森林防火及防护监控系统解决方案

森林防火防护监控系统解决方案森林防火防护监控系统解决方案 杭州海康威视系统技术有限公司 公司总部 杭州市滨江区东流路700号 客服热线 400 700 5998 网址 精品文档 目 录 第 1 章 概述 5 1 1 项目背景 5 1 2 需求分析 5 1 3 现状描述 6 1 3 1 采用地面巡护 6 1 3 2 采用瞭望台监测 6 1 3 3 采用航空巡护 6 1 3 4 采用卫星遥感 6 1 4 现状解决 7 第 2 章 系统总体设计 8 2 1 森林防火组织架构 8 2 2 系统拓扑图 9 2 3 设计思路 9 2 4 设计目标 9 2 5 系统组成 10 2 5 1 前端系统 10 2 5 2 传输网络 10 2 5 3 平台 11 第 3 章 前端系统设计 12 3 1 系统概述 12 3 2 前端典型架构 12 3 3 功能设计 12 3 4 红外热成像摄像机 13 3 5 环境监控报警主机 14 3 5 1 温湿度传感器 14 精品文档 3 5 2 风速传感器 14 3 5 3 烟感传感器 14 3 6 森林防火专用平台软件 15 3 7 与林区自动气象站系统对接 15 3 8 保障系统 15 3 8 1 供电系统 15 3 8 2 防雷系统 18 第 4 章 传输网络设计 19 4 1 专网 19 4 2 无线传输 19 4 2 1 微波传输 20 4 2 2 3G 传输 20 第 5 章 监控中心设计 22 5 1 监控中心典型架构 22 5 2 硬件设备组成 22 5 2 1 服务器 22 5 2 2 客户端 24 5 2 3 存储设备 25 5 2 4 解码设备 26 5 2 5 大屏显示设备 26 5 2 6 短信模块 27 5 2 7 防火墙 27 第 6 章 平台软件设计 30 6 1 平台架构 30 6 1 1 基础开发平台 31 6 1 2 平台服务 31 6 1 3 业务逻辑子系统 31 精品文档 6 1 4 应用系统 31 6 1 5 Web Service 接口 31 6 2 平台特点 31 6 3 平台运行环境 32 6 3 1 操作系统 32 6 3 2 数据库 32 6 3 3 双机切换软件 32 6 4 平台模块 32 6 4 1 中心管理模块 33 6 4 2 存储管理模块 33 6 4 3 存储模块 33 6 4 4 流媒体模块 33 6 4 5 报警模块 33 6 4 6 网管模块 34 6 4 7 云台代理模块 34 6 4 8 客户端 34 6 4 9 电视墙模块 35 6 5 平台基本功能 35 6 5 1 视频监控 35 6 5 2 录像管理 36 6 5 3 存储管理 36 6 5 4 数据转发 37 6 5 5 语音功能 37 6 5 6 远程控制 37 6 5 7 报警管理 38 6 5 8 电子地图 38 6 5 9 权限管理 38 6 5 10 安全管理 39 精品文档 6 5 11 系统管理 39 6 5 12 报表管理 40 6 5 13 Web 配置及监控 40 6 6 平台性能参数 41 精品文档 第 1 章 概述 1 1 项目背景 目前 森林火灾是世界性林业重要灾害之一 每年都有一定数量的发生 造成林业资源的重大损失和全球性环境污染 森林火灾具有突发性 灾害的发 生的随机性 在较短的时间内能造成较大的损失的特点 因此一旦有火警发生 就必须以极快的速度采取扑救措施 扑救是否及时 决策是否得当 重要原因 都取决于对林火行为的发现是否及时 决策措施是否得当 如何实现森林防火 工作的规范化 科学化 信息化 真正做到早发现 早解决火灾隐情 数字化 森林监控已成为及早发觉 排除森林火灾隐情的必要手段 随着科技的发展 现在森林防火也开始实现智能化管理 工作人员只需坐 在办公室拖动鼠标 就可观测林区画面 并在发生紧急情况时 通过监测画面 及语音广播对前端林区进行远端遥控 指挥抢险工作 1 2 需求分析 1 由于近几年林业工作开展顺利林区面积大量增加 现在林下植被和枯枝 落叶越来越多 林下可燃物载量逐渐加大 发生森林火灾的机会在不 断增加 2 目前林区森林主要以桉林 松林为主 且多为幼中龄林 森林结构还丰 富多样 火灾自控能力低 易燃性较强 3 随着经济的发展和人民生活水平的提高 从事林业经营活动显著增多 林区内人员流动频繁 游玩用火 上坟祭祖等带来了大量的火灾隐患 使火源的管理难度加大 4 在市场大环境下 动员群众扑火困难不断增加 5 目前的森林火灾预警扑救综合机制尚未健全 指挥决策信息化能力有待 进一步提高 各区基础设施建设水平不平衡等 精品文档 1 3 现状描述 1 3 1 采用地面巡护 地面巡护 主要任务是向群众宣传 控制人为火源 深入瞭望台观测的死角 进行巡逻 对来往人员及车辆 野外生产和生活用火进行检查和监督 存在的不 足是巡护面积小 视野狭窄 确定着火位置时 常因地形地势崎岖 森林茂密而 出现较大误差 在交通不便 人烟稀少的偏远山区 无法进行地面巡护 需用各 种交通工具费用及人员工资费用 只能用视频监测方法来弥补 1 3 2 采用瞭望台监测 瞭望台监测 是通过瞭望台来观测林火的发生 确定火灾发生的地点 报告 火情 它的优点是覆盖面较大 效果较好 存在的不足 是无生活条件的偏远林 区不能设瞭望台 它的观察效果受地形地势的限制 覆盖面小 有死角和空白 观 察不到 对烟雾浓重的较大面积的火场 余火及地下火无法观察 雷电天气无 法 上塔观察 瞭望是一种依靠了望员的经验来观测的方法 准确率低 误差大 另外瞭望员人身安全受雷电 野生动物 森林脑炎等的威胁 1 3 3 采用航空巡护 航空巡护 是利用巡护飞机进行林火的探测 它的优点是巡护视野宽 机动 性大 速度快同时对火场周围及火势发展能做到全面观察 可及时采取有效措施 但也存在着不足 夜间 大风天气 阴天能见度较低时难以起飞 同时巡视受航 线 时间的限制 而且观察范围小 只能一天一次对某一林区进行观察 如错过 观察时机 当日的森林火灾也观察不到 容易酿成大灾 固定飞行费用2000 元 小时 成本高 租用飞机费用昂贵 飞行费用严重不足 这就需要用定点视频监 测来弥补其不足 1 3 4 采用卫星遥感 卫星遥感 利用极轨气象卫星 陆地资源卫星 地球静止卫星 低轨卫星探 测林火 能够发现热点 监测火场蔓延的情况 及时提供火场信息 用遥感手段 精品文档 制作森林火险预报 用卫星数字资料估算过火面积 它探测范围广 搜集数据快 能得到连续性资料 反映火的动态变化 而且收集资料不受地形条件的影响 影 像真切 存在的不足 准确率低 需要地面花费大量的人力 物力 财力进行核实 尤其是交通不便的地方 火情核实十分重要 在接到热点监测报告2 小时内应反 馈核查情况和结果 卫星遥感监控森林防火的其不足是 热点达到3个像素时 火已基本成灾 从卫星过境到核查通知扑火队伍时间过长 起不到 打早 打小 打了 的 作 用 1 4 现状解决 1 采用红外热成像摄像机利用热成像原理 探测林区热辐射 通过不同目 标温差实时成像 搭配了测温模块可全天候对林区扫描检测 当测得温 度及温差数据符合林火特征时 系统发生报警 及时让防火值班人员掌 握林区火灾隐患 及时制定灾害扑救方案等 2 采用与环境信息相结合的综合监测 可以实时的了解当前监控点的风力 风向 温湿度 烟雾等数据 为森林防火指挥提供有力数据信息 满足 当前森林防火的各种要求 3 采用与地理信息系统 GIS 相结合 实现森林资源信息的可视化化管 理 可以更加有效地为森林防火提供信息支持 4 采用透雾成像技术 由于森林防火监控系统安装在林区的山上 山区经 常浓雾弥漫 普通的镜头无法达到正常的监控效果 使用透雾镜头解 决了山区雾大 成像难的问题 精品文档 第 2 章 系统总体设计 2 1 森林防火组织架构 图 1 组织架构图 精品文档 2 2 系统拓扑图 图 2 系统拓扑图 2 3 设计思路 森森防火监控系统是集硬件 软件 网络于一体的联网系统 以森林防火 平台软件 iVMS 8800 为核心 在主控中心能够实现对各个林区防火监控系统的 全方位管理 前端视频监控点设定在移动基站的制高点 传输设备安装在移动基站内 通过移动传输网与监控中心网络点对点联接 每个视频监控点周围分布多个烟 雾报警点 温度 湿度监控点 在监测到有火灾信号时 系统会及时将报警信 号传到对应的前端视频监控点同时将信号传递到主站监控中心 2 4 设计目标 远程视频监控以直观 真实 有效而被广泛应用在许多重点防范地区 精品文档 通过安装红外热成像 可见光摄像系统全天候监控林区 观测森林火情 对初发火情 做到及时发现 及时救护 使火灾隐患消亡在萌芽状态 远程视频监控能在森林发生火灾时把现场的图像及当时环境信息传回指 挥中心 指挥中心通过监视前端摄像机图像及环境信息指挥调度救火 最大限度的能减小火灾造成的损失 远程视频监控能真实记录火灾发生前救火过程中以及救火以后现场的真 实情况从而对火灾进行处理 提供有效真实的资料 从瞭望塔至林区管理指挥中心通过无线传输 不受距离限制 不受遮挡 无线网络覆盖的地方就可以把前端图像传输至监控管理中心 森林防 火消防中心可对火情及现场情况进行实时观察 以便及时了解现场情 况协调调度指挥 林区监控管理指挥中心通过无线网络远程对前端设备进行长焦 短焦控 制 对云台进行上下 左右控制 林区监控管理指挥中心能记录火情发生 发展和消灭的整个过程 对以 后的火情的预防 治理提供真实有效的直观资料 山上需要 24 小时不间断供电 满足所以设备用电需要 根据目前技术 条件设计采用风光互补供电系统 保证山上不具备布线条件的监控点设 备 不间断供电 正常工作 2 5 系统组成 森林防火监控系统由前端系统 传输网络 平台这三个相互衔接 缺一不 可的部分组成 2 5 1 前端系统 前端系统对林区现场的图像及环境信息等信息进行采集 编码及上传 并 根据制定的规则进行自动化联动 2 5 2 传输网络 传输网络可采用无线传输网络 安装在几公里或上百公里以外的监控点上 精品文档 的无线传输设备 可将摄像机 镜头拍摄的现场图像 声音实时传输到监控中 心 2 5 3 平台 主控中心平台可管理所辖林区的所有设备 接收由所林区上报的视音频及 环境信息 同时可以满足平台用户视频 音频信息查看 林区设备控制的需求 精品文档 第 3 章 前端系统设计 3 1 系统概述 前端系统主要以红外热成像摄像机为核心满足日常森林防火监控需求 同 时整合信息地理系统 环境量信息 报警信息实现森林防火综合监控 3 2 前端典型架构 图 3 前端典型系统拓扑图 3 3 功能设计 实时视频监视 利用建立分布在各野外监控点 获取覆盖范围内的监控红外及可见光视频 图 像 实现全天候不间断监控 在正常情况下摄像头工作在自动巡航扫描方式 观 测人员在监控中心可观测到一定范围内的林木地貌 道路 人员等红外及可 见光 视频图像 系统可进行全程录像 若遇异常情况 工作人员可及时将红外 及可见 摄像头从自动状态下转为手动状态 并对相关目标进行跟踪 定位 放 大 可见 光 以便仔细全面地进行观测分析 环境数据监测 林区自然条件等因素可在一定程度为森林防火提供参考依据 高温 雷雨 精品文档 干旱等天气林区火灾发生率普便较高 监控人员为全面地掌握林区实时环境状 况 需对温度 湿度 风力 烟雾浓度等环境信息进行采集 处理和上传 生 成曲线和报表 方便实时监控 历史查询 统计分析 同时火灾发生时现场环境数据可为中心人员制定灭火方案提供相应决策依 据 远程控制 主控中心通过客户端和浏览器可对所辖林区的任一摄像机进行控制 实现 遥控云台的上 下 左 右和镜头的变倍 聚焦 并对摄像机的预置位和巡航进行设 置控制应具有唯一性和权限性 同一时间只允许一个高权限用户操作 语音对讲 在瞭望台配置语音对讲设备 通过对讲设备中心工作人员可指导日常林区 巡检员巡检工作及应急抢险灭火工作 录像回放 对监控视频进行实时存储 记录事故前后的现场情况 记录事故抢险过程 通过网络调用回放录像 提供事故发生时的资料 为事故分析和事故处理提供 帮助 并为事故处理和标准化作业教学提供宝贵的资料 配置维护 能对林区摄像机进行校时 重新启动 修改参数 软件升级 远程维护等 功能 管理员不必到达设备现场 就可修改设备的各项参数 提高的设备维护 效率 与 GIS 系统相结合 监控系统与 GIS 相结合 以电子地图为基础 实现地图基本操作功能 实现 对森林火灾的分析预报 森林防火工作的可视化管理 为防火提供直观的规划和 决策支持 3 4 红外热成像摄像机 红外热成像视频是远红外热图像 经过一系列的处理 可形成物体表面的 热图像 并进行相关部位的温度测量 且克服雨雪雾的能力较高 所以在夜间 精品文档 以及较恶劣气候条件下 采用红外热成像监控设备可以对各种目标进行可靠监 控及预警 为使热成像探测火灾的准确性更高 可以搭配可见光摄像设备做为热成像火 灾探测的补充 当热成像发现火灾点时 由控制人员通过可见光摄像画面进行核 实 确认无误即可实现林火的准确预警 红外热成像摄像机可实时自动测量视场中物体的最高温度 如发现温度超 过系统设置的报警温升 可自动报警 因此 可提供森林防火早期预警 在大 面积的森林中 火灾往往是由不明显的隐火引发的 这是毁灭性火灾的根源 用现有的普通方法 很难发现这种隐性火灾苗头 采用红外热成像仪 则可 以快速有效地发现这些隐火 把火灾消灭在最初 3 5 环境监控报警主机 环境监控报警主机可以通过 4 20mA 模拟量接口 开关量接口 RS 485 串 口与各子系统连接 对各种数据进行汇集 处理成数字信号 并可以提供向上 的接口供主站访问 管理 3 5 1 温湿度传感器 温湿度传感器 采用传感 变送一体化设计 采集温湿度数据 进行数据 校正转换 转换成 4 20mA 电流环信号连接至环境监控报警主机 温湿度模拟 量能实时上传主控中心 控制中心能随时查阅林区的环境温湿度 并做出相应 的处理 3 5 2 风速传感器 风速传感器顾名思义是测量空气流速的仪器 仪器内的转速传感器能把风 速转换成 4 20mA 电流环信号上传连接至环境监控报警主机 能把现场风速实 时上传主控中心 控制中心能随时查阅林区的风速 并做出相应的处理 3 5 3 烟感传感器 现场配置有不同数量的烟感等火灾探测器 来监测烟雾报警情况 可通过 精品文档 开关量连接至环境监控报警主机 当检测烟雾时能自动发出报警信号 提醒控 制中心工作人员 并可联动摄像机预置位查看现场实际情况 3 6 森林防火专用平台软件 海康威视森林防火专用平台软件 iVMS 8800 是我们根据森林防火系统的 特点开发而成 软件可以支持超大规模的部署 能满足多级管理的应用需求 软件采用模块化构建方式 可应需裁剪 采用 Web Service 作为对外的服务接 口协议 方便二次开发商集成 方便的增值业务集成 统一的平台内部协议 统一的部署和管理 3 7 与林区自动气象站系统对接 可与林区气象站系统进行对接 将气象站监测的风向 风速 温度 湿度 等各种环境量数据与监视系统进行整合 以求最大程度挖掘系统潜力 最大程 度提升管理品质 为客户创造最大价值 3 8 保障系统 3 8 1 供电系统 监控中心采用普通办公用电 为防止意外停电 中心使用UPS 电源 以保证 最低 8 小时持续供电 前端基站供电 前端基站的供电方式主要是太阳能以及风能 采取 风光互补 方式发电 利用风能和太阳能同时供电 精品文档 3 8 1 1 太阳能供电 选择太阳能方式之前要考虑安装的地方是否真的合适安装与 使用太阳能 例 如某些地区的日照时间短 或者比较阴暗 都有可能并不适合安装使用太阳能 太阳能供电具备以下特点 配合无线传输方式能够彻底无线化 无缆式独立供电 组件灵活 小巧 方便安装与组网 全低压直流供电方式 能源利用效率高安全性好 维护费用少造价低 传输不受距离和地形限制 选择过程中还需要考虑太阳能蓄电池的功率 在功率不足的情况下通常结合 风能发电使用 这种方式即称为 风光互补 精品文档 3 8 1 2 风能供电 选择风能方式之前要考虑安装的地方是否具备 使用风能的条件 是否处于大 风比较多的地区 选择什么类型的风能发电机组 风能发电的特点即 蕴量巨大 可以再生 分布广泛 没有污染 三大弱点是 密度低 不稳定 地区差异大 3 8 1 3 UPS 或蓄电池 UPS 就是不间断电源 它是一种含有储能装置 以逆变器为主要元件 稳压 稳频输出的电源保护设备 它可以解决电力的断电 低电压 高电压 突波 杂 讯等现象 UPS 还有个优点是反应迅速 响应时间短 如果采用后备式 而且 蓄电池配置合理的话 可以有效延长用电设备的 续航 时间 普通蓄电池大致可分为铅酸式 胶体式和锂电池三大类 铅酸式 其容量较大 充电时间短 放电电流大 但是体积较大 酸液容易 泄露 充电时产生的氢气和硫对周边的设备有一定的危害性 胶体式 体积小 能够以任何角度或体位放置 充电时间较短 缺点是容量 不是很大 锂电池 锂电池综合了上述两种电池的优点 而且放电电压平稳 持续放电 时间较长 但是价格较高 在工程选择时主要考虑输出电压 响应时间以及续航时间等因素 精品文档 3 8 1 4 农电供电 在工程中前端基站大都在森山老林中 附近并没有农电线路 但在少部分地 区还是使用农电供电的 这种方式能够部分替代风光互补方式供电 在农电的选 择上主要考虑电压稳定性 搭线难度 价格等因素 3 8 2 防雷系统 为确保监控系统可靠 稳定地运行 系统需进行合理 优化的防雷设计 具体从以下方面考虑 避雷针避雷针 对于支架安装的摄像机 由于位置较高 可能会受到直击雷的危害 因此 需安装避雷针 采用扁钢或其他等效导体作为引下线 泄放雷击放电电流 避 雷针的架设需要综合考虑周边环境进行设计 确保林区设备 摄像机 终端盒 处于直击雷防护范围内 接地接地 摄像机外壳 摄像机支架及场地终端盒等应进行可靠接地 接入接地系统 线缆防雷器线缆防雷器 为进一步提高系统的抗雷击能力 除设备需具备防雷功能外 电源线应满 足三级防雷要求 弱电线路应采取防浪涌措施 各类可能引入雷击的线缆应加 装各种防雷器 对于模拟摄像机 建议采用三合一 电源 视频 485 线缆 防雷器 对于网络摄像机 建议采用单相电源防雷器及机架式网络信号防雷器 精品文档 第 4 章 传输网络设计 森林防火监控系统具有特殊的地理环境 传输方式不可能采用有线或光缆 因此应首先考虑无线微波传输方式 无线微波传输方式施工方便 造价低廉 图像实时传输 清晰 并且可根据传输距离的远近 现场自然条件的不同 其 功率的大小可以按要求配制 在遇障碍物阻挡的情况下 可采用微波中继 图 像 数据 系统 4 1 专网 在我国电子政务的指导性文件中详细提出了电子政务网由电子政务内网与 电子政务外网组成 党政机关业务网络与国际网物理隔离 随着电子政务应用 的不断发展需要打开越来越多的网络设备端口 从而降低了安全性 让越来越 多的政府部门不敢使用其承载业务信息 基于上述考虑 国家在两网的基础上 增加了政务专网 政务专网是党政机关非涉密的内部办公网 主要用于非涉密 信息的传递 实际工程项目中 专网的带宽根据实际需要而定 从 2M 10M 不 等 4 2 无线传输 当前主要的无线传输方式分为模拟微波无线传输方式以及数字无线视频传 输方式 对于模拟无线微波传输这种方式采用不同的波段直接传输监控摄象机采集 来的模拟信号 优点是信号损失度较数字方式要小的多 适合高质量视频传输 的需要 数字无线视频传输与模拟相比 设备造价低 延迟较大 图象质量相 比下较差 其运做原理是将监控摄象机输出的模拟信号 经过编码后转变为数 字信号 在无线网络上传输 因此在中心接设备的时候一般是通过网线接入的 无法直接接入模拟终端 比如监视器之类的设备 当然如果进行解码器的还原 处理后还是可以接的 但是由于视频信号经过了模拟转数字的质量损失后 再 进行数字到模拟的还原 因此画质的损失比较严重 精品文档 目前比较流行的数字无线微波有 GSM CDMA WI FI WIMAX 3G 等 形式 常见的设备有无线网桥 无线视频服务器 视频编解码设备等 下面是 主要采用的传输方式 4 2 1 微波传输 微波是一种频率超过 1GHz 的电磁波 波长范围在毫米 厘米数量级 其 波长比普通无线电波更短 微波传输类似光线直线传输 是一种视距范围内的 接力传输 由于微波的波长很短 因此它不能像中波那样可以沿着地球表面传 输 因为地面很快就把它吸收掉了 它也不能像短波那样可以通过电离层反射 传输到地面很远的地方 因为它能够穿过电离层逸入太空 由于地球表面是一 个曲面 所以微波只能在视距范围内作直线传输 因此决定了两个微波站之间 的传输距离不能很远 一般在 km 左右 否则将不能获得较稳定的传输特性 当前使用的频率是 赫兹波段 民用波段 4 2 2 3G 传输 3G 其全称为 3rd Generation 中文含义就是指第三代数字通信第三代与前 两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升 且更多考虑对无线数据 业务的支持 3G 同样是一种微波传输的一种 由于 3G 本身只是一个概念 对 于频段并没有统一的划分 目前中国电信现在拥有 800MHz C 网 而其它运营 商的 3G 是 2000MHz 频段 它能够处理图像 音乐 视频流等多种媒体形式 提供包括网页浏览 电话会议 电子商务等多种信息服务 为了提供这种服务 无线网络必须能够支持不同的数据传输速度 也就是说在室内 室外和行车的 环境中能够分别支持至少 2Mbps 兆字节 每秒 384kbps 千字节 每秒 以及 144kbps 的传输速度 3G 的技术标准 国际电信联盟 ITU 在 2000 年 5 月确定 W CDMA CDMA2000 和 TDS CDMA 三大主流无线接口标准 写入 3G 技术指 导性文 2000 年国际移动通讯计划 WCDMA 全称为 Wideband CDMA 这是基于 GSM 网发展出来的 3G 技术 规范 是欧洲提出的宽带 CDMA 技术 它与日本提出的宽带 CDMA 技术基本 精品文档 相同 目前正在进一步融合 该标准提出了 GSM 2G GPRS EDGE WCDMA 3G 的演进策略 GPRS 是 General Packet Radio Service 通用分组 无线业务 的简称 EDGE 是 Enhanced Data rate for GSM Evolution 增强数据速 率的 GSM 演进 的简称 这两种技术被称为 2 5 代移动通信技术 CDMA2000 CDMA2000 是由窄带 CDMA CDMA IS95 技术发展而来的宽带 CDMA20001x 被称为 2 5 代移动通信技术 CDMA20003x 与 CDMA20001x 的 主要区别在于应用了多路载波技术 通过采用三载波使带宽提高 目前中国联 通正在采用这一方案向 3G 过渡 并已建成了 CDMA IS95 网络 TD SCDMA 全称为 Time Division Synchronous CDMA 时分同步 CDMA 是由我国大唐电信公司提出的 3G 标准 该标准提出不经过 2 5 代的 中间环节 直接向 3G 过渡 非常适用于 GSM 系统向 3G 升级 在使用的过程中主要参考运营商在项目区域的网络覆盖以及质量情况 精品文档 第 5 章 监控中心设计 5 1 监控中心典型架构 图 4 中心典型系统拓扑图 5 2 硬件设备组成 地区级平台通过森林防火专网与林区监控系统连接 对前端监控资源进行 整合 对前端设备进行集中维护和管理 省级平台通过森林防火专网与地区级 平台的级联服务器通信 级联服务器把命令转发至其他应用服务器实现对前端 资源的监控 平台主要由应用服务器 客户端 存储设备 解码设备 网络交换机 防 火墙 大屏显示设备等组成 为保障前端系统的监控质量 平台需具备完善的 机房基础保障和先进的网络设备 丰富的网络带宽和光纤资源 为保障平台的 稳定运行 平台的网络采取双网配置 所有设备都冗余配置在两个不同的网络 中 5 2 1 服务器 主站系统的服务器可以分布式部署 独立运行 各服务器都可以支持应用 集群的方式冗余进行配置和在线扩充 具备彼此的应用服务器接管能力 服务器统一采用 PC 服务器 服务器应具备多 CPU 系统 高带宽系统总线 I O 总线 具有高速运算和联机事务处理 OLTP 能力 具备集群技术和系统 容错能力 服务器应支持双路独立电源输入 采用机架式安装 主站系统主要有以下服务器 中心管理服务器 流媒体服务器 级联服务 精品文档 器 存储管理服务器等 其他软件模块可安装在这些服务器实现功能 5 2 1 1 管理服务器 管理服务器是综合监控主站系统的核心单元 应实现前端设备 后端设备 各单元的信令转发控制处理 报警信息的接受和处理以及业务支撑信息管理 同时也需要提供用户的认证 授权业务以及提供网络设备管理的应用支持 包 括配置管理 安全管理 计费管理 故障管理 性能管理等等 地区级主站的管理服务器应能满足对全地区林区视频资源接入及主站设备 的管理需求 5 2 1 2 流媒体服务器 流媒体服务器是综合监控系统省级主站的媒体处理单元 实现客户端对音 视频的请求 接受 分发 流媒体服务器仅接受本域管理服务器的管辖 在管 理服务器的控制下为用户或其他域提供服务 流媒体服务器可实现集群部署 可实现分布式部署 即可向前端或其他流 媒体服务器发起会话请求 也可以接受客户端设备或其他流媒体服务器的会话 请求 流媒体服务器能接受并缓存媒体流 进行媒体流分发 将一路音视频流复 制成多路 5 2 1 3 存储服务器 存储服务器是网络存储的管理者 集中配置以海量存储方式实现录像计划 并按计划执行录像任务 存储管理服务器通过虚拟存储管理技术 支持 DAS NAS IP SAN 各种存储设备 支持集中存储管理模式 也支持站端控制 主机分布式存储方式 支持 PB 级海量音视频数据存储 快速检索 支持灵活 的备份策略 支持数据自动修复技术 数据补录 支持报警集中存储和重要事 件集中备份管理 5 2 1 4 级联服务器 级联服务器主要用于平台与平台之间的互联互通 它将本平台需要向其他 平台传输的信令 音视频流转换成标准的协议 发往其他平台的通信服务器 精品文档 同时将收到的采用标准协议的信令 音视频流转换成本平台所能解析的协议语 言 送往其他服务器进行分析操作 由此实现平台与平台之间的互联互通 5 2 1 5 选型原则 考虑到综合监控系统的稳定运行 主站所有服务器需采用在森林防火 行业有实际应用的国际知名品牌 建议配置可参考下表 设备配置 服务器 机架式安装 处理器 2 Intel Xeon 7440 四核 2 4Ghz 6M L2 16M L3 1066MHz FSB 可扩四个 CPU 内存 4 4GB ECC DDR II 内存 最大可扩充至 256GB 网络 4 1000M 自适应以太网卡 硬盘 2 300GB 3 5 SAS 15Krpm 内置硬盘控制器 SAS RAID ROMB 支持 RAID 0 1 1E 5 6 10 50 60 电源 双热插拔冗余电源 单电源可正常运行 5 2 2 客户端 5 2 2 1 配置客户端 配置客户端负责对平台内部进行大屏幕配置 权限管理 录像管理 告警 管理 安全管理 电子地图管理 模拟量数据管理 数据库管理 系统管理及 林区摄像机 灯光等系统的配置管理 海康威视 B S 配置客户端专门用于对主站系统进行维护 配置和管理 满 足配置客户端需要实现的功能 5 2 2 2 监控客户端 监控客户端负责对主站所辖林区的摄像机视频和录像信息查看 电子地图 管理 模拟量数据实时曲线浏览和历史数据检阅及摄像机 灯光等系统信息的 获取和控制 海康威视 C S 控制客户端专门用于对主站系统视频 环境信息调阅 对设 精品文档 备进行操作 控制 满足控制客户端的要求 5 2 2 3 选型原则 主站工作站可采用普通 PC 建议采用在森林防火行业有实际应用的品牌 建议配置可参考下表 设备配置 工作站 处理器 不低于酷睿 2 双核 E7400 档次 主频 2 5G Hz L3 4MB 内存 4GB 硬盘 300GB SATA 硬盘 网络 1 个 10 100 1000M 自适应网口 显卡 独立 3D 显卡 板载显存 512M 5 2 3 存储设备 主站系统由于管理着下属成百上千的设备 需对站端视频录像和数据进行 存储 数据需通过数据库进行管理 NAS 对于读写频繁的数据库系统 不是很 适合 对于数据库存储这种读写要求使用率高的任务来说 IP SAN 比较合适 建议采用海康威视 DS A10 系列高性能 IP SAN 型号 DS A1024R IP SAN 即基于 IP 以太网络的 SAN 存储架构 随着以太网技术的发展 使 IP SAN 对 SAN 技术进一步的拓展 它使用 iSCSI 协议代替光纤通道 FC 协议来传输数据 直接在 IP 网络上进行存储 iSCSI 协议就是把 SCSI 命令包 在 TCP IP 包中传输 即为 SCSI over TCP IP IP SAN 架构不必使用昂贵的光 纤网络 FC HBA 卡和光纤通道存储设备 而是使用 IP 以太网络 以太网卡和 iSCSI 存储设备 相比 FC SAN IP SAN 存储架构要廉价的多 而且实施起来 更容易 与 FC SAN 类似 IP SAN 也可以将存储设备分成一个或多个卷 并导出给 前端应用客户端 客户端计算机可以对这些导过来的卷进行新建文件系统 格 式化 操作 客户端计算机对这些卷的访问方式为设备级的块访问 IP SAN 通 过把数据分成多个数据块 Block 并行写入 读出磁盘 块级访问的特性决定了 iSCSI 数据访问的高 I O 性能和传输低延迟 精品文档 IP SAN 继承了 IP 网络开放 高性能 高可靠性 易管理 可扩展性强 自适应性强的优点 存储方式灵活 实现存储网络与应用网络的无缝连接 并 提供了优良的远程数据复制和容灾特性 IP SAN 存储主要具有如下特点 具有高带宽 块 级数据传输的优势 基于 TCP IP IP 网络技术成熟 具有 TCP IP 的所有优点 如可靠传输 可路由等 减少了配置 维护 管理的复杂度 可以通过以太网来部署 iSCSI 存储网络 易部署 成本低 易于扩展 当需要增加存储空间时 只需要增加存储设备即可完全满足 扩展性高 数据迁移和远程镜像容易 只要网络带宽支持 基本没有距离限制 更 好的支持备份和异地容灾 5 2 4 解码设备 解码器建议采用海康威视 63 系列机架式解码器 机架式解码器产品硬件结 构设计上参考 ATCA Advanced Telecommunications Computing Architecture 高级 电信计算架构 标准 用于将前端网络视频信号解码输出上电视墙 支持解码多 种编码格式网络视频 支持多种网络传输协议 支持多种模拟信号输出接口 专为视频监控系统的部署与管理而设计的一体化电信级机架式解码器 5 2 5 大屏显示设备 主控中心配置有大屏幕综合显示系统 林区相关信息会显示在大屏幕综合 显示系统 充分利用大屏系统超高分辨率 超高对比度的显示特点 目前市面有三种主流拼接屏 LCD PDP 和 DLP 下表对三种大屏幕拼 接产品的核心技术参数和性能方面的特点做了对比 产品类型 LCD PDP 等离子 DLP 显像部件液晶面板等离子气体电子微镜 光源荧光灯气体发光UHP 灯或 LED 精品文档 亮度 cd m2 500 10001000450 900 图像对比度1500 1 3000 110000 12000 1 可视角度178 度160 度160 垂直 110 物理分辨率 1366 768853 4801024 768 或 1400 x1050 图像清晰度很好一般中等 色彩还原性最好较好较好 系统维护基本免维护容易灼伤 灼伤后 不可完全修复 灯泡 工作可靠性稳定不适合显示偏静态图 像 较稳定 拼缝6 7mm1mm1mm 小结推荐使用 亮度高 对比度大 色彩好 维护成本低 不推荐使用 因为存 在灼伤 物理分辨率 低等缺陷 推荐使用 特别是对 物理拼缝要求高的场 合 根据对比 推荐采用海康威视 LCD 大屏 46 寸超窄边液晶 6 7mm 5 2 6 短信模块 短信模块 俗称短信猫 是一种基于无线 GSM 技术的工业级 MODEM 内嵌 GSM 无线通信模块 插入移动运营商的手机SIM 卡后 可用来收发短信 短信模块通过串口数据线和管理服务器相连 在平台软件中可以配置报警 联动短信功能 当林区发生报警时 通过短信模块把报警信息及时发送给相关 负责人 5 2 7 防火墙 防火墙是一种计算机硬件和软件的结合 使内部网和外部网之间 专用网 精品文档 与公共网之间建立起一个安全网关 Security Gateway 从而保护内部网或专 用网免受非法用户的侵入 防火墙主要由服务访问规则 验证工具 包过滤和 应用网关 4 个部分组成 防火墙是解决网络边界安全的重要设备 它主要工作在网络层之下 通过 对协议 地址和服务端口的识别和控制达到防范入侵的目的 可以有效的防范 基于业务端口的攻击 防火墙实际上是一种隔离技术 最基本功能就是控制在计算机网络 中 不 同信任程度区域间传送的数据流 例如互联网是不可信任的区域 而内部网络 是高度信任的区域 防火墙是在两个网络通讯时执行的一种访问控制尺度 它 允许你授权的用户进入你的网络 同时将未授权的用户隔离在网络之外 以避 免安全策略中禁止的一些通信 最大限度地阻止网络中的黑客访问你的网络 换句话说 如果不通过防火墙 MIS 网用户就无法访问 Internet Internet 上的 人也无法和 MIS 网用户进行通信 防火墙具有很好的保护作用 入侵者必须首先穿越防火墙的安全防线 才 能接触目标计算机 用户可以将防火墙配置成许多不同保护级别 主站系统需 冗余配备 1000M 防火墙 防火墙主要功能如下 通过源地址过滤 拒绝外部非法 IP 地址 有效的避免了外部网络上与 业务无关的主机的越权访问 可以只保留有用的服务 将其他不需要的服务关闭 可以将系统受攻击 的可能性降低到最小限度 使黑客无机可乘 可以制定访问策略 只有被授权的外部主机可以访问内部网络的有限 IP 地址 保证外部网络只能访问内部网络中的必要资源 与业务无关 的操作将被拒绝 外部网络对内部网络的所有访问都要经过防火墙 所以防火墙可以全面 监视外部网络对内部网络的访问活动 并进行详细的记录 通过分析可 以得出可疑的攻击行为 安装防火墙后 网络的安全策略由防火墙集中管理 黑客无法通过更改 精品文档 某一台主机的安全策略来达到控制其他资源访问权限的目的 可以部署 NAT Network Address Translation 网络地址变换 使外部 网络用户不能看到内部网络的结构 使黑客攻击失去目标 防火墙建议采用在水文监测行业有实际应用的品牌 建议配置可参考下表 设备配置 防火墙 具有自主知识产权的国产设备 机架式安装 硬件架构 宜采用 NP ASIC 架构 至少具备 4 个千兆网络接口 RJ45 双电源 热备接口 具备双机热互备接口 单机配置时可不考虑此项 采用专用服务器硬件和安全操作系统 可以基于网络地址 通讯协议 通讯端口 用户帐号 信息传输方向 操作方式 网络通讯时间 网络服务等进行综合过滤与访问控制 支持动态网络地址转换 NAT 支持 IP 和 MAC 地址绑定 支持应用 层协议的内容过滤 支持路由及交换两种工作模式 支持包过滤 状态检测及应用代理 具备透明网桥 路由及 NAT 工作模式 具有安全的自身防护能力 可实时防止多种网络攻击和扫描 异常情 况可发出告警信息 信息转换通过带宽不小于 1200Mb 最大并发连接数大于 100 万个 每秒新建连接速度大于 30000 个 平均无故障时间不小于 6000 小时 精品文档 第 6 章 平台软件设计 iVMS 8800 是海康威视专为森林防火用户量身定制的平台软件 采用模块 化设计 部署方便 操作简便 还可根据森林防火自身管理要求和现状做进一 步的定制开发 充分体现森林防火系统为管理带来的效率 6 1 平台架构 面向服务的软件架构 SOA 将成为新一代网络服务的基础框架 其在传统的 IT 开发领域取得了良好的发展 将 SOA 的思想引入到森林防火平台软件的开 发中来 有力的保证了我们设计的先进性 通过使用 SOA 的架构 以松散耦合的方式公开业务服务 更易于集成和管 理复杂性 更快地整合现有系统 通过良好的分层结构 统一的接口服务 可 以有效减少服务督察平台的复杂度 森林防火平台软件的架构层次如下图所示 接入服务 应用 平台服务 业务逻辑子系统 DVRDVS IP Camera 报警门禁 流媒体服务 存储管理 中心管理WEB认证授权 视频报警存储智能对讲电子地图 负载均衡 C S客户端B S客户端 Web Service 接口 J2EE NET 操作系统 数据库 安全加密 第三方系统 级 联 管 理 第三方系统 电视墙服务 智能分析 环境量控制 网管服务 接入管理 云台代理 报警管理 全网校时 图表 1 森林防火平台软件架构层次图 精品文档 主要分为以下几个层次 6 1 1 基础开发平台 对操作系统 数据库 安全加密 多媒体协议的封装 屏蔽差异 实现上 层应用的平台无关性 提高开发效率和系统兼容性 6 1 2 平台服务 在平台服务层我们提供了中心管理 认证授权 校时服务 流媒体服务 存储服务 网络管理 报警管理等通用服务外 还提供了电信级系统必须具备 的负载均衡 双机热备等服务 6 1 3 业务逻辑子系统 通过常用业务的归纳 封装 这层提供了视频 报警 智能 对讲 电子 地图等监控安防业务 方便应用层调用 6 1 4 应用系统 海康威视森林防火平台软件除了有传统的 C S 客户端 也有基于最新 WEB 技术的 B S 客户端 最大程度满足森林防火的不同场合下的需要 6 1 5 Web Service 接口 海康威视森林防火系统平台软件通过 Web Service 提供对外接口 这可以 在异种操作系统 异种语言之间进行交互 也是和其他 IT 和业务应用程序集成 的最好方法 6 2 平台特点 海康威视森林防火平台软件在功能上有以下特点 支持海量设备接入 分布式监控 部署 升级灵活方便 集中管理 多级别控制 完善的用户权限定义 精品文档 巡检设备和服务器工作状态 系统安全可靠 统一的报警管理 支持多种联动方式 6 3 平台运行环境 6 3 1 操作系统 服务器选用 Linux 操作系统 Linux 系统有着良好的安全性 可以有效确保 系统的数据安全 6 3 2 数据库 平台能够兼容所有数据库 可配置通用 成熟的商用数据库作为监控设备 配置信息 监控数据库 历史数据库的存储及管理平台 MySQL 作为一个广泛使用的 成熟的数据库系统 支持 Linux 平台软件 能够满足森林防火监控系统的要求 满足数据库操作主要为 OLTP 方面应用且 不频繁的特点 考虑到服务器的双机热备 采购的数据库需具备数据同步功能 6 3 3 双机切换软件 为确保视频森林防火系统的稳定工作 系统采用了双机热备的方式 即部 署两台软硬件配置完全一样的服务器 当一台服务器出现故障的时候 另外一 台服务器接替其工作 双机之间通过以太网线和串口线进行 双重心跳侦测 但还需部署软件切 换软件 当备机侦测不到主机的心跳信号时 根据预设的软件规则进行主备切 换 6 4 平台模块 森林防火系统平台主要包括中心管理 存储管理 存储 流媒体 报警 网管 云台代理 客户端等模块 还可按需添加设备接入 智能分析 电视墙 等模块 精品文档 6 4 1 中心管理模块 中心管理模块是整个系统的核心组件 提供统一的认证 授权 管理服务 作为认证模块 支持 AAA PKI PMI 的集成 作为管理模块 对系统内的用户 角色 权限 前端设备录像设备 各种服务器进行集中配置管理 作为应用模 块 提供各类业务 提供完善的日志管理和审计功能 中心管理模块还集成有 WEB 服务 NTP 全网校时等模块 WEB 服务为系统管理 流媒体 集中存储检索等所有应用服务器提供统一 WEB 访问配置界面 为前端设备提供统一远程监视查询 WEB 访问界面 NTP 全网校时能对监控专网内全部设备进行网络校时 保持全部设备时间 统一 可由操作员发起手动校时或中心服务器启用定时自动校时功能 6 4 2 存储管理模块 存储管理模块通过虚拟存储管理技术 支持 DAS NAS IP SAN 各种存 储设备 支持集中存储管理模式 支持 PB 级海量音视频数据存储 快速检索 支持灵活的备份策略 支持数据自动修复技术 数据补录 支持报警集中存储 和重要事件集中备份管理 6 4 3 存储模块 存储模块对系统内全部的存储介质进行管理 对存储管理模块进行管理 为要录像的视频通道分配空间 6 4 4 流媒体模块 流媒体模块支持实时视频数据的转发及分发 支持存储数据的回放点播 VOD 支持 Qos 管理 对带宽进行合理使用 支持用户和事件的优先级管理 支持级联和分布式部署 支持视频流相关的统计信息 6 4 5 报警模块 报警模块管理系统内各种报警事件及其联动处理 并可对报警消息进行分 精品文档 发及上传 支持的联动方式有客户端联动 视频图像 声光显示 信息叠加 云台联动 通道录像 报警输出联动 EMAIL 通知 短信发送 通道抓图等方 式 提供完善的报警日志管理 方便事后查询检索 6 4 6 网管模块 网管模块对系统内的网络运行状况 设备运行状况 服务器运行状况进行 监视和管理 并能以各种图表的形式进行实时显示 主要提供资源清单管理 远程维护管理 性能管理 故障管理 日志管理 对各种维护数据可以进行查 询 统计 并生成相关报表 6 4 7 云台代理模块 云台代理模块可以实现用户根据权限拥有不同的控制级别 按优先级对云 台进行控制 通过云台代理服务 可以去控制各种型号的矩阵 实现模数互控 6 4 8 客户端 6 4 8 1 C S 客户端 C S 客户端主要用于实时监控图面的查看 平台客户端内置 C S 客户端程 序 可以在系统管理服务器认证下访问林区所有现场设备 实现轮循预览 语 音对讲 报警处理 历史录像搜索回放 电子地图等功能 支持矩阵解码卡 解码器等设备大屏输出控制 还支持备份管理 日志管理 系统配置等功能 6 4 8 2 B S 客户端 B S 客户端通过 WEB 浏览器对系统进行管理 信息发布 维护统计 实时 监控和录像标签检索回放 采用 WEB2 0 技术 操作更顺畅 画面刷新速度更 快 可作为应急指挥平台及非平台用户的主要监控程序 B S 客户端包括配置 客户端 控制客户端 配置客户端主要完成以下功能 资源配置 各种前端设备 服务器 监控屏组等各种实体的远程配置 精品文档 用户配置 管理系统所有用户的添加删除 权限分配等操作 具体分为 用户 部门 角色管理 录像配置 用来管理录像的