四川電力視頻監控系統跨域聯網模式

馮 華 ，王一焰 ，唐 娜

（1.國網四川省電力公司信息通信公司 四川 成都 610041；2四川科銳得電力通信技術有限公司 四川 成都610041）

近年來，電力行業中不同部門和專業在不同時期、隨著不同項目建設了各自的視頻監控系統。但這些系統一直是各站點獨立建設，各站點獨立運行的方式運轉[1]，系統之間及上下級之間無法做到信息互通，統一協同調度，不能實現遠程監控資源共享，形成了信息孤島。因此，隨著視頻監控系統應用的不斷深入，系統規模的不斷擴大，系統的整合需求也日益強烈，縱向需要形成省-市-縣多級的監控系統級聯，橫向要實現跨區域、跨行業的圖像共享[2]。

隨著數字視頻監控技術的發展，電力行業的視頻監控系統也正蓬勃發展，集中統一平臺管理已是現在和未來發展的必然趨勢。目前，四川電力已建設一張覆蓋全川變電站、營業網點的視頻監控系統，系統采用多級多域的模式，各級平臺之間互聯互通，通過實現不同平臺之間的信令交互、媒體交互，實現跨域聯網，最終達到資源共享的目的。

圖1 視頻監控系統架構Fig.1 Videomonitoring system architecture

1 四川電力視頻監控系統

四川電力視頻監控系統采用分層、分權、分域、分級的上下級分布式結構，如圖1所示。系統已建設1個省級平臺、25個二級地市平臺、15個三級縣級平臺。

1）分層 視頻監控系統按監控中心平臺、站端系統分成二個層次。

2）分權 視頻監控系統應能按照業務需求對視頻監控資源進行邏輯劃分，并可根據不同授權對其劃分資源進行訪問。

3）分域 視頻監控系統按照地區電網管轄范圍可劃分為不同監控區域，并分別管理。

4）分級 視頻監控系統的監控中心平臺應能實現多級互聯。各級平臺之間為上-下級的樹形關系，縱向形成省-地-縣三級監控平臺級聯（對于前端視頻監控資源較少、較集中的地市可以不設縣級平臺，站端系統統一接入歸屬的地市級二級平臺）。省公司平臺為省網的最高級平臺，各級平臺具有各自管轄區域內視頻資源的管理權限；上級平臺根據授權可以訪問下級平臺資源；同級或下級平臺間不能訪問非所屬區域的視頻資源。

2 跨域聯網模型

跨域視頻監控聯網是指以實現互聯、互通、互控為目的，綜合運用視頻監控相關技術，把若干個域的視頻監控系統整合在一起，建成一個網絡化的可管理的視頻監控系統平臺，實現資源共享[3]。

2.1 跨域聯網結構模型

若干個相對獨立的視頻監控系統以聯網單元為核心，通過IP傳輸網絡，實現跨域視頻監控資源的共享。網絡結構如圖2所示。

圖2 互聯網絡結構圖Fig.2 Network structure diagram

聯網單元是組成視頻監控系統跨區域聯網共享接口的邏輯實體，可以獨立的設備形式存在或內置在視頻監控系統內的監控服務器中。聯網單元負責實現聯網過程中的控制命令和視頻數據的傳輸和轉換，實現區域監控網絡系統之間的互聯互通、資源共享。

2.2 邏輯域虛擬化

跨域聯網視頻監控系統中的域是指一個獨立的組織單元。在監控系統中，可以把域分為物理域、邏輯域。

物理域也稱實體域，是一套獨立完整的網絡視頻監控指揮系統，用全網唯一的域名給予標示，可以直接或間接管理前端設備。

邏輯域也稱虛擬域，一組針對特定組織業務對象的關聯資源的組合。虛擬域是針對物理域來說的，系統可以根據自己的實際需求來劃分自己的虛擬域，虛擬域可以跨多個物理域，也可以在一個物理域中搭建多個不同的虛擬域。虛擬域可以是多層次的，虛擬域下也可以掛虛擬域。 虛擬域的結構如圖3所示。

每個域都可以給其他域共享設備，通過設備推送的方式把共享設備的屬性傳遞給其他域。這樣可以把本域的資源推送給外域的用戶使用，達到域間資源的共享。通過虛擬域的設置和設備劃歸，最終用看到的是自己熟悉的組織結構（虛擬域）和各個虛擬域所屬的監控設備（資源），屏蔽了設備的物理差異。用戶對監控設備發起一個業務，業務控制服務器自動會區分該設備是本域設備還是外域設備，如果是外域設備，業務控制服務器把業務請求發送給聯網單元，聯網單元把業務請求轉換成跨域聯網統一的互通信令。

圖3 虛擬域結構圖Fig.3 Virtual domain structure diagram

3 互聯互通系統的實現

跨區域、大范圍的聯網監控系統是一個涉及到多個層面的復雜系統，系統的整體設計和聯網技術應用至關重要。在多域聯網監控的建設中，使用通信業界通用的、公開的SIP技術，可以具有很好的通用性和復制性；采用監控系統平臺間互聯互通的方式，可以方便地實現圖像資源的跨域共享；而遵循業界已經得到實踐的互聯標準協議，則可以事半功倍，且開放性好[4]。

SIP協議可以用來創建、修改和終止有多個參與者參加的多媒體會話進程。SIP的功能實體通過交換SIP消息來完成會話的控制，在SIP協議中，消息分為兩大類：請求和響應。在請求消息中，視頻監控聯網系統主要采用RFC3428定義MESSAGE方法和RFC2976定義的INFO方法[5]。

2007年，浙江省發布了《跨區域視頻監控聯網共享技術規范》DB33/T 629— 2007[6]，提出了基于SIP的跨域視頻監控聯網技術規范。 根據四川電力視頻監控系統的需求，四川省電力公司制定了《四川省電力公司視頻監控技術標準》，定義了跨域互連協議，互聯協議中包含了信令和媒體兩方面，信令可以由 SIP信令協議實現，媒體流用實時傳輸協議（RTP/RTCP）等實現。

四川電力跨域聯網視頻監控系統中多級平臺之間進行資源共享的業務主要有：平臺注冊、地圖資源推送、視頻通道資源推送、監控區域與監控場景資源推送、視頻通道資源查詢、實況調閱、云鏡控制、錄像檢索回放、開光量報警及環境監測資源的推送及查詢、告警事件的預定和上報、流量查詢、設備狀態更新、語音對講及廣播、設備控制、預置位查詢等。

視頻監控系統的典型功能是實況調閱、云鏡控制及錄像檢索回放等，許多聯網規范中都對這些功能進行了描述，因篇幅原因，本文就不再介紹，此處僅介紹幾個四川電力跨域聯網視頻監控系統中新增的功能流程設計，如地圖資源推送、預置位查詢等。

3.1 地圖資源推送

聯網系統內地圖資源統一進行編碼，每個地圖資源都具有全網唯一的標識；下級平臺共享一個地圖資源給上級平臺，消息中攜帶地圖資源的歸屬域信息和關聯關系；

下級平臺設置好地圖文件的下載路徑，允許上級平臺基于HTTP協議下載，URL的格式為http://host:port/path；上級平臺收到下級平臺推送過來的地圖資源時，根據該地圖資源的下載路徑自動或手動下載地圖文件，并根據推送消息中的地圖關聯關系在本平臺中自動建立下級平臺推送地圖的關聯關系。

上級平臺完成消息處理后，返回成功或失敗響應（失敗原因使用SIP錯誤碼來描述）。業務流程如圖4所示。

圖4 地圖資源推送Fig.4 Map resource push

3.2 預置位查詢

上級平臺可基于攝像機查詢該攝像機的預置位列表；上級平臺發送INFO消息到下級平臺進行預置位查詢，消息中攜帶查詢條件和期望范圍的記錄索引范圍；

上級平臺在發起檢索時，在請求消息中攜帶期望的最大記錄數；下級平臺在返回檢索結果時，在響應消息中攜帶符合條件的總記錄數和本次實際返回的記錄數。當下級平臺無法把實際符合條件的記錄在一個響應消息中返回時，上級平臺根據需要發起多次檢索操作。

下級平臺根據符合條件的記錄總數在成功響應中返回預置位列表，返回的報文長度在一定范圍內（建議小于1 400字節），響應消息中需要攜帶符合條件的總記錄數，以及本次返回的記錄索引范圍；

如果符合條件的預置位列表尚未全部返回，上級平臺可根據需要修改查詢條件再次發起查詢（需要指定記錄索引范圍）；查詢失敗時，下級平臺返回失敗響應（失敗原因使用SIP錯誤碼描述）。業務流程如圖5所示。

圖5 預置位查詢Fig.5 The preset position query

4 結束語

隨著視頻監控系統[7]規模的不斷擴大、行業應用的不斷延伸，多級平臺跨域互聯互通成為視頻監控系統發展的討論熱點。文中所述的四川電力跨域聯網視頻監控系統采用域的管理概念，通過聯網單元實現多級多域平臺之間的資源共享?！端拇ㄊ‰娏疽曨l監控技術標準》得到了眾多國內外視頻監控行業主流廠商的支持，并于2010年進行了聯網驗證測試，10多個國內外廠家參與了測試，所有功能測試通過，協議接口標準可行，實現了互聯互通驗證。同時，四川省電力公司視頻監控系統從2010年建設至今一直穩定運行，在大規模聯網的實際運行中得到了充分的考驗，系統功能以及穩定性良好。由此可見，四川電力視頻監控系統的跨域聯網模式已具備了相當高的成熟度和推廣意義。

[1]肖行詮,李富祥.四川電力視頻監控系統平臺互聯互通的建設思路[J].電力系統通信，2010,31（7）:30-36.XIAO Xing-quan,LI Fu-xiang.The constructing idea of interconnection for Sichuan electric power video surveillance system platforms [J].Telecommunications for Electric Power System，2010,31（7）:30-36.

[2]桂天江.多域分級管理的網絡視頻監控指揮平臺的設計與實現[J].軟件產業與工程，2011（7）：35-40.GUI Tian-jiang.Design and applicationg of network video surveillance platform ofmulti-domain classified management[J].Software Industry and Engineering,2011（7）：35-40.

[3]焦慶春,陳穎,吳濤,等.跨區域視頻監控聯網共享平臺的測試實現[J].中國公共安全（綜合版），2011（5）：185-189.JIAOQing-chun,CHEN Ying,WU Tao,et al.Cross regional video surveillance network platform test sharing [J].China Public Security,2011（5）：185-189.

[4]張盛.多域聯網監控解決方案[EB/OL].杭州：H3C，2009年[2013-09],H3C技術在線網

[5]何青林,陳朝武，盧煜,等.基于SIP的視頻監控聯網系統的設計與實現[J].電視技術，2009，328（5）：116-118.HE Qing-lin,CHEN Chao-wu,LU Yu,et al.Design and implementation of SIP-based video surveillance network system[J].Video Engineering,2009，328（5）：116-118.

[6]夏海元,蔣樂中,趙問道.跨區域視頻監控聯網共享實踐及若干問題探討[J].中國公共安全:綜合版，2011（9）：159-162.XIA Hai-yuan,JIANG Le-zhong,ZHAO Wen-dao.Cross regional video surveillance network to explore the practice and some problems of sharing [J].China Public Security,2011（9）：159-162.

[7]張磊，俞子榮，吳開志.基于3G無線網絡的視頻監控系統前端設計[J].現代電子技術，2012（9）：31-33.ZHANG Lei,YU Zi-rong,WU Kai-zhi.Design of video monitoring system front-end based on 3G wireless network[J].Modern Electronics Technique，2012（9）：31-33.