安防工程 高空瞭望 工業自動化

High altitude observation

高空瞭望
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高空瞭望解決方案
發布時間:2021-07-24

1.1 現狀描述

1.1.1 采用地麵巡護

地麵巡護,主要任務是向群眾宣傳,控製人為火源,深入瞭望台觀測的死角 進行巡邏。對來往人員及車輛,野外生產和生活用火進行檢查和監督。存在的不足是巡護麵積小、視野狹窄、確定著火位置時,常因地形地勢崎嶇、森林茂密而出現較大誤差;在交通不便、人煙稀少的偏遠山區,無法進行地麵巡護,需用各種交通工具費用及人員工資費用,隻能用視頻監測方法來彌補。

1.1.2 采用瞭望台監測

瞭望台監測,是通過瞭望台來觀測林火的發生,確定火災發生的地點,報告火情,它的優點是覆蓋麵較大、效果較好。存在的不足:是無生活條件的偏遠林區不能設瞭望台;它的觀察效果受地形地勢的限製,覆蓋麵小,有死角和空白觀察不到,對煙霧濃重的較大麵積的火場、餘火及地下火無法觀察;雷電天氣無法上塔觀察;瞭望是一種依靠了望員的經驗來觀測的方法,準確率低,誤差大。 另外瞭望員人身安全受雷電、野生動物、森林腦炎等的威脅。

1.1.3 采用航空巡護

航空巡護,是利用巡護飛機進行林火的探測。它的優點是巡護視野寬、機動性大、速度快同時對火場周圍及火勢發展能做到全麵觀察,可及時采取有效措施。 但也存在著不足:夜間、大風天氣、陰天能見度較低時難以起飛,同時巡視受航 線、時間的限製,而且觀察範圍小,隻能一天一次對某一林區進行觀察,如錯過觀察時機,當日的森林火災也觀察不到,容易釀成大災,固定飛行費用幾千元/小時,成本高,租用飛機費用昂貴,飛行費用嚴重不足,這就需要用定點視頻監測來彌補其不足。

1.1.4 采用衛星遙感

衛星遙感,利用極軌氣象衛星、陸地資源衛星、地球靜止衛星、低軌衛星探測林火。能夠發現熱點,監測火場蔓延的情況、及時提供火場信息,用遙感手段製作森林火險預報,用衛星數字資料估算過火麵積。它探測範圍廣、搜集數據快、能得到連續性資料,反映火的動態變化,而且收集資料不受地形條件的影響,影像真切。
存在的不足:準確率低,需要地麵花費大量的人力、物力、財力進行核實,尤其是交通不便的地方,火情核實十分重要。在接到熱點監測報告2小時內應反 饋核查情況和結果。衛星遙感監控森林防火的其不足是:
熱點達到3個像素時,火已基本成災。從衛星過境到核查通知撲火隊伍時間過長,起不到“打早、打小、打了”的作用。
 
係統拓撲圖

總圖
 

1.2 係統組成

森林防火監控係統由前端係統、傳輸網絡、平台這三個相互銜接、缺一不可的部分組成。

1.2.1 前端係統

前端係統對林區現場的圖像及環境信息等信息進行采集、編碼及上傳,並根據製定的規則進行自動化聯動。

1.2.2 傳輸網絡

利用光纖網絡,可看見安裝在幾公裏或幾百公裏以外的監控點上的圖像,可將攝像機、鏡頭拍攝的現場圖像、聲音實時傳輸到監控中心。

1.2.3 平台

主控中心平台可管理所轄林區的所有設備,接收由所林區上報的視音頻及環境信息,同時可以滿足平台用戶視頻、音頻信息查看、林區設備控製的需求。

前端典型架構

前端

1.3 功能設計及預留接口

實時視頻監視
環境數據監測
遠程控製
語音對講
錄像回放
配置維護
與GIS係統相結合

1.4 紅外熱成像攝像機

紅外熱成像視頻是遠紅外熱圖像,經過一係列的處理,可形成物體表麵的熱圖像,並進行相關部位的溫度測量。且克服雨雪霧的能力較高,所以在夜間以及較惡劣氣候條件下,采用紅外熱成像監控設備可以對各種目標進行可靠監控及預警。
 

1.5 環境監控報警主機

環境監控報警主機可以通過4-20mA模擬量接口、開關量接口、RS-485串口與各子係統連接,對各種數據進行匯集,處理成數字信號,並可以提供向上的接口供主站訪問、管理。

1.5.1 溫濕度傳感器

溫濕度傳感器,采用傳感、變送一體化設計,采集溫濕度數據,進行數據校正轉換,轉換成4-20mA電流環信號連接至環境監控報警主機,溫濕度模擬量能實時上傳主控中心,控製中心能隨時查閱林區的環境溫濕度,並做出相應的處理。

1.5.2 風速傳感器

風速傳感器顧名思義是測量空氣流速的儀器,儀器內的轉速傳感器能把風速轉換成4-20mA電流環信號上傳連接至環境監控報警主機,能把現場風速實時上傳主控中心,控製中心能隨時查閱林區的風速,並做出相應的處理。

1.6 森林防火專用平台軟件

網絡高清森林防火專用平台軟件,是向日葵丝瓜app下载网址进入根據森林防火係統的特點開發而成。軟件可以支持超大規模的部署,能滿足多級管理的應用需求。軟件采用模塊化構建方式,可應需裁剪;采用Web Service作為對外的服務接口協議,方便二次開發商集成;方便的增值業務集成;統一的平台內部協議;統一的部署和管理。

1.7 與林區自動氣象站係統對接

可與林區氣象站係統進行對接,將氣象站監測的風向、風速、溫度、濕度等各種環境量數據與監視係統進行整合,以求最大程度挖掘係統潛力,最大程度提升管理品質,為客戶創造最大價值。

1.8 保障係統

1.8.1 供電係統

監控中心采用普通辦公用電:為防止意外停電,中心使用UPS電源,以保證最低8小時持續供電。
前端基站供電:前端基站的供電方式主要是市電以及UPS供電。  

1.8.1.1 UPS或蓄電池

UPS就是不間斷電源,它是一種含有儲能裝置,以逆變器為主要元件,穩壓、穩頻輸出的電源保護設備,它可以解決電力的斷電、低電壓、高電壓、突波、雜訊等現象。UPS 還有個優點是反應迅速(響應時間短),如果采用後備式,而且蓄電池配置合理的話,可以有效延長用電設備的“續航”時間。

1.8.2 防雷係統

避雷針
對於支架安裝的攝像機,由於位置較高,可能會受到直擊雷的危害,因此需安裝避雷針,采用扁鋼或其他等效導體作為引下線,泄放雷擊放電電流。避雷針的架設需要綜合考慮周邊環境進行設計,確保林區設備(攝像機、終端盒)處於直擊雷防護範圍內。
接地
攝像機外殼、攝像機支架及場地終端盒等應進行可靠接地,接入接地係統。
線纜防雷器
為進一步提高係統的抗雷擊能力,除設備需具備防雷功能外,電源線應滿足三級防雷要求,弱電線路應采取防浪湧措施。各類可能引入雷擊的線纜應加裝各種防雷器。對於模擬攝像機,建議采用三合一(電源、視頻、485線纜)防雷器;對於網絡攝像機,建議采用單相電源防雷器及機架式網絡信號防雷器。
 
傳輸網絡設計

1.9 專網

在我國電子政務的指導性文件中詳細提出了電子政務網由電子政務內網與電子政務外網組成。無線傳輸

1.9.1 微波傳輸

微波是一種頻率超過1GHz的電磁波,波長範圍在毫米~厘米數量級,其波長比普通無線電波更短。微波傳輸類似光線直線傳輸,是一種視距範圍內的接力傳輸。

1.9.2 3G傳輸

3G,其全稱為3rd Generation,中文含義就是指第三代數字通信第三代與前兩代的主要區別是在傳輸聲音和數據的速度上的提升,且更多考慮對無線數據業務的支持。3G同樣是一種微波傳輸的一種,由於3G本身隻是一個概念,對於頻段並沒有統一的劃分。目前中國電信現在擁有800MHz C網,而其它運營商的3G是2000MHz頻段。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式,提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。為了提供這種服務,無線網絡必須能夠支持不同的數據傳輸速度,也就是說在室內、室外和行車的環境中能夠分別支持至少2Mbps(兆字節/每秒)、384kbps(千字節/每秒)以及144kbps的傳輸速度。
 
 

1.10 監控中心典型架構


中心
 

1.11 硬件設備組成

地區級平台通過森林防火專網與林區監控係統連接,對前端監控資源進行整合,對前端設備進行集中維護和管理;省級平台通過森林防火專網與地區級平台的級聯服務器通信,級聯服務器把命令轉發至其他應用服務器實現對前端資源的監控。
平台主要由應用服務器、客戶端、存儲設備、解碼設備、網絡交換機、防火牆、大屏顯示設備等組成。為保障前端係統的監控質量,平台需具備完善的機房基礎保障和先進的網絡設備、豐富的網絡帶寬和光纖資源;為保障平台的穩定運行,平台的網絡采取雙網配置,所有設備都冗餘配置在兩個不同的網絡中。

1.11.1 服務器

主站係統的服務器可以分布式部署、獨立運行,各服務器都可以支持應用集群的方式冗餘進行配置和在線擴充,具備彼此的應用服務器接管能力。

1.11.1.1 管理服務器

管理服務器是綜合監控主站係統的核心單元,應實現前端設備、後端設備、各單元的信令轉發控製處理,報警信息的接受和處理以及業務支撐信息管理,同時也需要提供用戶的認證、授權業務以及提供網絡設備管理的應用支持,包括配置管理、安全管理、計費管理、故障管理、性能管理等等。

1.11.1.2 流媒體服務器

流媒體服務器是綜合監控係統省級主站的媒體處理單元,實現客戶端對音視頻的請求、接受、分發,流媒體服務器僅接受本域管理服務器的管轄,在管理服務器的控製下為用戶或其他域提供服務。

1.11.1.3 存儲服務器

存儲服務器是網絡存儲的管理者,集中配置以海量存儲方式實現錄像計劃,並按計劃執行錄像任務。存儲管理服務器通過虛擬存儲管理技術,支持DAS、NAS、IP-SAN各種存儲設備;支持集中存儲管理模式,也支持站端控製主機分布式存儲方式;支持PB級海量音視頻數據存儲、快速檢索;支持靈活的備份策略;支持數據自動修複技術(數據補錄),支持報警集中存儲和重要事件集中備份管理。

1.11.1.4 級聯服務器

級聯服務器主要用於平台與平台之間的互聯互通,它將本平台需要向其他平台傳輸的信令、音視頻流轉換成標準的協議,發往其他平台的通信服務器,同時將收到的采用標準協議的信令、音視頻流轉換成本平台所能解析的協議語言,送往其他服務器進行分析操作,由此實現平台與平台之間的互聯互通。

配置客戶端

配置客戶端負責對平台內部進行大屏幕配置、權限管理、錄像管理、告警管理、安全管理、電子地圖管理、模擬量數據管理、數據庫管理、係統管理及林區攝像機、燈光等係統的配置管理。

1.11.1.5 監控客戶端

監控客戶端負責對主站所轄林區的攝像機視頻和錄像信息查看,電子地圖管理,模擬量數據實時曲線瀏覽和曆史數據檢閱及攝像機、燈光等係統信息的獲取和控製。
網絡高清C/S控製客戶端專門用於對主站係統視頻、環境信息調閱,對設備進行操作、控製,滿足控製客戶端的要求。

存儲設備

主站係統由於管理著下屬成百上千的設備,需對站端視頻錄像和數據進行存儲。數據需通過數據庫進行管理,NAS對於讀寫頻繁的數據庫係統,不是很適合。對於數據庫存儲這種讀寫要求使用率高的任務來說,IP-SAN比較合適,建議采用網絡高清係列高性能IP-SAN。

1.11.2 短信模塊

短信模塊(俗稱短信貓),是一種基於無線GSM技術的工業級MODEM,內嵌GSM無線通信模塊,插入移動運營商的手機SIM卡後,可用來收發短信。短信模塊通過串口數據線和管理服務器相連,在平台軟件中可以配置報警聯動短信功能,當林區發生報警時,通過短信模塊把報警信息及時發送給相關負責人。

1.11.3 防火牆(選配)

防火牆是一種計算機硬件和軟件的結合,使內部網和外部網之間、專用網與公共網之間建立起一個安全網關(Security Gateway),從而保護內部網或專用網免受非法用戶的侵入,防火牆主要由服務訪問規則、驗證工具、包過濾和應用網關4個部分組成。

1.11.4山頂機房建設

平整場地20平米,機房基礎土建及防雷施工,市電接入,機房製作安裝,走線架及支撐製作安裝。

1.12平台架構

麵向服務的軟件架構SOA將成為新一代網絡服務的基礎框架,其在傳統的IT開發領域取得了良好的發展,將SOA的思想引入到森林防火平台軟件的開發中來,有力的保證了向日葵視頻网站入口設計的先進性。
通過使用SOA的架構,以鬆散耦合的方式公開業務服務,更易於集成和管理複雜性、更快地整合現有係統;通過良好的分層結構,統一的接口服務,可以有效減少服務督察平台的複雜度。森林防火平台軟件的架構層次如下圖所示。

1.12.1基礎開發平台

對操作係統、數據庫、安全加密、多媒體協議的封裝,屏蔽差異,實現上層應用的平台無關性,提高開發效率和係統兼容性。

1.12.2 平台服務

在平台服務層向日葵視頻网站提供了中心管理、認證授權、校時服務、流媒體服務、存儲服務、網絡管理、報警管理等通用服務外,還提供了電信級係統必須具備的負載均衡、雙機熱備等服務。

1.12.3 業務邏輯子係統

通過常用業務的歸納、封裝,這層提供了視頻、報警、智能、對講、電子地圖等監控安防業務,方便應用層調用。

1.12.4 應用係統

網絡高清森林防火平台軟件除了有傳統的C/S客戶端,也有基於最新WEB技術的B/S客戶端,最大程度滿足森林防火的不同場合下的需要。

1.12.5 Web Service接口

網絡高清森林防火係統平台軟件通過Web Service提供對外接口,這可以在異種操作係統、異種語言之間進行交互,也是和其他IT和業務應用程序集成的最好方法。

1.13 平台特點

網絡高清森林防火平台軟件在功能上有以下特點:
支持海量設備接入。
分布式監控,部署、升級靈活方便。
集中管理,多級別控製,完善的用戶權限定義。
巡檢設備和服務器工作狀態,係統安全可靠。
統一的報警管理,支持多種聯動方式。

1.14 平台運行環境

1.14.1 操作係統

服務器選用Linux操作係統,Linux係統有著良好的安全性,可以有效確保係統的數據安全。

1.14.2 數據庫

平台能夠兼容所有數據庫,可配置通用、成熟的商用數據庫作為監控設備配置信息、監控數據庫、曆史數據庫的存儲及管理平台。

1.14.3 雙機切換軟件

為確保視頻森林防火係統的穩定工作,係統采用了雙機熱備的方式,即部署兩台軟硬件配置完全一樣的服務器,當一台服務器出現故障的時候,另外一台服務器接替其工作。
雙機之間通過以太網線和串口線進行“雙重心跳偵測”,但還需部署軟件切換軟件,當備機偵測不到主機的心跳信號時,根據預設的軟件規則進行主備切換。

1.15 平台模塊

森林防火係統平台主要包括中心管理、存儲管理、存儲、流媒體、報警、網管、雲台代理、客戶端等模塊,還可按需添加設備接入、智能分析、電視牆等模塊。

1.15.1 中心管理模塊

中心管理模塊是整個係統的核心組件,提供統一的認證、授權、管理服務。作為認證模塊,支持AAA、PKI/PMI的集成;作為管理模塊,對係統內的用戶、角色、權限、前端設備錄像設備、各種服務器進行集中配置管理;作為應用模塊,提供各類業務,提供完善的日誌管理和審計功能。

1.15.2 存儲管理模塊

存儲管理模塊通過虛擬存儲管理技術,支持DAS、NAS、IP-SAN各種存儲設備;支持集中存儲管理模式;支持PB級海量音視頻數據存儲、快速檢索;支持靈活的備份策略;支持數據自動修複技術(數據補錄),支持報警集中存儲和重要事件集中備份管理。

1.15.3 存儲模塊

存儲模塊對係統內全部的存儲介質進行管理;對存儲管理模塊進行管理,為要錄像的視頻通道分配空間。

1.15.4 流媒體模塊

流媒體模塊支持實時視頻數據的轉發及分發;支持存儲數據的回放點播(VOD);支持Qos管理,對帶寬進行合理使用;支持用戶和事件的優先級管理;支持級聯和分布式部署;支持視頻流相關的統計信息。

1.15.5 報警模塊

報警模塊管理係統內各種報警事件及其聯動處理,並可對報警消息進行分發及上傳。支持的聯動方式有客戶端聯動(視頻圖像、聲光顯示、信息疊加)、雲台聯動、通道錄像、報警輸出聯動、EMAIL通知、短信發送、通道抓圖等方式。提供完善的報警日誌管理,方便事後查詢檢索。

1.15.6 網管模塊

網管模塊對係統內的網絡運行狀況,設備運行狀況、服務器運行狀況進行監視和管理,並能以各種圖表的形式進行實時顯示。主要提供資源清單管理、遠程維護管理、性能管理、故障管理、日誌管理。對各種維護數據可以進行查詢、統計,並生成相關報表。

1.15.7 雲台代理模塊

雲台代理模塊可以實現用戶根據權限擁有不同的控製級別,按優先級對雲台進行控製;通過雲台代理服務,可以去控製各種型號的矩陣,實現模數互控。

1.15.8 客戶端

1.15.8.1 C/S客戶端

C/S客戶端主要用於實時監控圖麵的查看,平台客戶端內置C/S客戶端程序,可以在係統管理服務器認證下訪問林區所有現場設備,實現輪循預覽、語音對講、報警處理、曆史錄像搜索回放、電子地圖等功能;支持矩陣解碼卡、解碼器等設備大屏輸出控製;還支持備份管理、日誌管理、係統配置等功能。

1.15.8.2 B/S客戶端

B/S客戶端通過WEB瀏覽器對係統進行管理、信息發布、維護統計、實時監控和錄像標簽檢索回放,采用WEB2.0技術,操作更順暢、畫麵刷新速度更快,可作為應急指揮平台及非平台用戶的主要監控程序。B/S客戶端包括配置客戶端、控製客戶端。

1.15.9 電視牆模塊

電視牆模塊支持軟件解碼大屏輸出,支持解碼卡、解碼器、模擬/數字矩陣控製輸出,支持鍵盤、3D搖杆控製,支持高清解碼輸出,支持文件回放上牆,支持報警聯動上牆。

1.16 平台基本功能

1.16.1 視頻監控

1.16.2 錄像管理

1.16.3 存儲管理

1) 係統采用分布式存儲方式,平台對報警錄像進行存儲或按需設置存儲;
2)錄像存儲格式為D1/4CIF可調,可根據錄像保存的時間需求配置硬盤。

1.16.4 數據轉發

1) 支持對視頻流、前端錄像、控製信息、報警信息、語音對講流等數據的轉發,所有視音頻數據的編碼格式和控製信息等均符合國家電網的要求;
2) 支持IP單播的方式查看視頻流,支持轉發組播視音頻流。

1.16.5 語音功能

1)支持林區前端語音廣播;
2) 支持平台與林區之間及兩個平台之間的雙向語音對講;
3) 支持平台內的客戶端用戶對講。

1.16.6 遠程控製

1.16.7 報警管理

1.16.8 電子地圖

1)支持在地圖上直接對攝像機等設備進行管理;
2)支持增加、修改和刪除電子地圖的圖層,並可進行切換,具有超級鏈接功能;
3)支持對地圖進行放大、縮小和漫遊;
4)支持報警事件聯動,可以圖標閃爍、彈視頻窗口等。

1.16.9 權限管理

1)用戶權限配置分為三部分:用戶、部門、角色,不同用戶可以設置所屬部門和隸屬角色,相關操作時根據優先級提供優先級高的用戶優先使用權利,用戶權限可以在線進行授權、轉移和取消;
2)權限配置可以針對功能進行授權,比如有沒有控製雲台攝像機的權限,也支持針對數據的授權,比如有沒有回放錄像文件的權限;
3)支持通過權限管理劃分責任區域用戶,通過不同的責任區域用戶來檢查責任區的在線和離線;
4)支持通過權限管理分配責任區用戶隻對該責任區域內的設備擁有權限,實現責任區域的視頻、報警及統計信息的分區分流;

1.16.10 安全管理

1)支持對用戶登錄、操作應進行權限查驗;
2)係統所有重要操作,如登錄、控製、退出等,均應有操作記錄,係統可對操作記錄進行查詢和統計,所有操作記錄具有不可刪除和不可更改性;
3)係統保存的所有重要數據,包括用戶信息、報警信息、操作記錄、日誌等,不可刪除和不可更改。

1.16.11 係統管理

1.16.12 報表管理

1)報表數據
a)支持將曆史報警數據和相關統計信息輸出成報表;
b)支持將各類攝像機可用率等信息輸出成報表。
2)報表類型
支持下列報表方式:日報、周報、月報、季報及年報,報表的生成時間、內容、格式和打印時間用戶可以自行輸入並保存在報表中。
3)報表調用
支持對報表數據導出成EXCEL文件格式進行保存。

1.16.13 Web配置及監控

1)WEB配置客戶端可以實現係統資源的配置,支持對WEB用戶進行統一的權限設置和管理;
2)WEB監控客戶端可以實現視頻信息的監控,支持曆史報警信息的檢索、回放;
3)支持主流的網絡瀏覽器,控件可以自動下載和升級;
4)支持200人以上的並發訪問能力,在並發訪問人數達到上限後,可以根據優先級將低優先級用戶自動斷開;
5)WEB客戶端可以隨時隨地接入平台。

1.17 平台性能參數

單台流媒體轉發設備可同時轉發的視頻信號的數量(1080P畫麵)不低於 16路;
單台客戶端可同時顯示實時D1畫麵的數量不低於8路。
平台最大可接入前端攝像頭數量:不低於 5000 個。
平台最大可接入的並發客戶端數量:不低於 200 個。
平台支持同時登錄的最大用戶量:不低於 200 個

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