一． 需求概述

       目前，全國絕大部分省份的重點污染源和重點治污設(shè)施，包括排污化工企業(yè)、化工園區(qū)和重點污水處理廠等，都已經(jīng)建設(shè)了污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對主要污染物排放情況的實時在線監(jiān)控，但對環(huán)保部門而言這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因為目前絕大部分的監(jiān)測系統(tǒng)僅僅實現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)測功能，比如實時采集和監(jiān)測排污點的二氧化硫和化學(xué)需氧量排放量，而沒有實現(xiàn)圖像監(jiān)控功能，不能直觀地看到排污點實時圖像，另外也無法杜絕這些企業(yè)弄虛作假的可能。所以，建立以環(huán)保部門為中心、相關(guān)排污企業(yè)為分支點的污染源視頻監(jiān)控系統(tǒng)勢在必行。

        以下是一個典型的環(huán)保污染源視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求：

        1. 某*管轄100個化工廠，每個化工廠大概5-6路排污口需要視頻監(jiān)控。這些化工廠的視頻通過互聯(lián)網(wǎng)接入*。

        2. *后端對所有視頻集中管理,要求可以存儲30天的視頻數(shù)據(jù)；另外，監(jiān)控中心配置有4個可拼接的電視墻，要求所有視頻除在PC上顯示外，還可以在電視墻上顯示，報警時自動將相關(guān)視頻切換到電視墻上；在顯示視頻時，要疊加前端監(jiān)控點的汅染源監(jiān)測數(shù)據(jù)。

        這樣的系統(tǒng)，在實現(xiàn)排污點數(shù)據(jù)監(jiān)測的同時進(jìn)行更為直觀的排污點實時視頻瀏覽和排污點監(jiān)控錄像調(diào)用，從業(yè)務(wù)上必將幫助各級環(huán)保部門有力地提升監(jiān)督能力和監(jiān)管效率。

        二． 項目建設(shè)難點分析

        這樣的一套系統(tǒng)，有以下建設(shè)難點：

        2.1. 污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取問題

        因為視頻要疊加污染源檢測數(shù)據(jù)，這樣如何取得這些數(shù)據(jù)就是重點。目前有以下幾種方式：

        1） 污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)給出開發(fā)接口。一般情況下，經(jīng)過環(huán)保部門溝通協(xié)調(diào)，污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的軟件開發(fā)商可以給出開發(fā)接口，常見的開發(fā)接口是提供一系列WEBService調(diào)用。也有部分開放商直接給出了數(shù)據(jù)庫存儲過程調(diào)用等。

        2） 并不是每個在線監(jiān)測系統(tǒng)的軟件開發(fā)商都很配合，這樣就必須從監(jiān)控系統(tǒng)的物理鏈路上下文章。常見的污染源監(jiān)測的采集單元保持不動，但數(shù)據(jù)傳輸單元可以增加第二個主站站點（做到這一點，需要這個設(shè)備支持），這樣數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)送時，相當(dāng)于一路信息發(fā)給原在線檢測系統(tǒng)，還有一路信息推給我們新增加的一個接收處理服務(wù)器，這些信息因為符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，事實上，我們也可以完整解析出來。

        2.2. OSD視頻疊加

        這一塊對視頻監(jiān)控平臺軟件的開發(fā)商來說根本不是問題，首先如果視頻設(shè)備支持，那么直接可以調(diào)用其SDK就可以實現(xiàn)，如果這個視頻設(shè)備不支持，軟件廠商可以通過底層窗口句柄，直接在視頻流上進(jìn)行畫面疊加。

        2.3. 分散點視頻推送，私網(wǎng)穿透

        一般情況下，因為不具備專網(wǎng)條件，各個污染源的視頻數(shù)據(jù)都必須通過互聯(lián)網(wǎng)來傳輸，這樣的模式下，是實現(xiàn)視頻主動推送模式，這樣可以避免施工時，還要設(shè)置企業(yè)的路由器，映射端口等操作。這樣降低實施門檻，降低整體實施成本。

        事實上，幾乎很少的視頻設(shè)備具備視頻主動推送功能，為了實現(xiàn)這一點，就必須有好的產(chǎn)品或者通過軟件平臺來實現(xiàn)。

        2.4. 視頻上墻功能

        傳統(tǒng)的上墻可以通過模擬矩陣，事實上，因為各個污染源相對分散，所以建議采取數(shù)字矩陣來解決，這樣zui大的好處就是所有處理都經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)來解決，避免傳統(tǒng)的模擬矩陣還要挖溝實施的困難，而整體建設(shè)成本會更低。

        2.5. 預(yù)案及視頻聯(lián)動動作

        這個可以由視頻管理平臺來實現(xiàn)。要做到當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測指標(biāo)超標(biāo)時，可以根據(jù)設(shè)定的預(yù)案，譬如短信通知，并將目前視頻源數(shù)據(jù)在大屏上顯示等。

        三． 系統(tǒng)整體設(shè)計概要

        3.1. 系統(tǒng)整體框架

        整體系統(tǒng)采取集中加分散模式。在每個排污企業(yè)部署一臺NVR和多個網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，由NVR負(fù)責(zé)視頻主動上報和穿透私網(wǎng)。而在中心端部署多臺服務(wù)器及服務(wù)，實現(xiàn)視頻上墻、集中錄像、預(yù)案及聯(lián)動動作管理等。

        OSD視頻疊加顯示并不復(fù)雜，關(guān)鍵是污染源檢測信息如何獲取。那么系統(tǒng)需要單獨部署一臺污染源數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，負(fù)責(zé)污染源數(shù)據(jù)的采集。采集的方法根據(jù)具體情況具體分析。如果污染源檢測系統(tǒng)的軟件開發(fā)商能夠提供開發(fā)接口，譬如WEBService接口，那么定時的去讀取相關(guān)采集信息并入庫到主平臺，即可實現(xiàn)兩個平臺的整合。

        以下是詳細(xì)描述：

        1. 前端節(jié)點

        每個企業(yè)在前端，采取網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)加1臺NVR設(shè)備，且設(shè)定NVR為主動上報模式，這種情況下，由NVR管理前端的5-6臺網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)節(jié)點并負(fù)責(zé)根據(jù)需要，將視頻推送到后端中心。

        NVR的主要作用在于：

a） 本身可以對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行錄像。
b） 具備流媒體轉(zhuǎn)發(fā)功能，另外它可以進(jìn)行主動視頻上報，不管視頻設(shè)備、IPC是否具有主動視頻上報，NVR都可以具備主動視頻上報功能，從而穿透私網(wǎng)，免配路由器。

        2. 后端中心

        后端中心以下幾個層次組成：

1） 核心數(shù)據(jù)層
核心數(shù)據(jù)層為整個監(jiān)控平臺提供重要的數(shù)據(jù)支撐，包括視頻設(shè)備信息庫、視頻存儲信息庫、人員及權(quán)限信息庫等。

2） 中心服務(wù)管理
由由多臺服務(wù)器及相關(guān)設(shè)備構(gòu)成，其中包括：
ü 污染源數(shù)據(jù)采集服務(wù)器：典型的可以根據(jù)污染源檢測系統(tǒng)軟件開發(fā)商提供的WEBService接口獲得數(shù)據(jù)并負(fù)責(zé)提交到中心管理服務(wù)器上去。
ü 中心管理服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)庫操作請求，并對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問，是整個統(tǒng)一視頻監(jiān)控平臺中*可直接對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作的服務(wù)器，增加了系統(tǒng)的安全性。
ü NVR管理服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)管理前端的NVR接入并負(fù)責(zé)NVR的視頻流轉(zhuǎn)發(fā)
ü 存儲服務(wù)服務(wù)器：雖然NVR本身可以錄像，如果中心還要集中錄像的話，那么這個服務(wù)器部署起來，就是起到集中錄像處理的功能。
ü 報警聯(lián)動服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)根據(jù)預(yù)案進(jìn)行聯(lián)動動作處理
ü 設(shè)備巡檢服務(wù)器：負(fù)責(zé)全部設(shè)備狀態(tài)的巡檢服務(wù)
ü 數(shù)字矩陣 ：主要負(fù)責(zé)上墻

3） 表現(xiàn)層
主要是提供WEB，C/S或者B/S界面，供環(huán)保部門使用。

        3.2. 幾個重點問題及解決方法

1、 私網(wǎng)穿透
用NVR（或者NVS，關(guān)鍵是NVS沒有硬盤，無法錄像，功能其他和NVR一樣）來實現(xiàn)。NVR
NVR會注冊到NVR管理服務(wù)器，需要時，NVR管理服務(wù)器會通過指令，要求NVR推送視頻到IP的端口，這就是主動視頻上報功能。采取主動視頻上報，可以避免配置路由器，映射端口等，極大減輕施工門檻及降低成本。

2、 帶寬占用問題
我們的解決方法：
無論是中心的NVR管理服務(wù)器還是NVR本身，都具有流媒體轉(zhuǎn)發(fā)功能，來解決多個客戶端實時瀏覽某路圖像的，利用流媒體協(xié)議保證畫面的實時流暢。
平臺軟件內(nèi)核采用動態(tài)線程池技術(shù)并，把視頻處理與視頻錄像的協(xié)調(diào)處理，即無論是客戶端實時播放還是矩陣上墻，均可向NVR管理服務(wù)器取流，而NVR管理服務(wù)器負(fù)責(zé)向NVR取流，真正取一路視頻流，將帶寬使用率降到zui低。

3、 解碼上墻
我們的解決方法：
采用銳虎科技的數(shù)字矩陣，可在監(jiān)控中心部署若干臺數(shù)字矩陣（根據(jù)大屏的數(shù)量來決定部署多少臺），通過客戶端，即可對視頻進(jìn)行解碼上墻、圖像拼接、畫面分割、輪循顯示、云鏡控制、時間檢索錄像、錄像回放、電子地圖、報警聯(lián)動等功能。

4、 對用戶進(jìn)行分級管理，微?；瘷?quán)限
由于環(huán)保行業(yè)可能涉及多級用戶，所以，所有客戶端的權(quán)限和身份確認(rèn)由管理服務(wù)器用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，合理分配各自的權(quán)限。權(quán)限認(rèn)證：用數(shù)據(jù)庫來管理全網(wǎng)內(nèi)的所有用戶，實現(xiàn)靈活、強(qiáng)大的權(quán)限控制功能，統(tǒng)一管理機(jī)制保障了安全性，避免敏感畫面泄露。所有客戶端在請求訪問攝像機(jī)圖像或進(jìn)行遠(yuǎn)程控制（如云臺等）時，所有控制指令的請求先發(fā)給管理中心主機(jī)，經(jīng)管理中心認(rèn)證該客戶端具備相應(yīng)的權(quán)限后才允許訪問和操作前端的攝像機(jī)。

        四． 典型配置方案

        以需求分析中提到的100個排污企業(yè)，視頻集中存儲30天，有4屏電視墻。這樣的需求中，需要以下典型配置：

名稱	功能描述及作用	數(shù)量
前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)		100*5=500臺
前端企業(yè)中NVR	根據(jù)需要看是配置NVS（不錄像）還是NVR（可錄像），主要功能是視頻主動上報及在企業(yè)內(nèi)部形成獨立一個分散的小監(jiān)控系統(tǒng)	100（一個/企業(yè)）
中心管理服務(wù)器	數(shù)據(jù)庫應(yīng)用服務(wù)器，所有服務(wù)器的綜合協(xié)調(diào)	1臺
NVR集中管理服務(wù)器	NVR的注冊、管理和視頻流轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)需要配置，常規(guī)一臺即可	1臺
污染源數(shù)據(jù)采集服務(wù)器	負(fù)責(zé)采集污染源信息（需要原檢測系統(tǒng)軟件開發(fā)商配合）	1臺
數(shù)字矩陣	具備4屏上墻功能	1臺
集中錄像服務(wù)器	若是720P，每路視頻每天40G左右，500路就是20T，30天共計需要600T數(shù)據(jù)存儲。推薦以下方案：   方案1： 推薦配置13臺普通服務(wù)器，每臺服務(wù)器后面掛接一套24盤位的磁盤陣列，可以用DAS盤陣或者ISCSI陣列。 這樣：每臺服務(wù)器管理40路圖像。一個盤陣有48T存儲空間。 方案2： 直接采取13臺存儲型服務(wù)器，每臺服務(wù)器直接有24盤位硬盤。每個服務(wù)器管理和存儲40路網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。這樣的方案比方案1更省	方案1：13臺服務(wù)器加13臺24盤位的陣列 方案2（更經(jīng)濟(jì)）： 13臺存儲型服務(wù)器，每臺服務(wù)器24盤位
其他	可以在一臺服務(wù)器上部署設(shè)備巡檢服務(wù)器、聯(lián)動服務(wù)器等	1臺