淺談S15 松從高速松銅段視頻上云匯聚點建設工程

楊萌

（貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000）

根據交通運輸部《關于印發(fā)<全國高速公路視頻聯(lián)網監(jiān)測工作實施方案>和<全國高速公路視頻云聯(lián)網技術要求>的通知》以及貴州省委省政府《關于推進貴州省視頻共享調度中臺建設工作方案》的要求，為全面建設貴州省交通領域“可視、可測、可控、可服務”的運行監(jiān)測體系，不斷提升綜合交通服務能力和監(jiān)管水平，更好地滿足人民群眾高品質出行需求，貴州省將作為全國試點，在2020 年6 月30 日前率先開展視頻云平臺建設并與部級平臺實現(xiàn)視頻聯(lián)網。本文主要討論貴州交通建設集團有限公司S15 松從高速松銅段視頻上云匯聚點的建設。

1 現(xiàn)狀及需求分析

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

（1）建設規(guī)模。S15 松從高速（松銅段）分中心為松桃路段分中心，全路段共有攝像機數量為152 個，其中互通立交視頻數量5 路，服務區(qū)/停車區(qū)視頻數量8 路，橋梁/特殊路段視頻數量3 路，收費廣場視頻數量8 路，隧道視頻數量112 路，超限檢測站視頻數量4 路，ETC 門架視頻數量12 路。

（2）視頻管理體制。本項目監(jiān)控視頻系統(tǒng)采用“省中心級監(jiān)控平臺—銅仁區(qū)域中心級監(jiān)控平臺—松桃路段級監(jiān)控平臺—基層監(jiān)控單元”四級管理架構。其中，省中心級監(jiān)控平臺、片區(qū)中心級監(jiān)控平臺由貴州省交通運輸廳統(tǒng)一建設、管理。路段分中心級和基層單位（隧道所）的視頻管理平臺由本項目完成。

（3）視頻聯(lián)網標準。貴州省交通行業(yè)視頻建設標準按照《貴州省交通行業(yè)高清視頻聯(lián)網技術要求》執(zhí)行，視頻傳輸均采用H.264 數字壓縮技術。

（4）視頻系統(tǒng)構成。本項目路段分中心、基層單位的視頻管理平臺已配置接入服務器、視頻管理服務器、IP-SAN存儲、視頻交換機、解碼器、工作站、顯示屏等視頻監(jiān)控設備。貴州省視頻系統(tǒng)采用多級聯(lián)網架構。省中心級視頻監(jiān)控平臺作為核心節(jié)點，與9 個片區(qū)中心級視頻監(jiān)控平臺級聯(lián)，片區(qū)中心級視頻監(jiān)控平臺與區(qū)域內的路段分中心級聯(lián)，路段分中心視頻監(jiān)控平臺再與路段隧道所視頻監(jiān)控平臺級聯(lián)，基層視頻監(jiān)控平臺收斂沿線監(jiān)控攝像機，各級平臺通過SIP 協(xié)議或SDK 包進行信令和數據傳輸，由此形成視頻多級聯(lián)網系統(tǒng)。

1.2 通信傳輸網絡

原有通信傳輸網：本項目依托取消省界收費站項目的實施，已完成對SDH 系統(tǒng)升級改造，目前路段接入層網絡采用2.5G 環(huán)網，能夠滿足各收費站高清視頻圖像傳輸至分中心的帶寬要求。松銅高速通信傳輸網現(xiàn)狀如表1。

1.3 網絡安全防護

（1）路段分中心配置下一代防火墻（配備防病毒模塊+入侵防御模塊）、日志審計設備等。

（2）收費站配置下一代防火墻（配備防病毒模塊+入侵防御模塊）及門架接入防護網關。

此部分已納入貴州省高速公路機電系統(tǒng)網絡升級改造工程項目中，不在本次設計范圍內。

2 網絡架構

結合貴州省和本項目實際情況，貴州交通行業(yè)視頻云聯(lián)網工程總體架構采用“前端攝像機—路段分中心—省級云平臺—部級云平臺”架構。

表1 松銅高速通信傳輸網現(xiàn)狀

設計方案遵循《全國高速公路視頻云聯(lián)網技術要求》，通過新增視頻云網關和租用運營商VPN 專線，將視頻圖像推送至省級云平臺，結合貴州省高速公路網絡帶寬資源現(xiàn)狀，綜合考慮建設投資、帶寬資源、改造費用、協(xié)同施工等因素后，為實現(xiàn)貴州高速公路視頻資源100%匯聚和分發(fā)要求，視頻上云網關采用分布式部署方式。低碼流視頻實時推送，高清碼流視頻按需調用上云，僅在視頻圖像接入數量較多的路段分中心、隧管站部署視頻上云網關，對于收費站和服務區(qū)不再配置視頻上云網關，如圖1 所示。

通過租用通信運營商的互聯(lián)網VPN 加密網絡，實現(xiàn)路段視頻上云網關和省級云平臺的通訊鏈路，每個路段到云平臺平均需要按照每100 路圖像50M 帶寬租用專用VPN 加密網絡。后期可隨著視頻匯聚點數量及部分視頻匯聚點的視頻數量的增多，需新增租用運營商專線網絡及提高已租用運營商專線帶寬。

圖1 貴州省視頻云聯(lián)網系統(tǒng)網絡架構圖

3 路段監(jiān)控分中心（路段匯聚點）

3.1 系統(tǒng)構成

路段視頻云聯(lián)網建設內容主要是在已建的各級視頻管理平臺網絡出口側配置視頻上云網關。對于直接上傳至路段監(jiān)控分中心的視頻圖像（4M 高清碼流），通過路段監(jiān)控分中心的視頻上云網關按照低碼流（不低于32Kbps）實時推送，高碼流（不低于1Mbps）按需推送的要求，通過運營商提供的VPN 鏈路上傳至省級云平臺。對于已在下級單位轉碼的視頻圖像則直接旁路輸出上云，不需二次轉碼。

3.2 建設方案

根據《貴州交通行業(yè)省級調度和應急指揮系統(tǒng)視頻云聯(lián)網工程實施方案》，視頻上云網關部署在視頻匯聚點—--路段分中心，根據《全國高速公路視頻聯(lián)網檢測工作實施方案》要求，實現(xiàn)上云接入高速公路沿線視頻系統(tǒng)包括橋、服務區(qū)、收費廣場、超限檢測站點以及ETC 門架視頻，經核實，本路段道路監(jiān)控圖像共計40 路。需在松桃路段分中心部署Ⅰ型視頻上云網關設備1 臺。并相應配置視頻交換機、前端準入設備、UPS 和服務器機柜等設備。

3.3 系統(tǒng)功能

視頻上云網關設備應實現(xiàn)以下功能：

（1）主流設備接入：支持Onvif 設備接入，支持GB/T 28181 或GB/T 28059 設備接入；支持不同廠家、不同型號的視頻監(jiān)控設備接入，兼容主流廠家的IPC、DVR/NVR/CVR；支持設備批量導入/導出；支持攝像機名稱OSD 設置，支持前端設備自動搜索發(fā)現(xiàn)。

（2）視頻接入：實時視頻流直接從IPC 接入，錄像視頻流從存儲設備接入，即能確保在路段平臺異常時，部/省級云平臺仍可獲取所有高速實時監(jiān)控視頻，又能查詢回放路段存儲的錄像視頻，提供全網視頻資源在線率。

（3）全量視頻轉碼：具備支持將接入的全部視頻資源轉換為不低于32Kbps 低碼流（25 幀、CIF 分辨率）和不低于1Mbps 高碼流（25 幀）兩種符合H.264 標準的碼流；轉碼服務狀態(tài)表滿足《全國高速公路視頻云聯(lián)網技術要求》附錄

3 要求。

（4）碼流分發(fā)：支持雙機制碼流分發(fā)，即部/省級云平臺的按需調閱分發(fā)以及公眾號訪問的全量分發(fā)，減少整個系統(tǒng)對網絡帶寬的要求。

（5）一機一檔：對接入的視頻資源單獨設置一機一檔信息，同時也支持設置本機一機一檔信息，支持所有一機一檔信息上傳至省級云平臺，支持省級云平臺遠程修改。

（6）視頻監(jiān)控截圖及管理：具備提供視頻監(jiān)控設備資源每隔5 分鐘截圖及查詢調閱截圖能力，并向視頻云平臺提供服務。支持截圖要CIF 及以上的分辨率的JPG 文件，每次截圖保留時間不少于7 天。

（7）平臺互聯(lián)：支持通過RTMP 協(xié)議向視頻云平臺傳輸視頻碼流；支持通過GB28181、GB28059 等主流協(xié)議對接第三方視頻平臺。

（8）負載均衡：支持多臺設備間級聯(lián)，實現(xiàn)系統(tǒng)負載均衡。

（9）視頻質量診斷：實現(xiàn)接入攝像機圖像質量檢測服務，包括丟失檢測、清 晰度檢測、噪聲檢測、亮度檢測、閃爍檢測、條紋檢測、凍結檢測、遮擋檢測等18 項視頻質量問題，并支持將檢測結果推送至視頻云平臺。

（10）全網統(tǒng)一授時：具備與視頻云平臺進行時間同步功能，全網設備統(tǒng)一北斗授時時間。支持同步前端攝像槍時鐘。

（11）視頻加密傳輸：上云網關和部/ 省云平臺間控制信令全部通過VPN 隧道傳輸，視頻碼流采用URL 鑒權功能，提高視頻資源防盜能力，URL 由播放地址、驗證串組成，驗證串包含失效時間，視頻流數據在傳輸過程中使用SSL加密。

（12）標準的數據上傳接口：數據傳輸采用JSON 數據格式，傳輸過程符合請求/響應模式；提供支持https 協(xié)議的視頻推送接口；提供支持https 協(xié)議的云臺控制接口，通過此接口對攝像機進行云臺控制；提供路段內全部攝像機的設備信息、點位信息、在線狀態(tài)等信息。

（13）主動注冊協(xié)議：控制命令鏈路、視音頻傳輸鏈路均由視頻上云網關主動發(fā)起連接到省級云平臺，以適應各種網絡環(huán)境部署。支持當前注冊狀態(tài)顯示、設備列表及變更上報、實時視頻預覽、云臺控制、錄像檢索回放、報警信息/一機一檔/電子地圖上報、透明網絡傳輸等。

（14）平臺互聯(lián)：支持下聯(lián)國標28181 平臺，接入路段、地方公安等平臺視頻資源；支持上聯(lián)國標28181 平臺，可向地方平臺推送高速視頻。

（15）雙網口傳輸：支持雙網口視頻傳輸，其中一個網口接入路段等監(jiān)控私網，接入攝像槍視頻；另外一個網口接入視頻匯聚網，將攝像槍視頻上傳至省級云平臺，解決跨網絡傳輸及安全防護。支持雙網卡路由配置。

（16）內嵌視頻基礎應用軟件：支持視頻預覽、截圖調閱、錄像檢索/回放/下載、云臺控制、視頻資源列表和狀態(tài)信息查看、日志管理、遠程固件升級等功能。

4 基層單位（隧道管理站）

4.1 系統(tǒng)構成

隧道管理所：鑒于隧道管理所接入視頻圖像數量較多，為有效節(jié)省路段接入層帶寬資源，在隧道管理所統(tǒng)一配置視頻上云網關，將所有視頻圖像進行集中轉碼（不低于32Kbps）后全量推送至路段監(jiān)控分中心。視頻上云網關的系統(tǒng)功能和技術指標要求與監(jiān)控分中心中心配置相同，網關規(guī)格根據接入路數，選擇視頻上云網關設備。隧道圖像視頻云聯(lián)網系統(tǒng)構成圖如圖2。

圖2 隧道圖像視頻云聯(lián)網系統(tǒng)構成圖

4.2 建設方案

根據《貴州交通行業(yè)省級調度和應急指揮系統(tǒng)視頻云聯(lián)網工程實施方案》，視頻上云網關部署在視頻匯聚點——隧道管理站，經核實，本路段隧道監(jiān)控圖像共計112 路，本項目松桃在隧管站與松桃分中心同址合建，即在分中心部署Ⅰ型視頻上云網關設備1 臺。

5 軟件構成

5.1 系統(tǒng)軟件

操作系統(tǒng)、數據庫管理、網管系統(tǒng)、云視頻管理控制平臺軟件、轉碼服務軟件、流媒體軟件、OAUTH 2.0 授權管理軟件、防病毒軟件。

5.2 應用軟件

系統(tǒng)管理模塊、通信模塊、攝像機信息管理模塊、視頻推送管理模塊、設備狀態(tài)管理模塊、視頻轉碼服務模塊、視頻推送服務模塊、認證授權管理模塊。