上海市某區智慧公安智能視頻監控算力提升設計探討

戴臻

摘要：智慧公安建設是響應習近平總書記指示上海這座城市要“更有序、更安全、更干凈”。2018年1月31日，上海市委書記李強提出了以全覆蓋、全過程、全天候和法治化、社會化、智能化、標準化為著力點，為提升城市治理能力打下堅實基礎。本文是上海某區公安在轄區內升級了智能監控探頭后，在原有視頻分析算力的基礎上，增加算力設備。通過對算力平臺的架構分析，設備選型分析，提出算力依據，最終滿足解析算力的經驗，為今后類似項目提供理論參考。

關鍵詞：智慧公安;智能視頻監控;算力提升設計;輕量云架構

一、某區公安智能視頻監控現狀

某區公安在“十二五”期間、 “十三五”期間、近博會前“紅線外”、“紅線內”、“智慧社區”等項目中建設了許多智能高清監控。

（一）算力提升區域基礎數據統計

通過基礎調研，在上述區域，共有智能人臉攝像機1676路、智能車輛識別攝像機1429路、泛智能攝像機4252路。

通過上表，扣除普通高清監控前端后，在上述區域內需要實現的算力合計：

車輛圖片智能分析攝像機共：1429+701+99=2229路

人臉智能分析攝像機共：1676+65=1741路

人體圖片智能分析攝像機共：3387+99=3486路

（二）現有算力基礎數據統計

（三）新增算力需求

為通過算力解析設備，將智能監控視頻形成結構化數據，實現各公安實戰功能，因此，通過原有算力的基礎上，增加算力滿足對某區域建設的攝像機接入視頻和圖片的實時解析算力。

視頻流解析算力數據核算

由于泛智能監控前段無法直接產生人體和車輛圖片，必須通過視頻流解析節點設備，從視頻流中抽取關鍵幀圖片后，對圖片進行人體和車輛解析。

①視頻流人體智能分析能力增加并發路數不低于946路;

現有泛智能人體+（車+人體）監控=3387 + 99 =3486路。

現有人體圖片建模算力2540路。

因此需要新增3486-2540=946路人體視頻流算力解析能力設備。

②視頻流車輛智能分析能力增加并發路數不低于450路;

現有泛智能車輛監控701路，智能車輛前端1429路，合計2130路;

現有圖片車輛智能分析1680路;

因此，需要新增2130-1680路=450路車輛視頻流算力解析能力設備。

二、算力提升輕量云系統架構設計

為實現資源共享，提高服務器資源使用率和集中管理和使用，需要建設一套視頻云平臺，將IT資源統一整合。

（一）整體架構

提升算力涉及的視頻流人體解析、視頻流車輛結構化和圖片流人體建?？梢詣討B合理調度資源的情況下采用輕量云架構，主要由基礎云平臺、視頻管理云組件、視頻解析云組件三大部分組成。

輕量化云方案可滿足了架構上的云化與分布地理位置部署的訴求。

（二）云化集群

通過云化集群將域內多臺云節點（MPU，媒體處理單元）組成集群，以集群方式運作。添加IPC時無需提前規劃，在添加IPC時集群管理云節點根據當前集群成員的負荷，將新增IPC添加到合適的云節點上。集群可動態伸縮，包括新增成員和刪除成員;當某臺云節點負載過大時，支持將該云節點設備上部分業務分擔至其他云節點;當某臺云節點故障時，支持將故障設備上業務負載分擔至其他云節點;當某臺云節點故障恢復后，支持將其他云節點設備上部分業務分擔至該云節點。

三、智能視頻算力資源計算設計

（一）視頻流人體解析算力設計

1、視頻人體解析算力需求

視頻流人體智能分析能力增加并發路數不低于946路。

2、頻人體解析算力設備選型

采用視頻人體解析采用浪潮產品，其中檢索云節點采用浪潮NF5280M5，數量16套，視圖存儲分析云節點采用浪潮NF5468M5，數量20套。

3、視頻人體解析算力計算

◢視圖存儲分析云節點計算：

視頻流人體智能分析能力增加并發路數不低于946路，人臉圖片路數按946路計算，車峰值按照2張/秒計算，單個GPU計算卡處理性能，人臉圖片按100張/秒計算（非布控場景），人臉視頻按16路計算。

GPU卡數量：=Roundup（人臉圖片路數*峰值/單張卡處理性能，0） + Roundup（人臉視頻路數/單張卡處理性能，0）

= Roundup（946*2/100，0）+ Roundup（946/16，0）=79

單臺視圖存儲分析云節點支持4張GPU計算卡插入，則總共需要視圖存儲分析云節點數量：= Roundup（GPU卡數量/4，0）

= Roundup（79/4，0）=20（臺）

◢檢索云節點數量計算：

單臺視頻檢索云節點支持8.1億條檢索數據量，從可靠性考慮，檢索節點采用雙機部署方式。本次總共需解析的視頻和圖片路數為946路，每路日均數據量按40000張計算，存儲90天，則總共產生的數據量：=946*40000*90/10000/10000=34.056億單臺視頻檢索云節點支持不少于4.5億條人體元數據存儲，則需要視頻檢索云節點數量：= Roundup（總數據量/4.5，0）=Roundup（34.056/4.5，0）=8（臺）

考慮雙機熱備份，則總共需要視頻檢索云節點數量：=8*2=16（臺）

（二）視頻流車輛結構化算力設計

1、視頻流車輛結構化算力需求

視頻流車輛智能分析能力增加并發路數不低于450路。

2、視頻流車輛結構化算力設備選型

本項目視頻流車輛結構化采用浪潮設備，其中視圖存儲云節點采用浪潮NF5280M5，數量5套、檢索云節點采用浪潮NF5280M5，數量4套、分析云節點采用浪潮NF5468M5，數量5套。

3、視頻流車輛結構化算力計算

◢視圖存儲云節點計算：

視頻流車輛智能分析能力增加并發路數不低于450路，抓拍車輛圖片大圖按600K/張計算，小圖按50K/張計算，結果保存90天。

則總存儲容量為：

= Roundup（450*（600+50+50）*0.5*24*3600*90/1024/1024/1024，0）=1141TB

存儲云節點支持40塊數據盤，采用高可靠性模式時有效數據盤數為35塊，熱備盤2塊，RAID校驗盤3塊。

企業級8T SATA硬盤，考慮硬盤格式化損耗和廠商標稱的容量換算，實際有效數據可用容量=8*1000*1000*1000*1000/1024/1024/1024/1024*0.985=7.17TB。

則總共需要視圖存儲云節點數量= Roundup（總存儲容量/35/7.17，0）=5（臺）

◢檢索云節點數量計算：

本次總共需結構化的視頻和圖片路數為450路，每路日均數據量按40000張計算，存儲90天，則總共產生的數據量：=450*40000*90/10000/10000=16.2億

單臺檢索云節點支持不少于8.1億條人體元數據存儲，則需要檢索云節點數量：= Roundup（總數據量/8.1，0）=Roundup（16.2/8.1，0）=2（臺）

考慮雙機熱備份，則總共需要檢索云節點數量：=2*2=4（臺）

◢分析云節點數量計算：

單臺分析云節點支持6張GPU計算卡插入，單個GPU計算卡處理性能：車輛視頻按16路計算。則總共需要分析云節點數量：= Roundup（450/16/6，0）= 5（臺）

（三）圖片流人體建模算力方案

1、圖片流人體建模算力需求

圖片人體智能分析能力增加并發路數不低于1836路;

2、圖片流人體建模算力—方案

本項目圖片流人體建模采用浪潮設備，其中視圖存儲云節點采用浪潮NF5280M5，數量8套、檢索云節點采用浪潮NF5280M5，數量30套、分析云節點采用浪潮NF5468M5，數量8套。

3、圖片流人體建模算力計算

◢視圖存儲云節點計算：

圖片人體智能分析能力增加并發路數不低于1836路，人體建模圖片按300K/張計算，結果保存90天。

則總存儲容量為：

= Roundup（1836*300*0.5*24*3600*90/1024/1024/1024，0）=1847TB

存儲云節點支持40塊數據盤，采用高可靠性模式時有效數據盤數為35塊，熱備盤2塊，RAID校驗盤3塊。

企業級8T SATA硬盤，考慮硬盤格式化損耗和廠商標稱的容量換算，實際有效數據可用容量=8*1000*1000*1000*1000/1024/1024/1024/1024*0.985=7.17TB。

則總共需要視圖存儲云節點數量= Roundup（總存儲容量/35/7.17，0）= Roundup（1847/35/7.17，0）=8（臺）

結論：

通過采用輕量化視頻云平臺架構，建立統一的大數據平臺，可以把信息化數據、結構化數據進行集中存儲和開放共享。通過算力資源的計算，測算云平臺的檢索節點、分析節點、存儲節點設備數量，實現視頻監控資源共享和互聯互通互控，充分發揮視頻監控系統在加強社會管理，提升警務效率、組織群防群治、預防和打擊違法犯罪等方面的作用。