基于SNMP協(xié)議的電網視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

林靖穎，葛元鵬，伍 剛，劉超穎

（國網福建省電力有限公司 信息通信分公司，福建 福州 350001）

基于SNMP協(xié)議的電網視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

林靖穎，葛元鵬，伍 剛，劉超穎

（國網福建省電力有限公司 信息通信分公司，福建 福州 350001）

針對智能化電網中出現(xiàn)的視頻監(jiān)控標準化設計需求，在充分了解當代電網技術發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，基于SNMP協(xié)議設計開發(fā)了具有針對性的專業(yè)化、集成化的電網視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過對電網中視頻設備的有效管理，實現(xiàn)了無人管理變電站、電網中的實時視頻監(jiān)視、電網設備配置參數修改、緊急預警等功能。系統(tǒng)在設計時兼顧了各個視頻設備的不同設計標準，具有較高的兼容性、實用性。

視頻監(jiān)控；SNMP；系統(tǒng)設計；智能電網

隨著電子技術、網絡技術、圖像編碼技術的發(fā)展，智能化電網技術開始成為電網科研課題中重要的組成部分。近年來，隨著電網智能化的腳步日益加快，電網視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電網運營維護中扮演著更為重要的角色。但由于各個電網中設備數量、復雜度日益提高，不同電力設備生產廠商的視頻設備采用的協(xié)議標準、功能、兼容性不同，需要采用統(tǒng)一的協(xié)議對不同視頻設備進行標準化管理。在此背景下本文針對電網，基于SNMP協(xié)議研究了視頻設備網絡性能管理、標準統(tǒng)一技術，采用RTP中的H.264格式視頻流數據打包傳輸，開發(fā)了專業(yè)化、集成化的電網視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

簡單網絡管理協(xié)議 SNMP （Simple Network Management Protocol）是由IETF（Internet Engineering Task Force）互聯(lián)網工程任務組定義的基于簡單網關監(jiān)視協(xié)議的，且專門用于網絡管理的一組應用層協(xié)議[1]。文中構建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)管理工作站對于視頻設備的遠程管理，實現(xiàn)了無人管理變電站、電網中的實時視頻監(jiān)視、電網設備配置參數修改以及緊急預警等功能

1 系統(tǒng)分析與模塊構建

電網視頻監(jiān)控系統(tǒng)從實現(xiàn)的角度而言，就是一個對電網中攝像頭等視頻設備網絡的管理系統(tǒng)。如何實現(xiàn)對各種視頻設備的有效管理是視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究中的重點與難點，本文系統(tǒng)基于SNMP協(xié)議進行設備管理，同時提取設備中的視頻信息，采用RTP中的H.264格式視頻流進行視頻顯示。基于SNMP的設備管理是對數據鏈路層及物理層的管理，對系統(tǒng)的可靠性、靈活性有較大需求，同時網絡管理系統(tǒng)對集成度也有較高要求，需要電網視頻監(jiān)控系統(tǒng)中來自不同廠商的網絡設備均進行有效的管理。經系統(tǒng)需求分析，建立系統(tǒng)架構圖，如圖1所示[2]。

1.1 系統(tǒng)用戶

管理員分為超級管理員、普通管理員。超級管理員擁有最大權限，可為系統(tǒng)用戶分配權限，負責總管理站點；普通管理員負責各個管理代理、監(jiān)控模塊的管理，對各自的管理信息庫（MIB）進行更新，完成與超級管理員的交互。

圖1 系統(tǒng)總體架構

1.2 系統(tǒng)模塊

系統(tǒng)由審計管理、設備管理、性能管理、計劃管理、安全管理、報警管理等功能模塊組成，各個模塊的具體功能見圖1。在系統(tǒng)架構中為完成各個功能模塊，根據SNMP協(xié)議，設置主監(jiān)控模塊、管理代理、管理站點3個架構模塊，其保障了各模塊間有效通信。各模塊功能說明如下：

1）監(jiān)控模塊：監(jiān)控模塊面向開發(fā)人員。在監(jiān)控模塊中封裝了管理站點與管理代理之間、MIB管理等通信協(xié)議的實現(xiàn)，在監(jiān)控模塊中面向開發(fā)人員定義了一系列的API保證了這些功能的實現(xiàn)。監(jiān)控模塊保證了系統(tǒng)開發(fā)的效率。

2）管理代理：每個管理代理負責一個視頻設備的控制，管理代理保障了視頻設備網絡設備與管理站點間應用程序實例的通信，并收集各個網絡設備上程序運行信息，再將信息及時發(fā)送給管理站點，保障系統(tǒng)的實時更新。

3）管理站點：管理站點負責向管理代理通信，搜集各個視頻設備的信息，并將超級管理員的管理指令通過管理代理發(fā)送給各個視頻設備。同時管理站點提供系統(tǒng)管理界面，管理員通過管理站點中的系統(tǒng)界面實現(xiàn)管理。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 SNMP技術

文中在視頻監(jiān)控時采用SNMP協(xié)議獲取電網視頻設備參數。簡單網絡管理協(xié)議 SNMP（Simple Network Management Protocol）由互聯(lián)網工程任務組IETF（Internet Engineering Task Force）定義的基于簡單網關監(jiān)視協(xié)議的，專門用于網絡管理的一組應用層協(xié)議組成。利用SNMP構建電網視頻設備網絡管理系統(tǒng)可實現(xiàn)管理工作站對于電網中視頻設備的遠程管理，實現(xiàn)設備狀態(tài)的監(jiān)視、參數的修改及緊急事件的安全預警等。采用SNMP構建網絡管理的一般系統(tǒng)模型，如圖2所示[3]。

圖2 基于SNMP協(xié)議的電網管理體系結構

SNMP采用的是客戶機/服務器模式，即常說的代理/管理站模型。通過管理站（主代理）與SNMP代理（網管代理）之間的交互，實現(xiàn)網絡的管理與維護。網管代理通過管理信息庫（MIB）查詢各個網絡設備的狀態(tài)，向管理站通過SNMP協(xié)議完成設備信息的交付。

設備中的被管理對象在管理信息庫（MIB）中采用ASN.1（Abstract Syntax Notification 1）抽象語法描述語言。管理站、代理中實現(xiàn)相應的MIB對象，這么做的目的是保證互相通信的有效進行，使得交互的過程中雙方彼此的數據可互相識別。一次管理操作包括：網管代理先識別管理站（主代理）向網管代理請求的數據（MIB），然后將各視頻設備提供的設備參數轉換成同樣MIB的格式，返還給主代理。本系統(tǒng)建立的MIB如圖3所示，在訪問時采用中序遍歷二叉樹的方法進行遍歷。

圖3 MIB管理信息庫結構

SNMP中包括：Get-Request、Get-Response、Get-Next-Request、Set-Request和Trap?五種消息類型。5種協(xié)議均采用UDP協(xié)議封裝。

1）Get-Request、Get-Next-Request與 Get-Response。Get-Request用于管理站向網管代理獲得網絡設備的設備信息，Get-Next-Request用于網管設備采用字典順序獲取下一個網絡設備的信息。Get-Response是上述消息的響應。

2）Set-Request。管理站采用Set-Request對網絡設備進行遠程配置與賦值。

3）Trap。網管代理使用Trap向管理站發(fā)送如接口UP/DOWN，IP地址更改等非請求消息。

2.2 模塊實現(xiàn)與測試

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)測試中，具體的步驟為視頻采集、傳輸、處理三步。視頻采集設備為各類攝像機，傳輸設備為視頻光端機、交換機，處理設備為各處理單元工作站，將模擬圖像進行編碼轉換，傳送到監(jiān)控中心。其流程如圖4所示。

圖4 視頻信號傳輸圖

本系統(tǒng)圖像窗口可任意縮放大小或進行位置移動，可實現(xiàn)多畫面分割，用戶可以將界面分為4畫面、8畫面、16畫面。

圖5 視頻全景監(jiān)控畫面

本系統(tǒng)還可基于視頻監(jiān)控，實現(xiàn)異常報警。關鍵代碼如下：

3 結束語

基于SNMP協(xié)議的電網監(jiān)控系統(tǒng)通過實際運行，表現(xiàn)良好，運行穩(wěn)定，已被廣泛應用在電網管理中，實現(xiàn)無人管理變電站、電網中視頻監(jiān)視、網絡設備配置參數的修改及電網中緊急事件的安全預警等。這些均有力的證明了SNMP協(xié)議是一個行之有效的視頻設備網絡管理應用層協(xié)議。在進行視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計時，保證視頻設備有效通信、有效管理是系統(tǒng)設計的基礎與重中之重。

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Design and implementation of electricity grid video monitoring system based on SNMP protocol

LIN Jing-ying，GE Yuan-peng，WU Gang，LIU Chao-ying
（State Grid Electric Power Co.，Ltd.Fujian Branch ICT，F(xiàn)uzhou 350001，China）

In order to satisfy the requirement of the electricity grid video surveillance，a professional network monitoring system system based on SNMP protocol is designed in this paper， realizing the effective application service monitoring，threshold warning，etc The software system adopts the SNMP protocol achieving the goal of the improving of the system's practicability and reusability.

video surveillance；SNMP；system design；electricity grid

TP311

：A

：1674－6236（2017）06-0148-03

2016-03-29稿件編號：201603384

林靖穎（1982—），女，福建莆田人，工程師。研究方向：電力系統(tǒng)信息通信。