浅谈S15 松从高速松铜段视频上云汇聚点建设工程

2021-04-26杨萌

中国设备工程 2021年8期

杨萌

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳 550000）

根据交通运输部《关于印发<全国高速公路视频联网监测工作实施方案>和<全国高速公路视频云联网技术要求>的通知》以及贵州省委省政府《关于推进贵州省视频共享调度中台建设工作方案》的要求，为全面建设贵州省交通领域“可视、可测、可控、可服务”的运行监测体系，不断提升综合交通服务能力和监管水平，更好地满足人民群众高品质出行需求，贵州省将作为全国试点，在2020 年6 月30 日前率先开展视频云平台建设并与部级平台实现视频联网。本文主要讨论贵州交通建设集团有限公司S15 松从高速松铜段视频上云汇聚点的建设。

1 现状及需求分析

1.1 视频监控系统

（1）建设规模。S15 松从高速（松铜段）分中心为松桃路段分中心，全路段共有摄像机数量为152 个，其中互通立交视频数量5 路，服务区/停车区视频数量8 路，桥梁/特殊路段视频数量3 路，收费广场视频数量8 路，隧道视频数量112 路，超限检测站视频数量4 路，ETC 门架视频数量12 路。

（2）视频管理体制。本项目监控视频系统采用“省中心级监控平台—铜仁区域中心级监控平台—松桃路段级监控平台—基层监控单元”四级管理架构。其中，省中心级监控平台、片区中心级监控平台由贵州省交通运输厅统一建设、管理。路段分中心级和基层单位（隧道所）的视频管理平台由本项目完成。

（3）视频联网标准。贵州省交通行业视频建设标准按照《贵州省交通行业高清视频联网技术要求》执行，视频传输均采用H.264 数字压缩技术。

（4）视频系统构成。本项目路段分中心、基层单位的视频管理平台已配置接入服务器、视频管理服务器、IP-SAN存储、视频交换机、解码器、工作站、显示屏等视频监控设备。贵州省视频系统采用多级联网架构。省中心级视频监控平台作为核心节点，与9 个片区中心级视频监控平台级联，片区中心级视频监控平台与区域内的路段分中心级联，路段分中心视频监控平台再与路段隧道所视频监控平台级联，基层视频监控平台收敛沿线监控摄像机，各级平台通过SIP 协议或SDK 包进行信令和数据传输，由此形成视频多级联网系统。

1.2 通信传输网络

原有通信传输网：本项目依托取消省界收费站项目的实施，已完成对SDH 系统升级改造，目前路段接入层网络采用2.5G 环网，能够满足各收费站高清视频图像传输至分中心的带宽要求。松铜高速通信传输网现状如表1。

1.3 网络安全防护

（1）路段分中心配置下一代防火墙（配备防病毒模块+入侵防御模块）、日志审计设备等。

（2）收费站配置下一代防火墙（配备防病毒模块+入侵防御模块）及门架接入防护网关。

此部分已纳入贵州省高速公路机电系统网络升级改造工程项目中，不在本次设计范围内。

2 网络架构

结合贵州省和本项目实际情况，贵州交通行业视频云联网工程总体架构采用“前端摄像机—路段分中心—省级云平台—部级云平台”架构。

表1 松铜高速通信传输网现状

设计方案遵循《全国高速公路视频云联网技术要求》，通过新增视频云网关和租用运营商VPN 专线，将视频图像推送至省级云平台，结合贵州省高速公路网络带宽资源现状，综合考虑建设投资、带宽资源、改造费用、协同施工等因素后，为实现贵州高速公路视频资源100%汇聚和分发要求，视频上云网关采用分布式部署方式。低码流视频实时推送，高清码流视频按需调用上云，仅在视频图像接入数量较多的路段分中心、隧管站部署视频上云网关，对于收费站和服务区不再配置视频上云网关，如图1 所示。

通过租用通信运营商的互联网VPN 加密网络，实现路段视频上云网关和省级云平台的通讯链路，每个路段到云平台平均需要按照每100 路图像50M 带宽租用专用VPN 加密网络。后期可随着视频汇聚点数量及部分视频汇聚点的视频数量的增多，需新增租用运营商专线网络及提高已租用运营商专线带宽。

图1 贵州省视频云联网系统网络架构图

3 路段监控分中心（路段汇聚点）

3.1 系统构成

路段视频云联网建设内容主要是在已建的各级视频管理平台网络出口侧配置视频上云网关。对于直接上传至路段监控分中心的视频图像（4M 高清码流），通过路段监控分中心的视频上云网关按照低码流（不低于32Kbps）实时推送，高码流（不低于1Mbps）按需推送的要求，通过运营商提供的VPN 链路上传至省级云平台。对于已在下级单位转码的视频图像则直接旁路输出上云，不需二次转码。

3.2 建设方案

根据《贵州交通行业省级调度和应急指挥系统视频云联网工程实施方案》，视频上云网关部署在视频汇聚点—--路段分中心，根据《全国高速公路视频联网检测工作实施方案》要求，实现上云接入高速公路沿线视频系统包括桥、服务区、收费广场、超限检测站点以及ETC 门架视频，经核实，本路段道路监控图像共计40 路。需在松桃路段分中心部署Ⅰ型视频上云网关设备1 台。并相应配置视频交换机、前端准入设备、UPS 和服务器机柜等设备。

3.3 系统功能

视频上云网关设备应实现以下功能：

（1）主流设备接入：支持Onvif 设备接入，支持GB/T 28181 或GB/T 28059 设备接入；支持不同厂家、不同型号的视频监控设备接入，兼容主流厂家的IPC、DVR/NVR/CVR；支持设备批量导入/导出；支持摄像机名称OSD 设置，支持前端设备自动搜索发现。

（2）视频接入：实时视频流直接从IPC 接入，录像视频流从存储设备接入，即能确保在路段平台异常时，部/省级云平台仍可获取所有高速实时监控视频，又能查询回放路段存储的录像视频，提供全网视频资源在线率。

（3）全量视频转码：具备支持将接入的全部视频资源转换为不低于32Kbps 低码流（25 帧、CIF 分辨率）和不低于1Mbps 高码流（25 帧）两种符合H.264 标准的码流；转码服务状态表满足《全国高速公路视频云联网技术要求》附录

3 要求。

（4）码流分发：支持双机制码流分发，即部/省级云平台的按需调阅分发以及公众号访问的全量分发，减少整个系统对网络带宽的要求。

（5）一机一档：对接入的视频资源单独设置一机一档信息，同时也支持设置本机一机一档信息，支持所有一机一档信息上传至省级云平台，支持省级云平台远程修改。

（6）视频监控截图及管理：具备提供视频监控设备资源每隔5 分钟截图及查询调阅截图能力，并向视频云平台提供服务。支持截图要CIF 及以上的分辨率的JPG 文件，每次截图保留时间不少于7 天。

（7）平台互联：支持通过RTMP 协议向视频云平台传输视频码流；支持通过GB28181、GB28059 等主流协议对接第三方视频平台。

（8）负载均衡：支持多台设备间级联，实现系统负载均衡。

（9）视频质量诊断：实现接入摄像机图像质量检测服务，包括丢失检测、清晰度检测、噪声检测、亮度检测、闪烁检测、条纹检测、冻结检测、遮挡检测等18 项视频质量问题，并支持将检测结果推送至视频云平台。

（10）全网统一授时：具备与视频云平台进行时间同步功能，全网设备统一北斗授时时间。支持同步前端摄像枪时钟。

（11）视频加密传输：上云网关和部/ 省云平台间控制信令全部通过VPN 隧道传输，视频码流采用URL 鉴权功能，提高视频资源防盗能力，URL 由播放地址、验证串组成，验证串包含失效时间，视频流数据在传输过程中使用SSL加密。

（12）标准的数据上传接口：数据传输采用JSON 数据格式，传输过程符合请求/响应模式；提供支持https 协议的视频推送接口；提供支持https 协议的云台控制接口，通过此接口对摄像机进行云台控制；提供路段内全部摄像机的设备信息、点位信息、在线状态等信息。

（13）主动注册协议：控制命令链路、视音频传输链路均由视频上云网关主动发起连接到省级云平台，以适应各种网络环境部署。支持当前注册状态显示、设备列表及变更上报、实时视频预览、云台控制、录像检索回放、报警信息/一机一档/电子地图上报、透明网络传输等。

（14）平台互联：支持下联国标28181 平台，接入路段、地方公安等平台视频资源；支持上联国标28181 平台，可向地方平台推送高速视频。

（15）双网口传输：支持双网口视频传输，其中一个网口接入路段等监控私网，接入摄像枪视频；另外一个网口接入视频汇聚网，将摄像枪视频上传至省级云平台，解决跨网络传输及安全防护。支持双网卡路由配置。

（16）内嵌视频基础应用软件：支持视频预览、截图调阅、录像检索/回放/下载、云台控制、视频资源列表和状态信息查看、日志管理、远程固件升级等功能。

4 基层单位（隧道管理站）

4.1 系统构成

隧道管理所：鉴于隧道管理所接入视频图像数量较多，为有效节省路段接入层带宽资源，在隧道管理所统一配置视频上云网关，将所有视频图像进行集中转码（不低于32Kbps）后全量推送至路段监控分中心。视频上云网关的系统功能和技术指标要求与监控分中心中心配置相同，网关规格根据接入路数，选择视频上云网关设备。隧道图像视频云联网系统构成图如图2。