【安防知識網(wǎng)】加油站作為成品油存儲和銷售的重要場所，是政府及企業(yè)安全生產(chǎn)管理的主要對象。為了滿足企業(yè)安全監(jiān)控管理及安全監(jiān)督部門的安全監(jiān)管要求，基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，制訂以下安全監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案。

1.概述 
        加油站作為成品油存儲和銷售的重要場所，是政府及企業(yè)安全生產(chǎn)管理的主要對象。安全監(jiān)督部門對加油站的安全規(guī)范和監(jiān)控也提出了具體的要求，在加油站作業(yè)場所安裝視頻攝像監(jiān)控設(shè)備和可燃氣體檢測設(shè)備進行監(jiān)控，以加強現(xiàn)場管理和安全監(jiān)控，提升企業(yè)信息化管理水平。

        為了滿足企業(yè)安全監(jiān)控管理及安全監(jiān)督部門的安全監(jiān)管要求，基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，制訂以下安全監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案。

2.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 
        我們利用現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，采用純數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)流媒體監(jiān)控軟件平臺構(gòu)建加油站的安全監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)將前端加油站的視音頻碼流數(shù)字化，集中上傳至網(wǎng)絡(luò)，由中心監(jiān)控平臺進行集中管理。系統(tǒng)采用集中管理，分散控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)主要分為三級：加油站、市集控中心、省集控中心，如下圖所示：

        通過前端安裝的攝像機對前端進行24小時實時監(jiān)控，每個監(jiān)控點通過視頻同軸電纜將視頻傳輸至前端的視頻監(jiān)控主機進行視頻處理、錄像、存儲，并通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻。

        每個加油站各設(shè)置一個監(jiān)控室，配置視頻監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)采集控制單元、顯示器、報警器等設(shè)備，實現(xiàn)對本區(qū)域的實時監(jiān)控。[nextpage]

        在省公司設(shè)置集控中心，配置圖像管理服務(wù)器、圖像轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、監(jiān)控工作站、網(wǎng)絡(luò)交換機、防火墻等設(shè)備，負(fù)責(zé)全省系統(tǒng)內(nèi)所有前端設(shè)備、用戶帳號、權(quán)限的管理，為監(jiān)控終端建立現(xiàn)場監(jiān)控視頻訪問通道，實現(xiàn)系統(tǒng)的集中管理、聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、接入所有加油站，響應(yīng)內(nèi)外部用戶的接入請求，提供本區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。

        在公司內(nèi)部網(wǎng)及安監(jiān)、公安部門均可設(shè)置監(jiān)控終端，所有監(jiān)控終端通過授權(quán)實現(xiàn)對前端的監(jiān)控。各前端通過網(wǎng)絡(luò)與各集控中心連接。

        系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，前端監(jiān)控點、集控站、監(jiān)控終端都是系統(tǒng)中的獨立模塊，可以方便的進行擴充，任何一個模塊均可以單獨增減，而不影響系統(tǒng)的正常運行，所需費用僅僅是所增加的模塊的費用。

        數(shù)據(jù)流過程圖：

        如上圖所示，加油站儲完成本地實時視頻數(shù)據(jù)、監(jiān)測報警數(shù)據(jù)存儲外，同時上傳實時視頻流數(shù)據(jù)、監(jiān)測報警數(shù)據(jù)，提供歷史數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。省總部集控中心提供B/S服務(wù)、所有登陸用戶的身份認(rèn)證和操作授權(quán)、重大危險源監(jiān)控軟件模塊、為監(jiān)控終端建立現(xiàn)場監(jiān)控視頻訪問通道，同時完成響應(yīng)外部用戶的接入請求，提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。 [nextpage]

        加油站前端系統(tǒng)負(fù)責(zé)現(xiàn)場圖像采集、控制存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸。

        加油站本地系統(tǒng)由四個部分構(gòu)成，前端監(jiān)控設(shè)備、傳輸電纜、視頻處理顯示控制存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備。

        加油站端的前端監(jiān)控設(shè)備主要包括分散安裝的攝像機、云臺、探測器、聲光報警器等，用于對加油站主要出入口、卸油區(qū)、便利店等地點進行全天候的圖像監(jiān)視和安全防范，滿足生產(chǎn)運行對安全、巡視的要求。 [nextpage]

        除了安裝攝像機外，還安裝了可燃氣報警器、液位儀、手動按鈕等報警設(shè)備，其中可燃器報警器和液位儀為模擬量設(shè)備，由數(shù)據(jù)采集控制單元采集電平信號，并存儲到數(shù)據(jù)采集控制單元中。能夠設(shè)定數(shù)據(jù)上下限，在越限時本地報警，同時可通知遠方監(jiān)控中心報警，防止事故的發(fā)生，報警時具有報警日志記錄。數(shù)據(jù)采集控制單元可按照5分鐘一個數(shù)據(jù)點存儲數(shù)據(jù)曲線，保存下來。數(shù)據(jù)可形成曲線、報表顯示，并打印。

        為了現(xiàn)場人員能夠及時對現(xiàn)場緊急情況做出反應(yīng)，通知集控中心，還安裝了手動報警按鈕，用于緊急情況下的報警手段?？紤]到加油站的特殊性，手動報警按鈕采用防爆型，每個加油站安裝2個手動報警按鈕，一個在加油區(qū)，一個在便利店收銀臺，直接接入數(shù)據(jù)采集控制單元。手動按鈕為開關(guān)量設(shè)備，正常情況下按鈕處于斷路狀態(tài)，當(dāng)按下按鈕時線路短路，數(shù)據(jù)采集控制單元獲得狀態(tài)變化后能夠立刻向視頻監(jiān)控主機發(fā)出信號，視頻控制主機一方面按照預(yù)設(shè)的操作聯(lián)動攝像機、警報器工作，另外一方面根據(jù)告警級別，選擇不同的操作：非上報政府監(jiān)管部門等級的告警由加油站現(xiàn)場、集控中心管理人員處理；上報政府監(jiān)控級告警信息自動向政府監(jiān)控端和總部管理服務(wù)器發(fā)送。

        一般加油站都是24小時營業(yè)，夜間主要工作區(qū)都有燈光照明，因此對于加油站攝像機不需要太過考慮紅外攝像機，而是需要重點考慮設(shè)備的防爆問題，一般的云臺攝像機在啟停時內(nèi)部會有輕微的電火花，因此對于在油氣濃度較高的區(qū)域的云臺攝像機需要采用防爆措施，為了節(jié)約成本，對于遠離危險區(qū)域、沒有機械轉(zhuǎn)動的攝像機來說則不需要專門采用防爆型設(shè)計。

        綜合用戶的需求和我們的經(jīng)驗，我們建議監(jiān)控點配置如下：

[nextpage]3.傳輸電纜 
        傳輸電纜包括視頻電纜、控制電纜、電源電纜、報警電纜等，視頻信號的傳輸是很重要的，它直接影響到監(jiān)視的效果，目前視頻信號的傳輸方式有許多種，一般短距離傳輸采用視頻基帶的同軸電纜，長距離傳輸采用光端機或雙絞線傳輸器。由于加油站監(jiān)控范圍較小，因此只需要采用SYV75-5視頻同軸電纜即可滿足視頻圖像的傳輸要求，每個攝像機的視頻信號通過視頻同軸電纜直接接入到監(jiān)控室的視頻監(jiān)控主機中。

        根據(jù)加油站的特點和用戶的需求，本系統(tǒng)中視頻探頭大多為固定機，對于智能球形攝像機我們配置屏蔽雙絞線用于傳輸控制信號，電纜直接接入視頻監(jiān)控主機中。

        對于液位儀、紅外探頭、可燃氣報警器、手動報警按鈕等都通過多芯電纜與監(jiān)控室連接，用于給設(shè)備的供電并將信號傳輸給數(shù)據(jù)采集、控制單元。

        系統(tǒng)采用集中供電，在監(jiān)控室配置空氣開關(guān)、電源轉(zhuǎn)換器，每個攝像機、探測器、報警器等都單獨采用2芯護套軟導(dǎo)線供電，每路電源都有標(biāo)簽，便于維護。

4.監(jiān)控室設(shè)備 
        在監(jiān)控室是前端的核心，負(fù)責(zé)將前端視頻、報警、控制信號集中接入，并將被數(shù)據(jù)保存下來。

        視頻監(jiān)控主機是系統(tǒng)核心設(shè)備，它將前端設(shè)備采集的圖像、報警信息等各類信號進行綜合處理和壓縮編碼，轉(zhuǎn)換成可支持遠傳的數(shù)據(jù)流，也可以將集控中心下發(fā)的控制命令下傳到設(shè)備層的各個相應(yīng)設(shè)備，如進行畫面分割、畫面切換、攝像機控制等。加油站采用嵌入式硬盤錄像機作為視頻監(jiān)控主機，它可以根據(jù)現(xiàn)場對圖像質(zhì)量、傳輸帶寬的不同要求選擇不同碼流的H.264編碼，并可支持以太網(wǎng)、E1等多種通訊信道。嵌入式硬盤錄像機能夠配置8塊硬盤，能夠滿足最多60天的錄像要求。

        視頻監(jiān)控主機還具有視頻移動偵測功能，當(dāng)采集的畫面發(fā)生變化時，能夠發(fā)出報警信息。在記賬室內(nèi)的攝像機對準(zhǔn)保險柜安裝，正常情況下圖像是靜止的，當(dāng)有人靠近保險柜時，系統(tǒng)便能夠檢測到，并及時報警。[nextpage]

        為了便于本地工作人員的監(jiān)控，在監(jiān)控室配置17”液晶顯示器，能夠?qū)崟r顯示前端監(jiān)控的圖像、數(shù)據(jù)等信息。

        視頻監(jiān)控主機預(yù)留擴容接口，當(dāng)增加新的監(jiān)控點時，只需增加前端攝像機，直接通過視頻線就可接入，不需額外的設(shè)備安裝。

5.實現(xiàn)功能
1）實時視頻監(jiān)控 
        監(jiān)視設(shè)備、人員情況與智能設(shè)備（防盜、防火等）配合，實現(xiàn)防盜、防火功能。通過通信網(wǎng)絡(luò)，將被圖像傳到集控中心。

        加油站工作人員通過本地顯示器或本地監(jiān)控工作站對進行監(jiān)控，能夠?qū)z像機進行（左右、上下、遠景/近景、近焦/遠焦）控制，也可進行畫面切換。全中文界面，使用簡單。

2）控制功能
操作人員能對任一攝像機進行控制，實現(xiàn)對攝像機視角、方位、焦距調(diào)整；對于帶預(yù)置位云臺，操作人員能直接進行云臺的預(yù)置和操作，光圈、景深應(yīng)為自動調(diào)整；
保證控制的唯一性，同一時刻只允許一個操作人員控制同一控制對象；
留有智能設(shè)備控制接口，能對變電站內(nèi)的空調(diào)進行控制：開啟、關(guān)閉空調(diào)、調(diào)整設(shè)置溫度、調(diào)高、調(diào)低溫度、調(diào)整出風(fēng)等；
能對大功率照明設(shè)備等進行控制，照明在攝像頭切換后能自動延時關(guān)閉。

3）開關(guān)量、模擬量采集 
        能夠采集可燃氣體濃度、對已安裝液位儀進行液位儀數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)可以設(shè)置報警上下限，超限時報警。安裝防爆手動按鈕，當(dāng)緊急情況發(fā)生時可以按動按鈕進行報警。

4）報警功能 
        當(dāng)發(fā)生報警時，能自動切換至相應(yīng)攝像機，有預(yù)置位的自動切換至指定預(yù)置位，能自動進行錄像，同時傳送報警信息和相關(guān)圖像至集控中心，并能聯(lián)動相關(guān)設(shè)備，如啟動現(xiàn)場照明、聲光報警器等，相關(guān)設(shè)備啟動后，可以在設(shè)定的時間內(nèi)自動關(guān)閉。視頻監(jiān)控主機具有對站內(nèi)攝像機進行自檢和故障報警的功能；

        預(yù)留開關(guān)量接口，消防、門禁、電源等報警信號通過硬結(jié)點或其他通信方式接入；

        具有畫面異動報警的功能，報警的靈敏度可設(shè)置。[nextpage]

5）圖像錄像、數(shù)據(jù)存儲管理 
        圖像、數(shù)據(jù)存儲在前端，具備同時對所有視頻信號的實時錄像功能，無報警穩(wěn)定運行期間，重要檢測點的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)保存3天，否則保存10天，音視頻信息保存10天，報警信息保存30天。報警錄像具有報警前錄像預(yù)錄、報警后錄像延時存貯功能。數(shù)據(jù)存儲具有自動循環(huán)覆蓋功能。

6.數(shù)據(jù)存儲 
        系統(tǒng)采用基于H.264標(biāo)準(zhǔn)的壓縮編碼技術(shù)，H.264利用很窄的帶寬，通過幀重建技術(shù)，壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求以最少的數(shù)據(jù)獲得最佳的圖像質(zhì)量。H.264其傳輸速率要求較低，在4800-64000bps之間，目前分辨率從設(shè)計之初的176×144已經(jīng)發(fā)展到最新的176×144（QCIF），352×288（CIF），704×576（4CIF）等多種分辨率。

        本系統(tǒng)所設(shè)計采用的視頻編碼技術(shù)能夠達到以下圖像質(zhì)量要求：

        1.CIF分辨率：碼流為300Kbit/s時運動物體無連續(xù)馬賽克和鋸齒現(xiàn)象，碼流為512Kbit/s時無明顯色塊；

        2.4CIF分辨率：碼流為1.5Mbit/s以上時肉眼難以區(qū)別與模擬傳輸圖象的差別。

        針采用E1（2.048Mbit/s）信道的特點，在項目應(yīng)用中采用可變碼流技術(shù)，可在2M帶寬下傳輸1路4CIF格式圖像，或者傳輸4路CIF格式圖像。在1.5Mbit/s能夠達到720×576（DVD畫質(zhì)）分辨率下25幀全實時圖像監(jiān)視效果；在500Kbit/s下能夠達到352×288（VCD畫質(zhì)）辨率下25幀全實時圖像監(jiān)視效果。同時通道中的剩余帶寬可滿足控制、報警數(shù)據(jù)及其它業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸需要。

        本系統(tǒng)所采用的視頻監(jiān)控主機支持CIF格式本地存儲，4CIF網(wǎng)絡(luò)遠傳功能，通過主機內(nèi)置的數(shù)字畫面分割功能，可以利用4CIF編碼上傳至網(wǎng)絡(luò)遠端監(jiān)控工作站，遠端監(jiān)控工作站可看到現(xiàn)場單、四、九、十六畫面視頻圖像，占用帶寬只要1.5Mbps。8路主機采用CIF 500Kbps速率編碼存儲，所需硬盤容量計算如下：

        一分鐘錄像的存儲空間：500Kbit×8路×60÷8 = 30000KByte = 29.30M字節(jié)

        一天錄像的存儲空間：29.30M字節(jié) × 60 × 24 = 42187.5 M字節(jié) = 41.2G字節(jié)

        存儲十天錄像所需空間為 41.2G × 10 = 412 G字節(jié)

        因此硬盤錄像配置一塊500GB硬盤就可滿足8路錄像10天的存儲需求。

7.系統(tǒng)安全性 
        為了保障管理中心的長期正常工作，我們對硬件、網(wǎng)絡(luò)、軟件權(quán)限三個方面進行安全方面的設(shè)計。[nextpage]

1、硬件方面 
        圖像管理、接入服務(wù)器作為系統(tǒng)的核心設(shè)備，我們對服務(wù)器配置了雙CPU、冗余電源、RAID5磁盤陣列，保證圖像管理服務(wù)器的穩(wěn)定可靠，當(dāng)一個CPU、一個電源、一塊硬盤故障時，都能夠快速解決故障，不影響系統(tǒng)的正常運行。今后可以考慮對服務(wù)器進行冗余配置，實現(xiàn)雙機熱備份。

2、網(wǎng)絡(luò)隔離 
        由于對外部提供了接口，在黑客、病毒肆虐的今天就相對于在密封的罐頭上開了一個小洞，因此需要對內(nèi)外網(wǎng)進行隔離措施，防止通過外網(wǎng)侵入內(nèi)部，對系統(tǒng)造成破壞。通過在內(nèi)外網(wǎng)間設(shè)置網(wǎng)絡(luò)防火墻，是一個十分有效的措施。

3、軟件權(quán)限 
        系統(tǒng)實行分級控制，軟件權(quán)限管理機制類似Windows操作系統(tǒng)用戶權(quán)限管理，具有角色、權(quán)限、操作用戶劃分。權(quán)限的劃分不僅針對軟件分項功能，還可針對某個攝像機的視頻預(yù)覽、控制分別設(shè)定權(quán)限。對于攝像機云鏡的控制，按照權(quán)大優(yōu)先原則，當(dāng)兩個操作用戶權(quán)限相同時，按照控制在先原則。

        監(jiān)控終端工作時首先登陸總部的圖像管理服務(wù)器，經(jīng)過用戶名、口令、數(shù)字證書等驗證后，才能登陸視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，從中心獲取具有操作權(quán)的加油站設(shè)備信息。非授權(quán)用戶不可以進入網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)中只有超級用戶才有對文件的全部存取權(quán)，而普通用戶只能對錄像文件具有訪問權(quán)。

        系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)采用加密處理，加密功能主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

1．應(yīng)用軟件網(wǎng)絡(luò)通信加密 
        應(yīng)用軟件模塊之間的網(wǎng)絡(luò)通信報文采用加密機制，防止被竊聽后篡改非法使用。

2．前端視頻編碼設(shè)備訪問控制 
        前端視頻編碼設(shè)備的控制命令、登錄用戶、密碼在網(wǎng)絡(luò)上均采用密文傳輸，確保訪問控制安全。前端視頻編碼器具備會話限制功能，可防止過多的會話請求阻塞網(wǎng)絡(luò)。

8.網(wǎng)絡(luò)要求 
        需要為每個加油站提供至少一個2M的數(shù)據(jù)通道，同時為前端視頻處理單元分配IP地址，加油站的數(shù)據(jù)通道與集控中心相連，集控中心作為系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中心，加油站、監(jiān)控終端均與之相連，監(jiān)控工作站與集控中心的網(wǎng)絡(luò)帶寬建議采用100M，因為傳輸一路高清晰的D1圖像傳輸需要1500k左右的帶寬，100M帶寬能夠支持每個監(jiān)控終端同時連接30個以上的圖像（根據(jù)計算機配置的不同，一臺計算機能夠同時觀看的圖像數(shù)量會有變化），基本能夠滿足日常監(jiān)控的需要。

9.系統(tǒng)容量 
        系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)所能支持的可接入站點和監(jiān)控點數(shù)量由集控中心決定，主要包括2個方面，一個是中心服務(wù)器的處理能力，一個是網(wǎng)絡(luò)帶寬情況。圖像管理服務(wù)器采用SQLSERVER數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)，作為專業(yè)的數(shù)據(jù)庫管理軟件，它的容量、擴展性均能滿足大量的數(shù)據(jù)，同時接入服務(wù)器配置千兆網(wǎng)卡，一路高清晰的D1圖像傳輸需要2M左右的帶寬，千兆網(wǎng)絡(luò)可用帶寬約為300兆，至少能支持150路圖像轉(zhuǎn)發(fā)，如今后需要接入站點和監(jiān)控點數(shù)量超過一臺中心服務(wù)器的處理能力，則只需另外增加一臺服務(wù)器即可。（本文由南京南自信息技術(shù)有限公司提供）