多源异构安防系统一体化集成设计研究

程存学 朱锦泉 刘世栋

（92117部队 北京 100072）

多源异构安防系统一体化集成设计研究

程存学 朱锦泉 刘世栋

（92117部队 北京 100072）

在充分研究安全技术防范系统现状和发展趋势的基础上，本文提出各类安防子系统的一体化集成设计思想和技术架构，定义了基本构件与实现机制，将不同格式的视频资源、异构报警系统以及不同种类的安全技术防范设备在统一平台上进行集成，实现数据视图和通用功能操作，具备良好的扩展性和健壮性，为安全技术防范系统综合集成奠定技术基础。

多源异构 安全技术防范 集成设计 构件

1 引言

随着微电子、计算机、网络、通信、视频压缩、报警探测以及报警联动技术的迅速发展，以网络为基础，以数字视频压缩、传输、存储和智能处理为核心，以全要素报警联动为目标的新型监控报警系统不断涌现，引发了安全技术防范行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。安全技术防范产品进入了一个快速发展时期，由原来的模拟产品（探测、报警、视频监控）发展到网络摄像机、智能视频设备、有线/无线传输设备等多种产品。可以说，数字化、网络化和智能化主导了安全技术防范产品和系统的发展方向[1]。但是，由于历史原因，在安全技术防范领域长期缺乏可供遵循的统一权威标准，设备种类繁多、品牌混杂，不同厂家的设备技术体系不一致，采用的标准各异，相互之间难以兼容。已建成的安全技术防范系统由于采用了不同厂商的设备和系统，相互之间难以实现互联互通互操作，无法达到信息资源的共享。因此，运用一体化综合集成技术，设计实现覆盖整个城市或整个行业的安全技术防范综合集成平台十分必要，该平台既能够集成已经建成的多种技防系统和设备，同时又能够着眼技防产业未来发展。为此，本文综合论述多源异构安全技术防范系统集成平台设计思想，将不同格式的视频资源、异构报警系统以及不同种类的安全技术防范设备，集成为一个统一系统，屏蔽差异，向上提供统一的调用接口，使接入集成平台的所有技

防资源对用户操作一致，界面统一、报警输出和处置预案管理一致[2]。对使用该平台的用户而言，调用资源与设备无关、与网络无关、与格式无关。这个集成平台既要屏蔽或兼容原有系统的数据源和探测、监控、报警机制，实现技术、架构、探测、报警与处置通用化、标准化，还能够给决策者提供实时、统一的数据视图和通用功能操作，具备良好的扩展性和健壮性。

2 平台设计

该集成平台可以实现整个城市或整个行业跨区域的统一监控、统一报警、统一存储、统一管理、统一处置预案、统一出警管理、统一效能评估、统一资源共享，为城市管理者和各行业管理决策者提供一种全新集成平台[3]。集成平台主要由三类主要服务器组成。

（1）核心服务器。该服务器主要完成对接入系统平台内的所有设备和各类子系统（监控子系统、报警子系统等）的管理，其管理内容包括对子系统和设备的注册认证、监控调度接入平台内所有子系统和设备的工作状态，各个子系统拥有者和系统管理员以及系统用户的角色注册管理，对访问中心管理服务平台客户进行授权认证和轨迹记录。

（2）存储服务器。该服务器是系统的存储管理中心，由于接入集成平台的子系统和设备部署分散，依据单位、行业地理分布和逻辑分布形成了若干的存储模块，所有的存储模块都接受中心存储服务器的调度管理，存储服务器实时监视这些存储模块的存储空间，并根据网络中数据流量、存储模块空间的情况生成合理的存储策略和方案，以便充分利用网络资源。此外，存储服务器外接高可靠性的存储设备，对一些重要信息进行远程异地备份，确保信息的安全。

（3）系统设备维护服务器。该服务器对接入集成平台的各个子系统和各类设备实时监视其工作状态，按照巡检策略，定时对接入系统服务平台的各类子系统和设备运行状态进行监测，显示各类子系统与设备的基本运行参数，形成系统运行状态日志，对发生的故障能够自动识别、分类报警，减少接入子系统故障的处理时间。

集成平台基本类定义及层次关系如图1所示。

图1 集成平台基本构件定义及层次关系

为了确保集成平台具有良好的健壮性、可伸缩性和扩展性，便于日后依据用户数量和使用类型进行维护和修改，必须对系统进行层次结构的划分。各层包含不同的构件群[4]，上一层所需的服务由下一层提供，最下面一层的构件与各前端接入子系统和设备动态链接通信，各层之间按照系统定义的协议进行数据交换。

3 功能和构件设计

3.1 接口层构件设计

负责前端各类子系统（视频监控子系统、报警子系统以及各类设备）的无缝接入和集成化控制，通过定义各类动态链接库和协议解释，为上层提供支撑服务。主要进行动态链接库和协议的导入，并进行链接封装。对上层而言，链接关系和协议均已经封装，呈现只是调用接口。主要类定义如下：

（1）以网络视频录像机(NVR：Network Video Recorder)和硬盘录像机（DVR:Digital Video Recorder）为核心视频监控系统接入功能类（VideoXVRInterface）,提供以NVR（DVR）为核心的视频监控系统协议解析，包括监控系统视频流媒体协议解析、设备控制（包括矩阵）策略解释生成、报警联动策略生成、设备巡检路由生成、视频流分发路由策略生成等。

在以NVR和DVR为核心的视频监控系统接入功能类定义中，各个操作的功能如下：

①CreateVideoList()操作主要完成接入视频监控系统所有设备列表，主要控制关系表，封装在一个完整的链表中，供功能层调用服务。

②InitVideoPort()完成接入集成平台端口分配，端口信息存储在系统平台生成的外部系统端口列表数据库中，在集成平台中预留此端口，供上层功能调用服务。

③VideoProtocalInterpret()完成接入系统视频压缩标准解释、监控系统中所有矩阵设备协议解释、所有云台控制协议解释，形成完整的平台接入协议解释链表，存储在平台对应的设备控制数据表中，供上层调用服务。

④VideoAlarmConnect()完成接入系统所有监控视频与报警联动策略生成，形成报警联动视频关联矩阵，存储在集成平台的报警联动数据表中，为上层调用服务。

⑤VideoDistribute()完成接入视频监控系统视频分发策略的解释，形成集成平台的视频分发和调用的基础策略，以接入视频系统监控点为信源，为集成平台生成视频订阅、分发、视频流路由关联表，存储在集成平台视频分发数据表中，供上层调用服务。

⑥VideoControl()完成接入视频监控系统设备控制策略的解析，形成集成平台控制各个接入视频监控系统设备的关联

表，存储在集成平台的设备控制数据库中。供上层调用服务。

⑦VideoDeviceCheck()完成接入视频监控系统设备巡检策略的解析，形成集成平台对前端设备自动和手动定时巡检的策略表，存储在集成平台的设备巡检及设备状态数据表中，为上层调用服务。

⑧VideoLinkReslut()完成接入视频监控系统与平台集成链接得到的结果生成表，存储在集成链接数据表中，为上层系统维护提供依据。

⑨VideoErrorInformation()完成链接出错信息收集，形成链接出错信息表，存储在集成平台的错误信息表中，为系统修改提供服务。

（2）报警联网系统接入功能（AlarmNETInterface）,提供报警联网系统协议解析，设备控制策略解释及生成，报警分发策略生成、设备巡检路由生成等。其各个类的属性与操作涵义同视频监控系统类。

（3）报警设备接入功能类（AlarmDeviceInterface），提供报警设备协议解析，设备控制策略解释及生成，报警分发策略生成、设备巡检路由生成等。

（4）其他接入类（GeneralInterface）提供基于运营商基础设施所有监控报警应用系统的接口，完成系统或设备协议解析，报警联动策略生成、系统或设备巡检等。

3.2 核心服务层

核心服务层是集成平台里最重要的一层，在该层接收底层接口类生成的各类关联表以及协议解析内容，将接入集成平台的各类视频监控子系统、报警子系统、以及其它各类设备报警队列、视频调度策略、报警与视频联动策略、报警与视频分发策略等与相应电子地图关联、与集成平台报警处置预案关联、与公安公共处置平台关联（例如110、119、122）、与平安城市指挥中心关联（或与城市应急指挥系统关联），同时进行信息分类和分级，视频调用启用视频策略，将视频流分发到相应的端口和客户机，报警调用启动报警策略，将报警信息分级、分类，按照报警级别，级别高的优先，同时启动报警联动策略，调用对应的视频监控场景，并将报警信息按照设备级、事件级封装启动上级联动策略。所有处置均屏蔽了各子系统提供的接口差异，对功能进行整理和分类，向上提供统一的调用接口。

（1）GIS关联类（GISLinkClass）：调用底层视频监控、联网报警以及其他底层接口类生成的关联表，在对应的电子地图图库中标注集成平台防范区域的所有态势，联动数据库中相关数据表，形成报警区域的警力分布、道路分布、报警点区域地志分布等信息。

（2）报警关联类（AlarmQueueClass）：调用底层各类生成的报警信息表，依据预先定义的报警等级划分策略，对报警信息进行排队，级别高的优先提供给上层展示，同时启动本级报警分发类，转发报警到城市应急指挥中心（或平安城市指挥中心）或公安的三台合一系统。

（3）视频联动类（VideoCoupledClass）：调用底层各类生成的视频联动表，依据预先定义的视频联动策略，启动视频联动分发策略，转发视频到上层综合展示或启动本层报警视频分发类转发到城市应急指挥中心（或平安城市指挥中心）。

（4）设备控制类（DeviceControlClass）：调用底层各类生成的设备表，依据预先定义的设备控制策略，生成控制流程，供上层设备维护控制类对全网所有可控设备进行控制。

（5）处置预案类（SupportPlanClass）,根据本级提供的报警类型，报警级别以及报警联动GIS与视频的信息，启动对应的警情处置预案，供上层综合展示类实用。

（6）数据库关联类（DBCoupledClass）：提供和数据库相关的各种功能，将低层形成的各类数据表和本级形成的各类关联表统一管理。

（7）报警视频分发类（InforDispenseClass）：根据本级生成的报警级别及联动关系，将报警信息、视频联动信息、报警处置预案信息等统一转发到公安对应台位、城市应急指挥中心以及各个接入系统的处置部门，同时记录各类分发要素（例如分发时间、事件类型、发送与接收者基本信息等）。

（8）设备巡检类（DeviceCheckClass）:依据底层生成的所有接入集成平台的设备列表以及设备或分系统联动关系表，生成所有设备巡检的关系表，供上层设备控制维护类进行自动或手动巡检。

3.3 应用层

应用层主要包括六类，分述如下。

（1）角色管理类（SystemRoleClass）,实现全网用户级别、角色划分、用户权限管理，用户身份认证以及用户使用轨迹跟踪和记录。

（2）数据维护类（DataDefendClass）,实现集成平台本级所有数据的维护业务，包括GIS维护管理，报警信息、视频信息、设备信息、系统运行信息的维护管理，所有设备表的维护管理以及所有人员信息的维护管理。

（3）信息检索类（InforRetriveClass）,实现报警信息、视频信息的检索，回放，以及集成平台所有信息的查询和输出等。

（4）综合展示类（GeneralShowClass）,调用核心服务层报警、报警联动等类生成关联策略表，实现集成平台本级视频、报警、处置预案、信息、处置效能、人员考评等信息综合展示和报警处置态势展示。

（5）设备控制维护类（DeviceShowClass），调用核心服务层生成的设备表、设备关联表以及分系统关联表，定期对接入集成平台的所有设备进行巡检，形成设备运行报告表。

（6）处置效能评估类（DisposeEffectClass），依据集成平台系统定义的处置效能评估指标体系和评估模型，调用核心服务层的所有信息，对报警处置结果，做综合型评估，形成对该类警情的处置报告。

各类之间原理关系如图2所示。

图2 各类之间原理关系

4 结束语

集成平台从软件应用层面上对多种安全技术防范资源进行综合集成，运用接口解析与封装屏蔽了所有外部系统的接口差异，实现了不同厂家、不同标准、不同结构的监控报警系统的一体化集成。通过在集成平台建立封装转发服务器，使安全技术防范集成平台系统可以与城市应急、平安城市、数字化城管以及其他监管平台的互联互通互操作；通过在集成平台中建立集中存储和管理服务器，使接入集成平台的所有系统的信息可以集中存储，统一使用；通过系统效能评估指标体系和评估模型，可以有效评估系统运行以及管理过程的漏洞，为系统完善，提高防范效能提供参考依据。

[1]Moset T,Biffl S.Semanatic Integration of Software and Systems Engineering Environments[J].Systems,Man,and Cybemetics,Part C:Application and Reviews,IEEE Transactions on,IEEE Transactions on,2012,42(1):38-50.

[2]汪洋洋,李霞.多源异构视频整合技术的应用[J].计算机工程,2008,34(23):235-237.

[3]胡锐敏.平安城市视频监控构建原则以及关键技术[Z]. (2007-03-20).http://www.c-ps. net/trade/content/2007/3/4385.html.

[4]文仁君.基于组件的安防系统软件平台[J].计算机工程, 2004,30(2):141-143.

Research on end-to-and Integrated Design in Multiple Sources and Heterogeneity Security Technology and Protection System

CHENG Cun-xue，ZHU Jin-quan，LIU Shi-dong
(Unit 92117 of PLA,Beijing 100072，China)

Based on the study of current situation and trend of development in security technology and protection system,in this paper the end-to-end integrated design idea and technical architecture of all sorts of security technology and protection subsystem are presented,the basic components and the realization mechanism are defined,these could integrate different formatted video sources、heterogeneous alarming system and different security technology and protection devices on the unified platform,realize data view and universal function operation with good Expansibility and robustness.All those could lay the technical foundations for the comprehensive integration in security technology and protection system.

multiple sources and heterogeneity;securitytechnology andprotection;integrated design;components

TP393.08

A

1008-1739（2014）18-70-4

定稿日期：2014-08-26