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建設(shè)背景

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)為政府部門開展社會(huì)管理和公共服務(wù)提供了重要技術(shù)手段，在平安建設(shè)、交通管理、城市管理、應(yīng)急管理等場(chǎng)景發(fā)揮不可或缺的作用。視頻數(shù)據(jù)的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛，在電網(wǎng)運(yùn)檢、石油勘探、管道運(yùn)輸?shù)雀黝I(lǐng)域也都起到了舉足輕重的作用。

電力改革的深入，電力互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的推廣，在電力企業(yè)網(wǎng)內(nèi)，特高壓、柔性供電等新技術(shù)的應(yīng)用，電力運(yùn)檢系統(tǒng)愈發(fā)受到考驗(yàn)。

新型運(yùn)檢管控系統(tǒng)依托無人機(jī)、智能機(jī)器人、視頻大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)技術(shù)來提升電網(wǎng)的安全可靠性。

遼寧電網(wǎng)旨在提升運(yùn)檢能力，建設(shè)智能監(jiān)控、智能視頻數(shù)據(jù)分析、智能運(yùn)維、安全管控一體可視化智能安全管控平臺(tái)。

建設(shè)思路

（1）建設(shè)統(tǒng)一視頻監(jiān)控云平臺(tái)：基于云計(jì)算、云存儲(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，在 “可視化智能安全管控平臺(tái)”建設(shè)總體框架之下，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，建設(shè)統(tǒng)一的視頻監(jiān)控云平臺(tái)，滿足未來監(jiān)控應(yīng)用不斷發(fā)展和海量視頻存儲(chǔ)的建設(shè)、維護(hù)需求。

（2）建設(shè)一體化高清視頻庫，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)管理、處理、存儲(chǔ)、分析、共享和發(fā)布等功能。通過視頻監(jiān)控云平臺(tái)建設(shè)，強(qiáng)化部門視頻信息資源的有機(jī)整合和高效利用，發(fā)揮視頻監(jiān)控系統(tǒng)整體效益。

（3）統(tǒng)一視頻監(jiān)控布點(diǎn)規(guī)劃：按照點(diǎn)、線、面、無人機(jī)網(wǎng)格進(jìn)行視頻監(jiān)控布點(diǎn)規(guī)劃，統(tǒng)籌建設(shè)，為建立網(wǎng)格化視頻防控體系奠定基礎(chǔ)。

（4）統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：制定高清視頻監(jiān)控信息接入標(biāo)準(zhǔn)，將前端接入標(biāo)準(zhǔn)化。

平臺(tái)架構(gòu)

從邏輯上，平臺(tái)主要由以下模塊組成：

前端設(shè)備、接入服務(wù)器集群、存儲(chǔ)服務(wù)器集群、處理服務(wù)器集群、流媒體服務(wù)器、中心服務(wù)器和客戶端。

各個(gè)模塊的作用簡(jiǎn)要描述如下：

1)前端設(shè)備

前端設(shè)備在中心服務(wù)器的調(diào)度下進(jìn)行信息采集，以RTSP和SDK的形式傳輸給存儲(chǔ)/處理服務(wù)器集群。(前端設(shè)備包括：網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、無人機(jī)等)

2)接入服務(wù)器

接入服務(wù)器主要是配合中心服務(wù)器來完成一些需要直接操作前端設(shè)備。

3)中心服務(wù)器

a）用戶管理功能：根據(jù)用戶信息表，管理用戶登錄、用戶的權(quán)限，可以管理用戶信息、增刪用戶等。

b）前端信息采集設(shè)備管理功能：根據(jù)攝像機(jī)和用戶的權(quán)限，管理當(dāng)前用戶所能涉及的前端設(shè)備狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新。

c）與用戶和前端設(shè)備的信息交互功能：更新前端信息，并根據(jù)客戶需求進(jìn)行對(duì)前端設(shè)備調(diào)度，以及對(duì)JobKeeper的任務(wù)分發(fā)。同時(shí)，進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的處理，以完成整個(gè)平臺(tái)的調(diào)度工作。

4)存儲(chǔ)服務(wù)器集群

提供海量的存儲(chǔ)空間，以備歷史數(shù)據(jù)的回看與處理。

5)處理服務(wù)器集群

提供高效的視頻轉(zhuǎn)碼、智能識(shí)別等大規(guī)模數(shù)據(jù)處理。

6)流媒體服務(wù)器

以流媒體服務(wù)器的形式對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)的RTSP流媒體服務(wù)，用戶根據(jù)相應(yīng)的流媒體RTSP地址，即可實(shí)時(shí)地獲取系統(tǒng)處理完后的實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)，以供監(jiān)控和遠(yuǎn)程訪問。

7)客戶端

視頻矩陣、電視墻、PC客戶端、移動(dòng)終端等等。

詳細(xì)設(shè)計(jì)

1）前端設(shè)備

包括：本項(xiàng)目主要包含網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、無人機(jī)航拍數(shù)據(jù)等，通過RTSP標(biāo)準(zhǔn)流媒體協(xié)議對(duì)外提供視頻傳輸服務(wù)，并提供相應(yīng)的SDK函數(shù)接口，用以控制、調(diào)用云臺(tái)等操作。

2）接入服務(wù)器

整合各種前端設(shè)備，將非標(biāo)準(zhǔn)的前端設(shè)備通過協(xié)議或者SDK的方式接入本系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多種前端攝像機(jī)的統(tǒng)一接入，供本平臺(tái)內(nèi)其他模塊統(tǒng)一調(diào)用。同時(shí)，以輪詢的方式監(jiān)聽前端設(shè)備，如有異常產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，解析SDK，保持平臺(tái)與前端設(shè)備的控制通信。在本項(xiàng)目中，采用曙光I840-G30新一代高性能服務(wù)器為平臺(tái)提供接入服務(wù)，單一設(shè)備可以提供500路視頻接入。

3）中心服務(wù)器

平臺(tái)的核心控制部分，實(shí)現(xiàn)了與客戶端的信令交互、通過JobKeeper云調(diào)度系統(tǒng)來調(diào)度云集群節(jié)點(diǎn)處理各項(xiàng)任務(wù)、并實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)平臺(tái)的統(tǒng)一管理和監(jiān)控。

a）用戶管理功能：根據(jù)用戶信息表，管理用戶登錄、用戶的權(quán)限，可以管理用戶信息、增刪用戶等。

b）前端信息采集設(shè)備管理功能：根據(jù)攝像機(jī)和用戶的權(quán)限，管理當(dāng)前用戶所能涉及的前端設(shè)備狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新。

c）與用戶和前端設(shè)備的信息交互功能：更新前端信息，并根據(jù)客戶需求進(jìn)行對(duì)前端設(shè)備調(diào)度，以及對(duì)JobKeeper的任務(wù)分發(fā)。同時(shí)，進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的處理，以完成整個(gè)平臺(tái)的調(diào)度工作。

d）對(duì)服務(wù)器集群進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度管理，獲取每臺(tái)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)度和部署，負(fù)載均衡，提高機(jī)器的使用率，進(jìn)而提高服務(wù)器的梳理效率。

e）解決服務(wù)器集群信息處理的冗余狀態(tài)，查錯(cuò)排錯(cuò)，保證系統(tǒng)的無人值守、自動(dòng)生長的高效性。

在本項(xiàng)目中，采用曙光I840-G30新一代高性能服務(wù)器為平臺(tái)提供視頻數(shù)據(jù)的處理和調(diào)度工作。

4）存儲(chǔ)服務(wù)器集群

使用曙光新一代ParaStor云存儲(chǔ)系統(tǒng)，提供統(tǒng)一的存儲(chǔ)資源池，用以存儲(chǔ)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，提供歷史視頻的回看以及相關(guān)數(shù)據(jù)的下載服務(wù)。同時(shí)，支持網(wǎng)絡(luò)掛載盤符的模式，以滿足整個(gè)平臺(tái)中其他模塊的存儲(chǔ)需求。

曙光ParaStor300S分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)用于存放視頻、圖片等關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)采用N+M:B方式，可保證在磁盤損壞、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)損壞時(shí)，數(shù)據(jù)不丟失，同時(shí)可以控制的可用存儲(chǔ)容量在總磁盤容量的80%左右。由于ParaStor磁盤損壞后重建1T數(shù)據(jù)只需要半小時(shí)即可重建完畢，那么要求重建速度在580MB/s,另外數(shù)據(jù)控制器在數(shù)據(jù)重建時(shí)還需要對(duì)外提供服務(wù)，所以使用節(jié)點(diǎn)上4*1Gbps無法滿足數(shù)據(jù)重建的速度，所以在配置上ParaStor采用萬兆網(wǎng)絡(luò)做為內(nèi)存存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，為了避免單個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)導(dǎo)致的無法讀寫的問題，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)也進(jìn)行了冗余配置，即每個(gè)數(shù)據(jù)控制器上配置兩個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。這樣能較好平衡磁盤可靠性和數(shù)量成本的問題。因此也是最大程度提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，確保數(shù)據(jù)安全。

ParaStor云存儲(chǔ)系統(tǒng)是一款通用存儲(chǔ)平臺(tái)，提供非結(jié)構(gòu)化海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能，以集群文件系統(tǒng)和集群NAS方式向用戶提供服務(wù)。

ParaStor云存儲(chǔ)系統(tǒng)可以提供TB/s級(jí)的高速帶寬和EB級(jí)的海量存儲(chǔ)空間，能夠滿足飛機(jī)汽車船舶設(shè)計(jì)、生物基因研究、材料科學(xué)研究、天氣預(yù)報(bào)、地震監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)分析、能源勘探、電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)游戲、社交與視頻分享網(wǎng)站建設(shè)、動(dòng)漫渲染、視頻編輯處理等領(lǐng)域中對(duì)于存儲(chǔ)容量和I/O性能要求極高的應(yīng)用，可廣泛應(yīng)用于教育、科研、制造、企業(yè)、醫(yī)療、石油、廣電、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)。

5）處理服務(wù)器集群

大致可以分為接入分析、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分發(fā)三個(gè)子模塊，主要負(fù)責(zé)對(duì)完成對(duì)接入視頻的各項(xiàng)處理任務(wù)，諸如：內(nèi)容識(shí)別、實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼、錄像存儲(chǔ)等，再將處理好的結(jié)果發(fā)送至流媒體服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器。

處理服務(wù)器設(shè)備采用曙光I840-G25高端4路GPU服務(wù)器集群，每服務(wù)器配置4塊高端圖形加速卡，提升視頻處理能力。

方案優(yōu)勢(shì)

1.高性價(jià)比和可伸縮性

“云視頻平臺(tái)”構(gòu)建于曙光ParaStor300S云存儲(chǔ)之上，有著低廉、高可靠性的海量存儲(chǔ)能力、數(shù)據(jù)處理能力和無限可擴(kuò)展能力，當(dāng)用戶存儲(chǔ)需求增長時(shí)，也僅需添加存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)即可，并且支持熱插拔、服務(wù)不停動(dòng)態(tài)升級(jí)等功能，這將大幅降低用戶的投資及升級(jí)維護(hù)費(fèi)用。

2.強(qiáng)大的視頻整合能力

面向前端海量異構(gòu)視頻系統(tǒng)，通過視頻透明接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的整合管理，支持業(yè)內(nèi)覺得部分主流監(jiān)控廠家的視頻對(duì)接，支持RTSP、GB/T 28181等標(biāo)準(zhǔn)化視頻監(jiān)控協(xié)議對(duì)接，支持SDK開發(fā)對(duì)接。針對(duì)高清視頻數(shù)據(jù)、無人機(jī)數(shù)據(jù)均有較好的整合能力。

3.高可靠云存儲(chǔ)技術(shù)

曙光ParaStor300S云存儲(chǔ)系統(tǒng)將控制流和數(shù)據(jù)流分離，數(shù)據(jù)訪問時(shí)多個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器同時(shí)對(duì)外提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)高并發(fā)訪問。自動(dòng)均衡負(fù)載，將不同客戶端的訪問負(fù)載均衡到不同的存儲(chǔ)服務(wù)器上。系統(tǒng)性能隨節(jié)點(diǎn)規(guī)模的增加呈線性增長，系統(tǒng)的規(guī)模越大，云存儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)越明顯, 沒有性能瓶頸，整個(gè)云存儲(chǔ)系統(tǒng)無單點(diǎn)故障，硬件故障自動(dòng)屏蔽。

4.視頻動(dòng)態(tài)接入技術(shù)

采用“動(dòng)態(tài)接入”的理念，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的按需調(diào)用，當(dāng)有用戶需要監(jiān)控或者存儲(chǔ)某路視頻畫面時(shí)，平臺(tái)才予以接入處理，其他不使用的時(shí)間會(huì)自動(dòng)釋放資源，輕松實(shí)現(xiàn)海量視頻的匯聚管理，在保護(hù)現(xiàn)有投資的前提下物盡其用，提升整個(gè)處理性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用率。

5.視頻內(nèi)容智能識(shí)別

采用曙光高端4路服務(wù)器搭載4顆高端P40 GPU加速卡構(gòu)建視頻數(shù)據(jù)智能處理平臺(tái)。平臺(tái)的智能圖像檢索采用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，并結(jié)合模式識(shí)別，支持對(duì)海量視頻的智能分析，提供諸如區(qū)域入侵檢測(cè)、越線檢測(cè)、人臉檢測(cè)、人流量統(tǒng)計(jì)、遺留物檢測(cè)、火焰檢測(cè)、線路質(zhì)量、線損隱患等識(shí)別功能，并可以基于其上提供更多的聯(lián)動(dòng)應(yīng)用。同時(shí)，平臺(tái)的實(shí)時(shí)智能分析識(shí)別技術(shù)構(gòu)架于后臺(tái)服務(wù)器端，不受前端監(jiān)控設(shè)備及固件影響，可以對(duì)任意攝像機(jī)指定進(jìn)行任意的識(shí)別種類，輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)同一監(jiān)控視頻同時(shí)進(jìn)行多種實(shí)時(shí)分析、或?qū)Χ囝愋投鄶?shù)量攝像機(jī)同時(shí)進(jìn)行批量識(shí)別任務(wù)等功能。