多源異構(gòu)安防系統(tǒng)一體化集成設(shè)計研究

程存學(xué) 朱錦泉 劉世棟

（92117部隊 北京 100072）

多源異構(gòu)安防系統(tǒng)一體化集成設(shè)計研究

程存學(xué) 朱錦泉 劉世棟

（92117部隊 北京 100072）

在充分研究安全技術(shù)防范系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，本文提出各類安防子系統(tǒng)的一體化集成設(shè)計思想和技術(shù)架構(gòu)，定義了基本構(gòu)件與實現(xiàn)機(jī)制，將不同格式的視頻資源、異構(gòu)報警系統(tǒng)以及不同種類的安全技術(shù)防范設(shè)備在統(tǒng)一平臺上進(jìn)行集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)視圖和通用功能操作，具備良好的擴(kuò)展性和健壯性，為安全技術(shù)防范系統(tǒng)綜合集成奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

多源異構(gòu) 安全技術(shù)防范 集成設(shè)計 構(gòu)件

1 引言

隨著微電子、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信、視頻壓縮、報警探測以及報警聯(lián)動技術(shù)的迅速發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以數(shù)字視頻壓縮、傳輸、存儲和智能處理為核心，以全要素報警聯(lián)動為目標(biāo)的新型監(jiān)控報警系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，引發(fā)了安全技術(shù)防范行業(yè)的技術(shù)革命，受到了學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和使用部門的高度重視。安全技術(shù)防范產(chǎn)品進(jìn)入了一個快速發(fā)展時期，由原來的模擬產(chǎn)品（探測、報警、視頻監(jiān)控）發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、智能視頻設(shè)備、有線/無線傳輸設(shè)備等多種產(chǎn)品?？梢哉f，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化主導(dǎo)了安全技術(shù)防范產(chǎn)品和系統(tǒng)的發(fā)展方向[1]。但是，由于歷史原因，在安全技術(shù)防范領(lǐng)域長期缺乏可供遵循的統(tǒng)一權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備種類繁多、品牌混雜，不同廠家的設(shè)備技術(shù)體系不一致，采用的標(biāo)準(zhǔn)各異，相互之間難以兼容。已建成的安全技術(shù)防范系統(tǒng)由于采用了不同廠商的設(shè)備和系統(tǒng)，相互之間難以實現(xiàn)互聯(lián)互通互操作，無法達(dá)到信息資源的共享。因此，運用一體化綜合集成技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)覆蓋整個城市或整個行業(yè)的安全技術(shù)防范綜合集成平臺十分必要，該平臺既能夠集成已經(jīng)建成的多種技防系統(tǒng)和設(shè)備，同時又能夠著眼技防產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展。為此，本文綜合論述多源異構(gòu)安全技術(shù)防范系統(tǒng)集成平臺設(shè)計思想，將不同格式的視頻資源、異構(gòu)報警系統(tǒng)以及不同種類的安全技術(shù)防范設(shè)備，集成為一個統(tǒng)一系統(tǒng)，屏蔽差異，向上提供統(tǒng)一的調(diào)用接口，使接入集成平臺的所有技

防資源對用戶操作一致，界面統(tǒng)一、報警輸出和處置預(yù)案管理一致[2]。對使用該平臺的用戶而言，調(diào)用資源與設(shè)備無關(guān)、與網(wǎng)絡(luò)無關(guān)、與格式無關(guān)。這個集成平臺既要屏蔽或兼容原有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源和探測、監(jiān)控、報警機(jī)制，實現(xiàn)技術(shù)、架構(gòu)、探測、報警與處置通用化、標(biāo)準(zhǔn)化，還能夠給決策者提供實時、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖和通用功能操作，具備良好的擴(kuò)展性和健壯性。

2 平臺設(shè)計

該集成平臺可以實現(xiàn)整個城市或整個行業(yè)跨區(qū)域的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一報警、統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一處置預(yù)案、統(tǒng)一出警管理、統(tǒng)一效能評估、統(tǒng)一資源共享，為城市管理者和各行業(yè)管理決策者提供一種全新集成平臺[3]。集成平臺主要由三類主要服務(wù)器組成。

（1）核心服務(wù)器。該服務(wù)器主要完成對接入系統(tǒng)平臺內(nèi)的所有設(shè)備和各類子系統(tǒng)（監(jiān)控子系統(tǒng)、報警子系統(tǒng)等）的管理，其管理內(nèi)容包括對子系統(tǒng)和設(shè)備的注冊認(rèn)證、監(jiān)控調(diào)度接入平臺內(nèi)所有子系統(tǒng)和設(shè)備的工作狀態(tài)，各個子系統(tǒng)擁有者和系統(tǒng)管理員以及系統(tǒng)用戶的角色注冊管理，對訪問中心管理服務(wù)平臺客戶進(jìn)行授權(quán)認(rèn)證和軌跡記錄。

（2）存儲服務(wù)器。該服務(wù)器是系統(tǒng)的存儲管理中心，由于接入集成平臺的子系統(tǒng)和設(shè)備部署分散，依據(jù)單位、行業(yè)地理分布和邏輯分布形成了若干的存儲模塊，所有的存儲模塊都接受中心存儲服務(wù)器的調(diào)度管理，存儲服務(wù)器實時監(jiān)視這些存儲模塊的存儲空間，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量、存儲模塊空間的情況生成合理的存儲策略和方案，以便充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。此外，存儲服務(wù)器外接高可靠性的存儲設(shè)備，對一些重要信息進(jìn)行遠(yuǎn)程異地備份，確保信息的安全。

（3）系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)服務(wù)器。該服務(wù)器對接入集成平臺的各個子系統(tǒng)和各類設(shè)備實時監(jiān)視其工作狀態(tài)，按照巡檢策略，定時對接入系統(tǒng)服務(wù)平臺的各類子系統(tǒng)和設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，顯示各類子系統(tǒng)與設(shè)備的基本運行參數(shù)，形成系統(tǒng)運行狀態(tài)日志，對發(fā)生的故障能夠自動識別、分類報警，減少接入子系統(tǒng)故障的處理時間。

集成平臺基本類定義及層次關(guān)系如圖1所示。

圖1 集成平臺基本構(gòu)件定義及層次關(guān)系

為了確保集成平臺具有良好的健壯性、可伸縮性和擴(kuò)展性，便于日后依據(jù)用戶數(shù)量和使用類型進(jìn)行維護(hù)和修改，必須對系統(tǒng)進(jìn)行層次結(jié)構(gòu)的劃分。各層包含不同的構(gòu)件群[4]，上一層所需的服務(wù)由下一層提供，最下面一層的構(gòu)件與各前端接入子系統(tǒng)和設(shè)備動態(tài)鏈接通信，各層之間按照系統(tǒng)定義的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3 功能和構(gòu)件設(shè)計

3.1 接口層構(gòu)件設(shè)計

負(fù)責(zé)前端各類子系統(tǒng)（視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、報警子系統(tǒng)以及各類設(shè)備）的無縫接入和集成化控制，通過定義各類動態(tài)鏈接庫和協(xié)議解釋，為上層提供支撐服務(wù)。主要進(jìn)行動態(tài)鏈接庫和協(xié)議的導(dǎo)入，并進(jìn)行鏈接封裝。對上層而言，鏈接關(guān)系和協(xié)議均已經(jīng)封裝，呈現(xiàn)只是調(diào)用接口。主要類定義如下：

（1）以網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)(NVR：Network Video Recorder)和硬盤錄像機(jī)（DVR:Digital Video Recorder）為核心視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入功能類（VideoXVRInterface）,提供以NVR（DVR）為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議解析，包括監(jiān)控系統(tǒng)視頻流媒體協(xié)議解析、設(shè)備控制（包括矩陣）策略解釋生成、報警聯(lián)動策略生成、設(shè)備巡檢路由生成、視頻流分發(fā)路由策略生成等。

在以NVR和DVR為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入功能類定義中，各個操作的功能如下：

①CreateVideoList()操作主要完成接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)所有設(shè)備列表，主要控制關(guān)系表，封裝在一個完整的鏈表中，供功能層調(diào)用服務(wù)。

②InitVideoPort()完成接入集成平臺端口分配，端口信息存儲在系統(tǒng)平臺生成的外部系統(tǒng)端口列表數(shù)據(jù)庫中，在集成平臺中預(yù)留此端口，供上層功能調(diào)用服務(wù)。

③VideoProtocalInterpret()完成接入系統(tǒng)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)解釋、監(jiān)控系統(tǒng)中所有矩陣設(shè)備協(xié)議解釋、所有云臺控制協(xié)議解釋，形成完整的平臺接入?yún)f(xié)議解釋鏈表，存儲在平臺對應(yīng)的設(shè)備控制數(shù)據(jù)表中，供上層調(diào)用服務(wù)。

④VideoAlarmConnect()完成接入系統(tǒng)所有監(jiān)控視頻與報警聯(lián)動策略生成，形成報警聯(lián)動視頻關(guān)聯(lián)矩陣，存儲在集成平臺的報警聯(lián)動數(shù)據(jù)表中，為上層調(diào)用服務(wù)。

⑤VideoDistribute()完成接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻分發(fā)策略的解釋，形成集成平臺的視頻分發(fā)和調(diào)用的基礎(chǔ)策略，以接入視頻系統(tǒng)監(jiān)控點為信源，為集成平臺生成視頻訂閱、分發(fā)、視頻流路由關(guān)聯(lián)表，存儲在集成平臺視頻分發(fā)數(shù)據(jù)表中，供上層調(diào)用服務(wù)。

⑥VideoControl()完成接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備控制策略的解析，形成集成平臺控制各個接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的關(guān)聯(lián)

表，存儲在集成平臺的設(shè)備控制數(shù)據(jù)庫中。供上層調(diào)用服務(wù)。

⑦VideoDeviceCheck()完成接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備巡檢策略的解析，形成集成平臺對前端設(shè)備自動和手動定時巡檢的策略表，存儲在集成平臺的設(shè)備巡檢及設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)表中，為上層調(diào)用服務(wù)。

⑧VideoLinkReslut()完成接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)與平臺集成鏈接得到的結(jié)果生成表，存儲在集成鏈接數(shù)據(jù)表中，為上層系統(tǒng)維護(hù)提供依據(jù)。

⑨VideoErrorInformation()完成鏈接出錯信息收集，形成鏈接出錯信息表，存儲在集成平臺的錯誤信息表中，為系統(tǒng)修改提供服務(wù)。

（2）報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)接入功能（AlarmNETInterface）,提供報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)議解析，設(shè)備控制策略解釋及生成，報警分發(fā)策略生成、設(shè)備巡檢路由生成等。其各個類的屬性與操作涵義同視頻監(jiān)控系統(tǒng)類。

（3）報警設(shè)備接入功能類（AlarmDeviceInterface），提供報警設(shè)備協(xié)議解析，設(shè)備控制策略解釋及生成，報警分發(fā)策略生成、設(shè)備巡檢路由生成等。

（4）其他接入類（GeneralInterface）提供基于運營商基礎(chǔ)設(shè)施所有監(jiān)控報警應(yīng)用系統(tǒng)的接口，完成系統(tǒng)或設(shè)備協(xié)議解析，報警聯(lián)動策略生成、系統(tǒng)或設(shè)備巡檢等。

3.2 核心服務(wù)層

核心服務(wù)層是集成平臺里最重要的一層，在該層接收底層接口類生成的各類關(guān)聯(lián)表以及協(xié)議解析內(nèi)容，將接入集成平臺的各類視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、報警子系統(tǒng)、以及其它各類設(shè)備報警隊列、視頻調(diào)度策略、報警與視頻聯(lián)動策略、報警與視頻分發(fā)策略等與相應(yīng)電子地圖關(guān)聯(lián)、與集成平臺報警處置預(yù)案關(guān)聯(lián)、與公安公共處置平臺關(guān)聯(lián)（例如110、119、122）、與平安城市指揮中心關(guān)聯(lián)（或與城市應(yīng)急指揮系統(tǒng)關(guān)聯(lián)），同時進(jìn)行信息分類和分級，視頻調(diào)用啟用視頻策略，將視頻流分發(fā)到相應(yīng)的端口和客戶機(jī)，報警調(diào)用啟動報警策略，將報警信息分級、分類，按照報警級別，級別高的優(yōu)先，同時啟動報警聯(lián)動策略，調(diào)用對應(yīng)的視頻監(jiān)控場景，并將報警信息按照設(shè)備級、事件級封裝啟動上級聯(lián)動策略。所有處置均屏蔽了各子系統(tǒng)提供的接口差異，對功能進(jìn)行整理和分類，向上提供統(tǒng)一的調(diào)用接口。

（1）GIS關(guān)聯(lián)類（GISLinkClass）：調(diào)用底層視頻監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)報警以及其他底層接口類生成的關(guān)聯(lián)表，在對應(yīng)的電子地圖圖庫中標(biāo)注集成平臺防范區(qū)域的所有態(tài)勢，聯(lián)動數(shù)據(jù)庫中相關(guān)數(shù)據(jù)表，形成報警區(qū)域的警力分布、道路分布、報警點區(qū)域地志分布等信息。

（2）報警關(guān)聯(lián)類（AlarmQueueClass）：調(diào)用底層各類生成的報警信息表，依據(jù)預(yù)先定義的報警等級劃分策略，對報警信息進(jìn)行排隊，級別高的優(yōu)先提供給上層展示，同時啟動本級報警分發(fā)類，轉(zhuǎn)發(fā)報警到城市應(yīng)急指揮中心（或平安城市指揮中心）或公安的三臺合一系統(tǒng)。

（3）視頻聯(lián)動類（VideoCoupledClass）：調(diào)用底層各類生成的視頻聯(lián)動表，依據(jù)預(yù)先定義的視頻聯(lián)動策略，啟動視頻聯(lián)動分發(fā)策略，轉(zhuǎn)發(fā)視頻到上層綜合展示或啟動本層報警視頻分發(fā)類轉(zhuǎn)發(fā)到城市應(yīng)急指揮中心（或平安城市指揮中心）。

（4）設(shè)備控制類（DeviceControlClass）：調(diào)用底層各類生成的設(shè)備表，依據(jù)預(yù)先定義的設(shè)備控制策略，生成控制流程，供上層設(shè)備維護(hù)控制類對全網(wǎng)所有可控設(shè)備進(jìn)行控制。

（5）處置預(yù)案類（SupportPlanClass）,根據(jù)本級提供的報警類型，報警級別以及報警聯(lián)動GIS與視頻的信息，啟動對應(yīng)的警情處置預(yù)案，供上層綜合展示類實用。

（6）數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)類（DBCoupledClass）：提供和數(shù)據(jù)庫相關(guān)的各種功能，將低層形成的各類數(shù)據(jù)表和本級形成的各類關(guān)聯(lián)表統(tǒng)一管理。

（7）報警視頻分發(fā)類（InforDispenseClass）：根據(jù)本級生成的報警級別及聯(lián)動關(guān)系，將報警信息、視頻聯(lián)動信息、報警處置預(yù)案信息等統(tǒng)一轉(zhuǎn)發(fā)到公安對應(yīng)臺位、城市應(yīng)急指揮中心以及各個接入系統(tǒng)的處置部門，同時記錄各類分發(fā)要素（例如分發(fā)時間、事件類型、發(fā)送與接收者基本信息等）。

（8）設(shè)備巡檢類（DeviceCheckClass）:依據(jù)底層生成的所有接入集成平臺的設(shè)備列表以及設(shè)備或分系統(tǒng)聯(lián)動關(guān)系表，生成所有設(shè)備巡檢的關(guān)系表，供上層設(shè)備控制維護(hù)類進(jìn)行自動或手動巡檢。

3.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層主要包括六類，分述如下。

（1）角色管理類（SystemRoleClass）,實現(xiàn)全網(wǎng)用戶級別、角色劃分、用戶權(quán)限管理，用戶身份認(rèn)證以及用戶使用軌跡跟蹤和記錄。

（2）數(shù)據(jù)維護(hù)類（DataDefendClass）,實現(xiàn)集成平臺本級所有數(shù)據(jù)的維護(hù)業(yè)務(wù)，包括GIS維護(hù)管理，報警信息、視頻信息、設(shè)備信息、系統(tǒng)運行信息的維護(hù)管理，所有設(shè)備表的維護(hù)管理以及所有人員信息的維護(hù)管理。

（3）信息檢索類（InforRetriveClass）,實現(xiàn)報警信息、視頻信息的檢索，回放，以及集成平臺所有信息的查詢和輸出等。

（4）綜合展示類（GeneralShowClass）,調(diào)用核心服務(wù)層報警、報警聯(lián)動等類生成關(guān)聯(lián)策略表，實現(xiàn)集成平臺本級視頻、報警、處置預(yù)案、信息、處置效能、人員考評等信息綜合展示和報警處置態(tài)勢展示。

（5）設(shè)備控制維護(hù)類（DeviceShowClass），調(diào)用核心服務(wù)層生成的設(shè)備表、設(shè)備關(guān)聯(lián)表以及分系統(tǒng)關(guān)聯(lián)表，定期對接入集成平臺的所有設(shè)備進(jìn)行巡檢，形成設(shè)備運行報告表。

（6）處置效能評估類（DisposeEffectClass），依據(jù)集成平臺系統(tǒng)定義的處置效能評估指標(biāo)體系和評估模型，調(diào)用核心服務(wù)層的所有信息，對報警處置結(jié)果，做綜合型評估，形成對該類警情的處置報告。

各類之間原理關(guān)系如圖2所示。

圖2 各類之間原理關(guān)系

4 結(jié)束語

集成平臺從軟件應(yīng)用層面上對多種安全技術(shù)防范資源進(jìn)行綜合集成，運用接口解析與封裝屏蔽了所有外部系統(tǒng)的接口差異，實現(xiàn)了不同廠家、不同標(biāo)準(zhǔn)、不同結(jié)構(gòu)的監(jiān)控報警系統(tǒng)的一體化集成。通過在集成平臺建立封裝轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，使安全技術(shù)防范集成平臺系統(tǒng)可以與城市應(yīng)急、平安城市、數(shù)字化城管以及其他監(jiān)管平臺的互聯(lián)互通互操作；通過在集成平臺中建立集中存儲和管理服務(wù)器，使接入集成平臺的所有系統(tǒng)的信息可以集中存儲，統(tǒng)一使用；通過系統(tǒng)效能評估指標(biāo)體系和評估模型，可以有效評估系統(tǒng)運行以及管理過程的漏洞，為系統(tǒng)完善，提高防范效能提供參考依據(jù)。

[1]Moset T,Biffl S.Semanatic Integration of Software and Systems Engineering Environments[J].Systems,Man,and Cybemetics,Part C:Application and Reviews,IEEE Transactions on,IEEE Transactions on,2012,42(1):38-50.

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Research on end-to-and Integrated Design in Multiple Sources and Heterogeneity Security Technology and Protection System

CHENG Cun-xue，ZHU Jin-quan，LIU Shi-dong
(Unit 92117 of PLA,Beijing 100072，China)

Based on the study of current situation and trend of development in security technology and protection system,in this paper the end-to-end integrated design idea and technical architecture of all sorts of security technology and protection subsystem are presented,the basic components and the realization mechanism are defined,these could integrate different formatted video sources、heterogeneous alarming system and different security technology and protection devices on the unified platform,realize data view and universal function operation with good Expansibility and robustness.All those could lay the technical foundations for the comprehensive integration in security technology and protection system.

multiple sources and heterogeneity;securitytechnology andprotection;integrated design;components

TP393.08

A

1008-1739（2014）18-70-4

定稿日期：2014-08-26