公安三級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)與創(chuàng)新

■ 刁一平

公安三級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正在通過(guò)不斷的項(xiàng)目實(shí)踐來(lái)完善自身。但在目前的建設(shè)中，仍然有不少的問(wèn)題需要技術(shù)上的解決，因而技術(shù)創(chuàng)新變得非常迫切和必要。

建設(shè)公安三級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的意義

近幾年，平安城市的建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行中，有不少地方提出分級(jí)的城市監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，即市局、分局、基層派出所各自建立自己的監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)，然后通過(guò)三級(jí)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的形式來(lái)整合，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)行、實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)保存、實(shí)時(shí)調(diào)用。分級(jí)規(guī)劃可以依照城市的規(guī)模及人口密度來(lái)定，對(duì)于系統(tǒng)規(guī)模稍小的城市可以通過(guò)調(diào)整分級(jí)級(jí)數(shù)，如市局、分局的兩級(jí)平臺(tái)部署，甚至可以市局為主的一級(jí)平臺(tái)部署建設(shè)，視具體情況而定。目前，這種分級(jí)平臺(tái)建設(shè)的方案符合現(xiàn)實(shí)的狀況，也有著積極的意義。

首先，分級(jí)建設(shè)是發(fā)展的必然，因?yàn)槌鞘斜O(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)在很早之前就已經(jīng)開(kāi)始，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有統(tǒng)一的頂層設(shè)計(jì)，因此形成了許多信息的孤島，后來(lái)的平安城市建設(shè)，除了增加新的設(shè)備外，其中有很重要的部分就是對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的整合，考慮到相關(guān)系統(tǒng)的建設(shè)、使用和維護(hù)單位，自然以行政單位作為劃分，形成分級(jí)建設(shè)與管理的模式。

其次，從應(yīng)用本身考慮，最多的應(yīng)用在基層單位，其次是分局，最后才是市局。在基層派出所中，民警每天會(huì)應(yīng)對(duì)大量的侵財(cái)案件、民事糾紛、治安管理及群眾求助等日常事物，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的利用率會(huì)很高。因此，分級(jí)建設(shè)，從帶寬、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)服務(wù)等軟硬件資源上保障了基層需求，而通過(guò)聯(lián)網(wǎng)，打通上下層級(jí)間的數(shù)據(jù)通路，也能確保分局、市局對(duì)于基層的資源的應(yīng)用需要，這樣的系統(tǒng)架構(gòu)也相對(duì)科學(xué)。

公安三級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)

系統(tǒng)分級(jí)架構(gòu)

圖1是平安城市建設(shè)中三級(jí)以市局、分局、派出所為分層單位的系統(tǒng)建設(shè)的理想架構(gòu)圖。

圖1：三級(jí)監(jiān)控架構(gòu)圖

從圖中看，每個(gè)派出所轄區(qū)內(nèi)都建立有自己的一個(gè)平臺(tái)，負(fù)責(zé)各自轄區(qū)內(nèi)的設(shè)備資源接入和整合。

在分局也建立平臺(tái)，主要的整合下轄各個(gè)派出所的數(shù)據(jù)，還有其他以分局層面建設(shè)、管理的監(jiān)控系統(tǒng)。

以此類推，各個(gè)分局的系統(tǒng)也將整合到市局的統(tǒng)一平臺(tái)中，除此之外，市局的平臺(tái)也將整合一些由市局層面建設(shè)、管理的監(jiān)控系統(tǒng)。

在系統(tǒng)架構(gòu)中，存儲(chǔ)方式可采用分布式和集中式存儲(chǔ)的混合模式，分布式主要體現(xiàn)在每個(gè)派出所都有作為獨(dú)立的存儲(chǔ)單位，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)各自轄區(qū)內(nèi)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。其中的存儲(chǔ)設(shè)備可以含有DVR、NVR等多種形式。

在市局與分局的平臺(tái)中也會(huì)含有存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)的內(nèi)容主要有：直接接入市局或分局的前端數(shù)據(jù)；某些接入到派出所平臺(tái)的重點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余式存儲(chǔ)；結(jié)構(gòu)化信息進(jìn)行集中存儲(chǔ)，上文所說(shuō)的集中式存儲(chǔ)也主要體現(xiàn)在這里。

雙網(wǎng)部署

在網(wǎng)絡(luò)布局上，目前的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，會(huì)涉及到兩張網(wǎng)，即公安網(wǎng)、視頻專網(wǎng)。視頻專網(wǎng)最初的建設(shè)初衷是為向大量的前端設(shè)備提供足夠的IP地址及保護(hù)公安內(nèi)部信息安全性，理想情況下，在視頻專網(wǎng)與公安網(wǎng)中都建有系統(tǒng)平臺(tái)，所有監(jiān)控視頻都接入到視頻專網(wǎng)中，再通過(guò)安全網(wǎng)閘與公安網(wǎng)的平臺(tái)進(jìn)行連接。

在現(xiàn)實(shí)情況中，有一些舊有系統(tǒng)由于之前就建立在公安網(wǎng)內(nèi)，因此會(huì)直接接入公安網(wǎng)內(nèi)的平臺(tái)。

網(wǎng)關(guān)聯(lián)網(wǎng)接入

在集成實(shí)施時(shí)，面對(duì)眾多的舊有系統(tǒng)，面對(duì)以前林林總總系統(tǒng)中的不同格式與協(xié)議，往往讓實(shí)施廠商感到頭疼，現(xiàn)在已經(jīng)出臺(tái)了國(guó)家GB/T 28181的聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，給集成廠商一個(gè)明確的行動(dòng)依據(jù)，但真正實(shí)施的時(shí)候還是需要人力與時(shí)間的投入。

以往的改造工程往往是使用通用的服務(wù)器集群來(lái)完成，現(xiàn)在廠商推出硬件化一體集成產(chǎn)品。此類產(chǎn)品采用電信級(jí)機(jī)柜框架及功能插板式硬件架構(gòu)，保證硬件運(yùn)行穩(wěn)定性與性能擴(kuò)展性，包括路由交換、轉(zhuǎn)碼、媒體服務(wù)、協(xié)議轉(zhuǎn)換等一系列的功能。同時(shí)內(nèi)部集成了多家主流廠商的協(xié)議和編碼格式，

圖2：聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的架構(gòu)平臺(tái)圖

此類集成方案的優(yōu)勢(shì)在于采用專用的DSP芯片提高轉(zhuǎn)碼的性能，插板式的功能項(xiàng)組合設(shè)計(jì)可應(yīng)對(duì)不同的功能與性能要求，一體集成的設(shè)計(jì)更加穩(wěn)定高效、減少空間的占用、也減少施工的繁瑣程度，相當(dāng)于降低成本。

存儲(chǔ)技術(shù)

隨著城市監(jiān)控的點(diǎn)位、清晰度與數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，DVR的模式已經(jīng)不再適合城市級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展需要，大型存儲(chǔ)陣列越來(lái)越多得到應(yīng)用。傳統(tǒng)的IT存儲(chǔ)有NAS、DAS、SAN等幾種模式，在民用大型信息系統(tǒng)中應(yīng)用較多的是IP SAN模式，但是IP SAN也并非專為監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其部署需要配置存儲(chǔ)服務(wù)器，這成為了整個(gè)系統(tǒng)鏈路中的一個(gè)速度瓶頸，也是故障高發(fā)點(diǎn)。根據(jù)安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求，已經(jīng)出現(xiàn)流媒體直存存儲(chǔ)模式、云存儲(chǔ)等先進(jìn)的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。

流媒體直存

相比傳統(tǒng)的IP SAN存儲(chǔ)模式，流媒體模式主要特點(diǎn)如下：

1、流媒體數(shù)據(jù)從前端到存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)直寫模式，無(wú)需存儲(chǔ)服務(wù)器中轉(zhuǎn)；

2、視頻塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，消除磁盤碎片，節(jié)省磁盤空間與延長(zhǎng)磁盤壽命；

3、實(shí)現(xiàn)更高的并行存儲(chǔ)量；

4、支持對(duì)國(guó)標(biāo)聯(lián)網(wǎng)協(xié)議；

5、快速的視頻檢索與回放，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

云存儲(chǔ)

面對(duì)日益增長(zhǎng)的視頻數(shù)據(jù)，主流安防廠商都給出了視頻云存儲(chǔ)解決方案。該技術(shù)方案是在業(yè)內(nèi)公認(rèn)的hadoop基礎(chǔ)上依據(jù)視頻特點(diǎn)進(jìn)行深度定制的一套分布式系統(tǒng)管理軟件，適合大型的監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)改造，與可基于目前通用的服務(wù)器與存儲(chǔ)陣列設(shè)備的基礎(chǔ)上組建一個(gè)內(nèi)部云系統(tǒng)，在添加少量的硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上，帶來(lái)的云存儲(chǔ)的特有優(yōu)勢(shì)：

A、靈活的空間管理：支持線性拓展

B、海量數(shù)據(jù)的快速檢索

C、系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)安全

D、高兼容性

平臺(tái)應(yīng)用技術(shù)

近幾年，監(jiān)控平臺(tái)除了資源聯(lián)網(wǎng)外，注重實(shí)際應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，方向在于把視頻的應(yīng)用與公安業(yè)務(wù)應(yīng)用結(jié)合起來(lái)。

圖3：應(yīng)用平臺(tái)的部署邏輯圖

?？低晳?yīng)用平臺(tái)有以下的特點(diǎn)：

1、應(yīng)用與聯(lián)網(wǎng)、共享平臺(tái)分離。

應(yīng)用作為獨(dú)立的平臺(tái)，從邏輯架構(gòu)上設(shè)計(jì)在聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之上，把視頻的聯(lián)網(wǎng)工程與深度應(yīng)用兩個(gè)環(huán)節(jié)分離。因?yàn)槁?lián)網(wǎng)本身面對(duì)的大量異構(gòu)系統(tǒng)的匯聚，其重點(diǎn)在于穩(wěn)定與效率。而應(yīng)用則是注重挖掘視頻對(duì)于業(yè)務(wù)的價(jià)值，特點(diǎn)是要關(guān)注越來(lái)越多的應(yīng)用方法。因此，兩者的分離設(shè)計(jì)更為科學(xué)。同時(shí)在實(shí)際項(xiàng)目中，也為已經(jīng)完成聯(lián)網(wǎng)工程的客戶提供更加經(jīng)濟(jì)的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用部署方案。

2、總線式架構(gòu)。

整個(gè)應(yīng)用平臺(tái)采用總線與子系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，每個(gè)子系統(tǒng)都會(huì)根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求而進(jìn)行專門的UI設(shè)計(jì)，如針對(duì)刑偵子系統(tǒng)會(huì)更突出錄像查看的快捷性、應(yīng)急指揮子系統(tǒng)則是突出實(shí)時(shí)視頻的快捷性。另外，平臺(tái)還包含一系列的視頻工具集：如智能目標(biāo)檢索、摘要、人臉識(shí)別等。在相關(guān)的子系統(tǒng)中可以調(diào)用。

3、關(guān)聯(lián)其他信息及業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

應(yīng)用平臺(tái)將緊密關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，目前關(guān)聯(lián)最多的是PGIS/GIS系統(tǒng)。基于此實(shí)現(xiàn)的視頻可視化定位、調(diào)取極大提高了視頻應(yīng)用的操作效率，對(duì)視頻偵查和指揮中心中都非常適用。

其他經(jīng)常用的還有車輛注冊(cè)信息系統(tǒng)及電警卡口記錄系統(tǒng)。通過(guò)關(guān)聯(lián)卡口系統(tǒng)，成功的實(shí)現(xiàn)了技站法的功能化，這對(duì)刑偵業(yè)務(wù)應(yīng)用起到了極大的作用。

4、視頻圖像信息庫(kù)。

視頻圖像信息庫(kù)為實(shí)戰(zhàn)平臺(tái)提供了視頻偵查的電子流程，同時(shí)也提供了一個(gè)案件視圖信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶通過(guò)查詢關(guān)聯(lián)案件進(jìn)行分析研判。

目前待突破解決的問(wèn)題

公安三級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正在通過(guò)不斷的項(xiàng)目實(shí)踐來(lái)完善自身。但在目前的建設(shè)中，仍然有不少的問(wèn)題需要技術(shù)上的解決，筆者列舉了以下幾條比較典型的問(wèn)題：

兩網(wǎng)間安全網(wǎng)閘的帶寬瓶頸問(wèn)題

出于信息安全需要，視頻專網(wǎng)與公安網(wǎng)之間需要設(shè)置安全網(wǎng)閘進(jìn)行人工的隔離，由于實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)擺渡，其傳輸效率必然受到制約。

在實(shí)際的應(yīng)用中，大量的資料信息在公安網(wǎng)，而大量的視頻信息又在視頻專網(wǎng)，如果需要在公安網(wǎng)內(nèi)應(yīng)用這些視頻，就必須要經(jīng)過(guò)安全網(wǎng)閘，也是瓶頸所在。

安全網(wǎng)閘本身的設(shè)計(jì)是傳輸信息類數(shù)據(jù)，而非視頻類數(shù)據(jù)。因此，要在目前的雙網(wǎng)架構(gòu)中突破安全網(wǎng)閘帶來(lái)的瓶頸，可以考慮根據(jù)視頻及圖片數(shù)據(jù)的特點(diǎn)來(lái)開(kāi)發(fā)出專門用于視頻傳輸?shù)摹耙曨l安全網(wǎng)閘”來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

不同層次平臺(tái)間的權(quán)限管理問(wèn)題

在設(shè)計(jì)分級(jí)架構(gòu)頂層設(shè)計(jì)時(shí)，本意是想在突發(fā)事件時(shí)上級(jí)平臺(tái)能掌握對(duì)下級(jí)平臺(tái)的控制權(quán)，但是在現(xiàn)實(shí)的建設(shè)中，幾乎沒(méi)能實(shí)現(xiàn)類似的功能的案例。

原因有多種，首先業(yè)界缺少權(quán)限管理的規(guī)范，包括上下級(jí)、平級(jí)之間的資源優(yōu)先占用標(biāo)準(zhǔn)，而這不能依照簡(jiǎn)單的行政級(jí)別來(lái)劃分。其次各級(jí)平臺(tái)本身建設(shè)、管理、及平臺(tái)廠商的主體不同，在建設(shè)時(shí)也是各自為政，在所有平臺(tái)都建成后再來(lái)考慮跨平臺(tái)權(quán)限管理問(wèn)題就顯得“為時(shí)晚矣”。希望在下一次平臺(tái)更新之前能有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

上下級(jí)平臺(tái)間異常情況處理機(jī)制問(wèn)題

目前按照國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，平臺(tái)間通過(guò)UDP傳輸視頻數(shù)據(jù)，通過(guò)SIP傳輸信令，而SIP服務(wù)與UDP服務(wù)是獨(dú)立的，當(dāng)出現(xiàn)異常情況，如死機(jī)、服務(wù)線程鎖死時(shí)，缺少統(tǒng)一的應(yīng)對(duì)機(jī)制。例如在上級(jí)平臺(tái)對(duì)下級(jí)平臺(tái)進(jìn)行視頻調(diào)取時(shí)，當(dāng)雙方的信令通信出現(xiàn)異常而導(dǎo)致程序鎖死，如果沒(méi)有任何機(jī)制，則下級(jí)平臺(tái)還會(huì)持續(xù)不斷的向上級(jí)推送視頻，會(huì)占用正常的帶寬，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致聯(lián)網(wǎng)的完全中斷。

對(duì)于類似異常情況的解決方案有很多，關(guān)鍵在于平臺(tái)之間的配合，而由于獨(dú)立建設(shè)的原因，此類問(wèn)題往往會(huì)給實(shí)施帶來(lái)不少的困擾。

編碼標(biāo)準(zhǔn)不兼容

目前國(guó)標(biāo)中規(guī)定了聯(lián)網(wǎng)中以H.264作為編碼的標(biāo)準(zhǔn)，但在現(xiàn)實(shí)情況中，雖然各大廠家都能兼容H.264的編碼，并通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，但卻仍然會(huì)出現(xiàn)相互碼流不能解的情況。

原因在于國(guó)標(biāo)中對(duì)于視頻編解碼的詳細(xì)定義部分參考2008年左右制定的TR669規(guī)范，主要面向當(dāng)時(shí)主流的CIF、4CIF分辨率應(yīng)用給出了編解碼的詳細(xì)要求。在當(dāng)時(shí)技術(shù)條件下，編碼設(shè)備的能力有限，大部分只支持H.264中的Baseline Profile（基本檔次），所采用的技術(shù)工具相對(duì)較少。因此，當(dāng)時(shí)規(guī)范中對(duì)解碼設(shè)備必須支持的檔次、級(jí)別和技術(shù)工具提出的要求也相對(duì)較低，類似Main Profile（主檔次）中的B幀、場(chǎng)編碼等較為新穎的技術(shù)只作為推薦支持項(xiàng)。

2010年后，隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，尤其是高清設(shè)備的大規(guī)模采用，壓縮碼流的帶寬成倍增加，碼流的傳輸和存儲(chǔ)的負(fù)擔(dān)也越來(lái)越重。為了緩解這一問(wèn)題，越來(lái)越多的編碼芯片、產(chǎn)品開(kāi)始支持H.264的主檔次、高級(jí)檔次，采用其中的先進(jìn)工具來(lái)提高壓縮比，改進(jìn)圖像質(zhì)量，而由于解碼產(chǎn)品的能力要求沒(méi)有同步地進(jìn)行提高，就導(dǎo)致了編解碼不兼容的情況出現(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)

公安三級(jí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控集成技術(shù)方案可以看成是各地建設(shè)的一個(gè)樣本模型，各地在實(shí)際建設(shè)中會(huì)有本地化的差異，同時(shí)，隨著實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用需求及技術(shù)的不斷深入和發(fā)展，對(duì)其本身的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)有著不斷的產(chǎn)生更新與推動(dòng)的作用，說(shuō)不定在不久的將來(lái)會(huì)有耳目一新的變化。