视频网在新钢地磅远程集中计量中的应用

介绍新钢地磅视频网的构建、视频派位流程及视频网的应用。
前言
目前物资远程集中计量已成为大中型企业优化管理的趋势。新钢在将 8 台静态轨道衡﹑ 4 台动态衡和 10 台辊道秤成功进行了远程集中计量后，汽车衡的远程集中计量成为关注的焦点。轨道衡和辊道秤的远程集中计量能够很好解决称重数据、车号数据、采集控制等信号的同步，地磅远程集中计量需要解决的问题是视频信号与称重数据、语音信号的同步问题，使司秤员与汽车司机远程交流可以达到与在现场计量房相同的交流效果。如果采用传统的传输方式，会出现视频信号传输速度慢和易于失真等问题，不能满足远程集中计量的要求，因此视频信号的传输和同步问题成为地磅远程集中计量中急需解决的问题。
1.视频网技术简介
考虑到视频占用带宽比较大，不能采用环网模式，但又需要进行链路保护，因此新钢地磅视频系统采用 CSS( 集群) + iStack( 堆叠) 结合的技术进行组网。
1． 1CSS( 集群) 技术
CSS 技术就是将两台交换机通过专用的堆叠电缆连接起来，选出一台为主交换机，另一台为备交换机，对外呈现为一台逻辑交换机。
1． 2iStack( 堆叠) 技术
堆叠技术就是多台交换机堆叠在一起，选出一台交换机作为主交换机，其余的交换机作为备交换机，也称为从交换机。主交换机是整个堆叠系统中的控制中心，同时备交换机也具备成为主交换机的能力。通常情况下主交换机正常运行，备用交换机处于静默状态。若主交换机瘫痪，备用交换机能迅速接管主交换机的功能，能够很好地防止因主交换机瘫痪而导致整个网络瘫痪。堆叠中多台交换机也是作为一个整体对外体现为一台逻辑设备，共用一个管理 IP 地址和一个 MAC 地址。
2.地磅视频网的构建及实现
新钢山下厂区现有地磅 14 台，分布在南大门、西大门和北大门，通过网线和光纤将分布在广阔区域的这 14 台地磅的视频远程集中至轧材综合楼，形成视频网。地磅视频系统网络分布图见图 1。

地磅视频网由接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机构成，其中接入层交换机和汇聚层交换机放置在现场计量房的网络柜中，核心层交换机放置在轧材综合楼机房内。三层交换机通过光缆连接，实现视频传输。
接入层交换机是直接面向用户的网络设备，其作用是将终端用户连接到网络中，终端用户是指各种网络摄像机和视频解码器。该视频网共有 9 台接入层交换机，分别放置在西大门地磅计量房、西大门水渣地磅计量房、博凯地磅计量房、中冶环保地磅计量房、渣山地磅计量房、渣山水渣地磅计量房、五泵站汽车衡计量房、南大门皮重地磅计量房及南大门毛重地磅计量房的网络柜中。
每个秤重台面设计了 2 台网络球机、1 台网络枪机和 2 台针孔摄像机，每个计量房内还设计了 1台红外模拟半球机。网络球机和网络枪机通过网线接入接入层交换机，针孔摄像机和红外模拟半球机经视频线进入解码器，再由网线接入接入层交换机。
汇聚层交换机是多台接入层交换机的汇聚点，它能够处理来自接入层交换机的所有视频信号，并提供给核心层交换机。该视频网汇聚层交换机一共有 6 台，分别设置在西大门地磅计量房、能源中心大楼、中冶环保汽车衡计量房、一车间机房、南大门地磅皮重计量房及高线辊道秤计量房。该汇聚层交换机采用 S5700 系列全千兆交换机。以中冶环保地磅计量房内的汇聚层交换机为例，该交换机主要汇聚并处理来自渣山计量房、渣山水渣汽车衡计量房和中冶环保汽车衡计量房接入层交换机传输来的视频信号，并将这些视频信号通过光缆传输给综合楼机房内的核心层交换机。其中中冶环保汽车衡计量房内的接入层交换机和汇聚层交换机之间直接以网线连接。
核心层交换机是汽车衡远程集中计量系统的网络主干部分，包括主交换机和备交换机。核心层交换机位于轧材综合楼机房内，所有现场的视频都汇聚到这台机上，然后进入流媒体服务器中。铁前MES 集中计量系统的视频网和数据网不在同一网段，而流媒体服务器自带双网卡，流媒体服务器在接收到来自核心层交换机的所有视频后自动转换网段，将所有视频通过网线发送到数据交换机中，最后进入到各个计量客户端的称重程序中。整个视频网系统呈“花瓣状”传输，即视频网每个节点都有两条不同的光缆走向。由于综合楼机房内的核心层交换机是由一台主交换机和一台备交换机组成的，它们都通过光缆连接来自下层的 6 个汇聚层交换机的视频，这样就形成了一个小型的环网。小型的环网一般容易造成网络风暴，因此需要同时开启 rstp 协议，将其中的一条链路虚拟，防止网络风暴。正常情况下，视频信号通过主交换机进行传输和汇聚; 在主交换机中某条线路出现问题时，通过备交换机维持运行。
3.视频派位流程
地磅集中计量通过远程派位触发。每位司机拥有一张写有全球唯一号和卡号的 IC 卡，以地磅秤重台面上质量超过 500 kg 为先决条件，通过插 IC卡触发实现派位。现场视频信号经派位后依次通过接入层交换机和汇聚层交换机传输到轧材综合楼机房的核心层交换机，最后传输到地磅计量系统客户端的称重程序中。计量完成的同时程序自动将当前称重界面截图保存在本机上，所有的截图保存在部服务器上，可远程随时查看计量信息。计量现场的实时视频和录像保存在综合楼机房内的流媒体服务器内，保存期设为 15 天。
4.视频网的应用
4.1应用
将现场各个地磅的视频全部集中到综合楼到视频工程师站上，并使用AnyVision Explorer 软件对所有视频进行管理。现场视频界面图见图 2。

在图 2 界面里，我们可以随意选择要看的计量房实时视频，最多可以同时查看现场 16 个摄像机的视频。传输的视频都是高清图像，同时开启太多视频，会造成视频流过大，影响传输效果。该系统可以直接远程调整计量房室外网络球机的照射位置，对球机进行360度旋转控制。
该视频网对所有称重视频以每 2 h 为单位进行录像，录像视频可以保存 15 天。当某辆车发生计量异议时，可回放查看当天的视频。保存的视频录像见图 3。

4． 2 视频的作用
远程防作弊。远程集中计量系统中完成这个功能的硬件主要包括 2 台高清网络球机和 1 台高清车牌摄像机。高清网络摄像机分别安装在上下秤台面的路边立杆上，可拍摄到货车的两个对角，方便查看司机是否已经离开秤台、驾驶室是否载人。车牌摄像机的作用是抓取汽车计量时的图像，并与第二次称重的实时图像进行对比，判定是否为同一辆车称重，防止司机更换车辆计量。远程终端柜中照司机和照小票的针孔摄像机起辅助防作弊作用。
2) 远程室内防盗。现场汽车衡计量房无人值守，其中有诸多设备，为此，将模拟半球机安装在正对门口的较高位置，便于拍摄计量房内的全景，它的红外照射功能在黑暗中也可以进行拍摄。
5.结论
新钢地磅视频网自运行以来，图像传输快、画清晰，没有出现过视频丢包的现象，实现了视频信号与称重数据、车号数据、采集控制的同步传输，且视频流畅，支撑着目前铁前 MES 远程计量系统的正常运行。

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