國電信安徽省公司中心機房。

當總監(jiān)控中心圖像控制臺或圖像客戶端（分控終端）有圖像訪問請求時，首先通過中心管理服務器查找該路視頻是否已接入中心網(wǎng)絡，如果已經(jīng)接入，則將該路視頻組播號發(fā)送給請求者，后者加入該組播即可實現(xiàn)對視頻的訪問。如果目前該監(jiān)控點視頻沒有接入網(wǎng)上，中心視頻服務器查找系統(tǒng)相關配置信息，向指定下級監(jiān)控分中心視頻服務器發(fā)送圖像訪問請求信息，監(jiān)控分中心視頻服務器收到該請求后，如果該路視頻已接入本級網(wǎng)絡，則將該路視頻直接傳送到總中心管理服務器，由中心管理服務器完成用戶的視頻訪問服務。

圖像控制臺實現(xiàn)總監(jiān)控中心網(wǎng)絡視頻的輸出切換控制和指定監(jiān)控點圖像的切換、云臺及攝像機鏡頭控制和系統(tǒng)錄像控制。

各級部門領導以及各業(yè)務科室人員，經(jīng)過授權可通過網(wǎng)絡工作站，安裝網(wǎng)絡圖像客戶端控制軟件，通過中心管理服務器皆可實現(xiàn)對指定監(jiān)控點視頻的觀看。并可實現(xiàn)對監(jiān)控點的切換選擇及云臺攝像機的控制和視頻的錄像控制，也可通過IE瀏覽器和手機進行觀看。

圖1 系統(tǒng)視頻信息流和視頻控制流程

圖2 視頻流傳輸流程

圖3 視頻的控制權分配方式

4 系統(tǒng)視頻分析

根據(jù)遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結構和功能需求，整個系統(tǒng)視頻信息流和視頻控制流程如圖1所示。

5 視頻分布式控制策略

根據(jù)寬帶IP網(wǎng)絡系統(tǒng)的特點及視頻監(jiān)控業(yè)務方面的要求，采用網(wǎng)絡化分布式視頻接入、多級分布式客戶機/服務器架構、控制權限集中管理、分布式存儲與共享的策略來實現(xiàn)。

網(wǎng)絡化分布式視頻接入，是指采用專用的視頻接入設備就近將監(jiān)控視頻接入網(wǎng)絡。

多級分布式客戶機/服務器架構，分別在市局、縣區(qū)分監(jiān)控中心設置多級視頻服務器，調(diào)度管理各級用戶的請求。各級視頻監(jiān)控終端只需通過網(wǎng)絡連接到本級視頻服務器，通過本級視頻服務器獲得所需視頻流。

控制權限集中管理，是指網(wǎng)絡中各級用戶統(tǒng)一接受權限管理，引入多用戶優(yōu)先級管理機制，避免控制沖突，保證各監(jiān)控點控制的唯一性。

分布式存儲與共享，基于IP網(wǎng)絡的分布式存儲使得海量存儲成為可能，并能夠滿足多用戶的共享需求。

視頻流數(shù)據(jù)在各級視頻服務器的統(tǒng)一調(diào)度管理下，從視頻接入終端逐級向上發(fā)送相應的視頻流。本地的視頻監(jiān)控終端只需登錄到本地的視頻服務器即可以申請到權限所允許的圖像。如果在逐級的各級之間發(fā)生連接中斷時，上一級的視頻服務器可以跳過斷開連接的視頻服務器和下一級視頻服務器連接。視頻流的傳輸如圖2所示。

視頻的控制采取統(tǒng)一的多優(yōu)先級管理機制，系統(tǒng)設置全局統(tǒng)一的優(yōu)先級別，各級視頻服務器自動判斷當前用戶的優(yōu)先級別，從而保證某個攝像機在特定時刻只有一個用戶能夠擁有控制權。優(yōu)先級的判斷與控制權的轉換均為自動方式，即當有更高級別用戶申請時，會自動獲得攝像機的控制權（如圖3）。

當前有控制權的用戶退出時，系統(tǒng)自動選擇下一個用戶，并發(fā)生控制權的轉移：用戶U有攝像機C控制權→用戶U停止攝像機C的監(jiān)視→選擇當前監(jiān)視攝像機C的最高優(yōu)先級用戶→用戶U轉交控制權給當前最高優(yōu)先級用戶。

6 系統(tǒng)軟件組成

系統(tǒng)軟件由兩部分組成：服務器（創(chuàng)世無線視頻服務器）、客戶端。服務器包括以下幾方面。

監(jiān)視器：監(jiān)視器軟件登錄中心管理服務器或直接登錄前端產(chǎn)品，實現(xiàn)多畫面實時視頻瀏覽，提供多站點登錄、雙向音頻控制、PTZ控制、聯(lián)動報警、錄像控制和分組輪跳等功能。

管理器：管理器軟件登錄中心服務器或者直接登錄前端產(chǎn)品，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)相應設備和資源的配置管理，包括音視頻資源管理、串口資源管理、PTZ資源管理、聯(lián)動管理、用戶管理和錄像計劃管理等。

播放器：播放器軟件登錄中心服務器，實現(xiàn)錄像檢索、下載和回放功能，提供多樣化檢索方式，支持單幀播放。

7 系統(tǒng)功能

7.1 系統(tǒng)配置維護管理

系統(tǒng)配置維護管理系統(tǒng)是系統(tǒng)管理員對其管轄范圍內(nèi)監(jiān)控站點、攝像機、云臺解碼器、網(wǎng)絡視頻接入設備（視頻編碼器）、網(wǎng)絡視頻接出終端（視頻解碼器）、視頻服務器、用戶等進行配置管理和維護，并可進行遠程設備測試、故障診斷、參數(shù)配置修改等操作。含系統(tǒng)管理功能、配置管理功能、云臺控制器類型配置、分組配置、用戶配置、視頻服務器配置、視頻設備管理等功能。

7.2 視頻流調(diào)度管理

多級分布式客戶機/服務器架構：分別在市局、縣區(qū)分監(jiān)控中心設置二級或三級視頻服務器，調(diào)度視頻流、管理用戶的請求。各級監(jiān)控業(yè)務臺和分控終端只需連接到本級視頻服務器，通過本級視頻服務器獲得所需視頻流。

7.3 用戶優(yōu)先級控制管理

系統(tǒng)具有非常完善的控制優(yōu)先權機制，對用戶進行統(tǒng)一的優(yōu)先級管理。各級用戶統(tǒng)一接受權限管理，引入多用戶優(yōu)先級管理機制。系統(tǒng)按用戶的不同級別，設置多個優(yōu)先級，由視頻服務器自動判斷當前用戶的優(yōu)先級別，避免控制沖突，保證各監(jiān)控點控得住，從而保證某個攝像機在特定時刻只有一個用戶能夠擁有控制權。

7.4 設備運行狀態(tài)的監(jiān)視

系統(tǒng)主要設備運行狀態(tài)以及當前用戶的實時偵測與顯示。7.5錄像管理功能

實現(xiàn)多路視頻的同時錄像與管理?？蓪崿F(xiàn)全天24h錄像、分時間段錄像等。有計劃錄像、手動錄像、錄像檢索及回放等幾種方式。

7.6網(wǎng)絡視頻接出控制管理

網(wǎng)絡視頻接出控制管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)網(wǎng)絡視頻的接出控制管理，即控制網(wǎng)絡視頻接出終端（視頻解碼器）解碼指定點監(jiān)控視頻，實現(xiàn)其在大屏幕或電視墻（電視機）上的顯示。

7.7WEB瀏覽及網(wǎng)絡手機監(jiān)視客戶端

系統(tǒng)支持WEB服務器的形式，使授權用戶在網(wǎng)絡的任何地方都可以通過WEB方式實時察看監(jiān)控點情況。可通過網(wǎng)絡或手機實現(xiàn)遠程瀏覽、遠程云鏡控制、視頻截圖等功能，滿足客戶遠程視頻查看、遠程應急指揮的需求

（專欄編輯：顧 梅）