安防视频监控联网大数据分析处理系统设计

夏海涛 马书贤 荣玉亮 韦玉红

摘 要：视频监控联网大数据分析是智能安防发展的重要方向，城市摄像头的监控数据是公安部门和安防服务企业最为关注的信息。以监控联网视频数据为基础，结合其中的图像、声音、动作等特征信息判别公共安全状态是本文的研究重点。通过探讨系统的总体架构，分析重要子系统功能，详细论述安防视频监控联网大数据分析处理系统的建设方案和工作原理，挖掘系统中采用的关键技术，并总结相关经验，以期为当代智能安防的建设提供参考。

关键词：智能安防；监控系统；大数据；物联网

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）16-0022-03

Big Data Analysis and Processing System of Security

Video Monitoring Network

XIA Haitao1 MA Shuxian2 RONG Yuliang2 WEI Yuhong2

（1.Henan Sanzhong Technology and Trade Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450001；2.Zhengzhou Municipal Public Security Bureau Changxing Road Branch，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： Big data analysis of security video monitoring network is an important direction for the development of intelligent security. The monitoring data of the city camera is the most concerned information of the public security department and the security service enterprise. Based on the monitoring of networked video data， combining the image， voice， motion and other characteristics of information to identify public safety status is the focus of this study. This paper mainly discussed the overall architecture of the system， analyzed the functions of the important subsystem， expounded the construction scheme and working principle of the security video monitoring network large data analysis and processing system in detail， excavated the key technologies used in the system， and summarized the relevant experience， in order to provide reference for the construction of contemporary intelligent security defense.

Keywords： intelligent security；monitoring system；big data；internet of things

建立完善立體化的社会治安防控体系，对维护社会稳定、促进社会和谐、创造良好的社会环境具有极其重要的意义。随着城市化的发展，社会居住空间集中，人口密度大，进一步使得公安机构务必要及时有效地应对突发事件，减少损失。近年来，为响应中央关于社会治安防控体系、平安城市建设等部署，全国各地大力开展视频监控系统建设与应用，在社会治安防控、社会综合治理等工作中发挥了重要作用。众多的摄像头，庞大的监控网络，瞬间就会产生海量的视频图像数据。视频图像已经成为动态化、信息化条件下创新社会治理、改进公共服务模式的重要支撑。视频数据具有多种特征，如图像、声音、动作等。充分运用物联网、云计算和大数据的优势，深化视频图像信息的智能分析处理，最大限度地发挥其应用效能，成为新形势下加强社会公共安全管理的重要课题，对维护国家安全和社会稳定、预防和打击暴力恐怖犯罪具有重要意义[1]。

1 系统功能

安防视频监控联网大数据分析处理系统要能实现以下功能。

①接处警管理。支持接处警管理、视频联动、电子地图和视频预览，方便值班人员在警情处理的同时查看地图或视频图像。接处警系统页面上集成了接警、处警信息界面。

②多级中心管理。当前端用户发出报警后，分中心会收到报警信息，并执行一系列处警操作。对应的这些报警信息及处警操作流程等信息都会通过网络传递给总中心。总中心不会执行具体的处警操作，但可以对分中心各项工作进行数据查询管理。

③用户资料管理。对用户相关信息进行记录，对用户记录进行关键字段逻辑组合查询。同时，为了使管理更加方便，一个用户下可以关联多个设备，以把一个网点的主机和视频设备添加到一个用户下进行管理。同时，平台支持对设备的信息管理工作，可以支持报警主机、视频报警主机、DVR及萤石等设备的管理。当报警主机、视频报警主机连接到平台后，可对其进行回控操作，包括布撤防、旁路、旁路恢复、消警和查看设备状态等。

④查询统计。主要包括资料查询、事件查询、单据查询和其他查询。查询方式除了支持常见的快捷查询外，还支持模糊查询，根据不同的内容进行选择查询，查询功能更强大，内容更丰富。软件支持对一些资料数据的查询工作，主要包括用户资料、设备资料、用户状态、防区资料、监控点资料和计划任务等。通过查询这些信息，可以获取到用户和设备等相关信息，并对其进行调整[2]。

2 系统结构

安防视频监控联网大数据分析处理系统架构分为设备接入层、数据交互层、核心服务层、业务实现层和业务表现层5个层次，详细架构如图1所示。

①设备接入层。该层是为不同的前端设备包括报警设备、视频设备、对讲设备和存储设备提供相应设备接入的统一接口，使上层用户能透明地访问各种类型的设备，忽略底层的复杂物理特性，为系统整体管理、配置、检索所有的设备提供统一标准。

②数据交互层。该层负责平台系统所有数据的接收及管理，包括报警数据、视频数据和设备信息，可为上层应用提供有效、统一、便捷的数据访问接口，支持多种方式接入前端设备数据，包括信息流、音视频流和回控指令等。

③核心服务层。该层提供平台所有业务服务的功能模块。这些模块包括报警信息处理、报警联动、设备控制、录像存储回放和用户权限管理，综合数据业务接口，所有的业务功能模块构成系统的核心处理部分，为上层用户提供通用、可扩展的服务接口。

④业务实现层。功能实现层，平台提供在一个统一的安防应用软件框架之上的各类应用。实现监控管理功能，包括报警实时显示、视频实时监控、视频存储管理、视频流媒体管理、计划任务管理、录像查询回放、报警联动管理、订阅配置、图片复核显示、电子地图显示、信息发布通告和数据统计查询分析等。

⑤业务表现层。该层为用户建立提供主观能动的控制接口，实现不同行业用户的个性化服务，主要是指客户端包括C/S客户端和B/S客户端手机客户端[3]。

3 重要子系统建设

3.1 视频结构化分析系统

视频结构化分析系统为前端普通视频的内容理解提供支撑，对视频内容进行分析、理解、自动结构化入库，并提供统一检索，采用云分析架构解决大规模智能分析应用性能瓶颈问题。其主要针对已建或新建的治安监控、道路监控、重点场所和社区监控等已联网的前端设备（包括智能化监控前端所产生的结构化图片）进行抽取、分析、结构化入库，可在研判工作中直接对该结构化的数据进行检索和查询，如目标特征、人员特征和车辆特征等，使前端视频监控相机的作用发挥到极致[4]。视频结构化分析示意图见图2。

结构化分析系统由多个结构化智能分析单元组成，与传统智能分析系统不同的是，能对现有前端已联网的点位进行视频抽取、集中分析、分布式运算，解决了智能分析CPU、GPU性能瓶颈问题，具备大规模智能分析运算能力。此外，运算识别精度也相较于传统智能分析系统更高、更精细，分析结果自动结构化入库，其是视频结构化系统的核心组件[5]。

3.2 视频图像信息资源库数据处理系统

视频图像信息资源库数据处理系统采集各监控平台产生的海量视频图像文件，并提取用户关注的业务原始数据。系统提供人工标注的方法从视频图像文件中标注对象的结构化信息，提供智能提取的技术从原始视频文件中提取视频画面的结构化数据。该系统对所有结构化数据和非结构化数据进行整理、分类、建立索引、统一存储，最终形成一个可快速有效支撑上层业务应用的视图库。根据用户的业务需求，通过不同的采集方式获取视频图像数据；对采集到的视频图像数据进行有序的分类存储管理；经过各种视频图像处理技术处理之后形成视频图像信息[6]。

3.3 安防公共安全视频图像联网共享平台

平台依托数据库、中间件及基础应用框架技术，接入编/解码设备及存储设备，对外提供基础视频服务、传输服务、存储服务、控制服务及事件服务，实现了组织资源管理、实时预览、云台控制、录像回放、录像管理、语音对讲、解码上墙、报警管理、权限管理、安全鉴权、资产管理、接口管理和运维管理等功能。在性能上，其支持单平台50万级别数量监控点的视频联网需求。

平台开发秉承模块化、框架化、集群化和服务化的设计理念，以提高系统的可靠性、可扩展性和可维护性，满足不同系统对接整合、兼容应用和可持续发展的需要[7]。

安防公共安全视频图像联网共享平台建成后能为各行各业的用户提供相关视频图像应用，提供视频资源快速分类、权限划分等基础支撑服务；提供视频基础资源的推送、共享，实现视频资源的全城共享应用。

4 主要应用接口设计

安防公共安全视频监控联网大数据平台采用国际接口标准，并通过《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）与视频监控共享平台或联网平台实现对接。

①采集接口。通过系统自动或人工手动采集摄像机的实时在线视频图像信息，通过采集接口输入到视频图像解析中心系统，并通过采集接口查询摄像机的状态。

②级联接口。将实时在线视频图像信息推送给各级公安机关的视频图像解析中心，通过级联接口实行上下级级联联网。

③平台服务接口。通过平台服务接口开放视频大数据分析系统的各主要应用服务功能，实现可以根据自身业务特色需要开发特色化的实战应用系统。

④大屏幕监督指挥子系统和其他子系统接口。大屏幕监督指挥子系统是整个安防视频监控联网大数据分析处理系统的显示、监督和指挥中心，实现对计算机网络信号、GIS电子地图、GPS卫星定位信号及各种计算机图像信息的综合显示，形成一个查询准确、显示全面、操作便捷、管理高效和美观实用的信息监控管理系统，各子系统的软件接口必须符合相应的国家标准才能与大屏幕监督指挥子系统无缝连接。

⑤GPS定位数据接口。GPS定位数据接口主要完成安防视频监控联网大数据分析处理系统与GPS定位终端设备间的对接，实现对处置人员、现场和车辆更加直观、准确的定位[8]。

5 结语

当前，随着信息技术的迅猛发展，构建大数据资源共享平台已成为高度信息化之后必不可少的举措。以大数据为重点的建设，是当今信息化发展的前沿趋势。

安防视频监控联网大数据分析处理系统以“统一规划、统一标准、技术先进、突出应用、稳定可靠、资源共享、信息安全”为目标，以公共安全视频图像联网大数据共享平台为核心，构建城市公共安全大数据视频信息联网共享应用系统，依托公共安全视频专网及互联网，整合接入并管理各类监控资源，包括政府各部门组织建设的公共区域视频图像信息、重点行业单位的监控资源、社会监控资源及重点场所监控资源等，实现重点区域的全覆盖。

安防视频监控联网大数据分析处理系统的建设联网应用，必将成为新形势下维护国家安全和社会稳定、预防和打击暴力恐怖犯罪的重要手段，对提升城乡管理水平、创新社会治理体制具有重要意义[9]。

参考文献：

[1]钟鑫.国外安防新应用方案一览[J].中国安防，2013（4）：105-107.

[2]宋磊.视频监控若干关键技术的初步研究[D].北京：北京工业大学，2003.

[3]张原，史浩山.分布式智能视频监控系统设计与实现[J].计算机应用研究，1999（11）：98-101.

[4]魏文渊，田爽.“视频结构化”推进智能安防走进2.0时代[J].中国安防，2017（5）：31-34.

[5] Devasena C L， Revathi R， Hemalatha M. Video Surveillance Systems-A Survey[J]. International Journal of Computer Science Issues， 2011（4）：6090-6102.

[6] Kieran D， Yan W Q. A Framework for an Event Driven Video Surveillance System[J]. Journal of Multimedia， 2011（1）：97-102.

[7] Joshi K A， Thakore D G. A Survey on Moving Object Detection and Tracking in Video Surveillance System[J]. International Journal of Soft Computing & Engineering， 2012（3）：44-48.

[8]殷振慧，宋斐菲，嚴冬，等.网络视频监控系统接口标准研究[J].微型电脑应用，2012（12）：16-18，24.

[9]李佳莹，郑进锋，陈裕城，等.浅析智能安防系统在物联网背景下的应用与发展[J].数字技术与应用，2017（3）：243.