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視頻網在新鋼地磅遠程集中計量中的應用

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

地磅視頻網由接入層交換機、匯聚層交換機和核心層交換機構成，其中接入層交換機和匯聚層交換機放置在現場計量房的網絡柜中，核心層交換機放置在軋材綜合樓機房內。三層交換機通過光纜連接，實現視頻傳輸。
接入層交換機是直接面向用戶的網絡設備，其作用是將終端用戶連接到網絡中，終端用戶是指各種網絡攝像機和視頻解碼器。該視頻網共有 9 臺接入層交換機，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絡柜中。
每個秤重臺面設計了 2 臺網絡球機、1 臺網絡槍機和 2 臺針孔攝像機，每個計量房內還設計了 1臺紅外模擬半球機。網絡球機和網絡槍機通過網線接入接入層交換機，針孔攝像機和紅外模擬半球機經視頻線進入解碼器，再由網線接入接入層交換機。
匯聚層交換機是多臺接入層交換機的匯聚點，它能夠處理來自接入層交換機的所有視頻信號，并提供給核心層交換機。該視頻網匯聚層交換機一共有 6 臺，分別設置在西大門地磅計量房、能源中心大樓、中冶環保汽車衡計量房、一車間機房、南大門地磅皮重計量房及高線輥道秤計量房。該匯聚層交換機采用 S5700 系列全千兆交換機。以中冶環保地磅計量房內的匯聚層交換機為例，該交換機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保汽車衡計量房接入層交換機傳輸來的視頻信號，并將這些視頻信號通過光纜傳輸給綜合樓機房內的核心層交換機。其中中冶環保汽車衡計量房內的接入層交換機和匯聚層交換機之間直接以網線連接。
核心層交換機是汽車衡遠程集中計量系統的網絡主干部分，包括主交換機和備交換機。核心層交換機位于軋材綜合樓機房內，所有現場的視頻都匯聚到這臺機上，然后進入流媒體服務器中。鐵前MES 集中計量系統的視頻網和數據網不在同一網段，而流媒體服務器自帶雙網卡，流媒體服務器在接收到來自核心層交換機的所有視頻后自動轉換網段，將所有視頻通過網線發送到數據交換機中，最后進入到各個計量客戶端的稱重程序中。整個視頻網系統呈“花瓣狀”傳輸，即視頻網每個節點都有兩條不同的光纜走向。由于綜合樓機房內的核心層交換機是由一臺主交換機和一臺備交換機組成的，它們都通過光纜連接來自下層的 6 個匯聚層交換機的視頻，這樣就形成了一個小型的環網。小型的環網一般容易造成網絡風暴，因此需要同時開啟 rstp 協議，將其中的一條鏈路虛擬，防止網絡風暴。正常情況下，視頻信號通過主交換機進行傳輸和匯聚; 在主交換機中某條線路出現問題時，通過備交換機維持運行。
3.視頻派位流程
地磅集中計量通過遠程派位觸發。每位司機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量超過 500 kg 為先決條件，通過插 IC卡觸發實現派位。現場視頻信號經派位后依次通過接入層交換機和匯聚層交換機傳輸到軋材綜合樓機房的核心層交換機，最后傳輸到地磅計量系統客戶端的稱重程序中。計量完成的同時程序自動將當前稱重界面截圖保存在本機上，所有的截圖保存在部服務器上，可遠程隨時查看計量信息。計量現場的實時視頻和錄像保存在綜合樓機房內的流媒體服務器內，保存期設為 15 天。
4.視頻網的應用
4.1應用
將現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 軟件對所有視頻進行管理。現場視頻界面圖見圖 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場 16 個攝像機的視頻。傳輸的視頻都是高清圖像，同時開啟太多視頻，會造成視頻流過大，影響傳輸效果。該系統可以直接遠程調整計量房室外網絡球機的照射位置，對球機進行360度旋轉控制。
該視頻網對所有稱重視頻以每 2 h 為單位進行錄像，錄像視頻可以保存 15 天。當某輛車發生計量異議時，可回放查看當天的視頻。保存的視頻錄像見圖 3。

4． 2 視頻的作用
遠程防作弊。遠程集中計量系統中完成這個功能的硬件主要包括 2 臺高清網絡球機和 1 臺高清車牌攝像機。高清網絡攝像機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，方便查看司機是否已經離開秤臺、駕駛室是否載人。車牌攝像機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行對比，判定是否為同一輛車稱重，防止司機更換車輛計量。遠程終端柜中照司機和照小票的針孔攝像機起輔助防作弊作用。
2) 遠程室內防盜。現場汽車衡計量房無人值守，其中有諸多設備，為此，將模擬半球機安裝在正對門口的較高位置，便于拍攝計量房內的全景，它的紅外照射功能在黑暗中也可以進行拍攝。
5.結論
新鋼地磅視頻網自運行以來，圖像傳輸快、畫清晰，沒有出現過視頻丟包的現象，實現了視頻信號與稱重數據、車號數據、采集控制的同步傳輸，且視頻流暢，支撐著目前鐵前 MES 遠程計量系統的正常運行。

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