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建設(shè)背景

隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)為政府部門開展社會管理和公共服務(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)運檢、石油勘探、管道運輸?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，電力運檢系統(tǒng)愈發(fā)受到考驗。

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

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

建設(shè)思路

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

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

（3）統(tǒng)一視頻監(jiān)控布點規(guī)劃：按照點、線、面、無人機網(wǎng)格進行視頻監(jiān)控布點規(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)一標準和規(guī)范：制定高清視頻監(jiān)控信息接入標準，將前端接入標準化。

平臺架構(gòu)

從邏輯上，平臺主要由以下模塊組成：

前端設(shè)備、接入服務(wù)器集群、存儲服務(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。

各個模塊的作用簡要描述如下：

1)前端設(shè)備

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

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)點運行狀態(tài)，并進行實時的更新。

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)客戶需求進行對前端設(shè)備調(diào)度，以及對JobKeeper的任務(wù)分發(fā)。同時，進行信息數(shù)據(jù)的處理，以完成整個平臺的調(diào)度工作。

4)存儲服務(wù)器集群

提供海量的存儲空間，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)器的形式對外提供標準的RTSP流媒體服務(wù)，用戶根據(jù)相應(yīng)的流媒體RTSP地址，即可實時地獲取系統(tǒng)處理完后的實時視頻數(shù)據(jù)，以供監(jiān)控和遠程訪問。

7)客戶端

視頻矩陣、電視墻、PC客戶端、移動終端等等。

詳細設(shè)計

1）前端設(shè)備

包括：本項目主要包含網(wǎng)絡(luò)攝像機、無人機航拍數(shù)據(jù)等，通過RTSP標準流媒體協(xié)議對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)用云臺等操作。

2）接入服務(wù)器

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

3）中心服務(wù)器

平臺的核心控制部分，實現(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)點處理各項任務(wù)、并實現(xiàn)對整個平臺的統(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)點運行狀態(tài)，并進行實時的更新。

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)客戶需求進行對前端設(shè)備調(diào)度，以及對JobKeeper的任務(wù)分發(fā)。同時，進行信息數(shù)據(jù)的處理，以完成整個平臺的調(diào)度工作。

d）對服務(wù)器集群進行統(tǒng)一的調(diào)度管理，獲取每臺機器的運行狀態(tài)。根據(jù)機器的運行狀態(tài)進行自動調(diào)度和部署，負載均衡，提高機器的使用率，進而提高服務(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)，查錯排錯，保證系統(tǒng)的無人值守、自動生長的高效性。

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

4）存儲服務(wù)器集群

使用曙光新一代ParaStor云存儲系統(tǒng)，提供統(tǒng)一的存儲資源池，用以存儲關(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，支持網(wǎng)絡(luò)掛載盤符的模式，以滿足整個平臺中其他模塊的存儲需求。

曙光ParaStor300S分布式存儲系統(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)點損壞時，數(shù)據(jù)不丟失，同時可以控制的可用存儲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)重建時還需要對外提供服務(wù)，所以使用節(jié)點上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)存存儲網(wǎng)絡(luò)，為了避免單個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時導(dǎo)致的無法讀寫的問題，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)也進行了冗余配置，即每個數(shù)據(jù)控制器上配置兩個數(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云存儲系統(tǒng)是一款通用存儲平臺，提供非結(jié)構(gòu)化海量數(shù)據(jù)的存儲功能，以集群文件系統(tǒng)和集群NAS方式向用戶提供服務(wù)。

ParaStor云存儲系統(tǒng)可以提供TB/s級的高速帶寬和EB級的海量存儲空間，能夠滿足飛機汽車船舶設(shè)計、生物基因研究、材料科學(xué)研究、天氣預(yù)報、地震監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測分析、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)、動漫渲染、視頻編輯處理等領(lǐng)域中對于存儲容量和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)三個子模塊，主要負責(zé)對完成對接入視頻的各項處理任務(wù)，諸如：內(nèi)容識別、實時轉(zhuǎn)碼、錄像存儲等，再將處理好的結(jié)果發(fā)送至流媒體服務(wù)器和存儲服務(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

1.高性價比和可伸縮性

“云視頻平臺”構(gòu)建于曙光ParaStor300S云存儲之上，有著低廉、高可靠性的海量存儲能力、數(shù)據(jù)處理能力和無限可擴展能力，當(dāng)用戶存儲需求增長時，也僅需添加存儲節(jié)點即可，并且支持熱插拔、服務(wù)不停動態(tài)升級等功能，這將大幅降低用戶的投資及升級維護費用。

2.強大的視頻整合能力

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)控廠家的視頻對接，支持RTSP、GB/T 28181等標準化視頻監(jiān)控協(xié)議對接，支持SDK開發(fā)對接。針對高清視頻數(shù)據(jù)、無人機數(shù)據(jù)均有較好的整合能力。

3.高可靠云存儲技術(shù)

曙光ParaStor300S云存儲系統(tǒng)將控制流和數(shù)據(jù)流分離，數(shù)據(jù)訪問時多個存儲服務(wù)器同時對外提供服務(wù)，實現(xiàn)高并發(fā)訪問。自動均衡負載，將不同客戶端的訪問負載均衡到不同的存儲服務(wù)器上。系統(tǒng)性能隨節(jié)點規(guī)模的增加呈線性增長，系統(tǒng)的規(guī)模越大，云存儲系統(tǒng)的優(yōu)勢越明顯, 沒有性能瓶頸，整個云存儲系統(tǒng)無單點故障，硬件故障自動屏蔽。

4.視頻動態(tài)接入技術(shù)

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

5.視頻內(nèi)容智能識別

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。平臺的智能圖像檢索采用先進的圖像處理技術(shù)，并結(jié)合模式識別，支持對海量視頻的智能分析，提供諸如區(qū)域入侵檢測、越線檢測、人臉檢測、人流量統(tǒng)計、遺留物檢測、火焰檢測、線路質(zhì)量、線損隱患等識別功能，并可以基于其上提供更多的聯(lián)動應(yīng)用。同時，平臺的實時智能分析識別技術(shù)構(gòu)架于后臺服務(wù)器端，不受前端監(jiān)控設(shè)備及固件影響，可以對任意攝像機指定進行任意的識別種類，輕松實現(xiàn)對同一監(jiān)控視頻同時進行多種實時分析、或?qū)Χ囝愋投鄶?shù)量攝像機同時進行批量識別任務(wù)等功能。