光伏電站運維一體化管理系統(tǒng)中心系統(tǒng)設計方案

1、光伏電站運維一體化管理系統(tǒng)中心系統(tǒng)設計方案1.1 中心系統(tǒng)組成中心系統(tǒng)主要由服務器、工作站、存儲系統(tǒng)、解碼系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)等組成。圖1中心系統(tǒng)拓撲圖同時中心系統(tǒng)還需保障系統(tǒng)來支撐平臺業(yè)務。為保障站端系統(tǒng)的監(jiān)控質(zhì)量，中心需具備完善的機房基礎(chǔ)保障和先進的網(wǎng)絡設備、豐富的網(wǎng)絡帶寬和光纖資源；為保障平臺的穩(wěn)定運行，中心可采用雙機雙網(wǎng)配置，雙機分別冗余部署在兩個不同的網(wǎng)絡中；為保障平臺的網(wǎng)絡安全，應在平臺與MIS網(wǎng)、電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)之間配置防火墻，通過定義安全策略來實現(xiàn)網(wǎng)絡安全；為保障平臺的應急能力，可在報警服務器接入短信/彩信報警模塊。1.2 服務器平臺服務器可以分布式部署、獨立運行，各服務器都

2、可以支持應用集群的方式冗余進行配置和在線擴充，具備彼此的應用服務器接管能力。服務器統(tǒng)一采用PC服務器；服務器應具備多CPU系統(tǒng)、高帶寬系統(tǒng)總線、I/O總線，具有高速運算和聯(lián)機事務處理（OLTP）能力，具備集群技術(shù)和系統(tǒng)容錯能力；服務器應支持雙路獨立電源輸入，采用機架式安裝。平臺主要有以下服務器：中心管理服務器、流媒體服務器、接入/報警服務器、級聯(lián)服務器、運維服務器等。其他軟件模塊可安裝在這些服務器實現(xiàn)功能。1.2.1.1 管理服務器管理服務器是綜合輔助系統(tǒng)中心系統(tǒng)的核心單元，應實現(xiàn)前端設備、后端設備、各單元的信令轉(zhuǎn)發(fā)控制處理，報警信息的接受和處理以及業(yè)務支撐信息管理，同時也需要提供用戶的認證、

3、授權(quán)業(yè)務以及提供網(wǎng)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。1.2.1.2 流媒體服務器流媒體服務器是綜合輔助系統(tǒng)中心系統(tǒng)的媒體處理單元，實現(xiàn)客戶端對音視頻的請求、接受、分發(fā)，流媒體服務器僅接受本域管理服務器的管轄，在管理服務器的控制下為用戶或其他域提供服務。流媒體服務器可實現(xiàn)集群部署，可實現(xiàn)分布式部署，即可向前端或其他流媒體服務器發(fā)起會話請求，也可以接受客戶端設備或其他流媒體服務器的會話請求。流媒體服務器能接受并緩存媒體流，進行媒體流分發(fā)，將一路音視頻流復制成多路。1.2.1.3 接入/報警服務器接入/報警服務器主要是視頻系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)各種報

4、警事件及其聯(lián)動處理，并可對報警消息進行分發(fā)及上傳。支持的聯(lián)動方式有客戶端聯(lián)動（視頻圖像、聲光顯示、信息疊加）、云臺聯(lián)動、通道錄像、報警輸出聯(lián)動、EMAIL通知、短信發(fā)送、通道抓圖等方式。提供完善的報警日志管理，方便事后查詢檢索。1.2.1.4 級聯(lián)服務器級聯(lián)服務器主要用于平臺之間的互聯(lián)互通，它將本平臺需要向其他平臺傳輸?shù)男帕睢⒁粢曨l流轉(zhuǎn)換成標準的協(xié)議，發(fā)往其他平臺的通信服務器，同時將收到的采用標準協(xié)議的信令、音視頻流轉(zhuǎn)換成本平臺所能解析的協(xié)議語言，送往其他服務器進行分析操作，由此實現(xiàn)平臺與平臺之間的互聯(lián)互通。1.2.1.5 運維服務器運維服務器主要能夠?qū)崿F(xiàn)視頻質(zhì)量診斷功能，視頻質(zhì)量診斷能夠?qū)η?/p>

5、端設備的圖像質(zhì)量進行智能分析，并對視頻圖像的清晰度（圖像模糊）、噪聲干擾（雪花點、條紋、滾屏）、亮度異常（過量、過暗）、偏色、畫面凍結(jié)、視頻丟失、云臺失控等常見攝像機故障進行檢測。其詳細功能介紹如下：1) 信號丟失診斷由于前端設備損壞或者傳輸環(huán)節(jié)故障引起的信號丟失現(xiàn)象，包括單色畫面，疊加OSD畫面等人造畫面。2) 圖像模糊診斷由于聚焦不當、鏡頭灰塵、鏡頭涂抹、異物遮擋導致的圖像畫面不清晰。3) 亮度異常診斷由于攝像機增益異常、曝光不當、光照條件異常等各種原因引起畫面過亮、過暗、閃爍等故障。4) 圖像偏色診斷由于視頻線路接觸不良、信號干擾等原因造成的視頻畫面發(fā)生色偏，甚至某種顏色缺失。5) 視頻

6、雪花診斷由于視頻信號干擾、線路接觸不良引起的點狀、尖刺等圖像質(zhì)量故障。6) 條紋干擾診斷由于線路老化、接觸不良、線路干擾導致的橫條、滾屏、波紋等帶狀、網(wǎng)狀等噪聲故障。7) 畫面凍結(jié)診斷由于傳輸系統(tǒng)故障導致的畫面凍結(jié)的故障，一般表現(xiàn)為畫面靜止不動，包括時標OSD部分不動。8) 云臺失控診斷由于機械故障或者安裝不當?shù)脑?，導致云臺不能轉(zhuǎn)動，或者轉(zhuǎn)動的方向與控制方向不一致。1.3 工作站1.3.1 監(jiān)控工作站監(jiān)控工作站負責對平臺所轄區(qū)域的實時預覽、錄像回放、環(huán)境量呈現(xiàn)、報警管理及視頻、報警等系統(tǒng)信息的獲取和控制。?？低旵/S控制客戶端專門用于對平臺視頻、環(huán)境量、報警調(diào)閱，對設備進行操作、控制，滿足

7、控制客戶端的要求。1.3.2 配置工作站配置工作站負責對平臺內(nèi)部進行大屏配置、權(quán)限管理、錄像管理、報警管理、安全管理、電子地圖管理、模擬量數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)庫管理、系統(tǒng)管理及視頻、報警等系統(tǒng)的配置管理。?？低旴/S配置客戶端專門用于對平臺進行維護、配置和管理，滿足配置客戶端需要實現(xiàn)的功能。1.4 存儲系統(tǒng)運維中心對前端重要區(qū)域及重要視頻圖像進行集中錄像存儲，站端系統(tǒng)采用視頻處理單元實現(xiàn)分布式存儲，分布式存儲與集中備份存儲的有效結(jié)合，可大大提高錄像資料保存的安全性與可靠性，減少由于錄像視頻資源丟失帶來的風險。目前主流的網(wǎng)絡存儲模式多為IP-SAN（基于IP以太網(wǎng)絡的SAN存儲架構(gòu)），該方式使用iS

8、CSI協(xié)議代替光纖通道（FC）協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)，直接在IP網(wǎng)絡上進行存儲，iSCSI協(xié)議就是把SCSI命令包在TCP/IP 包中傳輸，即為SCSI over TCP/IP。IP-SAN存儲模式需要配套存儲服務器，不但會增加服務器開支，而且可能多個系統(tǒng)故障點。在這樣的背景下，云存儲模式就應運而生。隨著云技術(shù)的發(fā)展，云存儲的應用大大提高系統(tǒng)性能和可靠性，同時降低客戶使用成本。1.4.1 CVR存儲模式CVR ( Cloud Video Recorder ) 視頻云存儲設備是集編碼設備管理、錄像管理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能為一體的視頻專用存儲設備。即把錄像功能和播放功能嵌入到存儲設備中，實現(xiàn)編碼器數(shù)據(jù)流直接寫

9、入存儲，或通過流媒體轉(zhuǎn)發(fā)寫入存儲。平臺和客戶端可以直接從存儲中點播、下載。圖2CVR媒體流走向圖采用CVR流存儲的優(yōu)勢：l 支持視頻流經(jīng)編碼器直接寫入存儲設備，由平臺或客戶端直接從存儲設備點播回放，減少了服務器的投入成本，避免服務器形成單點故障和性能瓶頸；l 存儲設備性能根據(jù)視頻碼流的特點優(yōu)化，可以承受大量監(jiān)控碼流并發(fā)寫入，大大提高了系統(tǒng)性能；l 存儲可以實現(xiàn)按需分配，存儲容量可以根據(jù)監(jiān)控規(guī)模的發(fā)展和增長來動態(tài)增長；l 客戶端、平臺直接接入，可實現(xiàn)對監(jiān)控數(shù)據(jù)的直接下載、檢索、瀏覽和回放等；l 可獲得極高的錄像導出速度，提供更流暢的錄像回放質(zhì)量，不再占用DVS/DVR資源數(shù)據(jù)，避免了編解碼器網(wǎng)口

10、的性能瓶頸；l 存儲具備檢索功能，對于存儲在CVR系統(tǒng)中的所有錄像資源，都可以隨時隨地進行靈活、快速、準確的檢索和回放；l 部署簡單，易擴展，支持分布式存儲與集中式管理的機制；l 高可靠性，存儲設備間各自獨立，任何單磁盤陣列的故障不會影響其他盤陣的正常使用；l 徹底解決以往模式反復讀寫造成的文件碎片問題；l 采用流媒體協(xié)議解決了存儲的掉電故障問題和存儲的文件系統(tǒng)損壞導致的監(jiān)控服務停止，數(shù)據(jù)丟失等故障問題；l 突破通用存儲邏輯卷的容量限制，提供超大容量錄像卷。1.4.2 存儲配置1) 需求容量計算需要考慮前端監(jiān)控路數(shù)、單路視頻圖像碼流、錄像時間、錄像保存時間。視頻圖像存儲空間計算公式：單個通道2

11、4小時存儲的存儲容量(GB)=【視頻碼流大小(Mb)×60秒×60分×24小時×存儲天數(shù)/8】/1024。以一路視頻圖像在7天、15天、30天所需要的占用空間估算如下：存儲天數(shù)視頻規(guī)格7天15天30天1920*1080(HD1080P)，8Mb碼流（最佳圖像效果）591126625321280*720(HD720P)，4Mb碼流（最佳圖像效果）2966331266720*576(D1)，2Mb碼流（最佳圖像效果）1483176332) 可用容量計算l 磁盤容量損失：標稱2TB的硬盤由于進制關(guān)系，其實際可用容量為2000/1.024/1.024/1.024

12、=1862GB。l 格式化損失：如果一個裸硬盤空間要被某個文件系統(tǒng)識別并且存儲該文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，則需要被該文件系統(tǒng)進行格式化，而這個過程有一定的空間損失。（可以理解為毛坯房的裝修，裝修都會占用一定的空間，不同的裝修風格占用的空間也不同）。CVR格式化損失通常為3%-5%，我們一般以5%計算。l RAID和熱備盤損失：RAID的主要特點是多硬盤冗余、并行工作，比起單盤模式性能高、可靠性強。RAID5中有1片盤的邏輯容量用于存儲校驗數(shù)據(jù)，熱備盤用來做故障替換，不存儲實際數(shù)據(jù)；經(jīng)測試8-12塊硬盤做一組RAID 5時讀寫性能最高，硬盤數(shù)量再往上增加，性能不會更好，增加到一定數(shù)量性能反而會有所下降。一

13、臺設備配置多組RAID可以分散磁盤壞掉時數(shù)據(jù)丟失的風險，如果多組RAID輪流工作還可以明顯降低磁盤的故障率。根據(jù)項目經(jīng)驗，推薦16盤位配置1組RAID和1片熱備盤，24盤位配置2組RAID和1或2片熱備盤，48盤位配置3組RAID和2或3片熱備盤（具體配置可根據(jù)項目情況進行調(diào)整）。l 設備選擇：選擇設備時，首先要考慮設備提供的存儲容量是否能夠滿足需求，其次再考慮提供這么大存儲容量的設備性能是否能夠滿足項目中前端并發(fā)寫入，如果不能滿足需要考慮更換更高性能產(chǎn)品或是選擇更小盤位產(chǎn)品來分擔設備壓力。不同系列產(chǎn)品對并發(fā)錄像數(shù)支持不同，根據(jù)實際項目前端碼流和并發(fā)路數(shù)進行選擇。3) 應用實例根據(jù)項目經(jīng)驗，推

14、薦16盤位配置1組RAID和1片熱備盤，24盤位配置2組RAID和1或2片熱備盤，48盤位配置3組RAID和2或3片熱備盤（具體配置可根據(jù)項目情況進行調(diào)整）。1臺DS-A1024R，配置24片2TB企業(yè)級SATA II硬盤，設備配置2組RAID5，另配置1片熱備盤，考慮到RAID、熱備盤和5%的空間格式化損失，本配置可以提供的有效容量為：(24-(2+1)×1臺)×1862×0.95/1024=38.28TB。1.5 解碼系統(tǒng)監(jiān)控中心的上墻視頻都是取自前端網(wǎng)傳過來的壓縮視頻，需要將壓縮視頻流解碼才能進行上墻顯示，總部監(jiān)控中心采用視頻綜合平臺解碼方式。視頻綜合平臺參

15、考ATCA ( Advanced Telecommunications Computing Architecture 高級電信計算架構(gòu) )標準設計，支持模擬及數(shù)字視頻的矩陣切換、視頻圖像行為分析、視音頻編解碼、集中存儲管理、網(wǎng)絡實時預覽、視頻拼接上墻等功能，是一款集圖像處理、網(wǎng)絡功能、日志管理、用戶和權(quán)限管理、設備維護于一體的電信級視頻綜合處理交換平臺。現(xiàn)階段?？低暰哂蠦10、B11、B12三系列產(chǎn)品，其中B10功能最為完善。主要功能如下：1) 硬件結(jié)構(gòu)l 4U，7U，12U三種標準機箱可選，滿足不同規(guī)模的監(jiān)控需求；l 標準機架式設計，運營級ATCA機箱系統(tǒng)；l 插拔式模塊化設計，可根據(jù)需求

16、靈活擴展；l 業(yè)務模塊支持熱插拔、雙電源冗余、智能風扇自動調(diào)溫，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；l 雙高速無阻塞背板設計，滿足大容量視頻數(shù)據(jù)高速交換的需求；l 12U機箱具備液晶屏，實時顯示設備狀態(tài)信息。2) 矩陣切換控制l 支持模擬、網(wǎng)絡、數(shù)字視頻信號的接入和切換輸出；l 支持高清、標清視頻切換及輸出；l 模擬視頻數(shù)字化后無壓縮直接交換輸出；l 支持鍵盤控制切換；l 模塊化輸入、輸出板設計，可根據(jù)需求組合為各種規(guī)格的數(shù)字視頻交換矩陣；l 支持多臺視頻綜合平臺光纖級聯(lián)，擴展視頻矩陣規(guī)模，實現(xiàn)多級矩陣級聯(lián)管理。3) 視頻編碼輸入l H.264視頻壓縮標準；l 支持BNC、VGA、RGB、HDMI、DVI、HD

17、-SDI、光纖接入編碼；l 支持復合流和視頻流編碼，復合流編碼時音頻和視頻同步；l 支持雙碼流技術(shù)。4) 視頻解碼輸出l 支持BNC、VGA、DVI、HDMI輸出顯示；l 支持BNC支持1/4畫面分割顯示，VGA、DVI、HDMI支持1/4/9/16畫面分割顯示；l 支持IPC、DVR、DVS視頻解碼上墻顯示；l 支持1080P及以下所有分辨率視頻解碼顯示；l 支持16個預設場景，用戶可以自定義每個場景電視墻布局。5) 大屏拼接l 支持大屏拼接功能，最多支持15組大屏；l 支持最大79個子屏進行拼接；l 支持開窗和漫游功能，最多可實現(xiàn)開4個窗口。6) 智能分析l 支持視頻場景智能分析報警圖片上

18、墻；l 支持穿越警戒面檢測、進入?yún)^(qū)域檢測、離開區(qū)域檢測、區(qū)域入侵檢測；l 支持徘徊檢測、物品遺留檢測、物品拿取檢測、停車檢測、人員聚集、快速移動檢測；l 支持智能報警觸發(fā)錄像、定時錄像、及其他方式報警錄像；l 支持視頻場景突變報警；對于攝像機移動，遮擋等造成短時間內(nèi)視頻場景信息發(fā)生大范圍的變化時產(chǎn)生報警。7) 錄像與存儲l 支持定時錄像、移動偵測錄像；l 支持錄像的預錄與延時；l 支持冗余錄像；l 支持錄像文件的鎖定與解鎖；l 支持硬盤盤組管理；l 支持NVR、CVR、NAS、IP-SAN等網(wǎng)絡集中存儲方式。8) 網(wǎng)絡功能l 內(nèi)置千兆交換機，具備多個千兆網(wǎng)口，用于網(wǎng)絡視頻的實時預覽、解碼上墻及

19、網(wǎng)絡集中存儲等；l 支持TCP/IP協(xié)議簇，支持RTSP、TCP、UDP、RTP、PPPoE、DHCP、DNS、DDNS、SADP等協(xié)議；l 支持單播和組播；l 支持網(wǎng)絡擴展信號量報警輸入輸出控制；l 支持遠程控制模擬、數(shù)字視頻的切換上墻；l 支持遠程獲取和配置參數(shù)，支持遠程導出和導入?yún)?shù)；l 支持遠程獲取系統(tǒng)運行狀態(tài)、系統(tǒng)日志；l 支持遠程重啟、恢復默認設置、升級等日常維護。9) 其他l 支持本地報警輸入輸出控制、支持串行接口擴展信號量控制；l 支持本地的大路數(shù)云臺控制；l 完備的操作、報警、異常及信息日志記錄；l 完備的用戶權(quán)限管理，權(quán)限可細化到通道。1.6 顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)主要是接收解碼

20、系統(tǒng)、PC信號等視頻數(shù)據(jù)在電視墻上顯示。1.6.1 產(chǎn)品介紹目前市面有三種主流拼接屏（LCD、PDP和 DLP），下表對三種大屏幕拼接產(chǎn)品的核心技術(shù)參數(shù)和性能方面的特點做了對比。產(chǎn)品類型LCDPDP等離子DLP顯像部件液晶面板等離子氣體電子微鏡光源熒光燈氣體發(fā)光UHP燈或LED亮度（cd/m2）50010001000450900圖像對比度1500:13000:110000:12000:1可視角度178度160度160°垂直110°物理分辨率1366×768853×4801024×768或1400x1050圖像清晰度很好一般中等色彩還原性最好較好

21、較好系統(tǒng)維護基本免維護容易灼傷 、灼傷后不可完全修復燈泡工作可靠性穩(wěn)定不適合顯示偏靜態(tài)圖像較穩(wěn)定拼縫6.7mm1mm1mm小結(jié)推薦使用，亮度高、對比度大、色彩好、維護成本低。不推薦使用，因為存在灼傷、物理分辨率低等缺陷。推薦使用，特別是對物理拼縫要求高的場合。根據(jù)對比，監(jiān)控中心電視墻建議采用?？低昄CD專業(yè)液晶監(jiān)視器拼接而成，也可配置普通液晶顯示器組合使用。監(jiān)視屏具體尺寸、數(shù)量、布局等根據(jù)具體客戶需求進行靈活組合。1.6.2 主要功能顯示系統(tǒng)除了基本的實時預覽功能，還可通過軟件平臺對電視墻進行拼接顯示、分割顯示、開窗顯示、開窗漫游、PC信號上墻顯示等功能。1.6.2.1 實時預覽通過先進的硬

22、件技術(shù)和海康威視自主圖像處理算法，使畫面有更好的色彩表現(xiàn)力。同時，對不同屏的機芯部件的性能做嚴格控制，確保不同屏幕的亮度、色彩一致性。使得輸入視頻信號可以真實的高質(zhì)量的顯示。1.6.2.2 拼接顯示將系統(tǒng)中多個或者全部屏幕作為一個整體進行畫面顯示。1.6.2.3 分割顯示在大屏系統(tǒng)中選擇任意選擇一個屏幕單元進行4、9、16分割窗口，分別顯示視頻圖像。1.6.2.4 開窗顯示在系統(tǒng)中任意選擇一個區(qū)域作為一個新的窗口，顯示視頻圖像。1.6.2.5 開窗漫游在系統(tǒng)中任意選擇一個區(qū)域作為一個新的窗口，顯示視頻圖像，可以任意拖動變換該窗口位置，并可以拉伸該窗口縮放圖像大小。1.6.2.6 PC信號上墻顯

23、示通過網(wǎng)絡抓屏，并將其投影至大屏顯示器上進行顯示控制。 1.7 網(wǎng)絡系統(tǒng)1.7.1 主干交換機平臺需配置主干網(wǎng)三層交換機，三層交換機通過使用硬件交換機構(gòu)實現(xiàn)了IP的路由功能，其優(yōu)化的路由軟件使得路由過程效率提高，解決了傳統(tǒng)路由器軟件路由的速度問題，可以說三層交換機具有“路由器的功能、交換機的性能”。二層交換機會因為無法分割廣播域而無法隔離廣播風暴，采用傳統(tǒng)的路由器，雖然可以隔離廣播，但是性能又得不到保障。而三層交換機的性能非常高，既有三層路由的功能，又具有二層交換的網(wǎng)絡速度。二層交換是基于MAC尋址，三層交換則是轉(zhuǎn)發(fā)基于第三層地址的業(yè)務流；除了必要的路由決定過程外，大部分數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程由二層交換

24、處理，提高了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的效率。綜合監(jiān)控系統(tǒng)由于存在視頻監(jiān)控，需要傳輸視頻等多媒體信息，三層交換機具有QoS（服務質(zhì)量）的控制功能，可以給不同的應用程序分配不同的帶寬?？梢詫ｉT為視頻傳輸預留一定量的專用帶寬，相當于在網(wǎng)絡中開辟了專用通道，其他的應用程序不能占用這些預留的帶寬，因此能夠保證視頻流傳輸?shù)姆€(wěn)定性。而普通的二層交換機就沒有這種特性，因此在傳輸視頻數(shù)據(jù)時，就會出現(xiàn)視頻忽快忽慢的抖動現(xiàn)象。 視頻點播（VOD）也是用戶經(jīng)常使用的業(yè)務。但是由于有些視頻點播系統(tǒng)使用廣播來傳輸，而廣播包是不能實現(xiàn)跨網(wǎng)段的，這樣VOD就不能實現(xiàn)跨網(wǎng)段進行；如果采用單播形式實現(xiàn)VOD，雖然可以實現(xiàn)跨網(wǎng)段，但是支持的同時連接數(shù)就非常少，一般幾十個連接就占用了全部帶寬。而三層交換機具有組播功能，VOD的數(shù)據(jù)包以組播的形式發(fā)向各個子網(wǎng)，既實現(xiàn)了跨網(wǎng)段傳輸，又保證了VOD的性能。1.7.2 防火墻防火墻是一種計算機硬件和軟件的結(jié)合，使內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)之間、專用網(wǎng)與公共網(wǎng)之間建立起一個安全網(wǎng)關(guān)（Security Gateway），從而保護內(nèi)部