電力營銷視頻監(jiān)控智能運維系統(tǒng)研究與應用

方鵬 毛毳 高旦

摘? 要：視頻監(jiān)控的運維是監(jiān)控系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關鍵因素之一，隨著視頻監(jiān)控及數據分析技術的發(fā)展，加強視頻監(jiān)控運維的智能化、安全性，成為系統(tǒng)運維的發(fā)展趨勢。立足于當前視頻監(jiān)控運維工作的現狀，設計了電力營銷視頻監(jiān)控智能運維系統(tǒng)，及其配套的智能網絡箱硬件設備。系統(tǒng)能夠通過獲取監(jiān)控視頻數據，實時掌控每臺設備的運行狀況，發(fā)現并快速定位故障設備，從而實現高質量的智能系統(tǒng)運維。

關鍵詞：電力營銷;智能化;運維系統(tǒng);視頻監(jiān)控

中圖分類號：TP277? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）30-0169-04

Abstract： Video surveillance operation and maintenance is one of the key factors for the safe and stable operation of the surveillance system. With the development of video surveillance and data analysis technology， strengthening the intelligence and security of video surveillance operation and maintenance has become the development trend of system operation and maintenance. Based on the current situation of video surveillance operation and maintenance， an intelligent operation and maintenance system for video surveillance in power marketing and its supporting hardware equipment of intelligent network box are designed. By acquiring the monitoring video data， the system can control the running status of each device in real time， find and locate the faulty equipment quickly， so as to realize the operation and maintenance of high-quality intelligent system.

Keywords： power marketing; intelligence; operation and maintenance system; video surveillance

引言

營銷視頻監(jiān)控是無線網絡技術、流媒體技術以及視頻監(jiān)控技術等多種技術融合發(fā)展的新產物，是視頻監(jiān)控技術在移動網絡和移動終端上的應用[1]。其目的是為移動終端提供實時的視頻監(jiān)控服務，具有覆蓋面廣、不受空間限制、安裝接入方便、迅捷高效、成本低廉、及時聯動、性能穩(wěn)定和業(yè)務多樣等優(yōu)點。隨著業(yè)務類型和業(yè)務規(guī)模的不斷擴大，監(jiān)控設備的類型和數量迅速增加，業(yè)務部門在設備管理過程中面臨著故障排查困難、定位慢、維修周期長、人工巡檢成本日益提高、業(yè)務相互堆積整體難以把控等眾多難題。基于此，設計電力營銷視頻監(jiān)控智能運維系統(tǒng)，旨在解決目前營銷領域內的供電所、營業(yè)廳內視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障頻發(fā)、檢修運維成本高等問題。

1 營銷視頻運維發(fā)展現狀

營銷視頻監(jiān)控日常管理維護中，管理員對監(jiān)控設備、智能網絡箱等設備檔案進行統(tǒng)一管理，一般會采用兩種安全維護行動。

一方面是被動檢測漏洞。攝像頭等監(jiān)控設備進行實時監(jiān)測與控制，記錄回傳的狀態(tài)數據并對其進行分析，判定該設備是否存在異常，當設備異常時以告警的形式第一時間通知運維人員。這種運維待問題偏差發(fā)生之后，才采取控制程序、改正問題，對數據記錄要求高細度，需要實時記錄視頻質量、電壓、電流、網絡等狀態(tài)。同時對問題處理時的時效性具有較高要求，當異常發(fā)生時，是否第一時間通知運維人員，是否可以快速幫助運維人員定位異常設備位置，是否支持遠程處理等，這些問題都是決定運維效果的重要因素。

另一方面是主動檢測漏洞，管理員應定期依據已公布漏洞對所管理設備及系統(tǒng)進行自檢，并針對不完善的漏洞進行修復，才能最大程度保障用戶及企業(yè)乃至國家的信息隱私安全[2]。因此運維系統(tǒng)是否能對所有設備的歷史運行情況、當前運行狀態(tài)以及未來運行的趨勢進行掌控，是否能量化視頻設備設施的可靠性、利用率、性能等健康指標，是否支持對視頻設備維護單位實現量化考核等，這些問題制約著營銷視頻監(jiān)控運維的智能化發(fā)展。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經歷了三個發(fā)展階段[3]：本地模擬信號監(jiān)控系統(tǒng)、遠程數字監(jiān)控系統(tǒng)、綜合監(jiān)控平臺。目前本地模擬信號監(jiān)控系統(tǒng)已處于被淘汰階段，遠程數字監(jiān)控系統(tǒng)作為主要建設模式[4]隨著監(jiān)控技術、計算機網絡技術的不斷發(fā)展，數字化、網絡化、標準化、集成化成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要的發(fā)展趨勢[5]。就浙江省各區(qū)域營銷領域各供電所、營業(yè)廳而言，部分變電站、輸電線路、營業(yè)廳、機房等局部環(huán)境中已建設視頻監(jiān)控系統(tǒng)，多采用分散、獨立組網方式建設，以本地應用為主，沒有形成統(tǒng)一標準，系統(tǒng)間不能互聯互通[6]，各業(yè)務獨立進行系統(tǒng)建設，各自運維，缺乏從全網層面支撐設備可靠運行的技術手段。

綜上所述，電力營銷視頻監(jiān)控系統(tǒng)邁向智能化還需要進一步的發(fā)展，對減少電力營銷視頻監(jiān)控系統(tǒng)運維過程的管理資源浪費具有很大的意義。

2 智能運維系統(tǒng)設計思路

2.1 系統(tǒng)定位

本套系統(tǒng)定位為電力營銷視頻控制智能運維系統(tǒng)。系統(tǒng)分為兩個部分，第一部分是開發(fā)一套電力營銷領域的視頻監(jiān)控智能運維管理系統(tǒng)軟件，實現設備管理、遠程控制、設備狀態(tài)數據、設備告警數據等采集處理、相應的數據統(tǒng)計分析和地圖展示等功能，并且能夠支持視頻監(jiān)控診斷功能，能夠判斷監(jiān)控是否過暗、是否過亮、是否離線、是否彩條等。第二部分是開發(fā)一套能夠守護視頻監(jiān)控攝像機的智能網絡箱硬件設備，實現供電輸入檢測（包含是否正常供電）、供電輸出以及輸出檢測（包含電壓、電流等）、監(jiān)控補光、防雷擊、數據傳輸等。這兩部分構成了電力營銷視頻監(jiān)控智能運維系統(tǒng)，為運維人員提供了有效的監(jiān)控技術支持平臺，可以有效的解決電力監(jiān)控系統(tǒng)存在的運維問題，具有很好地推廣價值。

2.2 系統(tǒng)目標

電力營銷視頻監(jiān)控智能運維系統(tǒng)是監(jiān)控運維的重要發(fā)展方向之一，對實現保護監(jiān)控設備的智能診斷與檢修具有積極的意義[7]。本系統(tǒng)建設目標如下：

（1）開發(fā)一套電力營銷領域的視頻監(jiān)控智能運維管理系統(tǒng)軟件，實現數據采集處理、數據統(tǒng)計分析和展示等功能，并且能夠支持視頻監(jiān)控診斷功能。

（2）開發(fā)配套視頻監(jiān)控攝像機的智能網絡箱硬件設備守護智能運維管理系統(tǒng)，實現并保證數據檢測、數據傳輸等功能。

3 系統(tǒng)的架構與功能分析

系統(tǒng)架構與功能設計是根據系統(tǒng)分析的結果，運用系統(tǒng)科學的思想和方法，設計出能最大限度滿足所要求的目標的新系統(tǒng)的過程。

3.1 平臺架構

電力營銷視頻監(jiān)控智能運維系統(tǒng)總體結構分為三層結構，分別為基礎環(huán)境層、應用支撐層、表現層。

基礎環(huán)境層：主要為數據存儲系統(tǒng)，由于設備狀態(tài)數據每日以15M/每臺的數據增加，所以除傳統(tǒng)業(yè)務數據庫外，還需要考慮歷史狀態(tài)數據的存儲，以應對不斷擴大的海量設備數據以及未來的數據分析需要。其他環(huán)境還包括網絡、通信設施、服務器、磁盤陣列等網絡硬件設備，以及操作系統(tǒng)、數據庫、應用中間件等。系統(tǒng)可運行在windows系列、Linux及Unix操作系統(tǒng)之上，應用支撐層：主要為物聯網基礎組件，還包括支持系統(tǒng)建設及運行的各種開發(fā)技術，以及支持上層平臺和應用的基礎服務。系統(tǒng)采用J2EE技術路線，數據的傳輸與交換支持HTTP、MQTT等協(xié)議標準，更好地為設備終端、上層平臺及應用提供一致的基于標準的技術解決方案。

數據應用層：智能運維平臺基于物聯網基礎組件與數據存儲系統(tǒng)實現對設備的實時監(jiān)控與狀態(tài)分析，及時了解設備運行狀態(tài)并防止設備異常的發(fā)生。

三層架構體系：依照業(yè)界主流的J2EE開發(fā)模式，基于MVC分層框架，各層次間相互獨立，實現低耦合、高內聚，支持技術架構高可擴展性。

電力營銷視頻監(jiān)控智能運維系統(tǒng)主要分為管理平臺、數據存儲系統(tǒng)、物聯網基礎組件以及各類數據傳輸適配器。其業(yè)務架構如圖1所示。

底層架構如圖2所示。

各類設備透過網關并經過一系列認證接入物聯網基礎組件中的MQTT消息中間件EMQ服務，EMQ服務根據不同的訂閱主題將消息發(fā)送相應的主題訂閱者，消息經過消息網關時根據業(yè)務邏輯會將各類數據存儲于業(yè)務數據庫或者根據特殊需求將數據存儲于海量存儲系統(tǒng)，最后管理平臺從數據庫中取到最新的消息數據。

3.1.1 物聯網基礎組件

物聯網基礎組件主要通過MQTT協(xié)議與物理設備建立連接，并采用數據訂閱發(fā)布模式與各應用平臺進行數據交互，業(yè)務架構如圖3所示。

3.1.2 網絡拓撲結構

整個運維體系由前端智能網絡箱和后端智能運維平臺組成，智能網絡箱用于監(jiān)控設備的接入并且實現數據的雙向傳輸，網絡箱連接交換機，通過本地網絡連接主控機房，運維平臺部署在主控機房。

3.2 功能設計

電力營銷視頻監(jiān)控智能運維系統(tǒng)主要是對監(jiān)控設備、智能網絡箱等設備及點位信息進行統(tǒng)一的管理、布置和監(jiān)控，平臺利用自身的物聯網基礎組件與每一臺智能網絡箱終端建立雙向連接，然后通過智能網絡箱對攝像頭等監(jiān)控設備進行視頻質量、電壓、電流、網絡等狀態(tài)進行實時監(jiān)測與控制，同時將所有在線設備的狀態(tài)數據回傳至平臺，平臺記錄回傳的信息并對其進行數據分析，判定該設備是否存在異常，如果異常，平臺將以告警的形式及時通知運維人員異常的設備以及設備所在位置，確保監(jiān)控設備運維人員能夠時刻了解每一臺設備的運行情況，以及在設備出現異常后能第一時間收到通知或者看到告警提示。

平臺提供遠程控制的功能以供運維人員在設備出現異常時進行緊急遠程處理，或者對設備的參數進行統(tǒng)一的批量修改，以應對臨時或突發(fā)情況。另外運維人員還可通過可視化地圖功能來隨時定位和查看任何位置的設備信息以及所有設備的部署情況，通過數據大屏掌控所有設備的歷史運行情況、當前運行狀態(tài)以及未來運行的趨勢。

3.2.1 數據大屏

用戶通過數據大屏能夠以多角度、多條件的方式對攝像頭、網絡箱等設備進行及時、詳盡的統(tǒng)計分析，并對設備的實時狀態(tài)進行全方位掌控。同時，數據大屏能夠指導用戶及時維修故障設備，保障設備能持續(xù)正常運行。大屏主要提供設備的在線率、完好率、及時維修情況、故障類型分布情況等關鍵指標， 為用戶提供運維過程與結果的考核依據。

系統(tǒng)同時提供首頁功能供系統(tǒng)管理人員實時查看所有資產的狀態(tài)，內容包括資產總量、攝像機狀態(tài)統(tǒng)計、網絡箱狀態(tài)統(tǒng)計、轄區(qū)資產分布、告警設備、點位概覽等。

3.2.2 資產管理

資產管理主要對設備信息進行統(tǒng)一歸檔，包括各類設備的基本信息、參數信息以及實時狀態(tài)數據，其由資產分布、網絡箱、攝像機等功能子模塊組成：

（1）資產分布

資產分布展現所有資產在目標地區(qū)的分布狀態(tài)及實時運行狀態(tài)，用戶可以通過設備類型、轄區(qū)、管理單位等條件對資產進行篩選，也可以通過搜索功能對所有資產進行快速檢索。

（2）攝像機

攝像機模塊實現對攝像機信息的查詢、新增、修改、詳情、刪除、定位等功能。

查詢內容包括設備編號、設備IP、設備狀態(tài)、所在地址、型號、廠商、管理單位、所屬轄區(qū)等，返回數據以分頁列表形式展現，數據表頭為序號、設備編號、型號、廠商、設備IP、所屬轄區(qū)、管理單位、所在地址、狀態(tài)、操作等，其中操作列中配置詳情、修改、定位、刪除等功能按鈕。查詢控件中配置新增、批量刪除、導入、導出、模板下載等功能按鈕。數據列表下配置分頁按鈕。

（3）網絡箱

網絡箱模塊實現對網絡箱信息的查詢、新增、修改、詳情、刪除、定位、參數配置、歷史狀態(tài)查看等功能。

查詢內容包括設備IP、設備狀態(tài)、所在地址、型號、管理單位、所屬區(qū)劃等，返回數據以分頁列表形式展現，數據表頭為序號、設備IP、型號、所在轄區(qū)、管理單位、所在地址、狀態(tài)、操作等，其中操作列中配置詳情、修改、定位、歷史狀態(tài)、刪除等功能按鈕。查詢控件中配置新增、批量刪除、導入、導出、模板下載等功能按鈕。數據列表下配置分頁按鈕。

3.2.3 智能運維模塊

（1）實時監(jiān)測

對輸入的電流電壓以及各個輸出口的電流電壓的數據進行實時監(jiān)測，實時了解設備運行情況，及時發(fā)現設備異常并進行告警。設備數據的記錄也可以為設備運行情況分析提供數據支撐。

（2）環(huán)境監(jiān)測

具備箱內溫濕度監(jiān)控、箱門開關監(jiān)控、風扇運行調控、浪涌情況等各類環(huán)境監(jiān)控。保證設備能夠在一個良好的環(huán)境中運行，減少設備故障發(fā)生率，延長設備使用壽命。

（3）遠程控制

可以通過平臺對前端接入的設備進行開/關、重啟、亮度調節(jié)等操作，不再需要費時費力的去設備現場進行操作。模塊內置的時控系統(tǒng)可以接收設備操控計劃安排，并按照設定好的計劃對設備進行控制。

3.2.4 智能巡檢模塊

針對所有接入到平臺的設備，平臺會根據其接入特點進行智能巡檢，檢查其是否離線、是否斷電、是否異常。對于攝像機等視頻監(jiān)控設備，平臺會通過網絡箱的智能運維模塊，監(jiān)測其電流、電壓情況，并采用視頻診斷技術，對其實時畫面進行完好度檢測，具體包括無圖像、彩條、過亮、過暗等異常狀態(tài)。對于智能網絡箱，平臺會實時采集智能網絡箱的狀態(tài)數據，并分析其電壓、電流、門禁、溫度、漏水等關鍵數值，同時會分析接入網絡箱的攝像機、補光燈等相關設備的電流、電壓、網絡等狀態(tài)。以上診斷結果，如果存在異常，系統(tǒng)會自動產生告警信息，通知用戶出現異常的設備并協(xié)助定位異常設備所在的位置，以便用戶快速修復。

3.2.5 點位管理

點位管理用于對點位信息進行管理，包括點位查詢、新增、修改、刪除、詳情、分布等功能。點擊查看點位詳情時，還可以查看當前處于該點位下的設備列表。刪除點位時，如果處于該點位下設備仍處于使用狀態(tài)，則平臺會提示無法刪除該點位，需要刪除相關設備后才能刪除該點位。

3.2.6 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要包括用戶、部門、角色、權限、數據字典、業(yè)務數據、日志等常規(guī)數據的管理。

（1）用戶管理

對用戶數據進行新增、修改、刪除、查詢等操作，以及查看用戶詳細信息，查看用戶角色及其權限。

（2）部門管理

對部門信息進行管理，包括新增、修改、刪除、查詢等功能，以及角色權限的編輯。

（3）角色管理

對角色信息進行管理，包括新增、修改、刪除、查詢等功能，以及角色權限的編輯。

（4）權限管理

權限菜單的管理，包括新增、修改、刪除、查詢等功能。

（5）數據字典

對系統(tǒng)所有的用到的數據類型、數據項及屬性分類等進行統(tǒng)一管理。

（6）業(yè)務數據

包括設備廠商、管理單位、轄區(qū)、行政區(qū)劃等數據的管理。

（7）日志管理

查看用戶登錄日志、系統(tǒng)操作日志等。

4 結論

智能視頻系統(tǒng)的提出和發(fā)展過程始終伴隨著來自社會各方面的強大的應用需求，相關理論研究和工程技術開發(fā)一直處在不斷發(fā)展中，其實際應用也已經取得豐碩成果[8]。下一階段，應著眼于使運維邁向人工智能，利用視頻智能分析技術，提升監(jiān)控異常情況智能分析與判斷，同時利用數據分析技術，根據設備運行監(jiān)控檢測數據，進行設備運行狀態(tài)統(tǒng)計分析與預測預警，最大程度替代人工運維，降低人工運維的工作量，提高應用的經濟效益，提高電力營銷視頻監(jiān)控運維系統(tǒng)的智能化水平。

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