油田视频监控综合应用平台解决方案.docx
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油田视频监控综合应用平台解决方案
油田视频监控综合应用平台解决方案
一、概述
近几年来,在油田党委、公司的重视支持下,华油各级公安机关根据上级部门的统筹部署,积极推进城市道路、重点部位治安监控及数字化智能社区的系统建设,加快各类图像信息向信息网的接入工作,拟建覆盖华北油田各下属区域的统一视频监控综合应用平台;系统采用先进的分布式、数字化、网络化的图像监控平台设备组成专用视频监控系统平台,可实现对各二级单位分散、独立的前端系统的统一管理、统一监控、分级存储、资源共享;技术集成化、设计标准化、建设模块化、管理数字化、分级分层分批的建设思路,为服务于油田高效、安全生产、保驾护航,创建“平安、和谐油田”,在此需求下,建设华北油田统一视频监控综合应用平台。
平台先期建设:
1个一级总中心、4个二级分中心软硬件系统和配套设施的购置及实施,以及华隆、华兴、华苑、华丽四个前端系统中相关软件的购置及实施。
整个监控系统平台的容量最终(后期扩容)规模为20000路以上。
(一)建设背景
随着辖属各单位图像监控系统建设工作的不断进展,系统建设和应用中存在的问题也凸现出来。
1、各图像监控系统建设工作,以部门和区域为主,标准不统一,系统独立、不互联互通;
2、部分监控点重复建设、管理不规范,不能发挥整体效益;
3、未能将监控图像转换为信息资料,较好地为油区公安打防管控、情报研判、侦察破案和安全生产调度、内部监督管理等工作服务,影响了图像信息资源效益的整体发挥。
为开展多种应用和智能分析发挥系统联网后的整体效能,华油通信公司提出华北油田统一视频监控综合应用平台建设任务。
(二)建设内容
一级总中心:
部署在华油通信公司任丘通信大楼。
主要负责多个二级分中心的接入,以及任丘地区各二级单位前端系统的接入,并负责全网的统一管理。
硬件设备中关键设备支持冗余热备和负载均衡,平台软件具有电信运营级的可靠保证,除具备视频监控必需的系统管理功能、应用功能和计费功能之外,还应能提供齐全的增值功能如:
GIS管理、手机监控、短信告警等。
二级分中心:
部署在华油通信公司各通信总站。
主要负责所辖范围内二级单位前端系统的接入和管理。
一期工程部署霸州、万庄、河间、辛集四个分中心,今后根据需要扩展二连、苏力格、山西、水电、华佳、油建等分中心。
目前,华隆服务处、华兴服务处、华苑服务处、华丽服务处的前端系统即将实施,在前端系统项目中没有考虑软件系统的购置。
因此,本期工程四个二级分中心必须承担起前端系统的接入和管理。
四个分中心在容量上可按当前实际需要或最小规模配置,部分软件模块也可以集中部署在单台服务器上,今后,当容量增加时,分中心系统能平滑扩容即可。
本期四个服务处前端系统的编码器的路数分别为:
霸州300路、万庄400路、河间300路,辛集300路。
四个二级分中心应分别独立部署,互不影响,任何一个分中心的扩容不会影响其他分中心的正常使用。
在项目完成初期,一级总中心和二级分中心之间仅开通2—4M电路,用于信令传输等,不传输视频流。
今后根据华北油田各级单位图像转发的需要,再开通一、二级中心之间的大带宽电路,从而实现整个视频监控系统的正常运营。
前端系统:
分布在各二级单位。
前端系统中的相关软件如:
电视墙服务器软件、监控客户端软件等。
在存储方面拟以本地存储策略为主,二级分中心和一级总中心今后将扩展重点部位的备份存储。
终端用户应能根据授权通过华北油田局域网、Internet和手机登陆浏览。
(三)设计依据
·国务院2006年1月8日文:
《国家突发公共事件总体应急预案》
·公安部科技局文件:
《城市报警与监控系统建设指导性技术文件》----2006年2月
·GA/T669-2006城市监控报警联网系统通用技术要求
·中国电信网络视频监控技术(暂行)规范
·GB50348-2004安全防范工程技术规范
·GB20815-2006视频安防监控数字录像设备
·GB50395-2007视频安防监控系统工程设计规范
·GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范
·GB/T17191.3-1997信息技术具有1.5Mbit/s数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码·GB/T17975.1-2000信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码
·GB/T20090.2-2006信息技术先进音视频编码
·GB/T2887-2000电子计算机场地通用规范
·GA/T367-2001视频安防监控系统技术要求
·GA/T379-2002报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议
·GA/T70-2004安全防范工程费用预算编制办法
·GA/T75-1994安全防范工程程序与要求
·GA/T550-2005安全技术防范管理信息代码
·GA/T551安全技术防范管理信息基本数据结构
·GA/T600-2006报警传输系统的要求
·GA/T645-2006视频安防监控系统变速球型摄像机
·GA/T646-2006视频安防监控系统矩阵切换设备通用技术要求
·GA/T647-2006视频安防监控系统前端设备控制协议V1.0
·GA308-2001安全防范系统验收规则
·GA/T670-2006安全防范系统雷电浪涌防护技术要求
·GB50057-94建筑防雷设计规范
·ISO/IEC14496视音频编解码标准——视听对象的编码
除上述规范以外,遵循国家现行的规范和标准要求。
(四)设计原则
为了达到华北油田统一视频监控综合应用平台所应有的功能和目标,同时保持系统在国内有一定的领先性,系统的设计充分考虑了系统的合理性、先进性、实用性、可靠性、稳定性和可扩展性的原则。
·合理性
为了保证整个系统从设备配置到系统构成的合理性,系统设计根据气田安全保卫管理的实际状况和建设安全保卫监控系统的具体要求,充分满足各场站在使用中的各项功能要求。
·先进性
当前,计算机及通信技术高速发展,使得系统的设计不但要考虑充分利用当前的最新技术,而且还必须考虑随着技术的进一步发展,能在系统中不断溶入新技术,使系统始终充满活力,始终保持一定的先进性。
在矿区图像监控联网系统的设计中,系统采用面向服务(SOA)的集成体系,在数字系统平台上通过强大的系统管理软件形成一套完整的视频监控、分析、应急处理、数据处理、信息共享的综合智能化安全管理系统,系统在设计过程中充分考虑到整个系统的连续性和前瞻性。
·实用性
油田图像监控联网系统的建设应以实用性为基本原则。
因此在设计中所作的系统配置和主要设备选型都是在国内的大型城市监控系统工程中有过成功的应用实例,能够真正满足矿区的业务需求和符合实地环境条件。
系统功能满足油田安全保卫动态监控和案件、事件倒查的基本要求,硬件和软件平台界面友好、易学易用、使用方便、图像清晰;采用统一的系统标准和通信协议,使整个系统中各个子系统间能互联互控,充分发挥整个系统的功能。
·可靠性、稳定性
图像信息管理具备工业级的高稳定性,采用Linux或UNIX操作系统,具有抵抗病毒与非法入侵的能力,支持7*24小时连续工作。
图像信息管理平台采用多种技术手段保证系统的稳定性。
核心的管理控制服务器要求采用嵌入式操作系统,可自由上下电,意外重启后始终保持文件系统的一致性,不会造成系统启动失败,并可支持双机热备;流服务器要求支持防错冗余和断网重连。
图像信息管理平台采用最新的存储技术保证录像数据的安全,应可支持RAID、硬盘热插拔和双冗余电源。
图像存储点播设备通过网络接收编码器的码流,转发至IPSAN存储系统,并支持多人同时对历史图像文件进行检索和点播回放,可实现分布式部署。
本系统的规模无论在网络、系统平台,还是在系统应用方面都具有相当的规模,系统的运行可靠性是主要性能之一。
要求系统必须提供24小时不间断服务。
·兼容性
图像信息管理平台采用开放式分层的组件化的软件体系结构,能够在不改变上层应用软件的基础上,通过加载驱动,实现和多个厂家不同型号和编码格式的视频编码器、硬盘录像机进行互通;实现和多个厂家不同型号多码流方式的网络摄像机的互通;能够快速兼容在建和未来新建系统的数字设备,不会因为对新的设备兼容导致平台软件的版本升级或更换。
图像信息管理平台采用统一的设备控制接口,不修改任何应用程序,只需要增加一些独立的设备驱动模块,即可支持包括MAX1000、BOSCH、AB、PELCO、Infinova、VCON等多种品牌多种型号的矩阵连接和互控,支持模拟系统和数字系统的统一权限和统一PTZ控制,实现无缝融合。
·可扩展性
可扩展性原则主要体现在系统横向和纵向的扩展能力上。
在系统横向扩展方面,图像监控联网系统的容量配置在满足当前视频监控需求的基础上,应该留有一定的扩展容量,可方便实现更大容量的视频监控系统。
在纵向扩展方面,系统具有良好的兼容性和通用的软硬件接口,用户可在其基础上进行二次功能开发(如车牌识别、人脸识别等)。
随着系统以后的扩展,用户容量将会不断扩大,新的业务功能的要求将会层出不穷。
这要求系统具备良好的可扩展性,因而在系统建设的初期,首先立足于近期的应用需求进行系统配置,而以系统的可扩展性来保证今后5~10年内的发展需求。
系统的各个组成部件选用标准的硬件和软件,各个子系统的设计模块化,使系统可以通过模块堆叠的方式进行扩展;各部分、各小系统的接口规范化,从而使软、硬件能够平滑升级或更新,网络节点的增减对网络性能的影响不大。
·系统安全性、保密性
整个系统安全的问题,是系统建设中一个优先考虑的关键,所以整个系统数据要充分安全,要严格实行操作按级管理,对关键数据实施特殊保护,各种操作要做好记录,便于查找。
图像传输网络的建设需符合公安部的有关规定,充分考虑网络的安全性和保密性。
在考虑系统的安全性和保密性时,除应考虑各种外界干扰外,还需在各个环节提供安全、保密措施。
(五)建设目标
为更好的整合华北油田现有视频监控资源、利用视频监控图像来应对突发应急事件及对维护正常的油气生产及和谐的生活秩序,加强油田管理工作、保障安全生产、及时、全面地掌控油田各单位的安全保卫状况,服务于“监、控、管”的可视化指挥调度而发挥功效。
本期项目建设目标就是,将“面向设备”的系统改造为“面向业务应用”的系统,从而使得单一的应用变为综合应用,打造一个可靠、高效、可操作、可管理的服务于油田业务的统一的图像管理信息平台,从而为油田管理部门领导决策、处置突发事件和大型活动的指挥调度、案件的调查取证及多种后台应用提供可靠保障,全面提高油田综合管理、治安防控和快速反应能力和整体服务于油田生产的水平。
统一视频监控综合应用平台通过将分散的、独立的各监控系统实现接入、联网、无缝整合应用为重点,以增强技术设施的实际应用效能为核心,通过技术集成,建立和完善覆盖面广、资源共享、综合应用的指挥调度、疏导、监控的技术平台;建成兼容整合不同制式、不同类型的监控系统联网的视频监控管理平台,并与“油田的应急指挥平台”集成,构建一个具有统一资源、统一编号、统一授权认证管理、统一指挥调度、分类分级使用的油田视频监控综合应用平台,将传统“面向设备”的系统转变为“面向业务应用”的系统,达到快速准确处置各类突事件,并协助各类安防事务,为营建“平安、和谐油田”提供技术保障。
1.进一步扩大油田频监控系统的覆盖
通过PVG视频监控管理平台将实现新建系统与原有系统,在不改变和追加原有投资基础上,可充分发挥原有功能,保护原有投资,采用该平台可充分实现油田视频资源整合无缝化、现有资源利用最大化及资源管理便捷化的最优模式。
通过智能化的视频监控技术的科学应用,有效地减少生产事故隐患、外场采油点的偷盗的违法行为,规范社区生活秩序,保证油田“有序、安全、和谐”,创造一个适合于生产、学习、工作和居住的绿色环境。
2.进一步实现指挥中心对外场设备的管控
通过指挥中心,实现由中心统一对外场监控设备和系统的管理和控制。
3.进一步实现视频信息共享
监控报警信息,特别是安全生产视频信息全面共享。
快速传递警情、处置警情;记录生产管控过程中的各种信息,实现对油气生产管控处理过程的追溯和分析。
统一管理油气生产管控过程中需要使用的各种信息,使用统一的任务处理记录,从信息来源和处理过程两个方面规范安全生产行为。
4.进一步强化安全生产意识
通过视频监控系统以及基于事件的智能视频监控综合应用平台,实现油气生产的安全监管。
5.进一步加强突发事件的应急能力建设
针对油田和周边地区的突发事件,加强警务管理、应急预案管理,信息发布等内容,为油田突发事件的可视化指挥调度和辅助决策提供基础支持。
二、平台架构设计
(一)技术路线
基于以上的需求分析,我们认为:
·选用能满足标书功能要求,且经过多个大型项目验证的产品化的成熟的PVG视频监控管理平台软件
·系统的复用性和可扩展性应用先进的IT架构模型,按照信息系统体系结构的设计方法对整个系统进行设计,从设计思想和体系结构上保障系统能够满足用户高度动态的业务需求
·系统的可靠性、可管理性和异质设备的兼容能力,PVG平台软件采用分布式体系结构和分层的软件体系架构,实现对主流多种设备的兼容,能够在不修改上层应用的情况下快速接入新的设备
因此,我们采用如下的总体设计:
·采用面向服务(SOA)的集成体系结构,将图像的采集/分发/存储作为服务的提供者,将监控中心的图像使用作为服务的消费者,形成一个层次结构清晰、松耦合的柔性化的图像信息管理体系,以应对系统的扩展性,最大限度实现图像资源的可复用化需求
·选用符合SOA架构、成熟稳定的“PVG网络视频管理平台”产品作为平台核心软件:
PVG采用面向视频联网的分布式体系结构设计,具备完备的权限、干线、路由管理,支持局部自治,可提供电信级的系统稳定性。
PVG采用分层的软件体系结构设计--POSA流媒体架构,支持异质设备和异质系统的快速互联。
PVG产品已在上海公安、北京交警、重庆公安、江苏省公安厅、成都天网等重大项目中进行成功应用,积累了大量产品应用和工程经验,可以有效地保证项目按期保质完成。
1.基于SOA的集成体系架构
W3C将SOA定义为:
“一种应用程序体系结构,在这种体系结构中,所有功能都定义为独立的服务,这些服务带有定义明确的可调用接口,可以以定义好的顺序来调用这些服务来形成业务流程”。
简而言之,SOA(Service-OrientedArchitecture)是一种粗粒度、松耦合服务架构,服务之间通过简单、精确定义接口进行通讯,不涉及底层编程接口和通讯模型。
SOA可以看作是B/S模型、XML/WebService技术之后的自然延伸,具有松散耦合、位置透明、协议独立等一系列特征。
作为业界最强大和灵活的IT架构模型,SOA已被广泛用于通过网络对松散耦合的应用组件进行分布式的组合和应用。
SOA在政府部门应用最为广泛,因为由于政务系统的部门分割和业务复杂性,采用SOA技术可以有效地将管理和信息应用融合在一起。
到2008年,超过70%的政府集成应用都将采用SOA架构。
SOA的关键是“服务”的概念,通过将系统功能以粗粒度的服务形式表示出来,每种服务都清晰地表示其业务价值,同时,提供服务的方式采用应用加数据的方式,服务的顾客就可以简单快捷的得到这些服务,而不必考虑其后台实现的具体技术。
实施SOA的关键目标是实现企业IT资产的最大化重用,并享有不受限制的扩展和兼容能力。
首先,我们建立图像信息管理系统的标准模型,在SOA构架下,该模型本身也是可调整变化的。
根据本项目的需求,我们将系统的所有的信息和应用统一包装成七大类型的服务:
“采集”服务“承载”服务、“分发”服务、“存储”服务、“报警”服务、“播放”服务、“控制”服务,服务间是相互独立的,通过软件接口屏蔽各种技术细节,每类服务都有明确的调用接口,并提供符合SOA的调用方法,监控中心是服务的消费者,可以随时申请获取服务。
服务可以按SOA的方法进行统一耦合,但可以分布实施,即服务不需要全部建完才能用,只有某个服务建成,就可提供服务。
通过这样的设计,我们获得了一个依赖于协议的服务系统,而不是传统的依赖于设备的应用系统。
新服务的接入变得非常简单,因为我们可以在不了解新服务背后设备的细节情况下,先定义好服务间的接口协议。
在本项目中“采集”服务的加入,即意味着400路编码器的接入,我们可以在不知道编码器型号和技术细节的情况下,先行建设好专项平台的“分发”、“存储”和“播放”服务,未来接入编码器将快速而简单,且接入后不需要修改其他服务内容。
假定未来需要建设“视频减帧系统”,我们可以在现有体系下增加“编辑”服务,该服务可调用“播放”服务获取码流,处理后再调用“存储”服务,将减帧数据再次存储,创建新服务将非常简单快捷。
因此,使用SOA架构的优势是明显的:
·系统实施灵活,互相独立,可以快速建设,快速发挥作用
·支持统一管理,快速分割业务
·通过软件接口屏蔽各种技术细节,便于未来系统的升级与拓展
2.模数结合的组网模式
传统的数字监控软件,是一套依赖于具体设备的应用系统,而PVG是一套依赖于协议的服务系统,可通过私有协议、Web服务或XML来创建分布式的SOA应用,在体系结构上保证了系统的稳定性和可扩展性。
传统的模拟系统,控制采用单向串口的方式,不支持复杂网络拓扑,无法实现大规模组网,PVG系统将模拟矩阵抽象处理为图像切换设备,通过增加支持IP传输的PVG管理控制设备,将矩阵改造成系统中的标准设备,这样,无论是管理控制设备+图像转发设备的数字矩阵,还是模拟矩阵+管理控制设备的模数混合矩阵,实际都被视为构成视频网络的一个视频路由设备,类似于IP网络中的路由器,只不过在图像管理系统中,该设备的主要功能是图像的分发而不是路由的解析,按照这种方式构造系统,可以建立大规模的视频系统。
单台PVG可自成系统,实现局部自治,独立提供SOA服务,多台的PVG通过联网协议形成更大的系统,像搭积木一样,实现系统的无限级联。
PVG之间的联网可以采用RMIP协议、串口协议及其扩展协议、公用控制协议,可以实现和第三方系统的互联,并按照广州市的标准进行平滑升级响应。
PVG采用先进的分层软件体系设计—POSA流媒体架构,这是一种基于面向对象的组件的架构,提供了一组完备的分层的二次开发接口用于扩充和嫁接其它系统和设备,以及开发新的应用。
对任何一种其它系统和设备,都可以在这种架构下书写设备驱动将其接入到系统运用和管理,而不需要修改上层的任何应用软件。
总体上,我们可将PVG系统视为逻辑上单一的模拟数字混合矩阵,向消费者(用户)提供标准的SOA服务—“承载”服务、“存储服务”、“播放”服务,用户的所有操作都针对摄像机进行,向PVG提出服务申请并得到响应,完全屏蔽内部编解码、数字中转等复杂处理,可充分实现图像资源的复用性,具有几乎无限的软件延展和扩充能力。
PVG网络视频管理平台自2003年开发成功以来,已先后在上海公安、北京交警、重庆公安、深圳公安、成都天网工程、江苏省公安厅、南京十运会等大型联网监控项目中成功应用,其中上海公安的视频联网规模已超过10万台摄像机,是目前全球最大的视频联网项目。
同时,PVG网络视频管理平台已在08年奥运安保项目北京市朝阳区包括太阳宫、呼家楼、团结湖、亚运村等10多个地区)的图像监控项目中得到成功应用。
根据用户现状,采用“数模结合方式”建设,能实现大学城全部交通交通监控实时和历史图像资源的共享和统一调配管理,为其他有关部门提供一个共享的图像信息资源。
数模结合组网具有下述特点:
·充分解决了实战中对实时图像质量要求高的需求,在发挥模拟系统高清晰度和低延时特点的同时,也具备数字系统便于联网共享,便于图像存储,便于后期应用开发的优势。
上海公安和北京公安均采用此种方式进行联网。
·对于现在已经建成的软硬件系统和资源进行充分利用,减少投资避免浪费。
对于新建设的系统统一规划、统一建设,避免重复建设,将可共享的资源得到最大化的利用。
·实现统一图像资源编号,统一权限、统一资源、统一管理,统一控制协议,资源共享,确保各图像节点互联互通,实现全网图像资源共享。
·利用IP网络进行数字联网,实现海量数字存储、录像资料点播、网络远程控制、WEB访问和未来基于视频的交通事件检测等增值应用。
·传统的模拟系统,控制采用单向串口的方式,不支持复杂网络拓扑,无法实现大规模组网,不应作为系统的核心设备,应作为补充设备。
用户可以远程控制其它节点的模拟矩阵,将模拟图像资源通过模拟干线传送至本地的监视器上,并能使用模拟键盘进行PTZ控制,实现和模拟矩阵系统的联网。
用户可以把其它节点的经过编码后的数字图像资源切换到本地的任意解码器上,并能使用模拟键盘进行PTZ云台控制,实现和全数字系统的联网。
用户可以远程控制其它节点的模拟矩阵,将模拟图像资源输出至编码器,通过视频转发服务器转发至本地PC电脑上,通过客户端软件进行实时视频浏览、录像和回放,并能进行PTZ控制,实现模拟系统的数字化。
n以上三种方式可以混合实现,但必须无缝联结在一起,对最终用户而言,其它节点上的共享图像资源与本节点上的资源,只是名称或编号有差异,调用和操作的方法是一致的。
3.平台架构
视频监控管理平台要求采用分布式体系结构设计,每一级视频监控管理平台均可实现局部自治,在结构上不存在系统故障点,当上级平台出现故障,下级单位仍可继续工作,任意局部故障不影响系统的正常工作。
分布式的体系结构,便于统一规划,分步实施,单图像节点可自成系统,各图像节点通过统一的控制协议实现互联互控。
视频监控管理平台服务器节点之间可以灵活设定上下级关系,按照行政隶属关系划分层级,全网中的层级数没有限制,设计上没有系统容量的限制,可满足至少10万台摄像机的联网需求。
视频监控管理平台要求采用目录分布式对象管理技术,将各种图像资源对象(用户、摄像机、监视器、编码器、矩阵、配置等)都存储在目录数据库中,每个对象在全网中都有唯一的名字,真正实现统一资源和统一编号。
视频监控管理平台要求支持数字图像的多级无损转发,数字图像可在联检部门、监控室、调度中心各共享单位之间进行多次数字转发,在保证图像质量的前提下,每次转发的延迟不能超过30ms。
4.平台稳定性
图像信息管理要求具备工业级的高稳定性,采用Linux或UNIX操作系统,具有抵抗病毒与非法入侵的能力,支持724小时连续工作。
视频监控管理平台要求采用多种技术手段保证系统的稳定性。
核心的管理控制服务器要求采用嵌入式操作系统,可自由上下电,意外重启后始终保持文件系统的一致性,不会造成系统启动失败,并可支持双机热备;流服务器要求支持防错冗余和断网重连。
视频监控管理平台要求采用最新的存储技术保证录像数据的安全,应可支持RAID、硬盘热插拔和双冗余电源。
图像存储点播设备通过网络接收编码器的码流,转发至IPSAN存储系统,并支持多人同时对历史图像文件进行检索和点播回放,可实现分布式部署。
5.平台兼容性
视频监控管理平台要求采用开放式分层的组件化的软件体系结构,能够在不改变上层应用软件的基础上,通过加载驱动,实现和多个厂家不同型号和编码格式的
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