电力营销视频监控智能运维系统研究与应用

方鹏 毛毳 高旦

摘  要：视频监控的运维是监控系统安全稳定运行的关键因素之一，随着视频监控及数据分析技术的发展，加强视频监控运维的智能化、安全性，成为系统运维的发展趋势。立足于当前视频监控运维工作的现状，设计了电力营销视频监控智能运维系统，及其配套的智能网络箱硬件设备。系统能够通过获取监控视频数据，实时掌控每台设备的运行状况，发现并快速定位故障设备，从而实现高质量的智能系统运维。

关键词：电力营销;智能化;运维系统;视频监控

中图分类号：TP277         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）30-0169-04

Abstract： Video surveillance operation and maintenance is one of the key factors for the safe and stable operation of the surveillance system. With the development of video surveillance and data analysis technology， strengthening the intelligence and security of video surveillance operation and maintenance has become the development trend of system operation and maintenance. Based on the current situation of video surveillance operation and maintenance， an intelligent operation and maintenance system for video surveillance in power marketing and its supporting hardware equipment of intelligent network box are designed. By acquiring the monitoring video data， the system can control the running status of each device in real time， find and locate the faulty equipment quickly， so as to realize the operation and maintenance of high-quality intelligent system.

Keywords： power marketing; intelligence; operation and maintenance system; video surveillance

引言

营销视频监控是无线网络技术、流媒体技术以及视频监控技术等多种技术融合发展的新产物，是视频监控技术在移动网络和移动终端上的应用[1]。其目的是为移动终端提供实时的视频监控服务，具有覆盖面广、不受空间限制、安装接入方便、迅捷高效、成本低廉、及时联动、性能稳定和业务多样等优点。随着业务类型和业务规模的不断扩大，监控设备的类型和数量迅速增加，业务部门在设备管理过程中面临着故障排查困难、定位慢、维修周期长、人工巡检成本日益提高、业务相互堆积整体难以把控等众多难题。基于此，设计电力营销视频监控智能运维系统，旨在解决目前营销领域内的供电所、营业厅内视频监控系统故障频发、检修运维成本高等问题。

1 营销视频运维发展现状

营销视频监控日常管理维护中，管理员对监控设备、智能网络箱等设备档案进行统一管理，一般会采用两种安全维护行动。

一方面是被动检测漏洞。摄像头等监控设备进行实时监测与控制，记录回传的状态数据并对其进行分析，判定该设备是否存在異常，当设备异常时以告警的形式第一时间通知运维人员。这种运维待问题偏差发生之后，才采取控制程序、改正问题，对数据记录要求高细度，需要实时记录视频质量、电压、电流、网络等状态。同时对问题处理时的时效性具有较高要求，当异常发生时，是否第一时间通知运维人员，是否可以快速帮助运维人员定位异常设备位置，是否支持远程处理等，这些问题都是决定运维效果的重要因素。

另一方面是主动检测漏洞，管理员应定期依据已公布漏洞对所管理设备及系统进行自检，并针对不完善的漏洞进行修复，才能最大程度保障用户及企业乃至国家的信息隐私安全[2]。因此运维系统是否能对所有设备的历史运行情况、当前运行状态以及未来运行的趋势进行掌控，是否能量化视频设备设施的可靠性、利用率、性能等健康指标，是否支持对视频设备维护单位实现量化考核等，这些问题制约着营销视频监控运维的智能化发展。

视频监控系统的发展经历了三个发展阶段[3]：本地模拟信号监控系统、远程数字监控系统、综合监控平台。目前本地模拟信号监控系统已处于被淘汰阶段，远程数字监控系统作为主要建设模式[4]随着监控技术、计算机网络技术的不断发展，数字化、网络化、标准化、集成化成为视频监控系统主要的发展趋势[5]。就浙江省各区域营销领域各供电所、营业厅而言，部分变电站、输电线路、营业厅、机房等局部环境中已建设视频监控系统，多采用分散、独立组网方式建设，以本地应用为主，没有形成统一标准，系统间不能互联互通[6]，各业务独立进行系统建设，各自运维，缺乏从全网层面支撑设备可靠运行的技术手段。

综上所述，电力营销视频监控系统迈向智能化还需要进一步的发展，对减少电力营销视频监控系统运维过程的管理资源浪费具有很大的意义。

2 智能运维系统设计思路

2.1 系统定位

本套系统定位为电力营销视频控制智能运维系统。系统分为两个部分，第一部分是开发一套电力营销领域的视频监控智能运维管理系统软件，实现设备管理、远程控制、设备状态数据、设备告警数据等采集处理、相应的数据统计分析和地图展示等功能，并且能够支持视频监控诊断功能，能够判断监控是否过暗、是否过亮、是否离线、是否彩条等。第二部分是开发一套能够守护视频监控摄像机的智能网络箱硬件设备，实现供电输入检测（包含是否正常供电）、供电输出以及输出检测（包含电压、电流等）、监控补光、防雷击、数据传输等。这两部分构成了电力营销视频监控智能运维系统，为运维人员提供了有效的监控技术支持平台，可以有效的解决电力监控系统存在的运维问题，具有很好地推广价值。

2.2 系统目标

电力营销视频监控智能运维系统是监控运维的重要发展方向之一，对实现保护监控设备的智能诊断与检修具有积极的意义[7]。本系统建设目标如下：

（1）开发一套电力营销领域的视频监控智能运维管理系统软件，实现数据采集处理、数据统计分析和展示等功能，并且能够支持视频监控诊断功能。

（2）开发配套视频监控摄像机的智能网络箱硬件设备守护智能运维管理系统，实现并保证数据检测、数据传输等功能。

3 系统的架构与功能分析

系统架构与功能设计是根据系统分析的结果，运用系统科学的思想和方法，设计出能最大限度满足所要求的目标的新系统的过程。

3.1 平台架构

电力营销视频监控智能运维系统总体结构分为三层结构，分别为基础环境层、应用支撑层、表现层。

基础环境层：主要为数据存储系统，由于设备状态数据每日以15M/每台的数据增加，所以除传统业务数据库外，还需要考虑历史状态数据的存储，以应对不断扩大的海量设备数据以及未来的数据分析需要。其他环境还包括网络、通信设施、服务器、磁盘阵列等网络硬件设备，以及操作系统、数据库、应用中间件等。系统可运行在windows系列、Linux及Unix操作系统之上，应用支撑层：主要为物联网基础组件，还包括支持系统建设及运行的各种开发技术，以及支持上层平台和应用的基础服务。系统采用J2EE技术路线，数据的传输与交换支持HTTP、MQTT等协议标准，更好地为设备终端、上层平台及应用提供一致的基于标准的技术解决方案。

数据应用层：智能运维平台基于物联网基础组件与数据存储系统实现对设备的实时监控与状态分析，及时了解设备运行状态并防止设备异常的发生。

三层架构体系：依照业界主流的J2EE开发模式，基于MVC分层框架，各层次间相互独立，实现低耦合、高内聚，支持技术架构高可扩展性。

电力营销视频监控智能运维系统主要分为管理平台、数据存储系统、物联网基础组件以及各类数据传输适配器。其业务架构如图1所示。

底层架构如图2所示。

各类设备透过网关并经过一系列认证接入物联网基础组件中的MQTT消息中间件EMQ服务，EMQ服务根据不同的订阅主题将消息发送相应的主题订阅者，消息经过消息网关时根据业务逻辑会将各类数据存储于业务数据库或者根据特殊需求将数据存储于海量存储系统，最后管理平台从数据库中取到最新的消息数据。

3.1.1 物联网基础组件

物联网基础组件主要通过MQTT协议与物理设备建立连接，并采用数据订阅发布模式与各应用平台进行数据交互，业务架构如图3所示。

3.1.2 网络拓扑结构

整个运维体系由前端智能网络箱和后端智能运维平台组成，智能网络箱用于监控设备的接入并且实现数据的双向传输，网络箱连接交换机，通过本地网络连接主控机房，运维平台部署在主控机房。

3.2 功能设计

电力营销视频监控智能运维系统主要是对监控设备、智能网络箱等设备及点位信息进行统一的管理、布置和监控，平台利用自身的物联网基础组件与每一台智能网络箱终端建立双向连接，然后通过智能网络箱对摄像头等监控设备进行视频质量、电压、电流、网络等状态进行实时监测与控制，同时将所有在线设备的状态数据回传至平台，平台记录回传的信息并对其进行数据分析，判定该设备是否存在异常，如果异常，平台将以告警的形式及时通知运维人员异常的设备以及设备所在位置，确保监控设备运维人员能够时刻了解每一台设备的运行情况，以及在设备出现异常后能第一时间收到通知或者看到告警提示。

平台提供远程控制的功能以供运维人员在设备出现异常时进行紧急远程处理，或者对设备的参数进行统一的批量修改，以应对临时或突发情况。另外运维人员还可通过可视化地图功能来随时定位和查看任何位置的设备信息以及所有设备的部署情况，通过数据大屏掌控所有设备的历史运行情况、当前运行状态以及未来运行的趋势。

3.2.1 数据大屏

用户通过数据大屏能够以多角度、多条件的方式对摄像头、网络箱等设备进行及时、详尽的统计分析，并对设备的实时状态进行全方位掌控。同时，数据大屏能够指导用户及时维修故障设备，保障设备能持续正常运行。大屏主要提供設备的在线率、完好率、及时维修情况、故障类型分布情况等关键指标， 为用户提供运维过程与结果的考核依据。

系统同时提供首页功能供系统管理人员实时查看所有资产的状态，内容包括资产总量、摄像机状态统计、网络箱状态统计、辖区资产分布、告警设备、点位概览等。

3.2.2 资产管理

资产管理主要对设备信息进行统一归档，包括各类设备的基本信息、参数信息以及实时状态数据，其由资产分布、网络箱、摄像机等功能子模块组成：

（1）资产分布

资产分布展现所有资产在目标地区的分布状态及实时运行状态，用户可以通过设备类型、辖区、管理单位等条件对资产进行筛选，也可以通过搜索功能对所有资产进行快速检索。

（2）摄像机

摄像机模块实现对摄像机信息的查询、新增、修改、详情、删除、定位等功能。

查询内容包括设备编号、设备IP、设备状态、所在地址、型号、厂商、管理单位、所属辖区等，返回数据以分页列表形式展现，数据表头为序号、设备编号、型号、厂商、设备IP、所属辖区、管理单位、所在地址、状态、操作等，其中操作列中配置详情、修改、定位、删除等功能按钮。查询控件中配置新增、批量删除、导入、导出、模板下载等功能按钮。数据列表下配置分页按钮。

（3）网络箱

网络箱模块实现对网络箱信息的查询、新增、修改、详情、删除、定位、参数配置、历史状态查看等功能。

查询内容包括设备IP、设备状态、所在地址、型号、管理单位、所属区划等，返回数据以分页列表形式展现，数据表头为序号、设备IP、型号、所在辖区、管理单位、所在地址、状态、操作等，其中操作列中配置详情、修改、定位、历史状态、删除等功能按钮。查询控件中配置新增、批量删除、导入、导出、模板下载等功能按钮。数据列表下配置分页按钮。

3.2.3 智能运维模块

（1）实时监测

对输入的电流电压以及各个输出口的电流电压的数据进行实时监测，实时了解设备运行情况，及时发现设备异常并进行告警。设备数据的记录也可以为设备运行情况分析提供数据支撑。

（2）环境监测

具备箱内温湿度监控、箱门开关监控、风扇运行调控、浪涌情况等各类环境监控。保证设备能够在一个良好的环境中运行，减少设备故障发生率，延长设备使用寿命。

（3）远程控制

可以通过平台对前端接入的设备进行开/关、重启、亮度调节等操作，不再需要费时费力的去设备现场进行操作。模块内置的时控系统可以接收设备操控计划安排，并按照设定好的计划对设备进行控制。

3.2.4 智能巡检模块

针对所有接入到平台的设备，平台会根据其接入特点进行智能巡检，检查其是否离线、是否断电、是否异常。对于摄像机等视频监控设备，平台会通过网络箱的智能运维模块，监测其电流、电压情况，并采用视频诊断技术，对其实时画面进行完好度检测，具体包括无图像、彩条、过亮、过暗等异常状态。对于智能网络箱，平台会实时采集智能网络箱的状态数据，并分析其电压、电流、门禁、温度、漏水等关键数值，同时会分析接入网络箱的摄像机、补光灯等相关设备的电流、电压、网络等状态。以上诊断结果，如果存在异常，系统会自动产生告警信息，通知用户出现异常的设备并协助定位异常设备所在的位置，以便用户快速修复。

3.2.5 点位管理

点位管理用于对点位信息进行管理，包括点位查询、新增、修改、删除、详情、分布等功能。点击查看点位详情时，还可以查看当前处于该点位下的设备列表。删除点位时，如果处于该点位下设备仍处于使用状态，则平台会提示无法删除该点位，需要删除相关设备后才能删除该点位。

3.2.6 系统管理

系统管理主要包括用户、部门、角色、权限、数据字典、业务数据、日志等常规数据的管理。

（1）用户管理

对用户数据进行新增、修改、删除、查询等操作，以及查看用户详细信息，查看用户角色及其权限。

（2）部门管理

对部门信息进行管理，包括新增、修改、删除、查询等功能，以及角色权限的编辑。

（3）角色管理

对角色信息进行管理，包括新增、修改、删除、查询等功能，以及角色权限的编辑。

（4）权限管理

权限菜单的管理，包括新增、修改、删除、查询等功能。

（5）数据字典

对系统所有的用到的数据类型、数据项及属性分类等进行统一管理。

（6）业务数据

包括设备厂商、管理单位、辖区、行政区划等数据的管理。

（7）日志管理

查看用户登录日志、系统操作日志等。

4 结论

智能视频系统的提出和发展过程始终伴随着来自社会各方面的强大的应用需求，相关理论研究和工程技术开发一直处在不断发展中，其实际应用也已经取得丰硕成果[8]。下一阶段，应着眼于使运维迈向人工智能，利用视频智能分析技术，提升监控异常情况智能分析与判断，同时利用数据分析技术，根据设备运行监控检测数据，进行设备运行状态统计分析与预测预警，最大程度替代人工运维，降低人工运维的工作量，提高应用的经济效益，提高电力营销视频监控运维系统的智能化水平。

参考文献：

[1]张红军，段贺兵，曹志慷，等.移动监控视频系统关键技术研究与实现[J].智能计算机与应用，2019（03）：237-239+243.

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[3]Casciati F，Faravelli L，Borghetti F.Wireless links between sensor-device control stations in long span bridges[C]//Proc of conference on smart systems and nondestructive evaluation for civil infrastructures.San Diego，California，USA，2003.

[4]Ko J M，Ni Y Q.Technology developments in structural health monitoring of large-scale bridges[J].Engineering Structures，2005，27（12）：1715-1725.

[5]Pakzad S N.Development and deployment of large scale wireless sensor network on a long-span bridge[J].Smart Structures and Systems，2010，6（5-6）：525-543.

[6]李志海，張荣华，张天兵，等.基于视频监控的变电站智能巡检系统研究[J].计算机技术与发展，2014，24（10）：233-237.

[7]尹相国，杨拯，张彬，等.智能变电站保护设备可视化运维系统研究与应用[J].河北电力技术，2019（01）：30-33.

[8]张超.智能视频系统中若干关键技术的研究[D].安徽大学，2014.