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1、神華集團有限責任公司綜合視頻監控集中管理系統解決方案北京華緯訊電信技術有限公司二九年十二月 目 錄1概述11.1本次項目需求12系統總體架構12.1系統總體架構12.2系統主要組成23平臺技術方案33.1視頻集中管理33.2視頻瀏覽監控43.3模擬視頻接入63.4WEB服務系統接入73.5VGA視頻接入73.6電視墻大屏幕顯示103.7未來系統功能擴展需求114主要設備功能111 概述為進一步強化神華調度系統的執行力，提高生產指揮協調能力和安全管理水平和應急指揮能力，神華集團生產指揮中心將建立基于IP技術的安全生產視頻遠程監控系統平臺。系統主要需求是：將神華集團礦、路、港、電、煤化工、運銷各產2、業板塊子公司調度室現有的監控視頻包括：工業視頻、工控系統視頻、應用系統視頻等，逾千余安全生產關鍵環節的監控視頻點，經采集或轉換成為可基于IP實時在線訪問的監控網絡視頻資源，并通過神華集團企業廣域互聯網連接到集團公司總部；對視頻監控網絡資源授權管理，視頻資源可靈活調度與共享，可對視頻資源狀態實時跟蹤維護，保證在線視頻資源實時可靠；監控視頻資源可以根據調度指揮中心的要求，按需要將視頻信息顯示輸出到已有的電視墻、大屏顯示器或計算機終端等，可分頻操控視頻顯示信息，對信息進行分析顯示等。集團生產指揮中心建設視頻監控系統平臺，利用綜合監控聯網技術、可視化災害預警技術等高科技先進手段進行日常安全生產調度指揮3、，以實現安全生產管理過程“管、控、監、防、應急指揮”的智能化、自動化、科學化，切實提高公司安全生產管理水平。1.1 本次項目需求本次綜合視頻監控集中管理系統將采集陜西神東煤炭公司、北京國華電力公司、陜西神朔鐵路、河北黃驊港4個公司的視頻監控信息到北京神華集團總部進行聯網視頻監測。采用較先進的技術方案把下屬單位各類工業視頻、工控系統視頻、應用系統視頻，經采集數字化壓縮處理并轉換成為可基于IP實時在線訪問的監控網絡視頻資源，實現對視頻監控網絡資源授權管理，視頻資源可靈活調度與共享，根據調度指揮中心的要求，按需要將視頻信息顯示輸出到已有的電視墻、大屏顯示器或計算機終端等。2 系統總體架構2.1 系統4、總體架構綜合視頻監控集中管理系統采用基于網絡的分布式控制結構，實現分級分層分區部署。總體技術架構為，一級控制交換管理子系統、二級視頻采集接入子系統。一級控制交換管理子系統部署在神華集團總調度指揮中心，二級視頻采集接入子系統分別部署在神華集團下屬公司，并通過神華集團企業廣域互聯網連接，系統架構圖如下：2.2 系統主要組成該系統由一級控制交換管理子系統和多個二級視頻采集接入子系統組成。一級控制交換管理子系統主要包括：綜合視頻監控交換機、管理控制端、流媒體轉發服務器、監控系統接入網關，多分屏解碼器、圖像拼接控制服務、WEB訪問客戶端、VGA編碼器、瀏覽監控終端等組成。根據用戶需求，綜合視頻監控交換機5、具有級聯擴展能力，滿足大型組網用戶的需要。二級視頻采集接入子系統主要包括：流媒體轉發代理網關、VGA編碼器，視頻編碼器，第三方流媒體轉發服務器（包括接入SDK開發包）、工業應用服務器、網絡 KVM控制器、各類接入軟件模塊等組成。3 平臺技術方案3.1 視頻集中管理為了實現綜合視頻監控集中管理系統平臺的集中管理控制和統一調度以及視頻資源共享，選用配置綜合視頻監控交換機設備兩臺，實現雙機熱備，以提高系統的可靠性。 綜合視頻監控集中管理系統平臺應包括平臺集中管理核心設備綜合視頻監控交換機，該設備配置為雙機熱備。主要實現系統平臺的視頻資源集中管理和業務調度,包括基礎數據管理，用戶管理，權限管理，設備管6、理，系統維護以及系統各終端設備之間音視頻對講、視頻指揮調度、視頻監控、圖像切換、云臺控制、報警聯動等業務控制功能。綜合視頻監控交換機主要實現基礎數據管理，用戶管理，權限管理，設備管理，系統維護以及系統各終端設備之間音視頻對講、視頻指揮調度、視頻監控、圖像切換、云臺控制、報警聯動等業務控制功能。具體實現功能如下：（1） 用戶終端登錄系統時，綜合視頻監控交換機對用戶的身分合法性驗證。（2） 用戶權限的統一管理：具有用戶瀏覽權、操作控制權、文件傳輸權和短信權的管理等。 瀏覽權即監控終端對其他監控前端是否具有瀏覽圖像、對講的權力； 短信權即監控終端之間是否具有發送短信的權力； 文件傳輸權即監控終端之間7、是否具有文件傳輸權利； 操作控制權即監控終端對監控前端云臺及攝像頭及外設是否具有遠程操作控制權力。（3） 設備統一管理：通過控制終端可配置終端各種參數，如：配置終端類型、設備控制級別，設備IP地址、組播地址以及外圍接入設備信息等。（4） 系統維護管理：通過控制終端，實時檢測和顯示系統各設備的工作狀態，并形成日志，實現日志查詢。（5） 系統支持最大99個操作控制級別；當多個終端同時對某個監控點進行控制等操作，發生爭用時，高級別優先控制，同級別按時間順序控制。（6） 控制權釋放能力：當高級別用戶沒有操作控制時，可以釋放給低級別用戶操作控制，釋放時間可任意設定。當高級別用戶再操作時，主動返回操作控制8、權（7） 綜合視頻監控交換機具有接入多分屏解碼器、錄像服務器、流媒體轉發服務器、數據/報警處理服務器的能力。（8） 綜合視頻監控交換機留有對外的控制信息接口，方便接入各類視頻業務應用。3.2 視頻瀏覽監控瀏覽監控終端在綜合視頻監控交換機授權的情況下，并以樹型結構顯示用戶設備終端列表，可以通過點擊選用需查看的用戶設備，實現控制顯示各類監控畫面，并支持畫面拖拽操作方式。具體功能如下：（1） 瀏覽監控終端遠程操作控制WeB客戶端通過總部配置訪問Web客戶端、VGA編碼器，VGA編碼器接到客戶端VGA接口并進行設備綁定（在系統中模擬一個用戶設備名稱）；瀏覽監控終端通過瀏覽綁定的VGA編碼器，監看工業自9、動化控制系統Web客戶端操作界面，通過網絡發送相關操作控制命令，實現對Web客戶端相關操作，實現瀏覽監控終端操作控制各類工業自動化控制系統的Web客戶端顯示界面。當需要上電視墻顯示時，只需多分屏解碼器選看與Web客戶端的綁定VGA編碼器，即可實現工業自動化控制系統客戶端界面電視墻大屏幕顯示。原理如下圖：工控系統服務器遠程登錄訪問計算機VGA采集綜合視頻監控交換機多分屏解碼器瀏覽監控終端網絡網絡（2） 瀏覽監控終端遠程操作控制物理隔離WeB客戶端通過總部配置訪問Web客戶端、VGA編碼器，VGA編碼器接到客戶端VGA接口并進行設備綁定（在系統中模擬一個用戶設備名稱）；配置網絡KVM控制器，并接到10、Web客戶端的鍵盤、鼠標接口，通過網絡實現對物理隔離Web客戶端操作控制。原理如下圖：網絡用戶控制終端物理隔離網絡KVMVGA編碼器綜合視頻監控交換機多分屏解碼器瀏覽監控終端（3） 單路、多路視頻、數據畫面等瀏覽顯示 能夠實現多路視頻多畫面同步顯示監控。 能夠實現多路VGA采集數據多畫面同步顯示監控。 能夠實現多路軟采集數據多畫面同步顯示監控。 能夠實現以上多類型畫面同步混合顯示監控。（4） 支持畫面拖拽操作方式 若目標窗口無視頻圖像，則拖動的畫面正常在新窗口顯示。 若目標窗口有圖像，則拖動的畫面與目標窗口的圖像互換顯示。（5） 多畫面輪巡支持單畫面和多畫面分組輪巡，可設置輪巡間隔時間，以實現11、多個畫面輪流顯示。（6） 瀏覽監控終端與監控前端對講及語音廣播功能支持瀏覽監控終端對監控前端進行實時語音對講，而且監控前端也可以與瀏覽監控終端進行上報語音對講。支持瀏覽監控終端對監控前端語音廣播功能。（7） 文件傳輸用戶根據授權情況,瀏覽監控終端與瀏覽監控終端之間進行文件傳輸，方便文件發送處理。3.3 模擬視頻接入（1） 視頻編碼器接入綜合視頻監控集中管理系統配置流媒體轉發服務器，通過編碼器廠家提供的編碼器SDK開發包, 可以接入多種類型的視頻編碼器，在綜合視頻監控交換機統一控制授權和統一控制調度管理下，實現授權用戶實時對監控前端的瀏覽監控，通過多分頻解碼器解碼輸出到電視墻。（2） 第三方視頻12、監控系統接入綜合視頻監控集中管理系統平臺根據第三方提供的流媒體轉發代理服務的接入SDK開發包，設計開發平臺的監控系統接入網關，通過調用第三方提供的接入SDK開發接口，訪問已建視頻監控系統中的各種控制資源，實現總部綜合視頻監控集中管理系統平臺調用監看已建視頻監控系統的視頻圖像，實現數字化視頻控制接入。對第三方視頻監控系統開發接口的需求： 接口需要提供已建視頻監控系統內可訪問監控點的資源列表（監控點名稱、ID等列表）； 接口能夠通過監控點的名稱或ID來請求監控點的圖像和聲音的碼流數據，并通過接口返回數據，以便總部監控集中管理系統平臺可以進一步使用（轉發、解碼、存儲等），該碼流數據應當是未解碼的數據13、。同時接口不應當對返回的碼流進行解碼，或者解碼過程可以關閉，以便當接口同時請求很多路碼流時，對系統資源的占用不會過大； 需要提供能夠用來對上述音視頻碼流進行解碼的解碼庫。對于采用標準音視頻編碼格式的，應當提供編碼數據之外的封包格式、傳輸格式等，以便能夠提取出編碼數據。 接口能夠通過監控點的名稱或ID來對監控點的外設（云臺設備等）進行控制。3.4 WEB服務系統接入對于總部用戶可遠程登錄訪問的工業應用系統總部通過配置訪問工業應用系統的WEB客戶端，采用申請賬戶和密碼，遠程登錄訪問工業應用系統服務器；將客戶端計算機VGA輸出接到VGA編碼器并綁定（在系統中模擬一個用戶設備名稱）；總部綜合視頻監控集14、中管理系統平臺瀏覽監控終端通過瀏覽WEB客戶端綁定的VGA編碼器，監看工業應用系統WEB客戶端操作界面，通過網絡對WEB客戶端發送相關操作控制命令，實現瀏覽監控終端操作控制工業應用系統的WEB客戶端界面，滿足總部通過一臺瀏覽監控終端分時操作控制訪問多個工業應用系統。WEB客戶端界面需要電視墻顯示時通過，多分屏解碼器查看WEB客戶端綁定VGA編碼器，實現工業應用系統客戶端界電視墻大屏幕顯示。3.5 VGA視頻接入（1） 標準VGA視頻接入采用VGA編碼器，進行編碼采集壓縮傳輸，以視頻監控前端方式接入總部綜合視頻監控集中管理系統的流媒體轉發服務器，通過綜合視頻監控交換機的控制調度，實現瀏覽監控終端15、對遠程工業控制計算機瀏覽監看。工業控制計算機界面需要電視墻顯示時，通過多分屏解碼器查看綁定VGA編碼器，實現工業控制計算機界面的電視墻大屏幕顯示。（2） 網絡KVM控制VGA視頻接入為了實現總部對遠程物理隔離專網的工業應用系統WeB客戶端操作控制顯示，采用配置網絡KVM控制器和VGA編碼器方法，將VGA編碼器接到客戶端VGA接口并進行設備綁定（在系統中模擬一個用戶設備名稱），瀏覽監控終端查看綁定的VGA編碼器，并通過網絡KVM操作控制WeB客戶端，實現總部對遠程物理隔離專網的工業應用系統WeB客戶端操作控制顯示。原理圖如下：網絡WeB客戶端物理隔離網絡KVMVGA編碼器綜合視頻監控交換機多分屏16、解碼器瀏覽監控終端網絡KVM控制器操作過程 VGA編碼器采集WeB客戶端的VGA信號，并進行壓縮編碼和網絡發送，通過綜合視頻監控交換機控制把編碼數據發送給流媒體轉發服務器； 流媒體轉發服務器把編碼數據分發給WeB客戶端； WeB客戶端在顯示的VGA畫面上進行鍵盤和鼠標的操作； 上述WeB客戶端捕獲到鍵盤和鼠標的動作，并把動作內容通過綜合視頻監控交換機發給網絡KVM控制器； 網絡KVM控制器還原鍵盤和鼠標的動作，并把控制信號通過用戶控制終端的鍵盤鼠標接口發給用戶控制終端，用以實現物理隔離遠程操作WeB客戶端。（3） VGA視頻接入多畫面拼接顯示（物理隔離控制）實現自動周期性操作控制工業自動化用戶17、控制終端，分時翻頁瀏覽顯示內容，采用單屏分次圖像定時采集，由系統平臺的統一控制調度，根據預設的采集順序，經多分頻解碼器，按序同步顯示并投到大屏幕，完成全景拼接顯示。采用配置網絡KVM控制器和VGA編碼器方法，將VGA編碼器接到客戶端VGA接口并進行設備綁定（在系統中模擬一個用戶設備名稱），多屏采集控制服務器定點監看綁定的VGA編碼器，并自動通過網絡遠程控制網絡KVM，在操作控制用戶控制終端。原理圖如下：網絡用戶控制終端物理隔離網絡KVMVGA編碼器綜合視頻監控交換機多分屏解碼器瀏覽監控終端多屏采集控制服務器多屏采集控制服務器原理 多屏采集控制服務器根據用戶需要預先編程好的固定操作步驟，達到周期18、性操作控制用戶控制終端，實現用戶控制終端自動周期翻頁操作，得到第一頁內容、第二頁內容、第三頁內容。的目的，如此周而復始； 同時多屏采集控制服務器，同步周期性地得到VGA編碼器采集用戶控制終端的VGA信號；（第一頁內容、第二頁內容、第三頁內容。），當一個輪次進行完畢之后，就得到了完整的各個頁的內容； 多屏采集控制服務器為每一個頁號在系統中創建一個虛擬編碼設備，如果m頁為一個周期，就創建m個虛擬編碼設備。 多分頻解碼器，通過綜合視頻監控交換機的控制，依次調用由流媒體服務器轉發的虛擬編碼設備的視頻流，按順序顯示并投到大屏幕，在大屏幕上完成拼接全景顯示。 瀏覽監控終端，通過綜合視頻監控交換機的控制，依19、次瀏覽由流媒體服務器轉發的虛擬編碼設備的視頻流，按順序瀏覽顯示，得到拼接的畫面。（4） VGA視頻接入單屏幕縮放顯示實現自動周期性操作控制工業自動化用戶終端，分時翻頁瀏覽顯示內容，采用單屏分次圖像定時采集，由系統平臺的統一控制調度，通過多畫面拼接技術和雙緩存顯示技術，實現瀏覽監控終端對拼接后的大畫面拖拽顯示，原理圖如下：多畫面拼接服務器原理網絡用戶控制終端物理隔離VGA編碼器綜合視頻監控交換機多分屏解碼器瀏覽監控終端多畫面拼接服務器器 多畫面拼接服務器模仿鼠標、鍵盤發出定時周期控制操作指令，根據用戶預先編程好的固定操作步驟，達到周期性操作控制用戶終端，實現用戶控制終端自動周期翻頁操作，得到第一20、頁內容、第二頁內容、第三頁內容。的目的，如此周而復始； 同時多畫面拼接服務器，同步周期性地得到VGA編碼器采集用戶控制終端的VGA信號；（第一頁內容、第二頁內容、第三頁內容。），當一個輪次進行完畢之后，就得到了完整的各個頁的內容； 多畫面拼接服務器對第一頁內容、第二頁內容、第三頁內容拼接編碼，在系統中創建一個虛擬拼接編碼設備。 瀏覽監控終端，通過綜合視頻監控交換機的控制，瀏覽由流媒體服務器轉發的虛擬拼接編碼設備的視頻流，通過雙緩存顯示技術，實現瀏覽拖拽拼接顯示較大的畫面。3.6 電視墻大屏幕顯示根據用戶需求可以堆疊配置多臺多分屏解碼器，通過集中操作控制臺，集中管理控制操作，實現網絡內不同類型的21、現場監控視頻及數據和應用程序界面輸出到大屏顯示，實現功能如下：（1） 通過集中統一界面控制，能夠靈活切換并顯示各類工業視頻、工業控制視頻、應用系統視頻，矩陣具有萬能解碼能力。（2） 支持多路畫面拼屏顯示：可以實現不同前端視頻源的監控畫面不同組合（、路），保證每個顯示屏能夠做到多路畫面拼屏顯示。（3） 支持編組輪巡顯示：支持單畫面輪巡、多畫面輪巡等多種編組輪巡顯示功能。（4） 支持畫面拖拽操作，拖拽過程中對視頻畫面不會造成影響。（5） 支持報警聯動顯示。報警系統發生報警時，與報警位置關聯的圖像定位同時顯示在監控中心屏幕上，報警信號所關聯畫面疊加的提醒報警點文字閃爍顯示，以便于值班人員實時觀察和判22、斷。（6） 支持與監控前端語音對講功能。3.7 未來系統功能擴展需求綜合視頻監控集中管理系統必須考慮系統未來功能擴展需要,該系統具有在視頻監控交換機不更換硬件的情況下,只需要升級內部軟件模塊,即可將系統升級為一個綜合視頻通信平臺，完整實現視頻指揮調度、視頻會議、視頻監控以及數據會議、數據采集、報警視頻聯動等多種業務功能。各級指揮者在實時監控現場場景的同時，完成與相關部門和現場人員語音、視頻、數據的雙向實時交互，適用指揮者快速決策，實時調度，應急處置。實現用戶：指揮調度可視化；視頻監控智能化；報警聯動自動化；視頻信息共享化。4 主要設備功能（1） 綜合視頻監控交換機主要功能：交換機具有各種權限和23、控制級別配置組織關系，通過綜合調度模塊實現系統各終端設備之間音視頻對講、視頻指揮調度、視頻監控、圖像切換、云臺控制、報警聯動等業務控制功能。功能要求如下：a) 用戶終端登錄系統時，由綜合視頻監控交換機負責對用戶的身分進行驗證。b) 用戶權限的管理：支持用戶瀏覽權、操作控制權、文件傳輸權和短信權等。c) 設備管理：通過控制終端可配置終端各種參數，如：配置終端類型、設備控制級別，設備IP地址、組播地址以及外圍接入設備信息等。d) 綜合視頻監控交換機支持接入多分屏解碼器、錄像服務器、流媒體轉發服務器、數據/報警處理服務器的能力。e) 系統維護：通過維護控制終端，實時檢測和顯示系統各設備的工作狀態，維24、護控制終端支持設備狀態圖像化顯示。f) 綜合視頻監控交換機留有對外的控制信息接口，新增圖像拼接控制服務器、監控視頻接入網關的接口，方便接入各類視頻業務應用。（2） 流媒體轉發服務器主要功能：實現視頻流、數據流、報警信息多路轉發，實時巡檢、顯示各種接入終端設備狀態等。主要作用：將收到的單個視頻流復制成多個視頻流，轉發到多個請求端，使得前端的每個視頻通道只占一路視頻流的網絡帶寬，提高網絡帶寬的有效利用率，減少網絡擁塞的發生。（3） 監控系統接入網關主要功能：根據原有視頻監控系統開發的接入SDK接口包，設計開發相關的控制調用接口命令，根據提供的SDK接口，調用訪問已建視頻監控系統中的各類信號資源，實25、現總部監控集中管理系統平臺調用已建視頻監控系統的視頻圖像，實現視頻數字化接入上級監控平臺。（4） 多分屏解碼器主要功能：多分屏解碼器具有VGA接口輸出，將多路不同類型的現場監控視頻及數據和應用程序界面輸出到大屏顯示。通過堆疊，集中控制，實現大容量視頻集中輸出。（5） 多屏采集控制服務器功能：多屏采集控制服務器模仿鼠標、鍵盤發出定時周期控制操作指令，實現用戶控制終端有序翻頁，第一頁內容、第二頁內容、第三頁內容。，通過VGA編碼器采集用戶控制終端的VGA信號，并進行壓縮編碼和網絡發送，把編碼數據通過綜合視頻監控交換機控制管理；經由視頻轉發服務器把編碼數據發給多屏采集控制服務器；多屏采集控制服務器分26、組存儲收到的視頻頁面，當一個輪次進行完畢之后，得到完整的各個頁的視頻內容；多屏采集控制服務器為每一個頁號在系統中創建一個虛擬編碼設備，如果m頁為一個周期，就創建m個虛擬編碼設備。多分頻解碼器，通過綜合視頻監控交換機的控制，依次調用由流媒體服務器轉發的虛擬編碼設備的視頻流，按順序顯示并投到大屏幕，在大屏幕上完成拼接。（6） 多畫面拼接服務器多畫面拼接服務器模仿鼠標、鍵盤發出定時周期控制操作指令，根據用戶預先編程好的固定操作步驟，達到周期性操作控制用戶控制終端，實現用戶控制終端自動周期翻頁操作，得到第一頁內容、第二頁內容、第三頁內容。的目的，如此周而復始；同時多畫面拼接服務器，同步周期性地得到VGA編碼器采集用戶控制終端的VGA信號；（第一頁內容、第二頁內容、第三頁內容。），當一個輪次進行完畢之后，就得到了完整的各個頁的內容；多畫面拼接服務器對第一頁內容、第二頁內容、第三頁內容拼接編碼，在系統中創建一個虛擬拼接編碼設備。瀏覽監控終端，通過綜合視頻監控交換機的控制，瀏覽由流媒體服務器轉發的虛擬拼接編碼設備的視頻流，通過雙緩存顯示技術，實現瀏覽拖拽拼接顯示較大的畫面。（7） 瀏覽監控終端主要功能：可實現多類型畫面同步混合顯示監控，支持觸摸屏操作方式以及畫面拖拽操作方式。支持與監控前端語音對講功能。