異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張杭 蔣元良

【摘 要】隨著城市多平臺(tái)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的飛速發(fā)展，異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)已經(jīng)勢(shì)在必行。針對(duì)異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案以及主要功能設(shè)計(jì)，并提出關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，為異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的研究做出了積極探索。

【關(guān)鍵詞】異構(gòu)視頻；監(jiān)控平臺(tái)；聯(lián)網(wǎng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；關(guān)鍵技術(shù)

近年來(lái)，公安部開(kāi)展了一系列的科技強(qiáng)警示范城市建設(shè)工程，全國(guó)各城市都在公共區(qū)域建立了數(shù)目眾多、標(biāo)準(zhǔn)各異的監(jiān)控系統(tǒng)[1-2]。隨著跨區(qū)域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和人員流動(dòng)的日益頻繁，在各類安全事件處理中，出現(xiàn)了更多跨地市、跨部門(mén)、跨行業(yè)協(xié)同響應(yīng)的需求[3-5]。然而，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，由于各種平安工程監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品不兼容，給后期視頻監(jiān)控資源的共享帶來(lái)了阻礙。

因此進(jìn)行異構(gòu)視頻聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)勢(shì)在必行，本文探索綜合應(yīng)用視音頻監(jiān)控、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)集成等技術(shù)，在城市、大型場(chǎng)所范圍內(nèi)構(gòu)建的具有信息采集、傳輸、控制、顯示、存儲(chǔ)、處理等功能的能夠?qū)崿F(xiàn)不同設(shè)備及系統(tǒng)間互聯(lián)、互通、互控的綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平安城市視頻監(jiān)控資源以及社會(huì)監(jiān)控資源的共享，解決原有建設(shè)存在的問(wèn)題，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1.1滿足要求、符合標(biāo)準(zhǔn)

按照異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)要求，本方案設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照公安部、省級(jí)公安廳有關(guān)文件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、指導(dǎo)意見(jiàn)進(jìn)行建設(shè)。在采用成熟技術(shù)和適用裝備的基礎(chǔ)上，充分考慮系統(tǒng)功能與性能的先進(jìn)性和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，確保系統(tǒng)高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)視頻資源共享，確保建成后的視頻監(jiān)控系統(tǒng)兼容性強(qiáng)、安全可靠、便于擴(kuò)展和維護(hù)[6-7]。

1.2采用主流平臺(tái)，滿足“良好的前端兼容性”要求

滿足異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)要求“視頻監(jiān)控平臺(tái)兼容業(yè)界主流的前端設(shè)備，能夠很好地保障前端廠家快速接入視頻監(jiān)控平臺(tái)，且保證有穩(wěn)定良好的接入質(zhì)量”[8]。本方案采用主流的視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將異構(gòu)視頻平臺(tái)接入視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)視頻資源共享、互聯(lián)互通互控。

1.3滿足先進(jìn)、可靠、安全、實(shí)用、易維護(hù)要求

采用了業(yè)界領(lǐng)先的主流產(chǎn)品和業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)，滿足技術(shù)要求關(guān)于“技術(shù)先進(jìn)性”、“高可靠性”、“高安全性”、“高可用性”、“易維護(hù)性”的要求。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和 《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》（GB/T 28181）、公安部GA/T669.4等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，制定異構(gòu)視頻平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)方案如圖1所示。

2.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

對(duì)現(xiàn)有異構(gòu)視頻監(jiān)控應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行需求分析，總結(jié)現(xiàn)有的異構(gòu)視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供的各類功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要有如下功能：

（1）實(shí)時(shí)圖像點(diǎn)播：包括視頻采集、傳輸交換、控制和顯示四個(gè)主要環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)圖像通過(guò)UDP承載，在管理員的控制下，將攝像頭的圖像實(shí)時(shí)在視頻監(jiān)控客戶端和解碼器后的電視上播放出來(lái)。

（2）遠(yuǎn)程控制：視頻監(jiān)控客戶端軟件選擇一個(gè)具有控制功能的攝像頭后，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。首先系統(tǒng)會(huì)判斷用戶對(duì)攝像頭是否有控制權(quán)限，如果沒(méi)有，視頻管理服務(wù)器會(huì)拒絕用戶的控制請(qǐng)求，并在視頻監(jiān)控客戶端上提示出來(lái)。

（3）歷史圖像檢索和回放：視頻管理服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄了設(shè)備、通道、時(shí)間、報(bào)警同圖像存儲(chǔ)物理位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)設(shè)備、通道號(hào)和時(shí)間段（可選），或通過(guò)報(bào)警信息，用戶可以檢索到已經(jīng)錄制的歷史圖像列表，雙擊即可播放。

（4）遠(yuǎn)程控制：在監(jiān)控客戶端上可以用圖形化方式顯示存儲(chǔ)計(jì)劃執(zhí)行情況，正常錄制、沒(méi)有錄制、無(wú)需錄制等各種信息通過(guò)不同的顏色以柱狀圖的方式顯示出來(lái)，對(duì)正常錄制的部分雙擊即可播放。

（5）報(bào)警管理：當(dāng)應(yīng)急指揮系統(tǒng)啟動(dòng)布防時(shí)，一旦編碼器檢測(cè)到告警檢測(cè)裝置的開(kāi)關(guān)量輸入，系統(tǒng)將通過(guò)圖像輸出、視頻、音頻以及GIS地圖等方式報(bào)警聯(lián)動(dòng)。

（6）人機(jī)交互界面：視頻監(jiān)控客戶端支持圖形化的配置界面，所有的增刪改查操作全部可以通過(guò)圖形化的操作完成，所見(jiàn)即所得。系統(tǒng)對(duì)設(shè)備、監(jiān)控關(guān)系、報(bào)警、巡檢結(jié)果等提供報(bào)表功能，整網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行情況一幕了然。

（7）分層分級(jí)管理功能：對(duì)于所有網(wǎng)絡(luò)、視頻資源進(jìn)行分層分級(jí)的管理原則，管理本轄區(qū)內(nèi)的各項(xiàng)資源；同時(shí)，上級(jí)能夠?qū)ο录?jí)的資源進(jìn)行調(diào)度。

（8）輪切業(yè)務(wù)：基于實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)多路實(shí)況進(jìn)行輪流查看的業(yè)務(wù)。

（9）多畫(huà)面業(yè)務(wù)：視頻監(jiān)控客戶端上，可以實(shí)現(xiàn)多畫(huà)面的顯示，多個(gè)畫(huà)面之間的操作相互獨(dú)立，比如：可以顯示多路實(shí)況，可以顯示多路回放，也可以部分畫(huà)面顯示實(shí)況、部分畫(huà)面顯示回放。

（10）視頻存儲(chǔ)管理功能：本系統(tǒng)支持對(duì)分布式異構(gòu)視頻資源的備份存儲(chǔ)功能，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的存儲(chǔ)配置管理。

（11）共享功能：對(duì)于本部門(mén)所轄的視頻資源可根據(jù)共享策略，在公安信息網(wǎng)中進(jìn)行全警種的視頻資源共享；對(duì)于與其他單位交換過(guò)來(lái)的視頻資源可根據(jù)共享策略共享公安視頻專網(wǎng)中的視頻資源。

（12）運(yùn)行監(jiān)控功能：對(duì)于所有的視頻資源、鏈路、設(shè)備等能進(jìn)行全面的跨網(wǎng)監(jiān)控管理。

3.關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

（1）圖像質(zhì)量：聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)視音頻信息的顯示、存儲(chǔ)、播放應(yīng)具有原始完整性，即在色彩還原性、圖像輪廓還原性（灰度級(jí)）、事件后繼性等方面均應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景保持最大相似性，最終顯示圖像應(yīng)不低于四級(jí)圖像質(zhì)量。

（2）攝像機(jī)容量：設(shè)計(jì)全網(wǎng)可管理視頻攝像機(jī)數(shù)量可以達(dá)到50萬(wàn)路以上。

（3）用戶容量：設(shè)計(jì)全網(wǎng)可管理用戶數(shù)可達(dá)10萬(wàn)個(gè)以上。

（4）媒體解碼標(biāo)準(zhǔn)：視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)采用H.264標(biāo)準(zhǔn)。

（5）異構(gòu)視頻平臺(tái)互聯(lián)通信協(xié)議：采用SIP協(xié)議，詳細(xì)要求符合《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》（GB/T 28181）標(biāo)準(zhǔn)。

（6）媒體實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（RTP）與實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議（RTCP）遵守以下國(guó)際規(guī)范：

RFC1889：RTP： A Transport Protocol for Real-Time Applications。

RFC1890：RTP： Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control。

RFC3550：RTP： A Transport Protocol for Real-Time Applications。

RFC3551：RTP Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control。

RFC3984：RTP Payload Format for H.264 Video。

（7）封包格式：1、媒體數(shù)據(jù)包傳輸采用UDP協(xié)議；

2、RTP包頭：padding =0；extension =0； payload type =96；

3、H264分割包的包頭約定：nal_unit_type=28；

（FU-A， Fragmentation unit）；

4、其它包分割參數(shù)填寫(xiě)約定按RFC3984規(guī)定。

（8）可靠性：核心的管理控制服務(wù)器采用雙機(jī)熱備，管理軟件應(yīng)能保證當(dāng)某一子系統(tǒng)、子網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，不影響其他子系統(tǒng)、子網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。

4.結(jié)語(yǔ)

本文探索異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，綜合應(yīng)用視音頻監(jiān)控、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)集成等技術(shù)，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案以及主要功能，提出該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)視頻平臺(tái)媒體數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)格式轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)發(fā)。利用該系統(tǒng)，可對(duì)需要防范和監(jiān)控的目標(biāo)實(shí)施有效的視音頻轉(zhuǎn)換處置，并可為城市應(yīng)急體系建設(shè)提供相應(yīng)的圖像聲音信息平臺(tái)，為保障城市和人類安全提供可靠技術(shù)手段，具有強(qiáng)大的社會(huì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：

張杭，女，碩士，湖南大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院。 研究方向：計(jì)算機(jī)通信技術(shù)

蔣元良，男，本科，湖南廣遠(yuǎn)視通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司 。研究方向：計(jì)算機(jī)通信技術(shù)