如何构架运营商智能视频分析平台

中国电信股份有限公司上海分公司　曾　莹

如何构架运营商智能视频分析平台

中国电信股份有限公司上海分公司曾莹

在高速发展的互联网时代，视频监控系统得到蓬勃发展，越来越多的海量视频数据出现，为智能视频应用提出了需求，特别是运营商如何把握这次契机，构架一个云化的智能视频分析平台，如何在保证兼容性的情况下，进行能力的开发，本文通过对全球眼（视频监控）平台现状分析入手，提出了构架云化智能视频平台的方案，为后续智能视频业务的发展提供了基础。

智能视频监控；云化；构架；运营商

随着网络的不断发展，智慧城市的视频监控业务得到了极大的发展，因而产生了大量的视频数据，对于海量的数据，我们如何将奇有效利用，光靠人员投入来观看视频，无法形成有效的分析结果，而电信已经帮助我们的客户建立了监控网络，如何让这些平台发挥更大的作用，我们需要将现有的平台加入智能分析的模块，以满足用户更多的需求。针对整个视频监控产业的技术发展，我们不难发现以下趋势：

1.标准化

针对之前厂商的各自私有化的协议的情况，不同的行业都出现相关的视频监控技术规范，以确保平台的云化及接入智能化，如公安系统的《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》GB/T 28181-2011，《安全防范视频监控数字视音频编解码（SVAC）制技术要求》GB/T 25724-2010等，还有ONVIF（Open Network Video Interface Forum，开放型网络视频接口论坛）所发布的国际标准。

2.平台云化

随着海量视频数据处理的需求，以及云计算技术的发展，通过云平台计算资源的实现动态弹性视频转码和分发、基于分布式云存储实现海量视频数据的存储、对外提供开放接口成为运营级平台的发展趋势。

3.智能化、高清化

智能监控前后端智能化、视频大数据成为重要趋势；系统分辨率从CIF、D1格式向百万高清发展，现在已经发展到4K高清，这些都为智能视频分析奠定了基础。

4.融合化

视频监控和传感器网络的叠加应用是一种典型应用，将视频与数据两种感知形势或现场或利用人工辅助实现结合，开创更多、更新的行业应用模式。

一、视频监控面临的问题与挑战

鉴于上述新趋势，作为电信运营商必须思考如何利用自身的网络等优势，打造一个视频智能分析平台呢？接下来看看我们现有全球眼（视频监控）平台面临的问题与挑战：

1.平台协议私有

目前全球眼（视频监控）平台协议专用，前端设备按接入平台定制不同的软件版本。

2.厂商支撑能力较弱

针对新功能的定制开发能力均有待提高，中兴则由于业务战略调整已明确不承接新的改造开发需求。

3.智能化应用缺少规模推广能力

智能监控离提供给客户系统的解决方案仍有一定距离。

4.大容量高清视频存储有瓶颈

当前全球眼（视频监控）存储系统主要采用前端存储，视频数据分散存储，故障点多等问题凸显。

5.平台隔离有限

全球眼（视频监控）目前仅实现了访问隔离，难以满足用户的网络隔离、计算隔离、存储隔离等需求。

为了更好的提升我们产品以及系统能力，我们需要对现有的平台做以下的能力提升：

（1）支持GB/T28181和ONVIF标准。

（2）支持高清监控。

（3）支持前后端智能。

（4）支持视频大数据。

（5）支持与传感器网络融合。

（6）支持视频云存储。

（7）支持LSN分布式和系统云化部署。

（8）支持民用互联网视频监控业务。

二、建立智能监控视频分析平台

为了业务的整体发展，充分考虑视频监控发展的整体趋势，我们必须规划一套适合运营商整体发展思路的智能云视频监控分析的平台，并逐步完善。经过反复技术讨论，结合当前先进的云计算技术，以及运营商的LSN、云资源池，我们初步考虑将平台规划如图1所示：

图1　

首先，按照云计算三层架构重新规划，在原有的基础能力层的基础上新增了资源层、应用服务层；

其次是基础能力层，基于微软IOT架构进行重新设计，融合视频监控能力模块、数据调度能力模块、智能算法能力模块，并实现在资源层的云化部署；

再次是应用服务层，它包括应用层和服务层，其中基础应用工具中的视频转码支持微信客户端、CDN分发等；

最后是实现双重能力开放，在基础能力层（PAAS）提供对外提供能力调用开发接口，在应用服务层（SAAS）对外提供服务调用开发接口，进一步提高系统的开放性，也可以更好实现能力复用，提升系统利用率。

在基础能力平台中的数据处理单元中主要考虑以下模块：

· 前端数据接收模块（DAG）

这个模块主要负责与前端信息采集设备RTU/PU进行数据互交，完成采集数据/图片的入库存储、数据协议转换、数据预处理及控制信息发送功能；

· 数据应用模块（DAU）

数据应用模块包括业务应用服务和数据组织和交换，数据组织和交换用于系统数据的组织和发布，支持以下数据应用功能：

√ 实时记录信息；

√ 显示设备的网络的连接/未连接状态；

√ 进行数据统计（日统计，星期统计），柱状图显示；

√ 数据应用模块可进行单一或组合方式的精确或模糊查询和统计，并能对各类信息进行显示；

√ 对记录进行备份；

√ 根据实际需求进行硬盘空间管理，由系统自动对过期数据格式化，硬盘自动循环使用；

· 数据存储中心（CBD）

数据中心主要负责业务数据以及图片/视频文件的存储和管理，包括数据库服务器和存储服务器，图片/视频数据保留到存储服务器，信息数据保存到数据库服务器，数据库保存前端的数据信息以及图片位置信息，提供管理与应用模块的数据列表，包括用户列表、设备列表、记录列表等。

在基础能力平台中的智能分析能力模块，我们主要考虑以下单元：

· IVM（智能分析管理单元）

IVM可实现虚拟IVU的动态装卸与算法License管控、IVU算法实现对外接口的标准化，具体实现中心智能图像识别单元（IVU）管理、前端智能识别单元（PIV）管理、用户应用策略管理、与视频监控中心管理单元（CMS）接口。

· IVU（智能分析算法单元）

IVU可实现基于视频感知技术的嵌入式智能视频服务，装入智能算法的软件模块，完成视频索引和智能分析功能。可实现从输入的视频或图片中识别所需信息，并输出识别结果给IVM，IVU可识别信息包括事件触发类信息及数据获取类信息。实现数据摘要、结构化分析等。

· AS（应用数据分析系统）

接收平台传出的数据，可配置数据分析算法和策略，如超门限等，实现对数据的分析，并在需要时向CMS返回报警信息，由各类智能分析管理模块、WEB业务报表分析服务、智能预警分析服务组成，具体第三方DA系统需利用客户现有系统改进或按需为客户构建，提供客户基于WEB方式的报表处理系统，提供行业应用相关报表应用、预警报警联动服务（短信、邮件）等。

在应用服务层平台中，我首先考虑以下的基础服务工具：

· 视频播放工具：

提供视频播放功能，具备视频剪辑、视频截屏、暂停、快进、慢放等功能。在视频播放时支持快速标注功能，标注后的视频可以一键上传至平台保存，兼容主流厂家多种视频格式。

· 视频转码工具：

支持标准格式的转码（h264、mpeg4、mp4、3G/4Gp）、支持私有格式的转码（MP4（海康）、DAV（大华）、H264（大华）、H264（汉邦）、mbf（东方网力），统一转换成AVI格式文件；支持RTSP协议转换为HLS，以支持CDN、微信客户端等。

· 视频搜索摘要工具：

采用分布式结构，从监控网络获取视频录像文件（支持IPC、DVR、NVR等视频采集与存储设备信号）后，系统调度层对后端的智能浓缩与检索服务器进行管理，向服务器单元分配任务，并指定录像文件的存储路径。后台的智能浓缩与检索服务器在完成任务后，将生成的浓缩录像文件与快照信息存储进调度层指定的地址，供客户端调看任务的结果。

鉴于目前接触的行业客户需求，在应用服务层提供以下几类典型的应用：

· 智能识别应用类：

√ 客流分析

√ 车辆违章

√ 视频大数据

· 内部应用类

√ 营业厅客流

√ 机房监控

√ 传感数据融合类

√ 智能小区

√ 智能停车场

在资源层，我们计划提供视频云存储模块（接口），如图2所示。

图2　

云存储系统主要包括管理平台MSMP、元数据节点MDN、数据节点DN、网管系统和客户端，前端视频流存入数据单元有两种方式：

√ 一种为PU直接存入数据单元，此方式要求数据单元内嵌流媒体接收模块；

√ 另一种为PU视频流先经过NRU，NRU上会安装一个存储模块，经此存储模块存入数据单元。

同时在资源层采用云资源调度模块，通过计算平台云，多个智能分析应用可以共享计算平台云内的计算资源，通过分布式计算的能力提高应用性能，同时通过云平台上应用规模扩展的能力，动态的在多个分析应用之间调配计算能力；将实时转码、分发服务的应用构建在云基础设施平台上，监控用户对于实时转码、分发服务器的请求数量，通过云平台计算资源的自动的扩展和收缩，动态的调整视频服务器的数量。此外，平台管理模块集中部署在电信GSN资源上；VTDU、NRU能力模块部署在LSN或其他分布式云资源池内，采用MPLS-VPN或LSN方式，确保各模块间IP三层可达。

另外从运营整体需求，把视频诊断子系统也纳入考虑，利用视频质量诊断系统，实现设备资源的综合管理与运维，通过配置巡检计划，定期对监控资源进行信息采集，实现信息的展现与异常报警；通过以事件管理为中心的管理功能和流程，提高管理人员对设备的实时监控运维能力。

三、总结

网络带宽的高速发展为视频、特别是高清视频的分发奠定了基础，海量的高清视频数据为智能视频分析提出了要求，云计算技术的发展为动态分配资源，实现智能视频分析平台化提供了有效的手段，运营商具有自身的网络优势，云资源优势，这些都为我们建设智能视频监控分析平台提供了保障，考虑到客户的设备的多样化，我们在平台建设中更多的参照视频相关的标准，如国标、ONVIF等，同时支持支持720p、1080P、4K高清视频流，而作为基础网络的提供者，我们力争将视频分发的QoS、动态计算资源分配等做得最好，结合专业的视频厂商，逐步实现网络智能化、业务生态化、运营智慧化。

接下来我们基于这个智能视频监控分析平台与传感器网络来会展开进一步的融合，目前融合应用大致分为两种：

1、在视频监督传感器应用模式中，视频与传感器数据在现场的前端设备中实现结合，视频与数据被忠实地记录在一起，使查证工作直观准确。

这一应用可以在客流分析等场景得到很好的应用。

2、在视频辅助传感器应用模式中，视频与传感器的作用通过远端人的操作联系起来，系统为人延伸了视觉与测量工具的使用范围，并自动向操作者返回测量数据。

这一应用可以在远程指挥，网格化管理等方面进行应用。

未来的视频应用，也许不再仅限于单纯的视频监控，很有可能与VR/AR相结合，将现实世界与虚拟世界相连，我们将通过智能分析平台带您走人虚拟世界，真正去还原某时某地的真实场景，让我们的生活也充满智慧。

［1］安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求.（GB/T28181-2011）.

［2］李丽婷.视频监控管理平台现状及发展趋势分析［J］.中国安防，2014，06：110-112.

［3］SVAC产品标准与产品介绍［J］.中国公共安全，2014，16：178-180.

曾莹（1977-），女，研究生，工程师，现供职于中国电信股份有限公司上海分公司新兴业务运营管理部，产品经理。长期从事产品开发及运营，特别是针对移动互联网、网络安全、物联网、云计算、视频监控等领域进行研究，对新技术、新应用有独特的见解，研究方向：物联网应用。