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      曙光承接遼寧電力視頻結構化處理平臺

      建設背景

      隨著城市經濟的快速發展,視頻監控系統為政府部門開展社會管理和公共服務提供了重要技術手段,在平安建設、交通管理、城市管理、應急管理等場景發揮不可或缺的作用。視頻數據的應用也愈發廣泛,在電網運檢、石油勘探、管道運輸等各領域也都起到了舉足輕重的作用。

      電力改革的深入,電力互聯網建設的推廣,在電力企業網內,特高壓、柔性供電等新技術的應用,電力運檢系統愈發受到考驗。

      新型運檢管控系統依托無人機、智能機器人、視頻大數據分析等先進技術來提升電網的安全可靠性。

      遼寧電網旨在提升運檢能力,建設智能監控、智能視頻數據分析、智能運維、安全管控一體可視化智能安全管控平臺。

      建設思路

      (1)建設統一視頻監控云平臺:基于云計算、云存儲、物聯網等技術,在 “可視化智能安全管控平臺”建設總體框架之下,強化頂層設計,建設統一的視頻監控云平臺,滿足未來監控應用不斷發展和海量視頻存儲的建設、維護需求。

      (2)建設一體化高清視頻庫,實現視頻數據管理、處理、存儲、分析、共享和發布等功能。通過視頻監控云平臺建設,強化部門視頻信息資源的有機整合和高效利用,發揮視頻監控系統整體效益。

      (3)統一視頻監控布點規劃:按照點、線、面、無人機網格進行視頻監控布點規劃,統籌建設,為建立網格化視頻防控體系奠定基礎。

      (4)統一標準和規范:制定高清視頻監控信息接入標準,將前端接入標準化。

      平臺架構

      從邏輯上,平臺主要由以下模塊組成:

      前端設備、接入服務器集群、存儲服務器集群、處理服務器集群、流媒體服務器、中心服務器和客戶端。

      各個模塊的作用簡要描述如下:

      1)前端設備

      前端設備在中心服務器的調度下進行信息采集,以RTSP和SDK的形式傳輸給存儲/處理服務器集群。(前端設備包括:網絡攝像機、無人機等)

      2)接入服務器

      接入服務器主要是配合中心服務器來完成一些需要直接操作前端設備。

      3)中心服務器

      a)用戶管理功能:根據用戶信息表,管理用戶登錄、用戶的權限,可以管理用戶信息、增刪用戶等。

      b)前端信息采集設備管理功能:根據攝像機和用戶的權限,管理當前用戶所能涉及的前端設備狀態、節點運行狀態,并進行實時的更新。

      c)與用戶和前端設備的信息交互功能:更新前端信息,并根據客戶需求進行對前端設備調度,以及對JobKeeper的任務分發。同時,進行信息數據的處理,以完成整個平臺的調度工作。

      4)存儲服務器集群

      提供海量的存儲空間,以備歷史數據的回看與處理。

      5)處理服務器集群

      提供高效的視頻轉碼、智能識別等大規模數據處理。

      6)流媒體服務器

      以流媒體服務器的形式對外提供標準的RTSP流媒體服務,用戶根據相應的流媒體RTSP地址,即可實時地獲取系統處理完后的實時視頻數據,以供監控和遠程訪問。

      7)客戶端

      視頻矩陣、電視墻、PC客戶端、移動終端等等。

      詳細設計

      1)前端設備

      包括:本項目主要包含網絡攝像機、無人機航拍數據等,通過RTSP標準流媒體協議對外提供視頻傳輸服務,并提供相應的SDK函數接口,用以控制、調用云臺等操作。

      2)接入服務器

      整合各種前端設備,將非標準的前端設備通過協議或者SDK的方式接入本系統,以實現多種前端攝像機的統一接入,供本平臺內其他模塊統一調用。同時,以輪詢的方式監聽前端設備,如有異常產生報警信號,解析SDK,保持平臺與前端設備的控制通信。在本項目中,采用曙光I840-G30新一代高性能服務器為平臺提供接入服務,單一設備可以提供500路視頻接入。

      3)中心服務器

      平臺的核心控制部分,實現了與客戶端的信令交互、通過JobKeeper云調度系統來調度云集群節點處理各項任務、并實現對整個平臺的統一管理和監控。

      a)用戶管理功能:根據用戶信息表,管理用戶登錄、用戶的權限,可以管理用戶信息、增刪用戶等。

      b)前端信息采集設備管理功能:根據攝像機和用戶的權限,管理當前用戶所能涉及的前端設備狀態、節點運行狀態,并進行實時的更新。

      c)與用戶和前端設備的信息交互功能:更新前端信息,并根據客戶需求進行對前端設備調度,以及對JobKeeper的任務分發。同時,進行信息數據的處理,以完成整個平臺的調度工作。

      d)對服務器集群進行統一的調度管理,獲取每臺機器的運行狀態。根據機器的運行狀態進行自動調度和部署,負載均衡,提高機器的使用率,進而提高服務器的梳理效率。

      e)解決服務器集群信息處理的冗余狀態,查錯排錯,保證系統的無人值守、自動生長的高效性。

      在本項目中,采用曙光I840-G30新一代高性能服務器為平臺提供視頻數據的處理和調度工作。

      4)存儲服務器集群

      使用曙光新一代ParaStor云存儲系統,提供統一的存儲資源池,用以存儲關鍵數據,提供歷史視頻的回看以及相關數據的下載服務。同時,支持網絡掛載盤符的模式,以滿足整個平臺中其他模塊的存儲需求。

      曙光ParaStor300S分布式存儲系統用于存放視頻、圖片等關鍵業務數據。文件系統采用N+M:B方式,可保證在磁盤損壞、數據節點損壞時,數據不丟失,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數據只需要半小時即可重建完畢,那么要求重建速度在580MB/s,另外數據控制器在數據重建時還需要對外提供服務,所以使用節點上4*1Gbps無法滿足數據重建的速度,所以在配置上ParaStor采用萬兆網絡做為內存存儲網絡,為了避免單個數據網絡出現故障時導致的無法讀寫的問題,數據網絡也進行了冗余配置,即每個數據控制器上配置兩個數據網絡。這樣能較好平衡磁盤可靠性和數量成本的問題。因此也是最大程度提高系統穩定性,確保數據安全。

      ParaStor云存儲系統是一款通用存儲平臺,提供非結構化海量數據的存儲功能,以集群文件系統和集群NAS方式向用戶提供服務。

      ParaStor云存儲系統可以提供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計、生物基因研究、材料科學研究、天氣預報、地震監測、環境監測分析、能源勘探、電子商務、網絡游戲、社交與視頻分享網站建設、動漫渲染、視頻編輯處理等領域中對于存儲容量和I/O性能要求極高的應用,可廣泛應用于教育、科研、制造、企業、醫療、石油、廣電、互聯網等行業。

      5)處理服務器集群

      大致可以分為接入分析、數據處理和結果分發三個子模塊,主要負責對完成對接入視頻的各項處理任務,諸如:內容識別、實時轉碼、錄像存儲等,再將處理好的結果發送至流媒體服務器和存儲服務器。

      處理服務器設備采用曙光I840-G25高端4路GPU服務器集群,每服務器配置4塊高端圖形加速卡,提升視頻處理能力。

      方案優勢

      1.高性價比和可伸縮性

      “云視頻平臺”構建于曙光ParaStor300S云存儲之上,有著低廉、高可靠性的海量存儲能力、數據處理能力和無限可擴展能力,當用戶存儲需求增長時,也僅需添加存儲節點即可,并且支持熱插拔、服務不停動態升級等功能,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

      面向前端海量異構視頻系統,通過視頻透明接入技術,實現統一的整合管理,支持業內覺得部分主流監控廠家的視頻對接,支持RTSP、GB/T 28181等標準化視頻監控協議對接,支持SDK開發對接。針對高清視頻數據、無人機數據均有較好的整合能力。

      3.高可靠云存儲技術

      曙光ParaStor300S云存儲系統將控制流和數據流分離,數據訪問時多個存儲服務器同時對外提供服務,實現高并發訪問。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器上。系統性能隨節點規模的增加呈線性增長,系統的規模越大,云存儲系統的優勢越明顯, 沒有性能瓶頸,整個云存儲系統無單點故障,硬件故障自動屏蔽。

      4.視頻動態接入技術

      采用“動態接入”的理念,實現視頻數據的按需調用,當有用戶需要監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,輕松實現海量視頻的匯聚管理,在保護現有投資的前提下物盡其用,提升整個處理性能和網絡帶寬的使用率。

      5.視頻內容智能識別

      采用曙光高端4路服務器搭載4顆高端P40 GPU加速卡構建視頻數據智能處理平臺。平臺的智能圖像檢索采用先進的圖像處理技術,并結合模式識別,支持對海量視頻的智能分析,提供諸如區域入侵檢測、越線檢測、人臉檢測、人流量統計、遺留物檢測、火焰檢測、線路質量、線損隱患等識別功能,并可以基于其上提供更多的聯動應用。同時,平臺的實時智能分析識別技術構架于后臺服務器端,不受前端監控設備及固件影響,可以對任意攝像機指定進行任意的識別種類,輕松實現對同一監控視頻同時進行多種實時分析、或對多類型多數量攝像機同時進行批量識別任務等功能。

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