基于推拉流技術的遠動監(jiān)控系統(tǒng)直播輔助監(jiān)控視頻的方法研究

喬良樹

（天津凱發(fā)電氣股份有限公司，天津 300392）

0.引言

遠動監(jiān)控系統(tǒng)作為鐵路電力行業(yè)的專用自動化系統(tǒng)，技術發(fā)展相對成熟，應用比較廣泛，實現(xiàn)了供電設備的集中監(jiān)視和控制，有效地保證了電氣化鐵路的安全可靠供電，但是，傳統(tǒng)的遠動監(jiān)控系統(tǒng)只是根據(jù)遙信、遙測、報警等信息了解設備狀態(tài)并控制設備，而監(jiān)控方面進一步的需求是獲取設備的相關視頻以便更直觀地了解設備狀況，進一步核實遠程操作設備的準確性，以及供電設備和其相關視頻的自動聯(lián)動，與此同時，視頻監(jiān)控在變電站運行中的作用進一步深化，以視頻圖像為主的新一代輔助監(jiān)控系統(tǒng)得到不斷地推廣，使得遠動監(jiān)控系統(tǒng)可視化視頻監(jiān)控成為可能。

1.流媒體技術、推流、拉流

監(jiān)控視頻傳輸采用的流媒體技術就是在網(wǎng)絡上采用流式傳輸方式連續(xù)實時播放多媒體音、視頻數(shù)據(jù)的技術，它采用了流式傳輸方式，將多媒體文件壓縮多個壓縮包，向客戶端實時地順序傳送，用戶可以一邊解壓播放前面?zhèn)魉瓦^來的壓縮包，一邊下載后續(xù)的壓縮包，從而節(jié)省了時間。推流是指把采集封包好的多媒體內(nèi)容傳輸?shù)侥繕朔掌鞯倪^程，相當于流媒體的生成過程。拉流是指在服務器已有流媒體內(nèi)容的情況下，為該內(nèi)容提供指定訪問地址，客戶端從該地址進行拉取的過程，相當于流媒體的消費過程。在推流、拉流過程中使用最廣泛的協(xié)議是基于TCP的RTMP或RTSP協(xié)議，這是專門設計用來進行實時數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡協(xié)議。

2.輔助監(jiān)控的視頻監(jiān)控功能

輔助監(jiān)控系統(tǒng)非常重要的功能是對變電站的全貌、供電設備、防火防盜、安全門禁等多角度進行了視頻監(jiān)控，實現(xiàn)全天候錄像、定時錄像、報警錄像、巡視錄像、位置變換、畫面切換等功能，系統(tǒng)也可采集和處理現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度等，能和視頻圖像信號進行合成，實現(xiàn)對變電運行場所環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測。輔助監(jiān)控系統(tǒng)通常的實現(xiàn)架構是通過網(wǎng)絡連接變電站子站系統(tǒng)和監(jiān)控中心主站系統(tǒng)，子站系統(tǒng)內(nèi)的視頻控制主機負責采集站內(nèi)攝像機的監(jiān)控視頻并處理后發(fā)送主站系統(tǒng)，主站系統(tǒng)內(nèi)的流媒體服務器接收并存儲視頻數(shù)據(jù)，提供訪問地址供監(jiān)控人員在輔助監(jiān)控系統(tǒng)工作站播放查看。

3.遠動監(jiān)控系統(tǒng)視頻直播需求

雖然變電站輔助監(jiān)控系統(tǒng)對變電站輔助生產(chǎn)設備進行了集中可視化監(jiān)視和控制，但是對于變電站核心供電設備的遠程監(jiān)控是由遠動監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)的，傳統(tǒng)的遠動監(jiān)控系統(tǒng)對于核心供電設備的監(jiān)控多通過遙信、遙測、遙控、遙調(diào)等方式進行，未實現(xiàn)視頻可視化監(jiān)控，如果與輔助監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)對接，能夠直播輔助監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控視頻，以便更直觀地可視化查看變電站供電設備的監(jiān)控視頻，則更加有利于設備運行狀態(tài)的監(jiān)視、異常問題的診斷、遠程操作的結(jié)果確認，進一步提高遠動監(jiān)控水平。

4.直播實現(xiàn)方法研究

4.1 設計原則

傳統(tǒng)的遠動監(jiān)控系統(tǒng)和輔助監(jiān)控系統(tǒng)是各自孤立的，針對獲取變電站視頻直播的需求，遠動監(jiān)控系統(tǒng)不必再直接與變電所視頻監(jiān)控設備連接，而是通過在監(jiān)控中心與輔助監(jiān)控系統(tǒng)的連接，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)獲取以及其他數(shù)據(jù)的共享，同時，遠動監(jiān)控系統(tǒng)不新增媒體服務器，從而減少成本支出，另外，因信息安全等級保護要求的不同，兩系統(tǒng)處于不同的安全區(qū)，兩系統(tǒng)之間需要設置網(wǎng)絡安全隔離[1]。

4.2 網(wǎng)絡架構

在遠動監(jiān)控系統(tǒng)中增設一臺或使用其原有接口服務器（簡稱服務器A），在輔助監(jiān)控系統(tǒng)中增設一臺或使用其原有接口服務器（簡稱服務器B），服務器A與服務器B互聯(lián)，達成兩個系統(tǒng)的連接，如圖1所示。

圖1 遠動監(jiān)控系統(tǒng)和輔助監(jiān)控系統(tǒng)連接示意圖

4.3 方法步驟

具體的實現(xiàn)遠動監(jiān)控系統(tǒng)直播變電站視頻的方法，分為主動直播和聯(lián)動直播兩種實現(xiàn)方法[2-3]。

（1）主動直播主動直播就是遠動監(jiān)控系統(tǒng)工作站主動發(fā)起對受控變電站攝像機的視頻申請，獲取視頻信息并在本工作站播放，實現(xiàn)方法如：1）遠動監(jiān)控系統(tǒng)工作站通過服務器A到服務器B向流媒體服務器發(fā)出獲取某受控變電站攝像機在某預置位的視頻的請求；2）媒體服務器訪問輔助監(jiān)控系統(tǒng)子站的視頻控制主機獲取該攝像機視頻，并返回視頻流地址rtmpB給服務器B；3）接口服務器B通過rtmpB從媒體服務器拉流獲取視頻，然后把視頻數(shù)據(jù)推流給服務器A；4）服務器A同時獲取視頻，并提供新的視頻流地址rtmpA給遠動監(jiān)控系統(tǒng)工作站訪問；5）遠動監(jiān)控系統(tǒng)工作站訪問從rtmpA地址獲取對應的視頻，即在遠動監(jiān)控系統(tǒng)直播變電站供電設備的監(jiān)控視頻。（2）聯(lián)動直播。聯(lián)動直播是在遠動監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的變電站供電設備發(fā)生了故障報警時，該設備相關報警文字在工作站顯示的同時，該設備相關監(jiān)控視頻也同時播放。實現(xiàn)方法是在遠動監(jiān)控系統(tǒng)應用服務器收到供電設備故障報警信息，發(fā)送給工作站，后者獲取并顯示報警信息的同時，也獲取該設備對應的攝像機配置信息后，采用與上述主動直播流程相同的流程，最后實現(xiàn)在工作站聯(lián)動直播設備故障視屏的需求。需要說明的是聯(lián)動直播需要提前配置好變電所的供電設備編號和其監(jiān)控攝像機編號和攝像機預置位編號的對應表，而且遠動監(jiān)控人員可以手動設置是否自動彈出顯示供電設備的監(jiān)控視頻。

4.4 接口標準

針對不同的數(shù)據(jù)交互需求，遠動監(jiān)控系統(tǒng)與輔助監(jiān)控系統(tǒng)之間具備以下幾種數(shù)據(jù)接口：基于TCP/IP協(xié)議的信號數(shù)據(jù)接口，使用Socket技術，交互方式符合IEC-60870-104：2000規(guī)約；基于RTSP或ONVIF協(xié)議的視頻數(shù)據(jù)，通過接口服務器轉(zhuǎn)碼成RTMP的方式進行視頻數(shù)據(jù)傳送；基于HTTP協(xié)議標準的其他數(shù)據(jù)接口，通過JSON格式提供自定義編碼數(shù)據(jù)信息傳送。

5.結(jié)語

本方法解決了遠動監(jiān)控系統(tǒng)不能直播所監(jiān)控供電設備相關視頻的問題，通過推流、拉流等技術訪問輔助監(jiān)控系統(tǒng)的相關視頻，實現(xiàn)可視化直觀視頻監(jiān)控以及供電設備報警聯(lián)動視頻直播，確保監(jiān)控信息特別是報警信息的準確性和遠程遙控的可靠性。同時，不必在遠動監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)增設頗為昂貴的流媒體服務器，節(jié)省了投資，同時可以支持多工作站直播，支持按需直播，不過多占用網(wǎng)絡資源，在不影響原有的正常的遠動監(jiān)控工作的情況下，填補了遠動監(jiān)控系統(tǒng)可視化監(jiān)控方面的欠缺，更及時發(fā)現(xiàn)設備隱患，提高操控準確度，使整個供電系統(tǒng)的監(jiān)控體系更趨完善。