視頻網(wǎng)在新鋼地磅遠(yuǎn)程集中計量中的應(yīng)用

介紹新鋼地磅視頻網(wǎng)的構(gòu)建、視頻派位流程及視頻網(wǎng)的應(yīng)用。
前言
目前物資遠(yuǎn)程集中計量已成為大中型企業(yè)優(yōu)化管理的趨勢。新鋼在將 8 臺靜態(tài)軌道衡﹑ 4 臺動態(tài)衡和 10 臺輥道秤成功進(jìn)行了遠(yuǎn)程集中計量后，汽車衡的遠(yuǎn)程集中計量成為關(guān)注的焦點。軌道衡和輥道秤的遠(yuǎn)程集中計量能夠很好解決稱重數(shù)據(jù)、車號數(shù)據(jù)、采集控制等信號的同步，地磅遠(yuǎn)程集中計量需要解決的問題是視頻信號與稱重數(shù)據(jù)、語音信號的同步問題，使司秤員與汽車司機(jī)遠(yuǎn)程交流可以達(dá)到與在現(xiàn)場計量房相同的交流效果。如果采用傳統(tǒng)的傳輸方式，會出現(xiàn)視頻信號傳輸速度慢和易于失真等問題，不能滿足遠(yuǎn)程集中計量的要求，因此視頻信號的傳輸和同步問題成為地磅遠(yuǎn)程集中計量中急需解決的問題。
1.視頻網(wǎng)技術(shù)簡介
考慮到視頻占用帶寬比較大，不能采用環(huán)網(wǎng)模式，但又需要進(jìn)行鏈路保護(hù)，因此新鋼地磅視頻系統(tǒng)采用 CSS( 集群) + iStack( 堆疊) 結(jié)合的技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)。
1． 1CSS( 集群) 技術(shù)
CSS 技術(shù)就是將兩臺交換機(jī)通過專用的堆疊電纜連接起來，選出一臺為主交換機(jī)，另一臺為備交換機(jī)，對外呈現(xiàn)為一臺邏輯交換機(jī)。
1． 2iStack( 堆疊) 技術(shù)
堆疊技術(shù)就是多臺交換機(jī)堆疊在一起，選出一臺交換機(jī)作為主交換機(jī)，其余的交換機(jī)作為備交換機(jī)，也稱為從交換機(jī)。主交換機(jī)是整個堆疊系統(tǒng)中的控制中心，同時備交換機(jī)也具備成為主交換機(jī)的能力。通常情況下主交換機(jī)正常運行，備用交換機(jī)處于靜默狀態(tài)。若主交換機(jī)癱瘓，備用交換機(jī)能迅速接管主交換機(jī)的功能，能夠很好地防止因主交換機(jī)癱瘓而導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。堆疊中多臺交換機(jī)也是作為一個整體對外體現(xiàn)為一臺邏輯設(shè)備，共用一個管理 IP 地址和一個 MAC 地址。
2.地磅視頻網(wǎng)的構(gòu)建及實現(xiàn)
新鋼山下廠區(qū)現(xiàn)有地磅 14 臺，分布在南大門、西大門和北大門，通過網(wǎng)線和光纖將分布在廣闊區(qū)域的這 14 臺地磅的視頻遠(yuǎn)程集中至軋材綜合樓，形成視頻網(wǎng)。地磅視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分布圖見圖 1。

地磅視頻網(wǎng)由接入層交換機(jī)、匯聚層交換機(jī)和核心層交換機(jī)構(gòu)成，其中接入層交換機(jī)和匯聚層交換機(jī)放置在現(xiàn)場計量房的網(wǎng)絡(luò)柜中，核心層交換機(jī)放置在軋材綜合樓機(jī)房內(nèi)。三層交換機(jī)通過光纜連接，實現(xiàn)視頻傳輸。
接入層交換機(jī)是直接面向用戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其作用是將終端用戶連接到網(wǎng)絡(luò)中，終端用戶是指各種網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和視頻解碼器。該視頻網(wǎng)共有 9 臺接入層交換機(jī)，分別放置在西大門地磅計量房、西大門水渣地磅計量房、博凱地磅計量房、中冶環(huán)保地磅計量房、渣山地磅計量房、渣山水渣地磅計量房、五泵站汽車衡計量房、南大門皮重地磅計量房及南大門毛重地磅計量房的網(wǎng)絡(luò)柜中。
每個秤重臺面設(shè)計了 2 臺網(wǎng)絡(luò)球機(jī)、1 臺網(wǎng)絡(luò)槍機(jī)和 2 臺針孔攝像機(jī)，每個計量房內(nèi)還設(shè)計了 1臺紅外模擬半球機(jī)。網(wǎng)絡(luò)球機(jī)和網(wǎng)絡(luò)槍機(jī)通過網(wǎng)線接入接入層交換機(jī)，針孔攝像機(jī)和紅外模擬半球機(jī)經(jīng)視頻線進(jìn)入解碼器，再由網(wǎng)線接入接入層交換機(jī)。
匯聚層交換機(jī)是多臺接入層交換機(jī)的匯聚點，它能夠處理來自接入層交換機(jī)的所有視頻信號，并提供給核心層交換機(jī)。該視頻網(wǎng)匯聚層交換機(jī)一共有 6 臺，分別設(shè)置在西大門地磅計量房、能源中心大樓、中冶環(huán)保汽車衡計量房、一車間機(jī)房、南大門地磅皮重計量房及高線輥道秤計量房。該匯聚層交換機(jī)采用 S5700 系列全千兆交換機(jī)。以中冶環(huán)保地磅計量房內(nèi)的匯聚層交換機(jī)為例，該交換機(jī)主要匯聚并處理來自渣山計量房、渣山水渣汽車衡計量房和中冶環(huán)保汽車衡計量房接入層交換機(jī)傳輸來的視頻信號，并將這些視頻信號通過光纜傳輸給綜合樓機(jī)房內(nèi)的核心層交換機(jī)。其中中冶環(huán)保汽車衡計量房內(nèi)的接入層交換機(jī)和匯聚層交換機(jī)之間直接以網(wǎng)線連接。
核心層交換機(jī)是汽車衡遠(yuǎn)程集中計量系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)主干部分，包括主交換機(jī)和備交換機(jī)。核心層交換機(jī)位于軋材綜合樓機(jī)房內(nèi)，所有現(xiàn)場的視頻都匯聚到這臺機(jī)上，然后進(jìn)入流媒體服務(wù)器中。鐵前MES 集中計量系統(tǒng)的視頻網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)不在同一網(wǎng)段，而流媒體服務(wù)器自帶雙網(wǎng)卡，流媒體服務(wù)器在接收到來自核心層交換機(jī)的所有視頻后自動轉(zhuǎn)換網(wǎng)段，將所有視頻通過網(wǎng)線發(fā)送到數(shù)據(jù)交換機(jī)中，最后進(jìn)入到各個計量客戶端的稱重程序中。整個視頻網(wǎng)系統(tǒng)呈“花瓣狀”傳輸，即視頻網(wǎng)每個節(jié)點都有兩條不同的光纜走向。由于綜合樓機(jī)房內(nèi)的核心層交換機(jī)是由一臺主交換機(jī)和一臺備交換機(jī)組成的，它們都通過光纜連接來自下層的 6 個匯聚層交換機(jī)的視頻，這樣就形成了一個小型的環(huán)網(wǎng)。小型的環(huán)網(wǎng)一般容易造成網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，因此需要同時開啟 rstp 協(xié)議，將其中的一條鏈路虛擬，防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。正常情況下，視頻信號通過主交換機(jī)進(jìn)行傳輸和匯聚; 在主交換機(jī)中某條線路出現(xiàn)問題時，通過備交換機(jī)維持運行。
3.視頻派位流程
地磅集中計量通過遠(yuǎn)程派位觸發(fā)。每位司機(jī)擁有一張寫有全球唯一號和卡號的 IC 卡，以地磅秤重臺面上質(zhì)量超過 500 kg 為先決條件，通過插 IC卡觸發(fā)實現(xiàn)派位?，F(xiàn)場視頻信號經(jīng)派位后依次通過接入層交換機(jī)和匯聚層交換機(jī)傳輸?shù)杰埐木C合樓機(jī)房的核心層交換機(jī)，最后傳輸?shù)降匕跤嬃肯到y(tǒng)客戶端的稱重程序中。計量完成的同時程序自動將當(dāng)前稱重界面截圖保存在本機(jī)上，所有的截圖保存在部服務(wù)器上，可遠(yuǎn)程隨時查看計量信息。計量現(xiàn)場的實時視頻和錄像保存在綜合樓機(jī)房內(nèi)的流媒體服務(wù)器內(nèi)，保存期設(shè)為 15 天。
4.視頻網(wǎng)的應(yīng)用
4.1應(yīng)用
將現(xiàn)場各個地磅的視頻全部集中到綜合樓到視頻工程師站上，并使用AnyVision Explorer 軟件對所有視頻進(jìn)行管理?，F(xiàn)場視頻界面圖見圖 2。

在圖 2 界面里，我們可以隨意選擇要看的計量房實時視頻，最多可以同時查看現(xiàn)場 16 個攝像機(jī)的視頻。傳輸?shù)囊曨l都是高清圖像，同時開啟太多視頻，會造成視頻流過大，影響傳輸效果。該系統(tǒng)可以直接遠(yuǎn)程調(diào)整計量房室外網(wǎng)絡(luò)球機(jī)的照射位置，對球機(jī)進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)控制。
該視頻網(wǎng)對所有稱重視頻以每 2 h 為單位進(jìn)行錄像，錄像視頻可以保存 15 天。當(dāng)某輛車發(fā)生計量異議時，可回放查看當(dāng)天的視頻。保存的視頻錄像見圖 3。

4． 2 視頻的作用
遠(yuǎn)程防作弊。遠(yuǎn)程集中計量系統(tǒng)中完成這個功能的硬件主要包括 2 臺高清網(wǎng)絡(luò)球機(jī)和 1 臺高清車牌攝像機(jī)。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)分別安裝在上下秤臺面的路邊立桿上，可拍攝到貨車的兩個對角，方便查看司機(jī)是否已經(jīng)離開秤臺、駕駛室是否載人。車牌攝像機(jī)的作用是抓取汽車計量時的圖像，并與第二次稱重的實時圖像進(jìn)行對比，判定是否為同一輛車稱重，防止司機(jī)更換車輛計量。遠(yuǎn)程終端柜中照司機(jī)和照小票的針孔攝像機(jī)起輔助防作弊作用。
2) 遠(yuǎn)程室內(nèi)防盜?，F(xiàn)場汽車衡計量房無人值守，其中有諸多設(shè)備，為此，將模擬半球機(jī)安裝在正對門口的較高位置，便于拍攝計量房內(nèi)的全景，它的紅外照射功能在黑暗中也可以進(jìn)行拍攝。
5.結(jié)論
新鋼地磅視頻網(wǎng)自運行以來，圖像傳輸快、畫清晰，沒有出現(xiàn)過視頻丟包的現(xiàn)象，實現(xiàn)了視頻信號與稱重數(shù)據(jù)、車號數(shù)據(jù)、采集控制的同步傳輸，且視頻流暢，支撐著目前鐵前 MES 遠(yuǎn)程計量系統(tǒng)的正常運行。

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