公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)維管理平臺檢測工具的設(shè)計與實現(xiàn)

■ 文/公安部檢測中心 何迪 鄭征

關(guān)鍵字：公安視頻圖像信息 運(yùn)維管理平臺 檢測工具

1 引言

隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的普及和發(fā)展，各級公安機(jī)關(guān)已經(jīng)建成大量的公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)，利用視頻監(jiān)控進(jìn)行偵查破案有效提升了公安機(jī)關(guān)的核心戰(zhàn)斗力。目前，全國公安機(jī)關(guān)已建成部、省、市三級視頻圖像監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)平臺，并基本覆蓋了公共區(qū)域、重點單位和要害部位。面對越來越龐大的前端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備、平臺設(shè)備和平臺軟件，如何管理維護(hù)、避免系統(tǒng)成為“睜眼瞎”成為擺在各級公安機(jī)關(guān)面前的首要問題。

為應(yīng)對新形式、新需求，公安部按照“總體規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)先行”的原則，成立了“公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系編制組”，啟動了“公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系”中各標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。其中關(guān)于公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)維管理平臺（以下簡稱運(yùn)維管理平臺）相關(guān)的有兩部分——《公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)維管理平臺技術(shù)要求》和《公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)維管理平臺軟件測試規(guī)范》，上述兩個標(biāo)準(zhǔn)已處于報批階段。

根據(jù)運(yùn)維管理平臺技術(shù)特點，公安部安全與警用電子產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心（以下簡稱公安部檢測中心）研制了一套公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)維管理平臺檢測工具（以下簡稱檢測工具），本文首先介紹了運(yùn)維管理平臺標(biāo)準(zhǔn)，然后從系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)難點及解決方法、實驗等方面對檢測工具進(jìn)行論述。

2 運(yùn)維管理平臺介紹

運(yùn)維管理平臺功能主要由采集功能、應(yīng)用功能和管理功能三部分組成，見圖1。采集功能實現(xiàn)前端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備、平臺設(shè)備和平臺軟件運(yùn)行信息的采集。應(yīng)用功能包括設(shè)備管理、設(shè)備及鏈路監(jiān)測、視頻質(zhì)量檢測、可視化展現(xiàn)、巡檢、告警、工單管理和統(tǒng)計等功能。管理功能包括用戶管理和日志管理功能。

圖1 運(yùn)維管理平臺功能組成圖

圖2 運(yùn)維管理平臺外部連接關(guān)系圖

運(yùn)維管理平臺與其他平臺、系統(tǒng)、設(shè)備的連接關(guān)系見圖2。檢測工具的設(shè)計原理是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中定義的接口要求，模擬聯(lián)網(wǎng)平臺/共享平臺、視圖庫、應(yīng)用平臺/分析系統(tǒng)、存儲設(shè)備和級聯(lián)運(yùn)維管理平臺，實現(xiàn)對運(yùn)維管理平臺的標(biāo)準(zhǔn)符合性檢測。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

檢測工具系統(tǒng)總體模塊設(shè)計圖見圖3，系統(tǒng)主要由協(xié)議層、接口層、業(yè)務(wù)層和UI 層組成。

3.1.1 協(xié)議層

協(xié)議層用于實現(xiàn)GB/T 28181 協(xié)議的通信協(xié)議，包括進(jìn)行視音頻傳輸及控制時應(yīng)建立的兩個傳輸通道：會話通道（SIP）和媒體流通道（RTP/RTCP）；用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)接口、運(yùn)維接口和級聯(lián)接口則是基于REST 架構(gòu)協(xié)議模型。REST是一種通過采用統(tǒng)一方式將所有信息抽象為資源來創(chuàng)建服務(wù)的方法，任何能夠被命名的信息都能夠作為一個資源。REST 協(xié)議模型應(yīng)符合GA/T 1400.4-2017 的附錄A的要求。

3.1.2 接口層

接口層實現(xiàn)如下接口：

（1）GB/T 28181 協(xié)議。實現(xiàn)GB/T 28181 協(xié)議的系統(tǒng)注冊、系統(tǒng)心跳、系統(tǒng)實時點播、系統(tǒng)目錄查詢和系統(tǒng)錄像文件檢索和系統(tǒng)錄像文件回放等。

圖3 系統(tǒng)總體模塊設(shè)計圖

（2）數(shù)據(jù)服務(wù)接口。實現(xiàn)GA/T 1400.4-2017 中5.3 規(guī)定的“數(shù)據(jù)服務(wù)接口”：系統(tǒng)注冊、系統(tǒng)?；?、批量查詢采集設(shè)備、批量查詢圖像信息、批量查詢視頻片段等。

（3）運(yùn)維接口。實現(xiàn)《公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)維管理平臺技術(shù)要求》中的“運(yùn)維接口”：注冊資源、注銷資源、?；睢⑵脚_軟件監(jiān)測指標(biāo)注冊、平臺軟件上報數(shù)據(jù)消息和存儲設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)上報等。

（4）級聯(lián)接口。實現(xiàn)《公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)維管理平臺技術(shù)要求》中的“級聯(lián)接口”：注冊、注銷和數(shù)據(jù)推送等。

3.1.3 業(yè)務(wù)層

業(yè)務(wù)層位于接口層之上，對接口層提供的接口加入相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯處理，向UI 層提供完整的調(diào)測功能接口及異常處理邏輯，能夠模擬前端設(shè)備、存儲設(shè)備和平臺軟件的運(yùn)行異常。

3.1.3.1 級聯(lián)接口測試平臺

級聯(lián)接口測試平臺模擬一個支持“級聯(lián)接口”的級聯(lián)運(yùn)維管理平臺。通過直接向受測運(yùn)維管理平臺依次發(fā)送相應(yīng)協(xié)議文本請求，根據(jù)通訊返回的報文結(jié)果判斷是否符合《公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)維管理平臺技術(shù)要求》的規(guī)定要求。

3.1.3.2 GB/T 28181 協(xié)議測試平臺

GB/T 28181 協(xié)議測試平臺模擬一個GB/T 28181 協(xié)議的聯(lián)網(wǎng)平臺/共享平臺。受測運(yùn)維管理平臺通過與此GB/T 28181協(xié)議測試平臺通訊，獲取前端設(shè)備視頻流、通斷狀態(tài)、錄像狀態(tài)。

3.1.3.3 數(shù)據(jù)服務(wù)接口測試平臺

數(shù)據(jù)服務(wù)接口測試平臺模擬一個支持“數(shù)據(jù)服務(wù)接口”的視圖庫。受測運(yùn)維管理平臺通過與此數(shù)據(jù)服務(wù)接口測試平臺通訊，獲取在線視頻圖像設(shè)備的當(dāng)前時間、通斷狀態(tài)、視頻片段或圖像。

3.1.3.4 運(yùn)維接口測試平臺

運(yùn)維接口測試平臺分別模擬一個支持“運(yùn)維接口”的應(yīng)用平臺/分析系統(tǒng)和存儲設(shè)備。通過直接向受測運(yùn)維管理平臺依次發(fā)送相應(yīng)協(xié)議文本請求，根據(jù)通訊返回的報文結(jié)果判斷是否符合《公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)維管理平臺技術(shù)要求》的規(guī)定要求。

3.1.4 UI 層

UI 層提供調(diào)測的用戶接口，完整的調(diào)測過程和結(jié)果的消息展示，可生成報告單。

3.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

檢測工具分為前端操作界面+服務(wù)端軟件形式。前端客戶端使用C++圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)框架QT 進(jìn)行開發(fā)，后臺服務(wù)使用C++（64 位）開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用的是MySQL。檢測工具系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖4 所示。

圖4 系統(tǒng)架構(gòu)圖

4 技術(shù)難點及解決方法

檢測工具的技術(shù)難點主要有模擬運(yùn)行異常和實現(xiàn)對運(yùn)維管理平臺的性能檢測。

4.1 模擬運(yùn)行異常

運(yùn)維管理平臺的核心功能是能夠及時、準(zhǔn)確的對前端設(shè)備、平臺設(shè)備、存儲設(shè)備和平臺軟件等進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，以及異常的識別與處理。因此，檢測工具需要能夠模擬設(shè)備和平臺的運(yùn)行異常，比如前端設(shè)備質(zhì)量異常等。檢測工具模擬的設(shè)備和平臺的運(yùn)行異常包括兩類。

4.1.1 前端設(shè)備異常

前端設(shè)備異常主要包括前端設(shè)備離線、視頻圖像質(zhì)量異常和前端設(shè)備錄像狀態(tài)異常。

運(yùn)維管理工具判定前端設(shè)備離線主要有兩種方式：一個是收到前端設(shè)備離線狀態(tài)通知，一個是實時點播被拒絕。因此，檢測工具模擬前端設(shè)備離線支持兩種方法：

（1）檢測工具通過GB/T 28181協(xié)議系統(tǒng)訂閱通知信令，向運(yùn)維管理平臺發(fā)送前端設(shè)備離線狀態(tài)通知；

（2）當(dāng)運(yùn)維管理平臺向檢測工具發(fā)送GB/T 28181 協(xié)議實時點播信令請求時，檢測工具回復(fù)“400 Bad Request”，拒絕運(yùn)維管理平臺請求。

視頻圖像質(zhì)量異常包括8 大類：視頻信號丟失、視頻遮擋、視頻丟幀、視頻干擾、亮度異常、色彩失真、視頻模糊和場景變更。檢測工具通過GB/T 28181 協(xié)議模擬有視頻質(zhì)量異常的前端設(shè)備供運(yùn)維平臺進(jìn)行視頻圖像質(zhì)量監(jiān)測。其中，視頻質(zhì)量異常數(shù)據(jù)是從多個運(yùn)維平臺項目中收集并后期加工成分辨率為D1、編碼格式為H.264 的視頻文件。

前端設(shè)備錄像狀態(tài)異常是指視頻錄像完整率低于預(yù)設(shè)閾值。運(yùn)維管理平臺判定設(shè)備錄像狀態(tài)異常主要通過錄像時長與錄像文件檢索時間范圍比值是否低于預(yù)設(shè)閾值。檢測工具能夠設(shè)定每次錄像文件檢索返回的錄像時長與錄像文件檢索時間范圍比值，通過GB/T 28181協(xié)議錄像文件檢索信令返回錄像文件檢索結(jié)果。

4.1.2 存儲設(shè)備/平臺軟件異常

存儲設(shè)備異常包括運(yùn)行狀態(tài)異常（如設(shè)備離線、系統(tǒng)資源使用率超過設(shè)定閾值等）和存儲狀態(tài)異常（如磁盤使用量超過設(shè)定閾值、設(shè)備硬盤異常等）。平臺軟件異常是指平臺軟件運(yùn)行狀態(tài)異常，如服務(wù)停止、異常退出等。

運(yùn)維管理平臺應(yīng)支持通過運(yùn)維接口采集存儲設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和存儲狀態(tài)，以及采集平臺軟件的運(yùn)行狀態(tài)。檢測工具通過運(yùn)維接口中的“存儲設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)上報”接口向運(yùn)維管理平臺發(fā)送存儲設(shè)備的CPU 使用率、內(nèi)存使用率、總存儲容量、存儲空間已使用容量和已安裝硬盤健康度等運(yùn)行狀態(tài)信息，實現(xiàn)存儲設(shè)備異常模擬。平臺軟件異常則是通過“平臺軟件監(jiān)測指標(biāo)數(shù)據(jù)上報”接口進(jìn)行模擬。

4.2 性能檢測

運(yùn)維管理平臺的性能檢測需要模擬多路前端設(shè)備，且前端設(shè)備應(yīng)支持模擬視頻質(zhì)量異常情況。檢測工具通過GB/T 28181 協(xié)議模擬多路前端設(shè)備，前端設(shè)備數(shù)量、視頻質(zhì)量和連通性可配置。運(yùn)維管理平臺通過GB/T 28181 協(xié)議獲取前端設(shè)備目錄信息和視頻流。

5 實驗

5.1 測試環(huán)境

檢測工具還需要搭配平臺設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲設(shè)備，才能對運(yùn)維平臺進(jìn)行完整的功能和性能測試。運(yùn)維平臺測試環(huán)境連接示意圖如圖5 所示。

圖5 測試環(huán)境連接示意圖

測試環(huán)境及說明如表1 所示。

表1 測試環(huán)境說明

5.2 測試

為了驗證有效性，檢測工具通過與SPVMN 調(diào)測軟件（GB/T 28181 標(biāo)準(zhǔn)符合性檢測工具）進(jìn)行GB/T 28181 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)對接，通過與公安視頻圖像信息應(yīng)用系統(tǒng)接口測試工具（GA/T 1400標(biāo)準(zhǔn)符合性檢測工具）進(jìn)行數(shù)據(jù)服務(wù)接口對接，驗證了接口層協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)符合性。

在研發(fā)過程中，檢測工具還對部分廠商的運(yùn)維管理平臺進(jìn)行摸底測試，全方面驗證了檢測工具的有效性。

6 結(jié)語

隨著《公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)維管理平臺技術(shù)要求》和《公安視頻圖像信息聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)維管理平臺軟件測試規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)的頒布實施，運(yùn)維管理平臺標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的重要性將被提上日程。無論是各地公安機(jī)關(guān)、安防廠家進(jìn)行自建設(shè)備、系統(tǒng)的運(yùn)維管理平臺標(biāo)準(zhǔn)符合性測試，還是到國家級檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)符合性檢測，都需要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范符合性驗證工具輔助支持。未來，公安部檢測中心將根據(jù)實際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)的問題和檢測新需求，繼續(xù)優(yōu)化檢測工具功能和性能，特別是在模擬大并發(fā)高清視頻流性能檢測方面做深入研究。