综议智能高清平台建设

2011-11-03郭辉

中国公共安全 2011年11期

■郭辉

综议智能高清平台建设

■郭辉

智能高清平台经过在2011年的应用，哪些技术获得突破，还面临哪些瓶颈？

在视频监控领域，随着智能化、高清化、平台化三驾马车的发力，基于端到端的智能高清平台初具规模，大规模联网监控成为发展趋势，高清监控也在逐渐形成一套完善的解决方案。构成高清、智能、平台这三者桥梁的联网监控将如何适应新的市场需求，会为视频监控带来什么新变化？这些一直都是大家非常关注的焦点和热点。对于平台来说，联网监控从最初模拟时代的光端机加模拟矩阵开始逐步演变到现在的数字时代的服务器加数字网络矩阵的方式，而且随着技术的发展，一些新概念和新名词还会层出不穷。

在联网监控中，经常会提到“域”这个概念，其本意是指一个独立的组织单元，即包含了安防监控五要素：“采、传、存、控、显”，并由此构成的独立监控系统，随着网络化的发展，域也从之前的物理域衍生到了逻辑域。如果在该独立组织单元内，可以对所有监控资源进行统一管理，并实现基本业务应用，通常称为物理域；如果在该组织单元内存在多个面向业务的逻辑资源的组合，可以称之为逻辑域。举例来说：派出所监控、企业园区监控、厂区监控等都属于物理域范畴，而派出所监控中某个街道的监控域、企业园区监控中某个部门的监控域等都可以认为是在物理域中划分出的逻辑域。如果在联网监控中，有一个独立的组织单元，则称为是单域；如果有多个独立的组织单元，通过单个或多个管理平台实现多域的互联互通，则称为是多域。

在多级联网中，根据实际需求和技术方案的不同会有不同的管理模式，其中常见的有如下几种：一种是分布式管理，即各个域实行区域自治的管理，独立的对所属域的监控点位的资源进行统一的管理和配置，并且在本地实现视频信息的存储和管理；另一种是集中管理，即所有多域的所有资源进行统一的管理和调配，并且对不同域的不同设备进行全部兼容和接入，可实现混合接入并实现统一、开放、高效的大平台管理系统。

智能高清平台功能概述

在模拟时代的视频监控系统中，对于视频监控平台的需求，各个行业差别不大，基本都是矩阵+录像方式，而在网络化，IT化、智能化的今天，视频监控平台已不仅仅局限于“安防监控”，甚至扩展至“运营监控”。因此，在不同的行业应用中，如平安城市、交通、工厂等，不再是单一的“监控”需求，而是大量的、有特点的、定制化的需求，这些都需要厂家提供整体解决方案。在这样的趋势下，一套完善的智能高清平台，涵盖了网络摄像机（IPC）、硬盘录像机（DVR）、视频编码器(DVS)、网络录像机（NVR）、视频存储技术、传输技术、中央管理平台技术（CMS）、高清摄像机全线产品的系统，其应用远远地超过了“安防”的范围，其中平台是核心，其他产品或技术都处于辅助角色。总的来看，当前视频监控系统在市场应用上具备以下特点：

业务模式越来越复杂

过去，安防监控系统的建设主要是为了安全防范，但现在有更多的客户在使用过程中越来越看重管理方面的需求。比如高清平安城市项目，用户不仅仅希望系统为公安提供破案的依据，还希望用于政府的应急指挥、抢险救灾、环保部门的排污检测等多种业务应用；银行系统建设的视频监控，一方面是为了保障银行安全，另一方面也可以记录营业人员的金融操作过程，以便在产生金融纠纷时（如：点错钱、发现假币），可以通过视频监控追踪并确认是哪个环节出了错误；教育行业除了需要进行校园安保的视频监控外，还希望利用系统实现电子考场管理、远程教育等功能；交通行业的视频监控不仅用于交通违章，还可用于交通拥堵直播、交通流量监测等；保险理赔行业则将视频监控系统用于远程定损等应用。由于视频信息是直观的，视频监控系统不仅保障了人们的安全，而且满足了各行各业的业务需要，发挥着越来越多的作用。各种复杂的业务应用模式，对平台的业务扩展性提出了更高的技术要求。

应用规模越来越大

以前的视频监控系统通常仅有几十个或几百个摄像点，而目前视频监控系统应用规模越来越大，覆盖一个城市、甚至覆盖全国的需求经常会被提及。典型的如平安城市，要实现一个城市的关键视频监控信息的联网覆盖，甚至是多个城市的视频信息共享以及向上级视频系统的汇报。轨道交通的视频监控建设会在每个铁道场站设几个或几十个摄像点，一条铁路线几十个场站连接起来，几百条铁道线又都汇集到铁道部，是一个非常庞大的系统。视频监控系统呈现出强大的联网需求，而一旦实现联网，视频采集点应用的数量越来越多，覆盖越来越广，对平台的技术要求和扩展能力也越来越高。

产业链合作越来越紧密

传统的安防设备厂商往往会同时生产摄像机、矩阵、监控显示器等所有产品组件，而随着视频监控的网络化应用的发展，产业链的分工将越来越细。有些厂商专门做摄像头，有些厂商专门做DVR，有些厂商则可能专门做平台，有些厂商做监视器。之后再通过集成商进行集成，提供给最终客户。这种紧密的产业合作模式，需要平台提供越来越标准化的接口。技术进步改进视频监控平台架构，而以前的视频监控平台只要负责管好设备及用户信息就可以了，但随着技术的进步，特别是视频智能分析技术的发展，摄像机输出的不仅有视频信息，还带有很多视频智能分析的结果，这些智能视频的功能可能都需要平台去分析、处理，这将要求平台设备对智能业务能够很好地适应和支撑起来，以满足越来越强大的视频智能功能的发展。智能只是其中一种技术，还有网络传输技术如3G或4G技术的进展，都可能需要平台支持这些新技术的进步，以提供更灵活、更强大的功能。

智能高清平台面临的挑战

随着视频监控点位的增加，高清化和智能化的不断普及，越来越多的多级联网存在单域、多域共存的情况，既需要满足区域自治又需要能够集中管理等业务需求也变得越来越迫切，对平台提出新的挑战，主要在以下几个方面：

视频点位多：一个单域联网可能有几十个监控点位，而一个多域联网其监控点位可能达到数百个，而如果对N个单域和M个多域进行集中管理的话，那么在中心平台的视频点位就可能多达上万路，如何对上万路视频进行集中管理和资源的分配是一个很大的挑战。

厂家品牌杂：由于一个多级联网的区域中不可能只用某一个品牌厂家的设备，肯定有着各种不同的厂家，如果保证各个厂家的监控设备能够顺利接入平台，实现互联互通，对平台来说是一个严峻的考验。

网络环境乱：由于经济发展的不平衡和运营商之间的相互竞争，通常在一个大的联网监控系统中，会涉及到很多的网络环境，常见的有EPON接入、ADSL接入、光纤接入、专线接入、VPN接入等等，如何让不同网络环境中的设备实现统一管理是项目实施人员一个很头痛的问题。

平台对接难：在多域环境下，由于每一个多域都需要部署一个平台管理系统，而不同的平台之间又相互保持着独立性，A平台是不可能去直接管理B平台的设备，如何实现在高清平台中对多域环境下的不同平台进行对接是需要考虑的问题。

安装部署难：一个大的平台通常会有非常多的功能和设置选项，在部署中如果没有一定的专业知识和实践经验通常都会在安装部署中遇到很大的困难，而且在交付使用的时候，实际操作人员面对这些琳琅满目的功能模块会感到不适应，并且由于各个功能之间相互的不独立，会导致后续的功能升级非常慢。

视频分析：视频分析已经在目前的智能平台中得到了一定的应用，但是目前大部分厂家都是“雷声大，雨点小”。视频分析到底能做什么，不能做什么、怎么做、怎么设计，这些都是平台商面临的问题。而且视频分析技术不是万能的，不但需要很大成本代价，其应用也很有局限性。此外全球视频分析的厂家不多，而大多数视频监控厂家为快速出产品采用直接OEM的方式，导致目前市场上产品一般是“同一血统”，有很大的局限性。

海量的存储数据：高清录像对存储的需求是巨大的，如何保证在7x24小时的情况下满足海量的高清数据存储是各个平台厂家的瓶颈所在。

智能高清平台解决之道

随着高清监控的普及，越来越多的厂商意识到“得平台者得市场”，纷纷不遗余力的推出各自的综合监控平台，以满足大路数、多区域、高清化、智能化平台建设的需要。以天地伟业的最新综合监控平台Easy7为例，该平台的特点为：1）面向大、中型用户跨区域网络化视频集中管理领域设计，支持上万路数的高清、标清混合接入；2）具备信息资源管理、设备管理、用户管理、网络管理、安全管理等功能，可实现监控中心对所有视频图像集中管理；3）支持多品牌设备联网，保证联网视频传输质量，提供资源统一检索和数据共享；4）采用了创新技术，在网络拥塞控制、QOS网络音频及视频传输、高质量低码率视频处理、系统负载均衡、大容量并发数据网络存储和内容检索等方面，提供卓越的用户体验；5）支持对重要监控录像的精确比对和智能备份等功能，满足多样化的用户需求；6）支持统一身份认证和权限管理，保证信息数据的安全；7）多样化存储方式，将小范围、集中式的局域性监控扩展到大范围、多网络结构的分布式监控，将单机管理存储扩展到集中式存储和分布式存储；8）实现应急联动功能，将单一的音视频监控，扩展到参与视频会议、生产调度、实战指挥等多种管理系统的信息共享和策略联动。

松耦合、高内聚构建异构网络

对于智能高清平台而言，首先要面临的问题就是如何实现高清、标清、模拟的混合接入并满足异构网络的互联互通，针对这一难题，各平台厂家有着不同的解决方案，以天地伟业智能高清监控平台为例，采用分层设计的理念，遵循多层体系结构模型和多业务交换技术要求，将平台结构分为接入层、处理层、接口层、业务层四个功能层面。平台系统总体架构如图1所示。

此外，智能监控平台在设计时，采用松耦合、可伸缩的分布式架构，各个功能层面之间采用标准通用协议接口，实现了各功能层之间的分离和协议的开放，使业务应用独立于具体接入设备，可以根据用户需求特征灵活自定义配置业务单元模块，系统运行效率更高。在各个模块内部又采用高内聚的设计架构，模块内各个元素紧密结合，一个模块完成一个功能，便于该模块功能的实现和扩容。

第一层为业务层：是面向于用户实际操作的客户端，通过对安全管理具体业务流程的归纳汇总而生成的各种专业个性化应用模块工具，是具体业务最终应用的展现窗口。

第二层为接口层：将处理层进行多种应用接口的封装，包括WebService接口、SIP协议接口、HTTP访问接口和RTSP访问接口等，便于业务层进行应用集成和用户定制配置，支持第三方业务应用系统的二次开发。

第三层为处理层：是整个系统平台的核心中枢，基于开放高效的中间件应用服务、智能检索引擎和系统管理工具，为业务层提供基础服务、管理策略和方法手段，同时按照所需服务进行管理、组织和调度各类设备和信息资源。

第四层是接入层：将各类安防硬件设备与信息资源进行归纳、抽象，屏蔽不同类产品的控制差别，并接入到平台进行管理，用户可对系统中的设备及信息资源进行统一组织调度，无需关注其具体位置和形态。接入层涉及模块包括：流媒体接入、模拟矩阵接入、数字矩阵接入、报警设备接入、通讯设备接入等。

通过分层设计理念，可以给终端用户和甲方在实际操作中带来非常大的便利，而且整个系统也更稳定、可靠性更高。

首先在业务层，通过组织业务模块可以支持不同的应用，例如：为公安机关社会治安管理工作中的接处警、案件侦破、动态监管、重点区域动态预警、重点和暂住人口监管等业务提供完整的处置流程和辅助工具，并可扩展用于交通指挥系统、城管执法系统等。

其次在接口层，可通过协议接口实现多平台接入和联动，例如：接入治安卡口系统、无线车载监控系统、三台合一系统、单兵作战系统以及办公协同系统，就可以实现公安业务的融合应用，并且为多级联网和综合联动提供数据源。

另外在处理层，用户可根据实际需要，来实现所需的功能需求，例如：可实现对对前端的球机进行PTZ控制、视频流转发、信息存储检索、数字矩阵切换、全网资源管理、GIS地图定位、系统运行保障、设备时钟同步等。

最后在接入层，由于各个模块之间相互的松耦合，各个模块不相互依存，可根据需求灵活裁剪和扩容，例如：如果需要流媒体接入则使用流媒体模块，整个系统有模拟信号，则使用模拟矩阵接入；有网络视频，则采用数字矩阵接入模块；如果有联动报警，那么就采用报警设备接入模块、涉及到多往融合如3G、模拟、门禁等则使用通讯设备接入模块等。

智能高清监控平台存储

对于高清平台存储来说，存储的类型一般采用两种方式：分布式存储和集中存储；存储设备部分，一般会有：NVR（Network Video Recorder）网络视频录像机和IP-SAN两种存储设备。其中NVR作为新兴的产品，在网络摄像机尤其是高清摄像机的普及中扮演着非常重要的角色，其主要功能是对网络视频流进行录像、存储，并提供实时显示和代理转发等功能，一般多采用嵌入式架构，硬解码支持多路网络标清或者高清摄像机接入。以天地伟业的嵌入式NVR为例，它可以支持16路标清或者8路高清网络摄像机的接入；嵌入式硬解码，可以实时预览、录像；内置硬盘盘位，可以实现存储；内置代理转发模块可以对接入的视频流进行转发；此外还带有VGA和BNC两种输出接口可以解码上墙显示；此外它还可以作为节点设备，在系统做中做节点监控和分布式存储。高清存储的另一个重要设备就是IP-SAN。随着高清的普及，IPSAN在存储中扮演着越来越重要的角色，IP-SAN通过采用IP构架的以太网传输，具备良好的扩展性、共享性和较低的分摊应用成本，是目前多路高清监控存储主要采用的技术之一，而存储介质储多半是采用我们常见的硬盘，容量一般是TB级别，随着2TB硬盘甚至更高容量的产品走入我们视线，大型高清监控系统PB级海量存储解决方案也得到普遍应用。