電力視頻監控、會議電視融合系統探討

王文彬，龍 明，趙永勝

（1.河南省電力通信自動化公司，河南 鄭州 450052；2.豫電實業集團，河南 鄭州 450052）

隨著會議電視（視頻會議）系統、視頻監控（圖像監控）系統在電力行業中應用的普及，用戶提出將兩個系統融合起來的需求。這樣，在舉行視頻會議的過程中可以隨時調入各種監控信號，方便處理各種突發事件。視頻會議終端和監控系統的融合，可以將會議視角延伸至施工現場，實現更加有效的生產調度，在有些場合可以起到開現場會議的作用，增強會議效果。多系統的融合可以使決策和現場實際進行互動，在會議中調用現場監控視頻，便于決策層快速做出決策，尤其是在出現緊急狀況時，通過系統聯動，管理層能夠迅速組織會議，分析現場實時狀況，開展應急指揮，保障事故處理順利進行[1-3]。

視頻監控系統主要是對前端人員、設備進行監控，一般是采取單向音視頻傳輸的方式。視頻監控系統各個設備之間通信還沒有統一的協議，現在有些系統廠商正在逐步推行IETF SIP作為通信協議。視頻會議系統是一種交互式系統，各種設備之間通信主要采用ITU-T H.323/H.320協議，現在有些系統也支持IETF SIP協議[4-8]。在進行兩個系統的融合過程中需要根據不同的實際情況區別對待。

1 視頻監控系統、會議電視系統的現狀

視頻監控系統在電力系統中應用比較廣泛，基本上110 kV以上的變電站都有安裝[9]，很多省市在電力營業廳也有安裝。電力視頻監控系統主要由前端子站、監控中心主站和通信通道組成。電力視頻監控以監視為主、音頻應用相對較少。目前電力視頻監控系統參與建設的廠家繁多，缺乏統一的建設、接口規范，許多省市公司正在著手進行規范，為視頻聯網做準備。

國家電網公司于2010年11月出臺了《電網視頻監控系統及接口》等技術規范，指導各個省市公司的視頻監控系統建設。規范根據國家電網公司智能電網建設的需要，對視頻監控系統提出了新的要求，要求視頻監控系統可以實現統一的監控和存儲，分級控制和管理，不同的視頻監控系統間能夠實現互聯互通，滿足視頻監控系統全局化、整體化的發展需求。規范將視頻監控系統的基本接口分為兩類：接口A和B，接口A是視頻監控系統的外部接口，即視頻監控系統與不屬于本系統的前端、視頻監控系統間、視頻監控系統與其他業務系統間的接口。接口B是視頻監控系統內的接口。接口A包括信令接口、數據接口、流媒體接口，信令接口用于會話建立和控制，采用SIP、RTSP標準協議；數據接口用于數據查詢和獲取，采用HTTP、SIP標準協議；流媒體接口用于流媒體的傳輸，采用RTP/RTCP標準協議。隨著高清技術的發展，電力視頻監控系統也逐漸向高清化演進。

視頻會議具有高效、節儉等優點，可以在短時間內召開全省乃至全國的大型會議，因此在電力系統被廣泛應用。視頻會議系統具有音視頻同步傳輸、互動性強的特點。視頻會議系統一般由視頻會議終端、多點控制單元MCU、網管軟件和傳輸網絡組成；一般采用H.323協議。由于在不同建設時期選用的技術、產品、協議不同，造成不同的視頻會議系統之間召開會議一般只能通過視頻會議終端以背靠背的方式連接。目前電力視頻會議系統正在向高清化發展。

目前大多數用戶都分別建有會議電視系統和視頻監控系統，但在實際應用中，將兩個系統融合起來的需求越來越多。這主要是因為，與融合系統相比，分立系統具有以下劣勢：1）需要建設兩套網絡、采集終端和主站設備，造成投資較高；2）需要同時維護兩套系統，維護的復雜性和工作量增加；3）兩套系統資源無法充分共享。而視頻會議和視頻監控系統本身存在一些共同點，例如都采用相同的視頻編解碼技術，都是由中心控制設備實現視頻碼流的交換與分發等，這也為兩個系統的融合提供了條件。

2 系統融合解決方案

視頻監控系統與會議電視系統都是進行音視頻傳輸，但前者側重于圖像的單向傳輸。視頻會議系統在設計時有相對固定的協議和規約，但視頻監控系統在協議上還沒有統一。根據目前的實際應用情況融合方案可以分為兩種，一種是充分利用現有的系統進行融合，另一種是在新建立系統時統一考慮建設一套無縫融合的視頻會議和視頻監控系統。

2.1 通過視頻矩陣進行融合的解決方案

主流的視頻會議系統采用的協議有兩種，大部分系統采用H.323協議，有些系統采用SIP協議；而有的視頻監控系統采用的是私有協議。要將不同建設時期、不同協議的視頻監控系統和會議電視系統進行無縫融合，難度很大，需要對監控系統軟件平臺進行改造，修改視頻請求協議和媒體數據協議，使之與視頻會議系統相同，修改完成后還要和視頻會議系統進行聯合調試。這樣工程量很大，有時甚至不亞于重新開發一套新的視頻監控系統。這種情況下，比較適合采用一種折中的方案——通過視頻矩陣進行融合。

在視頻監控系統和會議電視系統之間增加視頻矩陣作為轉接的橋梁，實現兩個系統的互聯。如需要將視頻監控的信息傳輸到視頻會議系統中播放，可以將視頻監控系統的視頻信息接入RGBHV矩陣或AV視頻矩陣。如果視頻輸出是模擬信號就接入AV矩陣，如果視頻監控系統輸出是數字信號就接入RGB矩陣。視頻矩陣將視頻信號輸出到視頻會議終端，視頻會議終端通過網絡與多點控制單元MCU和統一控制平臺相連。這時視頻監控系統作為一個系統可以看作是視頻會議系統的一個分會場。采用這種模式進行系統融合，實現起來比較方便，成本比較低，但由于前端圖像經過兩次編解碼，圖像延遲增加，同時圖像質量下降。視頻會議系統的統一控制平臺無法實現對監控系統前端設備的控制，只能控制到視頻會議終端。如果要進行監控前端的切換或者鏡頭控制還需要監控系統本身進行操作。這種融合沒有實現兩個系統為統一的系統，只能稱為系統互聯。系統融合結構圖如圖1所示。

圖1 通過視頻矩陣進行融合的結構圖

2.2 統一的融合解決方案

如果在進行視頻系統建設時就統籌考慮建設統一視頻平臺，既可以支持視頻會議系統又可以支持視頻監控系統。兩個系統支持相同的通信協議從而形成一個有機的整體。利用同一系統接入會議和監控，通過共用的視頻編解碼設備和中心控制設備，同時實現視頻會議和視頻監控兩種功能，這樣既可以簡化網絡結構、降低投資，又減少了網絡的運維工作量，更重要是實現了兩類視頻資源的共享，大大提高了系統利用率和效率。系統的結構圖如圖2所示。

圖2 無縫融合的系統結構圖

整個系統由中心站主會場和各個分會場組成。主會場設備主要包括統一控制平臺、多點控制單元MCU、會議電視終端、流媒體服務器和管理服務器，其中管理服務器內置了視頻監控系統MCU功能。

如果兩個系統都遵守H.323協議，要召開會議電視。每個終端將其媒體流，包括音頻、視頻、數據、控制等，都傳遞給MCU，MCU再將這些媒體數據部分或全部發送給每個視頻會議終端。MCU主要實現多點控制和呼叫注冊的功能。會議電視終端實現音視頻采集、編解碼和回放功能。如果要使用視頻監控功能，監控工作站向管理服務器請求某路視頻，管理服務器將命令發送給相應的前端，前端設備收到信息后發送視頻給流媒體服務器，流媒體服務器轉發視頻給監控工作站整個過程在H.323協議完成。

如果在開視頻會議的過程中需要調看視頻監控系統的某路畫面。通過統一控制平臺下發控制命令給編碼設備，編碼設備將圖像信息發送給MCU,由MCU將圖像分發給每個電視會議終端，由于都采用H.323協議，編碼設備也成為了會議電視系統的一部分。如果會議電視終端設備視頻輸入路數比較多，而且要監控的視頻信息和會議電視會場在一起，就可以省去視頻監控系統的編碼設備，視頻信息都集成到會議電視終端。在主會場MCU和管理服務器可以融合到一起，進一步簡化了系統結構。

SIP（Session Initial Protocol）是一種應用層協議，已經逐漸成為VoIP網絡的核心信令控制協議。國家電網公司新近出臺的《電網視頻監控系統及接口》規范也推薦將SIP協議作為主要的信令控制協議。如果兩個系統都遵守IETF SIP協議，兩個系統也可以融合。要召開會議電視，各個會議終端需要將當前的位置在管理服務器注冊。會議電視終端呼叫MCU請求會議業務服務，MCU收到并處理后發送成功響應，會議電視終端收到后雙方建立連接。也可以由MCU呼叫會議電視終端將某會場加入會議。每個終端將其媒體流傳遞給MCU，MCU再將這些數據部分或全部發送給每個電視會議終端。如果會議結束，由會議主席向系統請求散會，通過MCU將所有參會終端發送BYE請求，在收到響應后斷開與各個終端的連接。如果需要使用視頻監控功能，首先編碼設備都需要在系統中注冊，通過發送Register給管理服務器。如果需要調看某路畫面，監控工作站向管理服務器發送INVITE請求，服務器收到請求后查詢該用戶權限，如果已經授權并且請求的前端編碼設備也已經注冊，則取得該編碼設備地址并通知用戶端建立會話，通過流媒體服務器向監控工作站發送視頻流。

如果在開視頻會議的過程中需要調看視頻監控系統的某路畫面。通過統一控制平臺下發請求給管理服務器，管理服務器經過查詢后通知編碼設備和MCU，使他們之間建立對話，由于視頻編碼都采用相同的編碼格式，編碼設備將媒流體發送給MCU,由MCU將圖像分發給每個電視會議終端。由于都采用SIP協議，編碼設備也成為了會議電視系統的一部分。如果設備性能支持多路視頻輸入，前端系統設備也可以融合到一起，進一步簡化了系統結構。

該方案采用統一平臺管理監控系統和視頻會議系統，擺脫了分立系統的分散管理。通過一體化的平臺，工作人員可以實現監控系統與視頻會議系統的資源調度、配置，更好地將視頻監控、電子地圖、報警管理和視頻會議等業務應用融合到一起。

3 小結

電力視頻監控系統、會議電視系統的融合可以充分利用現有網絡、降低維護復雜度，同時使資源有效共享。融合系統的建成，使得電力應急指揮的響應時間大大縮短，可以及時應對突發事件，召集市局與省局、市局與各縣局及應急救援專家之間的遠程視音頻會商會議，并可以實時接入突發現場的實時畫面供會商使用。系統在日常不開會時就可以對安全生產現場進行遠程視頻監控、監督，及時糾正生產中存在的事故隱患，同時由于監控系統的長期運行特點，運行過程也是對通信網絡的測試，可以及時發現網絡的故障，并做好運行維護，為實時性更強的會議電視系統提供更好的網絡保障，提高系統的可用率。日常監控和應急指揮相結合，可以更好地應對日益增長和日益復雜的安全生產管理工作，促進事故發生率穩步下降，為電力安全生產保駕護航。

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