浙江电网视频监控系统统一技术组网建设方案.docx
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浙江电网视频监控系统统一技术组网建设方案
浙江电网视频监控系统统一技术组网
建设方案
设计说明书
浙江电力信息通信设计所
建设厅设证乙级A233006612
二零一零年七月
第一章需求分析
1.1项目背景
视频监控系统已经成为电网安全生产运行不可缺少的技术支持手段之一，电力生产企业已经有不少应用场合，如变电所、输电线路、营业厅、局大楼等，但各厂家的视频监控系统各自独立，有许多仅实现当地监控，且都缺乏统一的技术标准，不同厂家的视频监控系统还不能进行有效的互联通信以及组网，资源无法实现共享，视频监控系统的作用未能得到充分发挥及应用。
1、国家电网08年底就开始试图建立一个视频监控统一平台的行业标准，标准的接口和协议规范即将颁布，能接入市面上所有主流厂家的前端设备，由此而提出了视频监控统一平台的概念。
2、按照国网未来五年的规划，所有变电所视频监控都要求接入到一个统一平台中来运行，将不同厂家的前端设备进行统一管理和维护，将多个不同厂家的视频同步到一个监控屏幕上。
3、视频终端有从九十年代末至今已有上百个厂家的各种型号的设备，有的仅支持单CIF的图像质量（352*288分辩率），同时各变电站摄像机老化，像素较低，这些因素造成了上传图像质量不够好。
而新的视频终端要求至少支持4CIF（704*576的分辩率）或者D1的图像质量（720*576的分辩率），甚至720P或者1080i的更高的图像质量要求。
4、监控、消防、电子围栏三合一系统只在某些变电站试验性的在使用，有必要整合到一个新的系统中来，真正做到在一个管理平台上实现三合一。
5、各变电站的灯光、门禁等系统经过这么多年的使用，大部分设备已显陈旧，部分设备已经损坏，按统一平台系统的建设规划，都应进行升级改造。
例如，灯光的调整对摄像机采集的图像质量的影响就很大，有必要进行局部改造。
视频监控统一平台系统是集视频、音频、数据和电力业务应用一体化的综合平台，集计算机网络、数据通信、视频处理、流媒体和自动化技术于一身，兼备网络视频监控、流媒体应用、数据采集、图像存储、系统网管等功能。
1.2项目现状
1.2.1浙江地区视频监控平台现状
1、目前浙江省电力公司尚未建设视频监控平台，无法直接调集浙江各地区局及县局的前端视频资源。
2、在浙江地区11个地区局当中，目前宁波局和金华局已经建成了视频监控平台，宁波局的视频监控平台是由北京易电开发的，金华局的视频监控平台是由深圳键桥开发的，做到了整个地区的视频资源整合与调控。
其他地区局大多以集控站模式分区域管理视频资源，视频资源没做到高度融合与共享，而且大多只是纯粹的视频资源的上传与控制，缺少报警联动，与其他生产管理系统对接等功能。
3、在县局层面，尚未建设视频监控平台，无法有效快捷的调用视频资源，做到视频资源统一管理与共享。
4、地区局的已建平台是在国网公司相关标准尚未颁布的情况下实施的，其是否能按标准规范实现互联互通面临考验。
1.2.2浙江地区视频监控前端现状
目前浙江地区有500kV变电站32座，220kV变电站158座，110kV变电站1153座，35kV变电站986座，发电站18个，营业厅176个，局办公大楼128座，其他电力直属相关单位468个，共有摄像头28214个，硬盘录像机3264个。
至2015年，浙江地区500kV变电站将达到55个，220kV变电站284座，110kV变电站1735座，35kV变电站1245座，发电站21个，营业厅255个，局办公大楼145座，其他电力直属相关单位534个。
500kV变电站摄像头数量平均40个，220kV变电站摄像头数量平均30个，110kV变电站摄像头数量平均15个，35kV变电站摄像头数量平均10个，发电站摄像头数量平均60个，营业厅摄像头数量平均5个，局办公大楼摄像头平均数量20个，其他电力直属相关单位摄像头数量平均10个，
以此估算，截至2015年，浙江地区前端摄像机数量将达59550个左右，硬盘录像机数量将达6000个左右。
1.3业务需求分析
视频监控统一平台需能接入市场上多个主流厂家的前端设备；并能实现平台之间多级结构的互联互通；能实现与电力生产应用系统的互联。
能够实现一个系统管理所有变电站监控的前端设备，实现各级视频监控中心对下属所有变电站监控点图像集中监控、存储、流媒体转发、网络数字矩阵等的管理，实现对讲通讯、图像红外测温、消防系统、电子围栏、红外防盗、门禁及打卡机、照明灯光、电源监控系统、机房环境监控、开关闸自动倒换等系统的应用对接，将视频监控系统的信息共享给PMS、MIS、SCADA等电力生产应用系统，，实现视频监控信息的共享。
原有的视频监控系统所有前端设备都可继续使用，服务器如果配置先进也可以继续使用，将原各厂家独立建设的视频监控系统接入到本视频监控平台来进行管理。
具体要求如下：
1、系统应能对局下属变电站所有的监控点实时视频图像进行动态观察和控制；
2、系统应能对局下属变电站所有的监控点视频图像进行统一授权调用管理；
3、系统能对监控中心大屏上监控图像进行轮流切换，按序切换；
4、系统能实现海量视频信息的高质量可靠存储、授权回放和点播管理；
5、系统需要具备多级身份认证功能，应对系统用户进行分类，并综合考虑各种因素制定合理的权限管理策略，实现对用户访问的控制，确保用户只能对属于自己维护的设备加以管理；
6、系统应具有防止网络攻击的防御能力和防御措施，系统应采用访问控制和身份认证保证整个系统的安全；
7、系统应具有强大的接入能力和扩展能力，以实现大规模、大范围的监控点覆盖；支持灵活的接入方式，以适应各个监控点网络传输条件的差异性；
8、系统应具备良好的兼容性，应能兼容目前市场上主流的视频服务器，例如：
海康、大华、汉邦、朗驰等多个厂家的各个系列视频服务器，且能够兼容市场上所有主流的存储设备。
9、系统能实现电子围栏、消防报警、防盗红外、红外测温等报警联动；
10、系统能够接入MIS、PMS、SCADA等多个电力生产应用系统，实现视频监控信息的共享。
第二章总体建设概述
2.1总体建设要求
本工程以成熟的高新技术为支撑，依托电力数据网络为基础，建设多功能、全方位、先进可靠、开放性的视频监控统一平台，强化变电站的安全防护管理，加强电力生产系统的综合应用，提高电网的综合安全管理水平。
同时实现对现场视频监控终端的远程配置和维护、远程访问权限认证管理，将监控系统的管理职责从现场转移到视频监控中心，减轻基层变电站人员对安防系统日常维护管理工作的负荷，也便于各级领导、各级业务及职能管理部门等授权用户对变电站随时进行检查，另外与电网生产管理系统进行联动应用，提高生产管理效益，并充分挖掘和发挥视频监控终端在安全管理、内部控制、事后监督等基础管理工作方面的作用。
2.2总体建设原则
针对浙江省电力公司现有特点，结合未来发展的需求，在技术设计与设备选型方面遵循以下原则：
1）稳定性
整个视频监控统一平台系统的可靠性是第一位。
在系统设计、设备选型、安装调试等环节，都将严格执行国家、行业的有关标准及电力部门有关技术要求，贯彻质量条例，保证系统的可靠性。
采用成熟、稳定、完善、通用的技术和设备，系统具有升级能力，能够保证全天候长期稳定运行。
2）安全性
系统能灵活处理容灾事故，而且系统需要具有非常强的容错能力，能自动纠错和系统恢复，使得在各种情况下可能发生的误操作，不引起系统的混乱。
同时，软件不易受病毒感染、黑客攻击，并且能严格定义多级别的访问权限。
3）标准性
系统设计采用支持并符合国际标准、国家标准、工业标准及行业标准的产品，选择标准化的部件，使系统具有良好的兼容性，以利于现在和将来的设备选型及联网集成，保证与各供应商产品的协同运行，便于施工、维护和降低成本。
遵循的标准如下（待添加）：
ISO/IEC13818-1信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码：
系统部分
ISO/IEC14496-2信息技术音频–可视对象的编码第2部分：
可视
GB/T20090.2信息技术先进音视频编码第2部分：
视频
GA/T647-2006视频安防监控系统前端设备控制协议
ITU-TH.264高级视频编解码协议
DL/T5136-2001电力系统实时数据通信应用协议
IETFRFC2068超文本传输协议（HTTP）
IETFRFC2138远程认证拨入用户服务（Radius）协议
IETFRFC2326实时流媒体传输协议（RTSP）
IETFRFC2327会话描述协议（SDP）
IETFRFC3261会议初始化协议（SIP）
IETFRFC3262SIP协议临时响应的可靠性
IETFRFC3263SIP定位服务器
IETFRFC3264SDP应答模型
IETFRFC3265SIP特定事件通知
IETFRFC3266支持IPv6的会话描述协议（SDP）
IETFRFC3388会话描述协议扩展（SDP）
IETFRFC3428SIP即时消息
IETFRFC3550实时传输协议（RTP）
IETFRFC3551实时传输控制协议（RTCP）
IETFRFC3984H.264视频的RTP荷载格式
IETFRFC3550实时传输协议（RTP）
4）统一性
统一和开放控制协议、编解码协议、接口协议、压缩格式、传输协议，提供透明传输通道。
5）易操作性及实用性
系统提供清晰、简洁、友好的操作界面，操控简便快捷、环节少、易学易用，便于管理和维护，保证不同层级的操作者或管理者以及相关领导熟练使用系统。
6）扩展性
结合实际工程要求，以及以后的扩容需要，系统能方便通过添加模块或服务器方式解决。
2.3总体建设目标
1、建立视频图像数据汇集、共享的综合视频监控统一平台，实现电力视频图像的统一集中访问，为基于视频监控平台的图像分析及应用的电力业务系统奠定基础；
2、满足浙江电力相关业务部门对视频图像资源的应用需求，为电网安全生产与管理决策提供辅助材料，引导基于视频图像应用的业务系统的发展；
3、通过视频监控统一平台的建设，规范浙江电网视频监控系统的建设。
2.4总体建设任务
2.4.1视频监控系统建设方案
编制《浙江电网视频监控系统统一技术组网建设方案》，提出全省视频监控系统建设目标、原则、技术要求、实施步骤等内容的实施指导意见，对全省视频监控系统平台、前端、网络等的建设起到规范和指导的作用；提出省级视频监控平台的功能及内容，对本项目的进行开展起总指导作用。
2.4.2视频监控省级平台技术规范
编制《浙江电网省级视频监控平台技术规范》，对省级视频监控平台的建设规模、功能模块、接口协议、进行详细规范、定义，为浙江电网视频监控省级平台招标提供技术依据。
根据浙江电网视频监控系统建设方案编制本项目技术招标，详细列明平台开发单位的职责、开发内容、要求、平台性能与开发所用的标准协议，并明确开发进程与节点，保证浙江电网视频监控平台的顺利如期完成。
2.4.3视频监控统一技术平台的工程实施
浙江电网视频监控统一技术组网建设的实施步骤如下：
1、视频监控省级平台完成招标采购后，按照国网公司《电网视频监控系统及接口第1部分：
技术规范》的要求，对不完全满足规范要求的细节部分进行修改。
省级平台成型后按照国网公司的规范《电网视频监控系统及接口第2部分：
测试规范》进行省级平台的功能测试、性能测试，接口协议标准性测试。
2、省级平台上线试运行。
3、已有视频监控平台的地区局与省级平台的对接；其它地区局平台的建设。
实现省、地二级平台之间的互联互通与视频资源的共享；
4、将视频监控统一技术组网建设推广至浙江地区各县供电局/集控站，实现视频监控平台省、地、县/集控站三级级联；
5、实现浙江电网与国网公司视频监控平台的纵向级联。
2.4.4推动基于视频监控的电力业务系统的开发与使用
等浙江电网视频监控平台安全稳定运行，各级平台互联互通之后，进一步开发视频监控系统与电力业务系统互动的高级功能，比如数字化变电站保护与视频监控系统的联动控制等。
第三章系统建设方案
3.1总体构架设计
浙江电网视频监控系统宜采用树型管理结构，实现分级、分层的联网应用，任意局部故障不影响整体运行，具有较高的稳定性和可靠性，便于统一规划、分步实施，全面导入电力公司的管理。
各级视频监控平台都可以提供独立的业务功能，同时又接受上一级平台的监督管理，可减少系统的故障风险和未来的扩展风险，提高系统的可用性。
视频监控平台基本功能简述如下：
1、全省变电站视频监控统一平台系统采用扁平化管理模式。
2、不管是上级单位对下级单位或平级单位之间均可直接相互调用权限许可范围内的视频、报警资源。
3、视频监控统一平台系统开放的视频图像、报警资源由各平台管理部门自行定义。
需要调用资源的各级部门登录平台后，可以直接看到自己拥有权限的所有资源，并可进行相应的操作。
根据浙江电网视频监控系统的实际情况，浙江电网视频监控系统有以下两种设计方案。
图1浙江电网视频监控系统总体逻辑架构模式一示意图
如图1所示，浙江电网视频监控系统分为省公司一级平台，市电力局、外网视频监控二级平台，县供电局/集控站三级平台及监控前端接入层，县供电局/集控站视频监控平台作为3级平台，完成所辖变电站监控资源的业务管理、认证、接入、流媒体分发、电力应用、存储管理，配合变电站综自系统安全生产，实现与省电力公司1级平台、市电力局2级平台和其它县供电局3级平台的无缝对接。
市电力局视频监控平台作为2级平台，完成对所辖范围内所有变电站、营业厅、局大楼等视频监控统一平台系统的整合，实现对所辖的视频设备的调阅、管理、控制和电力应用，对本级平台用户的管理，实现与省电力公司1级平台和其它市电力局2级平台的无缝对接。
经过授权，市电力局2级平台用户可以调用省电力公司1级平台和其它市电力局2级平台的监控资源。
外网视频监控平台主要应用于高压输电线路在线视频监控等电力数据网络无法或难以覆盖到的场合。
以高压输电线路视频监控为例，前端监控摄像机采集的视频信号，利用GPRS或者3G等无线传输模式将现场视频数据以IP包的方式传送到外网视频监控平台，此平台作为视频监控系统的2级平台接入至省公司1级视频监控平台，省公司侧调度监控中心可以通过视频监控系统实时浏览观测高压输电线路各监控点的现场情况，调度监控中心工作人员一旦得到系统预警信息，即作出相应的应急处理，以确保高压输电线路的安全运行。
浙江省电力公司视频监控平台作为第1级平台，完成对全省范围内所有变电站电力视频监控统一平台系统的整合，实现对省电力公司所有的视频设备的调阅、管理、控制和电力应用，并可与省电力公司其它应用系统相关平台进行整合，实现各业务部门灵活调用所需的资源信息，同时可以把浙江地区视频监控资源共享给华东电网和国家电网。
图2浙江电网视频监控系统总体逻辑架构模式二示意图
如图2所示，浙江电网视频监控系统分为省公司一级平台，市电力局二级平台，县供电局/集控站/外网视频监控三级平台及监控前端接入层。
模式二与模式一的区别在于外网视频监控平台作为三级平台就近接入相应的市电力局二级平台。
由于高压输电线路等外网视频监控系统的调度管理职责主要归于省公司，尤其是500kV以上输电线路的视频监控。
就近接入市局平台也可以实现省调调度监控中心的视频查看与调用，但是视频的延时会更大，而且访问时视频也需要经过市局中转，所以高压输电线路视频的稳定可靠性与实时性会有所下降，尤其是在市局平台出现故障或者检修时。
综上所述，本方案建议采用模式一组建浙江电网视频监控系统。
各级平台物理结构由相关的服务器组组成，根据平台承载容量的大小选择服务器性能的好坏与服务器的数量。
浙江电网视频监控系统总体物理架构示意详见下图3。
图3浙江电网视频监控系统总体物理架构示意图
视频存储应以前端存储为主，平台存储为辅。
在前端出现设备报警时，视频可以直接存储在平台侧。
平台侧存储系统具有超大存储容量、大数据传输率以及高可用性等存储要求，目前符合要求的存储技术主要有存储区域网络SAN（StorageAreaNetwork）和网络依附存储系统NAS（NetworkAttachedStorage）。
NAS的存储设备和众多访问客户的连接是通过标准的LAN进行的，也就是说，直接将NAS存储设备接入LAN中就可以使用了，管理者所要做的只是来定义网络存取权限或为每个用户定义磁盘限额。
而且由于NAS采用了热插拔和即插即用技术，所以在新设备接人时无需关闭数据服务器或进行重新配置，新增的存储空间可以立即为众多的应用服务器和客户机所共享。
而SAN的存储设备和客户之间的联系是通过专用FC集线器和交换机来进行的，假如客户端增加，就要对交换机进行级连，这就大大增大了安装和设置难度。
其次，二者的设备管理难易程度不同。
由于NAS中每一个I/O节点都有自己的存储设备，而这些设备又没有一个统一的管理的界面，所以管理人员就必须逐一管理每个NAS设备，从而使管理成本随网络上的NAS设备的增多而线性增加。
而SAN对整个网络中的存储设备的管理，是采用SAN专用管理软件来进行集中式管理的，用户可以通过简单的图形界面来管理不同平台和介质上的数据，在SAN中，其整个存储网络成为了一个集中化的存储池，这样，管理人员管理起来就非常简单了。
再者，NAS和SAN是管理对象也不相同。
SAN管理的是磁盘空间，而NAS管理的是文件，SAN是个磁盘工厂，而NAS只是一个文件服务器。
最后，也是最重要的一点，那就是二者在性能上有所不同。
NAS是基于传统以太网络的存取设备，虽然减轻了服务器所承担的压力，但势必严重增加网络的负荷。
采用基于SAN的存储网络，能保证数据高安全性、高可靠性、高可用性等3个基本要求。
支持在任何需要的时候增加存储网络中的相关设备（服务器设备，存储设备等）能力，适应未来的网络结构拓展和容量增加。
综上所述，在平台侧存储采用SAN技术。
3.2视频监控平台功能设计
视频监控平台按功能划分为以下5个模块：
管理模块，通信模块，存储模块，流媒体模块，应用模块。
每个模块所含的相应相应功能如下：
1、管理模块：
主要完成设备管理、用户管理、权限认证、报警信息管理、信息查询、业务管理、日志管理等事务性处理功能。
用户管理：
负责“机构”的建立、修改、删除、停用、启用及其下属用户的开户、增加帐号、删除、初始密码、修改密码、停用、启用、资料查询等功能；
权限管理：
负责“角色”权限的添加、删除、修改，用户的“角色”分配，删除，修改；
设备管理：
负责平台和终端设备的添加、删除、参数修改，信息和告警查询；
存储策略管理：
负责前端和中心存储服务器的存储周期，时间段、触发策略的添加、删除、修改，查询；
日志管理：
负责系统设备、用户操作的日志管理；
AAA认证：
负责用户登录的认证管理；
通信管理：
负责和接入服务器、客户端的通信服务；
报警管理：
负责系统设备、前端报警事件的管理，包括报警时间、联动策略、报警预案的管理；
数据库管理：
数据库管理采用ORACLE数据库，负责视频监控统一平台系统核心运行数据和业务数据的读写与保存，存储的主要信息有设备信息，日志信息，用户信息，故障信息，报警信息，平台信息和临时的会话信息等。
网络管理：
将视频监控统一平台系统相应的运行状态信息显示给维护管理人员，并在系统出现异常情况下给出相应的告警信息，便于维护管理人员了解系统的运行情况，也便于对整个系统的运行进行配置和管理。
网络管理可以根据管辖范围分别予以授权，让不同的人员单独对自己负责的部分设备进行全天候的监控，当设备出现异常时相应的报警信息转发给指定的人员，发送方式可以为在线通知、邮件通知、短信通知。
2、通信模块：
通信模块是视频监控平台的中心通信枢纽，连接所有的终端设备、网络设备及其他视频监控平台，负责响应客户端和设备提交的系统请求服务，并进行视频接收、分发和存储等调度管理。
通信模块的主要功能如下：
1）设备的注册
前端采集设备，如视频服务器，必须通过注册服务进行注册，这样，系统才能够访问该设备。
一个视频服务器只能使用一个注册服务。
2）实时视频的调阅
3）历史视频的调阅
4）负责响应客户端和设备提交的系统请求服务：
视频请求、云台控制请求、报警处理请求、视频存储请求、认证转发。
5）管理设备的状态：
向中心发送设备故障信息、管理前端视频服务器的报警、接收报警开始、向中心和企业客户端传送报警、接收报警结束。
6）平台之间的互联：
平台互联功能是各级综合应用平台之间的跨平台联网共享接口，负责联网过程中的控制命令和视音频数据的传输和转换，完成各级综合应用平台之间的互联互通，实现各级视频监控统一平台系统之间的实时视频浏览、历史视频回放、云台控制、报警信号传递、设备列表共享等业务功能。
3、流媒体模块：
流媒体模块主要起到视频的分发、转发功能。
分发/转发功能主要是针对热点视频被大量用户并发访问时，解决带宽瓶颈问题的，使用分发服务功能能够减少视频传输带宽瓶颈点的并发访问量，节约瓶颈点的网络带宽。
平常用户客户端访问的合法图像，可以直接来自于前端视频服务器，以便保证现场图像的实时性。
但是在大量用户同时访问某个热点前端图像的情况下，前端服务器压力就非常大，且网络带宽也有一定限制，这样可能无法保证所有用户的正常连接、观看图像。
流媒体服务器就解决了这一难题。
它根据事先设定好的启动触发条件，如前端的并发连接个数。
当触发条件满足时，它从前端接收视频图像并转发给用户，而用户不需要关心他所观看的图像是来自于前端视频服务器还是流媒体服务器。
流媒体模块的具体功能：
转发：
视频可通过分发服务器被转发．访问方只要访问分发服务器并告知要访问的前端设备，分发服务器可代为取到视频流并转发给该访问方。
分发：
一路视频通过分发服务器可以被复制成多路送给不同的访问方。
级联：
分发服务器既可以访问前端系统，又可以访问其他分发服务器；既可以被监控管理终端访问又可以被其他分发服务器访问．这样分发服务器就实现了级联。
可实现将视频流传送给尽可能多的用户和节约地域间骨干网资源。
4、存储模块：
存储模块根据管理员设定的存储策略自动将需要保存的录像保存到存储设备中，提供监控数据的检索、回放和管理。
存储录像到期后，系统会自动清除不需要的录像资料，为新的存储提供空间。
因为采用地址查询方式，管理的存储容量不受限制。
存储模块能够结合存储区域网络（SAN）和附加网络存储（NAS）的优势，根据不同的需求可以选用IPSAN、FCSAN、NAS、前端存储等不同的存储架构。
存储模块主要有如下的功能：
1）实时音视频存储方案录制。
2）历史音视频点播。
3）历史音视频下载。
4）视频关键帧预览。
5）存储磁盘、性能查询。
6）录像文件、图片过期清除。
7）磁盘空间不足自动清除。
8）录像文件、图片FTP查询、下载。
5、应用模块：
应用模块含报警联动、门禁联动、三维电子地图等平台内部功能。
报警联动功能，通过对前端DVR/DVS进行预案设置，可以实现对监控报警联网管理系统内所有报警信号的集中采集管理，能够远程调用报警主机报警信息，对前端报警源、DVR/DVS视频通道进行布防、撤防，完成系统级别的联动处理，实现对报警信息的视频联动，录像联动等功能。
报警信息和报警图像可根据预先设置的报警预案上传到监控中心，实现报警信息的向上传递。
系统详细记录其报警日志，便于事后报警审核。
门禁联动功能，对门禁系统进行统一管理。
根据门禁部署的位置，进行命名和分组管理，并设置每个门禁对应的联动关系。
此外，可对门禁不同的报警类型进行设置，如多长时间门未关闭报警，输错密码几次报警，输入胁迫密码报警、恶意破
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