異構視頻監控平臺聯網系統設計

張杭 蔣元良

【摘 要】隨著城市多平臺視頻監控系統的飛速發展，異構視頻監控平臺聯網系統的設計與實現已經勢在必行。針對異構視頻監控平臺聯網系統的特點，提出異構視頻監控平臺聯網系統的設計原則，系統總體設計方案以及主要功能設計，并提出關鍵技術指標，為異構視頻監控平臺聯網系統的研究做出了積極探索。

【關鍵詞】異構視頻；監控平臺；聯網；系統設計；關鍵技術

近年來，公安部開展了一系列的科技強警示范城市建設工程，全國各城市都在公共區域建立了數目眾多、標準各異的監控系統[1-2]。隨著跨區域經濟活動和人員流動的日益頻繁，在各類安全事件處理中，出現了更多跨地市、跨部門、跨行業協同響應的需求[3-5]。然而，在實際的應用過程中，由于各種平安工程監控系統產品不兼容，給后期視頻監控資源的共享帶來了阻礙。

因此進行異構視頻聯網系統的設計與實現勢在必行，本文探索綜合應用視音頻監控、通信、計算機網絡、系統集成等技術，在城市、大型場所范圍內構建的具有信息采集、傳輸、控制、顯示、存儲、處理等功能的能夠實現不同設備及系統間互聯、互通、互控的綜合網絡系統，實現平安城市視頻監控資源以及社會監控資源的共享，解決原有建設存在的問題，具有重要的現實意義。

1.系統設計原則

1.1滿足要求、符合標準

按照異構視頻監控平臺聯網系統技術要求，本方案設計嚴格按照公安部、省級公安廳有關文件、技術標準、規范、指導意見進行建設。在采用成熟技術和適用裝備的基礎上，充分考慮系統功能與性能的先進性和長遠發展，確保系統高效運行，實現視頻資源共享，確保建成后的視頻監控系統兼容性強、安全可靠、便于擴展和維護[6-7]。

1.2采用主流平臺，滿足“良好的前端兼容性”要求

滿足異構視頻監控平臺聯網系統技術要求“視頻監控平臺兼容業界主流的前端設備，能夠很好地保障前端廠家快速接入視頻監控平臺，且保證有穩定良好的接入質量”[8]。本方案采用主流的視頻監控聯網共享平臺，通過聯網網關將異構視頻平臺接入視頻監控聯網共享平臺，實現視頻資源共享、互聯互通互控。

1.3滿足先進、可靠、安全、實用、易維護要求

采用了業界領先的主流產品和業界領先的技術，滿足技術要求關于“技術先進性”、“高可靠性”、“高安全性”、“高可用性”、“易維護性”的要求。

2.系統設計

2.1 系統總體方案設計

按照系統設計原則和 《安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》（GB/T 28181）、公安部GA/T669.4等標準規范，制定異構視頻平臺聯網方案如圖1所示。

2.2系統功能設計

對現有異構視頻監控應用場景進行需求分析，總結現有的異構視頻監控系統提供的各類功能的基礎上，設計異構視頻監控平臺聯網系統主要有如下功能：

（1）實時圖像點播：包括視頻采集、傳輸交換、控制和顯示四個主要環節，實時圖像通過UDP承載，在管理員的控制下，將攝像頭的圖像實時在視頻監控客戶端和解碼器后的電視上播放出來。

（2）遠程控制：視頻監控客戶端軟件選擇一個具有控制功能的攝像頭后，可以進行遠程控制。首先系統會判斷用戶對攝像頭是否有控制權限，如果沒有，視頻管理服務器會拒絕用戶的控制請求，并在視頻監控客戶端上提示出來。

（3）歷史圖像檢索和回放：視頻管理服務器上的數據庫中記錄了設備、通道、時間、報警同圖像存儲物理位置的對應關系，通過設備、通道號和時間段（可選），或通過報警信息，用戶可以檢索到已經錄制的歷史圖像列表，雙擊即可播放。

（4）遠程控制：在監控客戶端上可以用圖形化方式顯示存儲計劃執行情況，正常錄制、沒有錄制、無需錄制等各種信息通過不同的顏色以柱狀圖的方式顯示出來，對正常錄制的部分雙擊即可播放。

（5）報警管理：當應急指揮系統啟動布防時，一旦編碼器檢測到告警檢測裝置的開關量輸入，系統將通過圖像輸出、視頻、音頻以及GIS地圖等方式報警聯動。

（6）人機交互界面：視頻監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圖形化的操作完成，所見即所得。系統對設備、監控關系、報警、巡檢結果等提供報表功能，整網設備運行情況一幕了然。

（7）分層分級管理功能：對于所有網絡、視頻資源進行分層分級的管理原則，管理本轄區內的各項資源；同時，上級能夠對下級的資源進行調度。

（8）輪切業務：基于實時監控，對多路實況進行輪流查看的業務。

（9）多畫面業務：視頻監控客戶端上，可以實現多畫面的顯示，多個畫面之間的操作相互獨立，比如：可以顯示多路實況，可以顯示多路回放，也可以部分畫面顯示實況、部分畫面顯示回放。

（10）視頻存儲管理功能：本系統支持對分布式異構視頻資源的備份存儲功能，實現統一的存儲配置管理。

（11）共享功能：對于本部門所轄的視頻資源可根據共享策略，在公安信息網中進行全警種的視頻資源共享；對于與其他單位交換過來的視頻資源可根據共享策略共享公安視頻專網中的視頻資源。

（12）運行監控功能：對于所有的視頻資源、鏈路、設備等能進行全面的跨網監控管理。

3.關鍵技術指標

（1）圖像質量：聯網系統內視音頻信息的顯示、存儲、播放應具有原始完整性，即在色彩還原性、圖像輪廓還原性（灰度級）、事件后繼性等方面均應與現場場景保持最大相似性，最終顯示圖像應不低于四級圖像質量。

（2）攝像機容量：設計全網可管理視頻攝像機數量可以達到50萬路以上。

（3）用戶容量：設計全網可管理用戶數可達10萬個以上。

（4）媒體解碼標準：視頻編碼標準采用H.264標準。

（5）異構視頻平臺互聯通信協議：采用SIP協議，詳細要求符合《安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》（GB/T 28181）標準。

（6）媒體實時傳輸協議（RTP）與實時傳輸控制協議（RTCP）遵守以下國際規范：

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、媒體數據包傳輸采用UDP協議；

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、其它包分割參數填寫約定按RFC3984規定。

（8）可靠性：核心的管理控制服務器采用雙機熱備，管理軟件應能保證當某一子系統、子網絡發生故障時，不影響其他子系統、子網絡的運行。

4.結語

本文探索異構視頻監控平臺聯網系統設計，綜合應用視音頻監控、通信、計算機網絡、系統集成等技術，提出系統設計原則，設計異構視頻監控平臺聯網系統設計方案以及主要功能，提出該系統設計的關鍵技術指標，實現異構視頻平臺媒體數據流的實時格式轉換和轉發。利用該系統，可對需要防范和監控的目標實施有效的視音頻轉換處置，并可為城市應急體系建設提供相應的圖像聲音信息平臺，為保障城市和人類安全提供可靠技術手段，具有強大的社會效益。

參考文獻：

[1]西剎子.天下安防—智能網絡視頻監控技術詳解與實踐[M].北京：清華大學，2010：4.

[2] 楚瀛.智能視頻監控中的多特征融合問題研究[D].武漢：華中科技大學，2012.

[3] Lucas，B.and Kanade，T.An iterative image registration technique with an application to stereo vision[C].In Proceedings of the International Joint Conference on Artificial Intelligence，2009：674-679.

[4] 張劍.基于內容的智能視頻關鍵監控技術及在公共安防中的應用研究[D].杭州：浙江大學，2012.

[5] 劉學軍，徐鵬編著.交通地理信息系統[M].北京：科學出版社，2006.

[6] Anderson C，et al.Change detection and tracking using pyramid transformation technique[J].SPIE-Intelligent Robots and Computer Vision，2010，579：72-78.

[7] 宋波濤.智能視頻監控系統的設計與實現[D].吉林：吉林大學，2009.

[8] J.Steffens，E.Elagin，and H.Neven，Person spotter-fast and robust system for human detection，tracking and recongnition[C].in Proc.IEEE Int.Conf. Automatic Face and Gesture Recognition，2011：516-521.

作者簡介：

張杭，女，碩士，湖南大學信息科學與技術學院。 研究方向：計算機通信技術

蔣元良，男，本科，湖南廣遠視通網絡技術有限公司 。研究方向：計算機通信技術