電力視頻監(jiān)控、會議電視融合系統(tǒng)探討

王文彬，龍 明，趙永勝

（1.河南省電力通信自動化公司，河南 鄭州 450052；2.豫電實業(yè)集團，河南 鄭州 450052）

隨著會議電視（視頻會議）系統(tǒng)、視頻監(jiān)控（圖像監(jiān)控）系統(tǒng)在電力行業(yè)中應用的普及，用戶提出將兩個系統(tǒng)融合起來的需求。這樣，在舉行視頻會議的過程中可以隨時調入各種監(jiān)控信號，方便處理各種突發(fā)事件。視頻會議終端和監(jiān)控系統(tǒng)的融合，可以將會議視角延伸至施工現(xiàn)場，實現(xiàn)更加有效的生產(chǎn)調度，在有些場合可以起到開現(xiàn)場會議的作用，增強會議效果。多系統(tǒng)的融合可以使決策和現(xiàn)場實際進行互動，在會議中調用現(xiàn)場監(jiān)控視頻，便于決策層快速做出決策，尤其是在出現(xiàn)緊急狀況時，通過系統(tǒng)聯(lián)動，管理層能夠迅速組織會議，分析現(xiàn)場實時狀況，開展應急指揮，保障事故處理順利進行[1-3]。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是對前端人員、設備進行監(jiān)控，一般是采取單向音視頻傳輸?shù)姆绞健Ｒ曨l監(jiān)控系統(tǒng)各個設備之間通信還沒有統(tǒng)一的協(xié)議，現(xiàn)在有些系統(tǒng)廠商正在逐步推行IETF SIP作為通信協(xié)議。視頻會議系統(tǒng)是一種交互式系統(tǒng)，各種設備之間通信主要采用ITU-T H.323/H.320協(xié)議，現(xiàn)在有些系統(tǒng)也支持IETF SIP協(xié)議[4-8]。在進行兩個系統(tǒng)的融合過程中需要根據(jù)不同的實際情況區(qū)別對待。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)的現(xiàn)狀

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中應用比較廣泛，基本上110 kV以上的變電站都有安裝[9]，很多省市在電力營業(yè)廳也有安裝。電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端子站、監(jiān)控中心主站和通信通道組成。電力視頻監(jiān)控以監(jiān)視為主、音頻應用相對較少。目前電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)參與建設的廠家繁多，缺乏統(tǒng)一的建設、接口規(guī)范，許多省市公司正在著手進行規(guī)范，為視頻聯(lián)網(wǎng)做準備。

國家電網(wǎng)公司于2010年11月出臺了《電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口》等技術規(guī)范，指導各個省市公司的視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設。規(guī)范根據(jù)國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設的需要，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)提出了新的要求，要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控和存儲，分級控制和管理，不同的視頻監(jiān)控系統(tǒng)間能夠實現(xiàn)互聯(lián)互通，滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)全局化、整體化的發(fā)展需求。規(guī)范將視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本接口分為兩類：接口A和B，接口A是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的外部接口，即視頻監(jiān)控系統(tǒng)與不屬于本系統(tǒng)的前端、視頻監(jiān)控系統(tǒng)間、視頻監(jiān)控系統(tǒng)與其他業(yè)務系統(tǒng)間的接口。接口B是視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的接口。接口A包括信令接口、數(shù)據(jù)接口、流媒體接口，信令接口用于會話建立和控制，采用SIP、RTSP標準協(xié)議；數(shù)據(jù)接口用于數(shù)據(jù)查詢和獲取，采用HTTP、SIP標準協(xié)議；流媒體接口用于流媒體的傳輸，采用RTP/RTCP標準協(xié)議。隨著高清技術的發(fā)展，電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)也逐漸向高清化演進。

視頻會議具有高效、節(jié)儉等優(yōu)點，可以在短時間內(nèi)召開全省乃至全國的大型會議，因此在電力系統(tǒng)被廣泛應用。視頻會議系統(tǒng)具有音視頻同步傳輸、互動性強的特點。視頻會議系統(tǒng)一般由視頻會議終端、多點控制單元MCU、網(wǎng)管軟件和傳輸網(wǎng)絡組成；一般采用H.323協(xié)議。由于在不同建設時期選用的技術、產(chǎn)品、協(xié)議不同，造成不同的視頻會議系統(tǒng)之間召開會議一般只能通過視頻會議終端以背靠背的方式連接。目前電力視頻會議系統(tǒng)正在向高清化發(fā)展。

目前大多數(shù)用戶都分別建有會議電視系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但在實際應用中，將兩個系統(tǒng)融合起來的需求越來越多。這主要是因為，與融合系統(tǒng)相比，分立系統(tǒng)具有以下劣勢：1）需要建設兩套網(wǎng)絡、采集終端和主站設備，造成投資較高；2）需要同時維護兩套系統(tǒng)，維護的復雜性和工作量增加；3）兩套系統(tǒng)資源無法充分共享。而視頻會議和視頻監(jiān)控系統(tǒng)本身存在一些共同點，例如都采用相同的視頻編解碼技術，都是由中心控制設備實現(xiàn)視頻碼流的交換與分發(fā)等，這也為兩個系統(tǒng)的融合提供了條件。

2 系統(tǒng)融合解決方案

視頻監(jiān)控系統(tǒng)與會議電視系統(tǒng)都是進行音視頻傳輸，但前者側重于圖像的單向傳輸。視頻會議系統(tǒng)在設計時有相對固定的協(xié)議和規(guī)約，但視頻監(jiān)控系統(tǒng)在協(xié)議上還沒有統(tǒng)一。根據(jù)目前的實際應用情況融合方案可以分為兩種，一種是充分利用現(xiàn)有的系統(tǒng)進行融合，另一種是在新建立系統(tǒng)時統(tǒng)一考慮建設一套無縫融合的視頻會議和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 通過視頻矩陣進行融合的解決方案

主流的視頻會議系統(tǒng)采用的協(xié)議有兩種，大部分系統(tǒng)采用H.323協(xié)議，有些系統(tǒng)采用SIP協(xié)議；而有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的是私有協(xié)議。要將不同建設時期、不同協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和會議電視系統(tǒng)進行無縫融合，難度很大，需要對監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺進行改造，修改視頻請求協(xié)議和媒體數(shù)據(jù)協(xié)議，使之與視頻會議系統(tǒng)相同，修改完成后還要和視頻會議系統(tǒng)進行聯(lián)合調試。這樣工程量很大，有時甚至不亞于重新開發(fā)一套新的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。這種情況下，比較適合采用一種折中的方案——通過視頻矩陣進行融合。

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)和會議電視系統(tǒng)之間增加視頻矩陣作為轉接的橋梁，實現(xiàn)兩個系統(tǒng)的互聯(lián)。如需要將視頻監(jiān)控的信息傳輸?shù)揭曨l會議系統(tǒng)中播放，可以將視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻信息接入RGBHV矩陣或AV視頻矩陣。如果視頻輸出是模擬信號就接入AV矩陣，如果視頻監(jiān)控系統(tǒng)輸出是數(shù)字信號就接入RGB矩陣。視頻矩陣將視頻信號輸出到視頻會議終端，視頻會議終端通過網(wǎng)絡與多點控制單元MCU和統(tǒng)一控制平臺相連。這時視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為一個系統(tǒng)可以看作是視頻會議系統(tǒng)的一個分會場。采用這種模式進行系統(tǒng)融合，實現(xiàn)起來比較方便，成本比較低，但由于前端圖像經(jīng)過兩次編解碼，圖像延遲增加，同時圖像質量下降。視頻會議系統(tǒng)的統(tǒng)一控制平臺無法實現(xiàn)對監(jiān)控系統(tǒng)前端設備的控制，只能控制到視頻會議終端。如果要進行監(jiān)控前端的切換或者鏡頭控制還需要監(jiān)控系統(tǒng)本身進行操作。這種融合沒有實現(xiàn)兩個系統(tǒng)為統(tǒng)一的系統(tǒng)，只能稱為系統(tǒng)互聯(lián)。系統(tǒng)融合結構圖如圖1所示。

圖1 通過視頻矩陣進行融合的結構圖

2.2 統(tǒng)一的融合解決方案

如果在進行視頻系統(tǒng)建設時就統(tǒng)籌考慮建設統(tǒng)一視頻平臺，既可以支持視頻會議系統(tǒng)又可以支持視頻監(jiān)控系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)支持相同的通信協(xié)議從而形成一個有機的整體。利用同一系統(tǒng)接入會議和監(jiān)控，通過共用的視頻編解碼設備和中心控制設備，同時實現(xiàn)視頻會議和視頻監(jiān)控兩種功能，這樣既可以簡化網(wǎng)絡結構、降低投資，又減少了網(wǎng)絡的運維工作量，更重要是實現(xiàn)了兩類視頻資源的共享，大大提高了系統(tǒng)利用率和效率。系統(tǒng)的結構圖如圖2所示。

圖2 無縫融合的系統(tǒng)結構圖

整個系統(tǒng)由中心站主會場和各個分會場組成。主會場設備主要包括統(tǒng)一控制平臺、多點控制單元MCU、會議電視終端、流媒體服務器和管理服務器，其中管理服務器內(nèi)置了視頻監(jiān)控系統(tǒng)MCU功能。

如果兩個系統(tǒng)都遵守H.323協(xié)議，要召開會議電視。每個終端將其媒體流，包括音頻、視頻、數(shù)據(jù)、控制等，都傳遞給MCU，MCU再將這些媒體數(shù)據(jù)部分或全部發(fā)送給每個視頻會議終端。MCU主要實現(xiàn)多點控制和呼叫注冊的功能。會議電視終端實現(xiàn)音視頻采集、編解碼和回放功能。如果要使用視頻監(jiān)控功能，監(jiān)控工作站向管理服務器請求某路視頻，管理服務器將命令發(fā)送給相應的前端，前端設備收到信息后發(fā)送視頻給流媒體服務器，流媒體服務器轉發(fā)視頻給監(jiān)控工作站整個過程在H.323協(xié)議完成。

如果在開視頻會議的過程中需要調看視頻監(jiān)控系統(tǒng)的某路畫面。通過統(tǒng)一控制平臺下發(fā)控制命令給編碼設備，編碼設備將圖像信息發(fā)送給MCU,由MCU將圖像分發(fā)給每個電視會議終端，由于都采用H.323協(xié)議，編碼設備也成為了會議電視系統(tǒng)的一部分。如果會議電視終端設備視頻輸入路數(shù)比較多，而且要監(jiān)控的視頻信息和會議電視會場在一起，就可以省去視頻監(jiān)控系統(tǒng)的編碼設備，視頻信息都集成到會議電視終端。在主會場MCU和管理服務器可以融合到一起，進一步簡化了系統(tǒng)結構。

SIP（Session Initial Protocol）是一種應用層協(xié)議，已經(jīng)逐漸成為VoIP網(wǎng)絡的核心信令控制協(xié)議。國家電網(wǎng)公司新近出臺的《電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口》規(guī)范也推薦將SIP協(xié)議作為主要的信令控制協(xié)議。如果兩個系統(tǒng)都遵守IETF SIP協(xié)議，兩個系統(tǒng)也可以融合。要召開會議電視，各個會議終端需要將當前的位置在管理服務器注冊。會議電視終端呼叫MCU請求會議業(yè)務服務，MCU收到并處理后發(fā)送成功響應，會議電視終端收到后雙方建立連接。也可以由MCU呼叫會議電視終端將某會場加入會議。每個終端將其媒體流傳遞給MCU，MCU再將這些數(shù)據(jù)部分或全部發(fā)送給每個電視會議終端。如果會議結束，由會議主席向系統(tǒng)請求散會，通過MCU將所有參會終端發(fā)送BYE請求，在收到響應后斷開與各個終端的連接。如果需要使用視頻監(jiān)控功能，首先編碼設備都需要在系統(tǒng)中注冊，通過發(fā)送Register給管理服務器。如果需要調看某路畫面，監(jiān)控工作站向管理服務器發(fā)送INVITE請求，服務器收到請求后查詢該用戶權限，如果已經(jīng)授權并且請求的前端編碼設備也已經(jīng)注冊，則取得該編碼設備地址并通知用戶端建立會話，通過流媒體服務器向監(jiān)控工作站發(fā)送視頻流。

如果在開視頻會議的過程中需要調看視頻監(jiān)控系統(tǒng)的某路畫面。通過統(tǒng)一控制平臺下發(fā)請求給管理服務器，管理服務器經(jīng)過查詢后通知編碼設備和MCU，使他們之間建立對話，由于視頻編碼都采用相同的編碼格式，編碼設備將媒流體發(fā)送給MCU,由MCU將圖像分發(fā)給每個電視會議終端。由于都采用SIP協(xié)議，編碼設備也成為了會議電視系統(tǒng)的一部分。如果設備性能支持多路視頻輸入，前端系統(tǒng)設備也可以融合到一起，進一步簡化了系統(tǒng)結構。

該方案采用統(tǒng)一平臺管理監(jiān)控系統(tǒng)和視頻會議系統(tǒng)，擺脫了分立系統(tǒng)的分散管理。通過一體化的平臺，工作人員可以實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與視頻會議系統(tǒng)的資源調度、配置，更好地將視頻監(jiān)控、電子地圖、報警管理和視頻會議等業(yè)務應用融合到一起。

3 小結

電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)的融合可以充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡、降低維護復雜度，同時使資源有效共享。融合系統(tǒng)的建成，使得電力應急指揮的響應時間大大縮短，可以及時應對突發(fā)事件，召集市局與省局、市局與各縣局及應急救援專家之間的遠程視音頻會商會議，并可以實時接入突發(fā)現(xiàn)場的實時畫面供會商使用。系統(tǒng)在日常不開會時就可以對安全生產(chǎn)現(xiàn)場進行遠程視頻監(jiān)控、監(jiān)督，及時糾正生產(chǎn)中存在的事故隱患，同時由于監(jiān)控系統(tǒng)的長期運行特點，運行過程也是對通信網(wǎng)絡的測試，可以及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡的故障，并做好運行維護，為實時性更強的會議電視系統(tǒng)提供更好的網(wǎng)絡保障，提高系統(tǒng)的可用率。日常監(jiān)控和應急指揮相結合，可以更好地應對日益增長和日益復雜的安全生產(chǎn)管理工作，促進事故發(fā)生率穩(wěn)步下降，為電力安全生產(chǎn)保駕護航。

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