視頻監控系統

建設背景

隨著城市現代化建設的加速發展，城市治安管理的日常防控和應對重大、災害等特殊突發公共事件的安全防范壓力愈來愈大，國內很多城市的治安視頻監控系統的建設規模及管理方式并不能滿足日常指揮調度和技術防范要求以及應對突發公共事件和組織重大保衛警衛活動的需求，因此，部于2005年年底正式啟動了全國平安城市建設項目。旨在通過建設城市社會治安監控系統來打造良好社會治安環境，創建和諧社會。

而視頻監控手段作為平安城市項目里最基礎的部分，在潛在威脅提前預警、提高城市管理水平、確保城市公共安全、維護社會政治穩定等方面發揮了積極作用，然而隨著市政建設不斷擴大，城市規模不斷膨脹，流動人口持續快速增加等因素帶來了相應的社會治安、交通、橋梁、各職能部門協作等一系列新問題，因此一方面需要擴大視頻監控系統的覆蓋范圍、提高系統智能化程度，另一方面需進一步推進系統綜合管理網絡化、數字化進程，兼顧節能環保原則，建設統一的信息通信、指揮、預警一體化專用平臺，實現各部門分級管控，提高政府各相關職能部門間的協調合作能力。

近年來，全國各省市區縣已建設了多期治安監控系統，數量、規模和覆蓋面上日益擴大、功能不斷完善，在道路交通管理、社會治安防控、處置突發事件、重大安全保衛等各項工作中得以廣泛應用并發揮了重要作用。

建設目標

系統要求完成對數字高清視頻資源的轉發、存儲及管理，同時滿足實時監看、事后錄像調用的功能要求。

l  實時監控

能夠實時調看到重要路口的圖像。

所有的監控點可以根據監控點編號、監控點名稱或者屬地分類的方式，簡單方便的調用。也可以通過條件查詢的方式，獲得想要調取的一個或者多個圖像。不但可以通過列表的方式調用，也可以通過與GIS地圖結合的方式形象直接地調用。

調取的圖像畫面通過圖像工作站或大屏上墻等方式進行查看。圖像工作站可以單畫面或者多畫面顯示。可以設置通過圖像預案或視頻輪巡預案滿足特定情況下，如大型保衛工作等需要。

整個系統具有完善的權限和級別的概念，能夠做到合理、有利的分配用戶。

l  事后取證

所有的前端高清攝像機視頻圖像均進行存儲，滿足事后的回放需要。高清視頻采用8Mbps、25 幀/秒1080P分辨率、H.264壓縮格式的方式存儲一定的期限，可以通過歷史資料的調閱，真實再現現場的細節。

監控視頻錄像要能滿足以時間、地點或者事件的方式進行檢索。錄像在回放的過程中能夠進行慢進、快進、逐幀、倒放和暫停等操作。

視頻監控錄像能夠以流媒體的方式邊回放邊下載，也可以按照時間段來打包下載。

錄像具有防篡改功能，確保錄像資料的真實性和有效性。同時還應能被第三方系統調取和分析。

l  資源共享

通過GB/T28181聯網規范，將系統的視頻資源共享給接入聯網平臺的各接入單位，同時也可查看、調閱其它接入單位共享的視頻圖像資源，實現資源的有效共享。

建設方案

信令及媒體流示意圖

l  中心管理單元

是視頻監控平臺的核心單元，負責實現前端設備、客戶端的接入、各單元的信令轉發控制處理、報警信息的接收與處理以及業務支撐信息管理；基于J2EE體系和Web Service標準，是整個系統的核心組件，提供統一的認證、、管理服務。作為管理模塊，對系統內的用戶、角色、權限、視頻監控設備、報警設備、各種服務器進行集中配置管理；作為應用模塊，提供各類安防監控業務。并提供完善的日志管理和審計功能。同時，校時功能對監控專網內全部設備進行網絡校時，保持全部設備時間統一，可由操作員發起手動校時或中心服務器啟用定時自動校時功能。

l  客戶端接入單元

負責響應客戶端提交的系統請求服務，并進行視頻分發和存儲的調度管理；客戶端接入單元是系統的客戶端接入網關，是系統與客戶端會話的模塊，部署在客戶端與中心管理服務之間。主要功能是：

1)        信令轉發

客戶端接入單元實現客戶端的接入，接收和轉發由客戶端發來的信令。

2)        客戶端信令處理

對于客戶端發出的請求消息，先在客戶端接入單元進行鑒權，如果有必要則轉發給中心管理服務鑒權。鑒權通過后轉發給對應的服務器。

l  流媒體轉發單元

支持實時視頻數據的轉發及分發；支持存儲數據的回放點播(VOD)；支持Qos管理，對帶寬進行合理使用，支持設備的流轉發，支持用戶和事件的優先級管理，支持級聯和分布式部署，支持負載均衡功能。

l  網管單元

1)        平臺流媒體節點管理

可提供平臺流媒體節點的管理，可以實現了解整個網絡系統配置及分布；了解當前的網絡系統中所有流媒體節點運行狀態；實現根據管理區域的范圍進行分級管理。

統計和管理系統內流媒體節點等服務器的信息，狀態（如在線情況、CPU、網絡、硬盤等使用情況）。如下圖所示，狀態不正常的流媒體節點可紅色標注顯示。

2)        日志管理

提供系統操作日志的管理，包括應用日志、系統操作日志、告警日志，以及監控業務、應用相關的所有重要操作記錄在應用日志，系統的所有操作記錄在系統操作日志中，所有的告警信息記錄在告警日志中。日志包括運行日志和操作日志兩種，運行日志應能記錄系統內設備啟動、自檢、異常、故障、恢復、關閉等狀態及發生時間；操作日志應能記錄操作人員進入、退出系統的時間和主要操作情況。支持日志信息的查詢和報表制作等功能。對圖像存儲設備的容量監控日志。日志保存時間長度可以設置，但原則上不可以刪除。系統平臺日志主要包括操作日志、報警日志、系統日志、監控日志以及設備歷史狀態日志。所有日志能夠導出，具有日記數據保護功能，可以設定禁止修改功能，保證日志數據的真實性。

3)        故障管理

實現對系統設備、網絡等故障信息的維護管理。

實時監控各級系統的運行使用情況，包括主機的處理器、存儲器、網絡資源的使用率信息、各設備能力及占用率信息、數據庫、和應用系統等運行情況和告警信息，根據告警級別提供聲、光等方式通知系統管理員。

平臺擁有強大的巡檢管理系統，能夠使維護部門掌握系統的在線運行情況、設備故障情況，實現對前端監控圖像的視頻質量診斷，了解視頻圖像的清晰狀況，平安城市視頻監控系統的建設好壞直接關系到干警執勤破案的效率高低，而對平安城市視頻監控系統的維護也至關重要，出現故障不可避免，但及時發現故障，從而排除故障，卻是系統能夠長期穩定運行的重要因素。

l  WEB應用

用戶可以通過WEB service服務實現管理平臺的訪問和配置功能。基于J2EE體系和WebService標準, 為系統管理、流媒體、報警轉發、集中存儲檢索等所有應用服務器提供統一WEB訪問配置界面，為前端監控設備提供統一遠程監視查詢WEB訪問界面。

l  數據庫

由數據庫服務器和磁盤陣列柜組成，負責平臺核心運行數據和業務數據的存取，存儲的主要信息有設備配置信息，日志信息，用戶信息，權限信息，故障信息，報警信息及會話信息等；數據庫服務器主要負責對系統數據的寫入和對歷史數據的存儲，提供數據的查詢、修改和刪除服務。同時，承擔數據庫用戶的管理，數據備份，數據恢復，數據冗余處理等。支持業界主流數據庫，包括Sybase、MySQL、SQLServer、Oracle、PostgreSQL等數據庫。

數據的日常維護，包括數據的定期備份、數據庫異常后的恢復、用戶訪問權限的管理、數據庫各個服務模塊的優化等。

系統功能

l  監控操作功能

平臺可實現網絡化監控功能、視頻操作功能、數字化錄像存儲功能、遠程圖像實時調度、歷史錄像調閱功能、系統集中管理控制、設備異常告警功能、圖像抓拍功能、圖像輪巡功能、圖像分發功能、電視墻管理功能。

通過操作管理客戶端和業務管理客戶端，可以單畫面或多畫面顯示實時視頻圖像，支持多種規格畫面的組合顯示方式。

軌跡控制優化：可以添加多條軌跡，并可自定義軌跡名稱保存至中心數據庫，針對單條可以開始錄制，停止錄制，開始調用，停止調用，并可顯示當前操作狀態，可以添加或刪除調用軌跡；

廣播和對講功能：豐富預覽樹功能，加入廣播和對講，如果選中的是通道，彈出對講菜單，點擊對講菜單進行語言對講。如果選中的是區域，彈出廣播菜單，點擊廣播菜單對區域下的設備進行語音廣播。

主碼流子碼流切換功能：在預覽列表樹和預覽窗口的右鍵菜單中添加主子碼流切換功能，點擊碼流切換，進行主碼流子碼流的切換。

預案管理功能：實現播放預案配置，主子碼流，畫面分割，每個畫面對應通道等。

告警處理功能：支持對告警的處理。

圖像的電子放大功能：瀏覽圖像時，選擇電子放大功能，可以對某區域的圖像畫面進行放大，放大到整個窗口。

具備圖像自動輪巡功能，可以用事先設定的觸發序列和時間間隔對監控圖像進行輪流顯示，能對云臺攝像機或球機進行多個預置位、多條巡航線路、多個巡航方案的設定，可以設定在不同的時間段執行不同的巡航方案；

分組輪巡控制功能：可以進行暫停及手動翻頁

配置監控點輪巡：包括輪巡的畫面分割，輪巡的間隔，輪巡的碼流類型等。手動調用輪訓執行。

l  告警功能

靈活的告警機制，實現精確到攝像頭的個性化告警選擇。

平臺支持系統所有告警消息的接收，包括對IO報警、移動設備報警、智能分析報警等。

1、告警顯示

接受的報警信息按照接收到的時間從晚到早在列表中進行展示；

同時收到多個報警信息時，能夠按照警情級別優先顯示。

2、告警聯動

按照報警事件可配置

支持多種告警聯動方式，聯動動作包括：彈圖像、地圖閃爍、聲音報警、報警文字視頻疊加、對講。

3、關聯信息查看

報警接受消息顯示在報警信息欄中，選擇有關聯信息的報警消息，可查看報警信息所關聯的圖片或關聯錄像，在回放錄像時可以進行快進慢放，暫停，單幀前進，裁剪，抓圖等操作。

4、告警處理

對于告警信息，值班人員可以輸入處警信息、警情確認信息并保存，將已處理過的報警和未處理過的報顏色區分列出，未處理報警高亮顯示。

5、報警信息管理

所有報警信息自動保存到數據庫，可以對報警信息進行統計、查詢和打印等操作。

l  訪問界面

平臺具備友好的客戶訪問界面、管理界面。支持C/S、B/S和插件訪問方式。下圖為B/S客戶端和插件訪問界面：

下圖為C/S客戶端訪問界面：

l  權限控制功能

平臺具備靈活的權限控制能力，可以根據用戶需要進行靈活配置。支持分級、分組、爭用、鎖定等云臺控制管理能力。

支持對云臺的鎖定、解鎖及云臺搶占功能，云臺搶占時進行通知。

支持監控點的模糊查詢：在監控視圖，錄像回放，監視屏控制等模塊的模糊查詢，方便監控點的快速定位；

對于在告警列表中的告警可以直接點擊定位到預覽列表樹上的監控點，方便用戶直接查找到監控點。

l  校時功能

平臺和前端設備、存儲設備之間具備時間同步功能，可跟NTP/校時時鐘源進行時間同步。可將系統內所有設備與中心時間服務器關聯，定期進行時間同步，提高視頻錄像時間記錄的正確性。平臺支持自動校時與手動校時功能，可固定設置好每天的設備校時時間，系統按照事先設置自動執行校時功能，或采用手動校時方式執行。

l  攝像頭控制功能

平臺具備攝像頭預置位設定、巡航設定、多點定位設定能力，區域聯動告警功能。能夠實現對前端云臺鏡頭的全功能遠程控制，包括云臺的旋轉和自動掃描、鏡頭的變倍變焦、快球預置位的設置和啟動、快球巡航軌跡的設定和啟動等。

PC機上的上下左右按鍵支持云臺控制。

可接入羅技的USB搖桿進行預覽，上墻等控制操作。

操作者在實時監看視頻圖像、或者在回放視頻錄像時，發現可疑行為、重要線索、違章車輛等情況，可進行圖像抓拍或抓錄功能。可以選擇單張抓拍或者連續抓拍，選擇連續抓拍后可以選擇按幀抓拍或按時間抓拍。選擇按時間抓拍后可以選擇抓拍間隔，范圍是200ms-3s。選擇連續抓拍后可以選擇連續抓拍張數 3-5張。

在抓圖預覽界面可以選中某張圖片進行復制，然后可在文檔或者右鍵中進行粘貼；抓拍后提示抓圖結果以及提供快捷查看。

l  GIS功能

基于GIS的底層地理空間數據管理平臺，系統集成GIS數據服務和GIS功能服務，GIS數據服務通過接口提供空間數據，GIS功能服務通過接口提供空間數據處理功能。

系統在終端上顯示行政區域的基本圖層信息，在地圖操作功能方面支持放大、縮小、拖動、框選、測距（面積）、截圖、標注監控點位、清除操作等功能。還可以進行報警源設備的點位標注、著重顯示，目標軌跡路線的展示等。通過選擇在基礎圖層上添加的攝像機點位標注可以直接調閱實時視頻圖像和錄像信息，方便對視頻資源的查找。

l  網管功能

平臺具備完善的網管功能，可監控平臺所有服務器、接入設備的狀態并提供故障告警能力。

網管服務器對系統內的網絡運行狀況，設備運行狀況、服務器運行狀況進行監視和管理。主要實現以下功能：

l  統計和管理系統內服務器的信息，狀態（如在線情況、CPU、網絡、硬盤等使用情況）；提供平臺流媒體節點的管理。可以實現了解整個網絡系統配置及分布；了解當前的網絡系統中所有流媒體節點運行狀態；實現根據管理區域的范圍進行分級管理。如下圖所示，狀態不正常的流媒體節點可紅色標注顯示。

l  統計和管理系統內所有設備的信息，包括前端攝像機、視頻等狀態。如下圖所示，能統計不在線、硬盤異常、視頻通道異常的設備數量，并詳細顯示。

l  統計和管理系統內的用戶信息；

l  系統日志管理：生成異常信息報表。提供系統操作日志的管理，包括應用日志、系統操作日志、告警日志，以及監控業務、應用相關的所有重要操作記錄在應用日志，系統的所有操作記錄在系統操作日志中，所有的告警信息記錄在告警日志中。主要是提供根據不同的查詢條件對操作日志，報警日志，系統日志、事件日志進行查詢的功能。

如下圖所示，平臺提供所有操作的日志并分類管理，可查詢。

l  統計報表管理：平臺提供業務的統計報表功能。

查詢結果可以以EXCEL電子表格的方式導出，方便工作人員對一些突發事件進行事后查找原因。日志查詢主界面將根據用戶的查詢日志權限的種類列出日志界面，沒有查詢權限的界面將不給出。

系統能夠提供設備硬件和軟件版本信息，對遠端的網絡硬件設備支持遠程軟件版本和配置文件的升級；

l  平臺部署功能

平臺支持分布式、分級部署能力。管理服務器支持多服務器分布式處理模式，并能實現從處理模式向分布式處理模式地平滑過渡。可保證網絡管理系統能適應用戶網絡規模的增長。

l  平臺聯網功能

平臺遵循GB/T28181標準規范要求，支持和其它的視頻平臺進行互聯互通，實現視頻資源的共享共用。無論是作為上層的綜合控制方，還是作為下層的資源輸出方，系統都能提供完整的信息傳輸、交換、控制標準接口。控制的基本要求包括鑒權、狀態信息報送、資源列表獲取、實時視音頻點播、實時視頻PTZ控制、報警通知、報警解除、報警記錄查詢、設備狀態查看、錄像檢索、錄像回放、錄像下載等，傳輸的信令符合SIP消息體格式。媒體流通道傳輸的視頻數據采用H.264/MPEG-4編解碼標準，音頻數據采用G.711/G.723.1/G.729/SVAC編解碼標準，視音頻數據統一采用PS存儲封裝格式。

關鍵應用技術

l  中間件技術

在中心平臺的集成中，要實現不同操作系統、不同數據庫之間的跨平臺的分布式應用。采用中間件技術，可以在不改變原有系統的前提下，實現已有系統的信息整合。構造完整的、健全的信息集成系統，可以很好地把不同部門的多種軟件及信息數據結合為一個有機的協作整體。在中心平臺的建設中，中間件技術將起到關鍵的作用，是數據處理系統、信息發布系統的實施基礎。中心平臺的基礎中間件將充分考慮信息平臺的實際需要和特點（如：多源異構數據整合等），并選用成熟的、符合國際標準的中間件（如J2EE等）。

l  構架和構件技術

基于構架和構建的軟件體系結構能夠通過對系統構造的理解來提高有關軟件工作人員的系統設計和系統分析能力，分析，從而在系統組織、結構重用、運行模式、系統分析和系統維護等方面降低軟件設計和開發的成本，促進軟件系統生產的效率提高。

采用基于構件的技術和UML建模語言來進行系統的設計，實施迭代式的設計開發。統一建模語言（UML）具有直觀化，明確化特點，是構建和文檔化軟件系統產物的通用可視化建模語言。UML可以與所有的開發方法、生命階段、應用領域和媒介一同使用。

l  工作流技術

各應用子系統都將采用分布式構件進行搭建，為將來的構件重用和組成基于工作流和集成流的高級的中間件打下良好的基礎。當各種領域構件建成功以后，可以通過基于工作流的高層中間件來進行高層次的集成。

工作流過程定義語言將現存的構件通過工作流結合起來，通過工作流引擎執行工作流來實現新的系統流程和功能，而不必重新開發新的應用構件，大大增強了系統的靈活性和可重用性，最終可以達到適應變化迅速的用戶需求的目的。

l  XML 和Web Services 技術

中心平臺當中的數據具有多源異構的特點，對于此類數據的處理首先要求對數據的描述要有簡單易行的一套標準。XML是現在流行的數據交換標準,特別適合表述和交換復雜的數據對象和類型。在信息平臺的建設過程中，數據采集及數據處理系統把XML作為數據格式描述的統一標準，并納入數據規范的制定當中。同時，在數據分析中，也便于采用數據挖掘、OLAP（聯機事務分析）等技術的應用。另外Web Services 技術支持XML，SOAP，WSDL， UDDI等開放標準，可以通過HTTP協議實現穿越防火墻的軟件互操作和數據交換，實現跨越各種技術的軟件集成 。