四川電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)跨域聯(lián)網(wǎng)模式

馮 華 ，王一焰 ，唐 娜

（1.國網(wǎng)四川省電力公司信息通信公司 四川 成都 610041；2四川科銳得電力通信技術(shù)有限公司 四川 成都610041）

近年來，電力行業(yè)中不同部門和專業(yè)在不同時期、隨著不同項目建設(shè)了各自的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。但這些系統(tǒng)一直是各站點獨立建設(shè)，各站點獨立運行的方式運轉(zhuǎn)[1]，系統(tǒng)之間及上下級之間無法做到信息互通，統(tǒng)一協(xié)同調(diào)度，不能實現(xiàn)遠程監(jiān)控資源共享，形成了信息孤島。因此，隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的不斷深入，系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，系統(tǒng)的整合需求也日益強烈，縱向需要形成省-市-縣多級的監(jiān)控系統(tǒng)級聯(lián)，橫向要實現(xiàn)跨區(qū)域、跨行業(yè)的圖像共享[2]。

隨著數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，電力行業(yè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)也正蓬勃發(fā)展，集中統(tǒng)一平臺管理已是現(xiàn)在和未來發(fā)展的必然趨勢。目前，四川電力已建設(shè)一張覆蓋全川變電站、營業(yè)網(wǎng)點的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)采用多級多域的模式，各級平臺之間互聯(lián)互通，通過實現(xiàn)不同平臺之間的信令交互、媒體交互，實現(xiàn)跨域聯(lián)網(wǎng)，最終達到資源共享的目的。

圖1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Videomonitoring system architecture

1 四川電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)

四川電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用分層、分權(quán)、分域、分級的上下級分布式結(jié)構(gòu)，如圖1所示。系統(tǒng)已建設(shè)1個省級平臺、25個二級地市平臺、15個三級縣級平臺。

1）分層 視頻監(jiān)控系統(tǒng)按監(jiān)控中心平臺、站端系統(tǒng)分成二個層次。

2）分權(quán) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能按照業(yè)務(wù)需求對視頻監(jiān)控資源進行邏輯劃分，并可根據(jù)不同授權(quán)對其劃分資源進行訪問。

3）分域 視頻監(jiān)控系統(tǒng)按照地區(qū)電網(wǎng)管轄范圍可劃分為不同監(jiān)控區(qū)域，并分別管理。

4）分級 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控中心平臺應(yīng)能實現(xiàn)多級互聯(lián)。各級平臺之間為上-下級的樹形關(guān)系，縱向形成省-地-縣三級監(jiān)控平臺級聯(lián)（對于前端視頻監(jiān)控資源較少、較集中的地市可以不設(shè)縣級平臺，站端系統(tǒng)統(tǒng)一接入歸屬的地市級二級平臺）。省公司平臺為省網(wǎng)的最高級平臺，各級平臺具有各自管轄區(qū)域內(nèi)視頻資源的管理權(quán)限；上級平臺根據(jù)授權(quán)可以訪問下級平臺資源；同級或下級平臺間不能訪問非所屬區(qū)域的視頻資源。

2 跨域聯(lián)網(wǎng)模型

跨域視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)是指以實現(xiàn)互聯(lián)、互通、互控為目的，綜合運用視頻監(jiān)控相關(guān)技術(shù)，把若干個域的視頻監(jiān)控系統(tǒng)整合在一起，建成一個網(wǎng)絡(luò)化的可管理的視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)資源共享[3]。

2.1 跨域聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型

若干個相對獨立的視頻監(jiān)控系統(tǒng)以聯(lián)網(wǎng)單元為核心，通過IP傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)跨域視頻監(jiān)控資源的共享。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Network structure diagram

聯(lián)網(wǎng)單元是組成視頻監(jiān)控系統(tǒng)跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)共享接口的邏輯實體，可以獨立的設(shè)備形式存在或內(nèi)置在視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的監(jiān)控服務(wù)器中。聯(lián)網(wǎng)單元負責實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)過程中的控制命令和視頻數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通、資源共享。

2.2 邏輯域虛擬化

跨域聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的域是指一個獨立的組織單元。在監(jiān)控系統(tǒng)中，可以把域分為物理域、邏輯域。

物理域也稱實體域，是一套獨立完整的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)，用全網(wǎng)唯一的域名給予標示，可以直接或間接管理前端設(shè)備。

邏輯域也稱虛擬域，一組針對特定組織業(yè)務(wù)對象的關(guān)聯(lián)資源的組合。虛擬域是針對物理域來說的，系統(tǒng)可以根據(jù)自己的實際需求來劃分自己的虛擬域，虛擬域可以跨多個物理域，也可以在一個物理域中搭建多個不同的虛擬域。虛擬域可以是多層次的，虛擬域下也可以掛虛擬域。 虛擬域的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

每個域都可以給其他域共享設(shè)備，通過設(shè)備推送的方式把共享設(shè)備的屬性傳遞給其他域。這樣可以把本域的資源推送給外域的用戶使用，達到域間資源的共享。通過虛擬域的設(shè)置和設(shè)備劃歸，最終用看到的是自己熟悉的組織結(jié)構(gòu)（虛擬域）和各個虛擬域所屬的監(jiān)控設(shè)備（資源），屏蔽了設(shè)備的物理差異。用戶對監(jiān)控設(shè)備發(fā)起一個業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)控制服務(wù)器自動會區(qū)分該設(shè)備是本域設(shè)備還是外域設(shè)備，如果是外域設(shè)備，業(yè)務(wù)控制服務(wù)器把業(yè)務(wù)請求發(fā)送給聯(lián)網(wǎng)單元，聯(lián)網(wǎng)單元把業(yè)務(wù)請求轉(zhuǎn)換成跨域聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一的互通信令。

圖3 虛擬域結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Virtual domain structure diagram

3 互聯(lián)互通系統(tǒng)的實現(xiàn)

跨區(qū)域、大范圍的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是一個涉及到多個層面的復(fù)雜系統(tǒng)，系統(tǒng)的整體設(shè)計和聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用至關(guān)重要。在多域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的建設(shè)中，使用通信業(yè)界通用的、公開的SIP技術(shù)，可以具有很好的通用性和復(fù)制性；采用監(jiān)控系統(tǒng)平臺間互聯(lián)互通的方式，可以方便地實現(xiàn)圖像資源的跨域共享；而遵循業(yè)界已經(jīng)得到實踐的互聯(lián)標準協(xié)議，則可以事半功倍，且開放性好[4]。

SIP協(xié)議可以用來創(chuàng)建、修改和終止有多個參與者參加的多媒體會話進程。SIP的功能實體通過交換SIP消息來完成會話的控制，在SIP協(xié)議中，消息分為兩大類：請求和響應(yīng)。在請求消息中，視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要采用RFC3428定義MESSAGE方法和RFC2976定義的INFO方法[5]。

2007年，浙江省發(fā)布了《跨區(qū)域視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)共享技術(shù)規(guī)范》DB33/T 629— 2007[6]，提出了基于SIP的跨域視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)規(guī)范。 根據(jù)四川電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求，四川省電力公司制定了《四川省電力公司視頻監(jiān)控技術(shù)標準》，定義了跨域互連協(xié)議，互聯(lián)協(xié)議中包含了信令和媒體兩方面，信令可以由 SIP信令協(xié)議實現(xiàn)，媒體流用實時傳輸協(xié)議（RTP/RTCP）等實現(xiàn)。

四川電力跨域聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中多級平臺之間進行資源共享的業(yè)務(wù)主要有：平臺注冊、地圖資源推送、視頻通道資源推送、監(jiān)控區(qū)域與監(jiān)控場景資源推送、視頻通道資源查詢、實況調(diào)閱、云鏡控制、錄像檢索回放、開光量報警及環(huán)境監(jiān)測資源的推送及查詢、告警事件的預(yù)定和上報、流量查詢、設(shè)備狀態(tài)更新、語音對講及廣播、設(shè)備控制、預(yù)置位查詢等。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的典型功能是實況調(diào)閱、云鏡控制及錄像檢索回放等，許多聯(lián)網(wǎng)規(guī)范中都對這些功能進行了描述，因篇幅原因，本文就不再介紹，此處僅介紹幾個四川電力跨域聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中新增的功能流程設(shè)計，如地圖資源推送、預(yù)置位查詢等。

3.1 地圖資源推送

聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)地圖資源統(tǒng)一進行編碼，每個地圖資源都具有全網(wǎng)唯一的標識；下級平臺共享一個地圖資源給上級平臺，消息中攜帶地圖資源的歸屬域信息和關(guān)聯(lián)關(guān)系；

下級平臺設(shè)置好地圖文件的下載路徑，允許上級平臺基于HTTP協(xié)議下載，URL的格式為http://host:port/path；上級平臺收到下級平臺推送過來的地圖資源時，根據(jù)該地圖資源的下載路徑自動或手動下載地圖文件，并根據(jù)推送消息中的地圖關(guān)聯(lián)關(guān)系在本平臺中自動建立下級平臺推送地圖的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

上級平臺完成消息處理后，返回成功或失敗響應(yīng)（失敗原因使用SIP錯誤碼來描述）。業(yè)務(wù)流程如圖4所示。

圖4 地圖資源推送Fig.4 Map resource push

3.2 預(yù)置位查詢

上級平臺可基于攝像機查詢該攝像機的預(yù)置位列表；上級平臺發(fā)送INFO消息到下級平臺進行預(yù)置位查詢，消息中攜帶查詢條件和期望范圍的記錄索引范圍；

上級平臺在發(fā)起檢索時，在請求消息中攜帶期望的最大記錄數(shù)；下級平臺在返回檢索結(jié)果時，在響應(yīng)消息中攜帶符合條件的總記錄數(shù)和本次實際返回的記錄數(shù)。當下級平臺無法把實際符合條件的記錄在一個響應(yīng)消息中返回時，上級平臺根據(jù)需要發(fā)起多次檢索操作。

下級平臺根據(jù)符合條件的記錄總數(shù)在成功響應(yīng)中返回預(yù)置位列表，返回的報文長度在一定范圍內(nèi)（建議小于1 400字節(jié)），響應(yīng)消息中需要攜帶符合條件的總記錄數(shù)，以及本次返回的記錄索引范圍；

如果符合條件的預(yù)置位列表尚未全部返回，上級平臺可根據(jù)需要修改查詢條件再次發(fā)起查詢（需要指定記錄索引范圍）；查詢失敗時，下級平臺返回失敗響應(yīng)（失敗原因使用SIP錯誤碼描述）。業(yè)務(wù)流程如圖5所示。

圖5 預(yù)置位查詢Fig.5 The preset position query

4 結(jié)束語

隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)[7]規(guī)模的不斷擴大、行業(yè)應(yīng)用的不斷延伸，多級平臺跨域互聯(lián)互通成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的討論熱點。文中所述的四川電力跨域聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用域的管理概念，通過聯(lián)網(wǎng)單元實現(xiàn)多級多域平臺之間的資源共享?！端拇ㄊ‰娏疽曨l監(jiān)控技術(shù)標準》得到了眾多國內(nèi)外視頻監(jiān)控行業(yè)主流廠商的支持，并于2010年進行了聯(lián)網(wǎng)驗證測試，10多個國內(nèi)外廠家參與了測試，所有功能測試通過，協(xié)議接口標準可行，實現(xiàn)了互聯(lián)互通驗證。同時，四川省電力公司視頻監(jiān)控系統(tǒng)從2010年建設(shè)至今一直穩(wěn)定運行，在大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)的實際運行中得到了充分的考驗，系統(tǒng)功能以及穩(wěn)定性良好。由此可見，四川電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)的跨域聯(lián)網(wǎng)模式已具備了相當高的成熟度和推廣意義。

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