天津港第一港埠有限公司視頻監(jiān)控系統(tǒng)的改造

溫穎

一、項(xiàng)目概述

天津港第一港埠有限公司（以下簡(jiǎn)稱一公司）是天津港股份有限公司全資子公司，主要從事港口裝卸、倉(cāng)儲(chǔ)、代理、咨詢、工屬具加工制造等業(yè)務(wù)，裝卸貨類以鋼材、設(shè)備、集裝袋等件雜貨為主，是北方最重要的鋼材進(jìn)出口基地。公司裝卸設(shè)備、工藝全國(guó)領(lǐng)先，擁有各類機(jī)械設(shè)備160余臺(tái)，裝卸工屬具達(dá)八大類共193種，能滿足各種作業(yè)需求。公司占地面積60.5萬(wàn)平方米，庫(kù)場(chǎng)總面積34.7萬(wàn)平方米，最大可堆存量達(dá)70萬(wàn)噸;岸線總長(zhǎng)度1179米;共有6個(gè)萬(wàn)噸級(jí)深水碼頭泊位，平均吃水10.5米，最大可靠泊5萬(wàn)噸級(jí)船舶，可滿足7條萬(wàn)噸級(jí)船舶同時(shí)靠泊作業(yè);年均周轉(zhuǎn)船舶數(shù)千余艘次，年吞吐量達(dá)1100萬(wàn)噸以上。

高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)將為一公司的安全提供有力保障。強(qiáng)化和規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)管理，創(chuàng)造良好作業(yè)秩序，保證生產(chǎn)作業(yè)安全高效，是公司生產(chǎn)管理的重點(diǎn)，隨著公司生產(chǎn)作業(yè)的持續(xù)繁忙，進(jìn)一步扎實(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)管理管控工作更加體現(xiàn)了其重要性。本項(xiàng)目主要對(duì)現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行高清改造，進(jìn)一步提升現(xiàn)場(chǎng)管理能力和水平，促進(jìn)公司生產(chǎn)作業(yè)秩序的順暢，提高安全質(zhì)量工作保障能力和文明生產(chǎn)面貌的不斷改觀。

二、項(xiàng)目目標(biāo)

1、視頻監(jiān)控基本覆蓋碼頭各個(gè)生產(chǎn)作業(yè)場(chǎng)所，實(shí)現(xiàn)全方位的視頻信息采集;

2、在監(jiān)控中心（如有）或局域網(wǎng)內(nèi)部的任意一臺(tái)授權(quán)計(jì)算機(jī)可以遠(yuǎn)程觀看所有攝像機(jī)的圖像信息，并可以控制攝像機(jī)（僅智能高速球）的云臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變焦、變光圈、聚焦的功能;

3、通過(guò)計(jì)算機(jī)觀看圖像時(shí)，系統(tǒng)需支持多種靈活方式（如：Client程序方式、Web瀏覽方式、通過(guò)SDK開(kāi)發(fā)包開(kāi)發(fā)的客戶端瀏覽方式等），支持windowsXP、windows7、windows8等操作系統(tǒng)（含32位、64位系統(tǒng)）;

4、視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以與天津港（集團(tuán)）調(diào)度指揮中心平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，完成視頻信號(hào)上傳。

5、支持對(duì)實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行圖片拍照，支持對(duì)拍照?qǐng)D片進(jìn)行保存和打印;

6、支持用戶登錄和使用權(quán)限管理，支持根據(jù)用戶分配監(jiān)控?cái)z像機(jī)的瀏覽權(quán)限、控制權(quán)限、軟件功能使用權(quán)限，支持鎖定云臺(tái)控制。支持管理員屏蔽某一普通用戶觀看前端攝像機(jī)圖像;

7、支持錄像文件回放功能，支持16畫(huà)面分割顯示回放錄像。

8、系統(tǒng)提供完整的SDK開(kāi)發(fā)包，便于用戶針對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，支持用戶將圖像瀏覽功能集成到用戶自己的應(yīng)用程序主窗口中;

9、系統(tǒng)用戶通過(guò)程序觀看圖像時(shí)可在觀看圖像的同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)自帶的應(yīng)用程序?qū)?shí)時(shí)視頻錄像保存在服務(wù)器上（手工觸發(fā)系統(tǒng)對(duì)指定攝像頭的錄像），并支持將錄像保存在瀏覽者計(jì)算機(jī)的本地硬盤(pán)上（瀏覽者在瀏覽實(shí)時(shí)圖像的同時(shí)，在本地指定文件夾內(nèi)以文件方式保存所瀏覽的圖像）;

10、攝像機(jī)采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)或樓內(nèi)現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡(luò)（TCP/IP協(xié)議）傳輸?shù)焦緝?nèi)部網(wǎng)絡(luò);

11、具有安全級(jí)別控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)完善的安全策略管理。

三、系統(tǒng)功能描述

本項(xiàng)目為一公司視頻監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造擴(kuò)容項(xiàng)目，公司原監(jiān)控系統(tǒng)為早期投入建設(shè)使用的模擬系統(tǒng)為主，并于2015年底應(yīng)天津市交委要求新建一套獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)高清視頻系統(tǒng)用于將新建視頻上傳至市安監(jiān)局。

截至本項(xiàng)目實(shí)施前，一公司視頻監(jiān)控系統(tǒng)為模擬、網(wǎng)絡(luò)兩套系統(tǒng)并立且仍以模擬為主體。模擬系統(tǒng)此處不再多做贅述，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部分的架構(gòu)分別由前端網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)、光傳輸設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)NVR高清存儲(chǔ)設(shè)備以及中心管理系統(tǒng)平臺(tái)組成，前端設(shè)備采集視頻圖像轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)通過(guò)光纖匯入監(jiān)控系統(tǒng)專網(wǎng)部分取流存儲(chǔ)至網(wǎng)絡(luò)高清硬盤(pán)錄像機(jī)內(nèi)，部分取流至管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，凡接入專網(wǎng)內(nèi)的PC、筆記本、手機(jī)移動(dòng)設(shè)備等均可隨時(shí)查看系統(tǒng)內(nèi)所接入的視頻資源。

3.1前端視頻采集部分介紹

本次改造在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加前端采集網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)22臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在前端匯聚各點(diǎn)位附件的工業(yè)級(jí)交換機(jī)后通過(guò)光纜匯入原系統(tǒng)平臺(tái)，其中5個(gè)為原有海關(guān)監(jiān)控設(shè)備（模擬）采用以太網(wǎng)光端機(jī)將模擬信號(hào)、RS485信號(hào)及新建高清網(wǎng)絡(luò)信號(hào)共同傳輸至中心機(jī)房匯入原系統(tǒng)平臺(tái)。

傳統(tǒng)的閉路監(jiān)控系統(tǒng)（包括以DVR為主的區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)）采用視頻線纜或者光纖傳輸模擬視頻信號(hào)的方式，對(duì)距離十分敏感，且跨地域長(zhǎng)距離傳輸不夠經(jīng)濟(jì)便利（相比網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)-網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控），一般以局部的區(qū)域進(jìn)行集中監(jiān)控，遠(yuǎn)距離的傳輸一般采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行組網(wǎng)，整個(gè)系統(tǒng)的布線工程大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功耗高，費(fèi)用高，需要多人值守;整個(gè)系統(tǒng)管理的開(kāi)放型和智能化程度較低。

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用靈活的租用方式（主要采用IP寬帶網(wǎng)），多個(gè)用戶可以共用一套中心控制平臺(tái)，用戶投入、使用簡(jiǎn)便，用戶能遠(yuǎn)程進(jìn)行瀏覽與控制，原則上任何可以上網(wǎng)的地方都可以進(jìn)行瀏覽與控制。它還引入了許多新的數(shù)字化技術(shù)成果（如圖像識(shí)別技術(shù)），彌補(bǔ)了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不足，提供了增值業(yè)務(wù)能力，擴(kuò)展了功能和范圍，提高了系統(tǒng)的性能和智能化。

3.2后端存儲(chǔ)系統(tǒng)介紹

后端存儲(chǔ)增加24盤(pán)位磁盤(pán)陣列2臺(tái)，以保障此次新增監(jiān)控點(diǎn)與原監(jiān)控點(diǎn)合并存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間不低于90天。

3.2.1存儲(chǔ)系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)述：

（1）網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)直接編碼輸出視頻碼流，寫(xiě)入磁盤(pán)陣列;

（2）存儲(chǔ)服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、磁盤(pán)陣列、中心平臺(tái)服務(wù)器之間信令交互，管理和控制錄像存儲(chǔ)過(guò)程、錄像數(shù)據(jù)、錄像檢索過(guò)程等等;

（3）中心平臺(tái)服務(wù)器從磁盤(pán)陣列獲取錄像數(shù)據(jù)進(jìn)行回放。

（4）滿足監(jiān)控系統(tǒng)圖像存儲(chǔ)管理功能并方便單獨(dú)調(diào)?。阂曨l保存90天，所有的數(shù)據(jù)附帶時(shí)間信息，并于服務(wù)器時(shí)間自動(dòng)同步。

3.2.2存儲(chǔ)模式簡(jiǎn)述：

高清化海量的視頻數(shù)據(jù)必須依賴于強(qiáng)大的存儲(chǔ)設(shè)備，本案采用磁盤(pán)陣列直接存儲(chǔ)方式。

本項(xiàng)目物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（如下圖），存儲(chǔ)設(shè)備中集成了錄像服務(wù)軟件，視頻圖像由前端攝像機(jī)通過(guò)流媒體協(xié)議直接寫(xiě)入存儲(chǔ)。

（1）磁盤(pán)陣列與交換機(jī)之間通過(guò)雙千兆鏈路連接，可達(dá)2000Mbps數(shù)據(jù)帶寬，支持負(fù)載均衡;

（2）720P錄像碼率為2Mbps，1080P高清錄像碼率為4Mbps，

（3）磁盤(pán)陣列支持平滑擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)容量的無(wú)縫擴(kuò)容;

（4）磁盤(pán)陣列多臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器支持N+1熱備方式，某臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器損壞時(shí)，熱備服務(wù)器自動(dòng)啟動(dòng)并接替工作;

（5）單臺(tái)磁盤(pán)陣列最大可支持24個(gè)盤(pán)位的海量存儲(chǔ);

（6）本存儲(chǔ)系統(tǒng)支持200個(gè)客戶端并發(fā)訪問(wèn)。

3.2.3存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的計(jì)算方式：

單個(gè)通道24小時(shí)存儲(chǔ)1天的計(jì)算公式∑（GB）=碼流大?。∕bps）÷8×3600秒×24小時(shí)×1天÷1024。

按4Mbps碼流計(jì)算，存放1天的數(shù)據(jù)總量3Mbps÷8 × 3600秒× 24小時(shí)×（1天）÷1024=42GB

90天需要的容量∑（GB）=42GB×90天=3780GB

42個(gè)點(diǎn)位的總?cè)萘繛?2*1260G

格式化損失：IPSAN模式格式化損失為8%-10%，CVR格式化損失為5%-7%;

RAID損失：每組RAID5中有1片盤(pán)的容量用于存儲(chǔ)校驗(yàn)數(shù)據(jù);熱備盤(pán)用來(lái)做故障替換，不存儲(chǔ)實(shí)際數(shù)據(jù);

設(shè)備選擇：不同系列產(chǎn)品對(duì)并發(fā)錄像數(shù)支持不同，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目前端碼流和并發(fā)路數(shù)選擇;不同盤(pán)位的設(shè)備配置的RAID和熱備盤(pán)數(shù)量不同，一般為8-12塊硬盤(pán)一組RAID，16/24盤(pán)位配置2組RAID和1片熱備盤(pán)，48盤(pán)位配置4組RAID和2片熱備盤(pán)（具體配置可根據(jù)項(xiàng)目情況進(jìn)行調(diào)整）。

本系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)選用2臺(tái)24盤(pán)位磁盤(pán)陣列，保證信息獨(dú)立存儲(chǔ)并便于調(diào)取，并滿足監(jiān)控視頻圖像存儲(chǔ)管理功能要求。