曙光承接辽宁电力视频结构化处理平台

建设背景

随着城市经济的快速发展,视频监控系统为政府部门开展社会管理和公共服务提供了重要技术手段,在平安建设、交通管理、城市管理、应急管理等发挥不可或缺的重要作用。视频数据的应用也愈发广泛,在电网运检、石油勘探、管道运输等各领域也都起到了举足轻重的作用。

电力改革的深入,电力互联网建设的推广,在电力企业网内,特高压、柔性供电等新技术的应用,电力运检系统愈发受到考验。

新型运检管控系统依托无人机、智能机器人、视频大数据分析等先进技术来提升电网的安全可靠性。

辽宁电网旨在提升运检能力,建设智能监控、智能视频数据分析、智能运维、安全管控一体可视化智能安全管控平台。


建设思路

(1)建设统一视频监控云平台:基于云计算、云存储、物联网等技术,在 “可视化智能安全管控平台”建设总体框架之下,强化顶层设计,建设统一的视频监控云平台,满足未来监控应用不断发展和海量视频存储的建设、维护需求。

(2)提供一体化高清视频库,提供视频数据管理、处理、存储、分析、共享和发布等功能。通过视频监控云平台建设,强化部门视频信息资源的有机整合和高效利用,发挥视频监控系统整体效益。

(3)统一视频监控布点规划:按照点、线、面、无人机网格进行视频监控布点规划,统筹建设,建立网格化视频防控体系奠定基础。

(4)统一标准和规范:制定高清视频监控信息接入标准,将前端接入标准化。


平台架构

从逻辑上,平台主要由五个模块组成:

前端设备、接入服务器集群、存储服务器集群、处理服务器集群、流媒体服务器、中心服务器和客户端。

各个模块的作用简要描述如下:

1)前端设备

前端设备在中心服务器的调度下进行信息采集,以RTSP和SDK的形式传输给存储/处理服务器集群。(前端设备包括:网络摄像机、无人机航拍等)

2)接入服务器

接入服务器主要是配合中心服务器来完成一些需要直接操作前端设备。

3)中心服务器

a)用户管理功能:根据用户信息表,管理用户登录、用户的权限,可以管理用户信息、增删用户等。

b)前端信息采集设备管理功能:根据摄像机和用户的权限,管理当前用户所能涉及的前端设备状态、节点运行状态,并进行实时的更新。

c)与用户和前端设备的信息交互功能:更新前端信息,并根据客户需求进行对前端设备调度,以及对JobKeeper的任务分发。同时,进行信息数据的处理,以完成整个平台的调度工作。

4)存储服务器集群

提供海量的存储空间,以备历史数据的回看与处理。

5)处理服务器集群

提供高效的视频转码、智能识别等大规模数据处理。

6)流媒体服务器

以流媒体服务器的形式对外提供标准的RTSP流媒体服务,用户根据相应的流媒体RTSP地址,即可实时地获取系统处理完后的实时视频数据,以供监控和远程访问。

7)客户端

视频矩阵、电视墙、PC客户端、移动终端等等。


详细设计

1)前端设备

包括:本项目主要包含网络摄像机、无人机航拍数据等,通过RTSP标准流媒体协议对外提供视频传输服务,并提供相应的SDK函数接口,用以控制、调用云台等操作。

2)接入服务器

整合各种前端设备,将非标准的前端设备通过协议或者SDK的方式接入本系统,以实现多种前端摄像机的统一接入,供本平台内其他模块统一调用。同时,以轮询的方式监听前端设备,如有异常产生报警信号,解析SDK,保持平台与前端设备的控制通信。在本项目中,采用曙光I840-G30新一代高性能服务器为平台提供接入服务,单一设备可以提供500路视频接入。

3)中心服务器

平台的核心控制部分,实现了与客户端的信令交互、通过JobKeeper云调度系统来调度云集群节点处理各项任务、并实现对整个平台的统一管理和监控。

a)用户管理功能:根据用户信息表,管理用户登录、用户的权限,可以管理用户信息、增删用户等。

b)前端信息采集设备管理功能:根据摄像机和用户的权限,管理当前用户所能涉及的前端设备状态、节点运行状态,并进行实时的更新。

c)与用户和前端设备的信息交互功能:更新前端信息,并根据客户需求进行对前端设备调度,以及对JobKeeper的任务分发。同时,进行信息数据的处理,以完成整个平台的调度工作。

d)对服务器集群进行统一的调度管理,获取每台机器的运行状态。根据机器的运行状态进行自动调度和部署,负载均衡,提高机器的使用率,进而提高服务器的梳理效率。

e)解决服务器集群信息处理的冗余状态,查错排错,保证系统的无人值守、自动生长的高效性。

在本项目中,采用曙光I840-G30新一代高性能服务器为平台提供视频数据的处理和调度工作。

4)存储服务器集群

使用曙光新一代安全可控ParaStor云存储系统,提供统一的存储资源池,用以存储关键数据,提供历史视频的回看以及相关数据的下载服务。同时,支持网络挂载盘符的模式,以满足整个平台中其他模块的存储需求。

曙光ParaStor300S分布式存储系统用于存放视频、图片等关键业务数据。文件系统采用N+M:B方式,可保证在磁盘损坏、数据节点损坏时,数据不丢失,同时可控制可用存储容量在总磁盘容量的80%左右。由于ParaStor磁盘损坏后重建1T数据只需要半小时即可重建完毕,那么要求重建速度在580MB/s,另外数据控制器在数据重建时还需要对外提供服务,所以使用节点上4*1Gbps无法满足数据重建的速度,所以在配置上ParaStor采用万兆网络做为内存存储网络,为了避免单个数据网络出现故障时导致的无法读写的问题,数据网络也进行了冗余配置,即每个数据控制器上配置两个数据网络。这样能较好平衡磁盘可靠性和数量成本的问题。因此也是最大程度提高系统稳定性,确保数据安全。

ParaStor云存储系统是一款通用存储平台,提供非结构化海量数据的存储功能,以集群文件系统和集群NAS方式向用户提供服务。

ParaStor云存储系统可以提供TB/s级的高速带宽和EB级的海量存储空间,能够满足飞机汽车船舶设计、生物基因研究、材料科学研究、天气预报、地震监测、环境监测分析、能源勘探、电子商务、网络游戏、社交与视频分享网站建设、动漫渲染、视频编辑处理等领域中对于存储容量和I/O性能要求极高的应用,可广泛应用于教育、科研、制造、企业、医疗、石油、广电、互联网等行业。

5)处理服务器集群

大致可以分为接入分析、数据处理和结果分发三个子模块,主要负责对完成对接入视频的各项处理任务,诸如:内容识别、实时转码、录像存储等,再将处理好的结果发送至流媒体服务器和存储服务器。

处理服务器设备采用曙光I840-G25高端4路GPU服务器集群,每服务器配置4块高端图形加速卡,提升视频处理能力。


方案优势

1.高性价比和可伸缩性

“云视频平台”构建于曙光ParaStor300S云存储之上,有着低廉、高可靠性的海量存储能力、数据处理能力和无限可扩展能力,当用户存储需求增长时,也仅需添加存储节点即可,并且支持热插拔、服务不停动态升级等功能,这将大幅降低用户的投资及升级维护费用。

2.强大的视频整合能力

面向前端海量异构视频系统,通过视频透明接入技术,实现统一的整合管理,支持业内觉得部分主流监控厂家的视频对接,支持RTSP、GB/T 28181等标准化视频监控协议对接,支持SDK开发对接。针对高清视频数据、无人机数据均有较好的整合能力。

3.高可靠云存储技术

曙光ParaStor300S云存储系统将控制流和数据流分离,数据访问时多个存储服务器同时对外提供服务,实现高并发访问。自动均衡负载,将不同客户端的访问负载均衡到不同的存储服务器上。系统性能随节点规模的增加呈线性增长,系统的规模越大,云存储系统的优势越明显, 没有性能瓶颈,整个云存储系统无单点故障,硬件故障自动屏蔽。

4.视频动态接入技术

采用“动态接入”的理念,实现视频数据的按需调用,当有用户需要监控或者存储某路视频画面时,平台才予以接入处理,其他不使用的时间会自动释放资源,轻松实现海量视频的汇聚管理,在保护现有投资的前提下物尽其用,提升整个处理性能和网络带宽的使用率。

5.视频内容智能识别

采用曙光高端4路服务器搭载4颗高端P40 GPU加速卡构建视频数据智能处理平台。平台的智能图像检索采用先进的图像处理技术,并结合模式识别,支持对海量视频的智能分析,提供诸如区域入侵检测、越线检测、人脸检测、人流量统计、遗留物检测、火焰检测、线路质量、线损隐患等识别功能,并可以基于其上提供更多的联动应用。同时,平台的实时智能分析识别技术构架于后台服务器端,不受前端监控设备及固件影响,可以对任意摄像机指定进行任意的识别种类,轻松实现对同一监控视频同时进行多种实时分析、或对多类型多数量摄像机同时进行批量识别任务等功能。


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