何種大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)滿足平安城市建設需求

    城市治安監(jiān)控的重點主要集成在道路交通、治安協(xié)管兩個部分。治安協(xié)管主要涉及到商業(yè)金融中心、社區(qū)、娛樂中心周圍地帶、重要單位周邊、城市重點場所等，它需要在出現(xiàn)異常時即可報警，并可跟蹤定位可疑目標，便于事后對突發(fā)事件的取證及調(diào)查等。道路交通部分主要為重點路段、關(guān)卡，它通過實時監(jiān)控車流量，控制并調(diào)配通勤情況，以緩解城市交通壓力。同時，道路交通可合并智能交通，通過對于違章車輛的超速、闖紅燈等進行抓拍、記錄、處理。

    根據(jù)全面構(gòu)建和諧社會的需求，在監(jiān)控點的設立同時，將系統(tǒng)與城市中各派出所及上級公安分局到總局的多級聯(lián)網(wǎng)，并與城市110、119、122網(wǎng)絡合并，保證事件發(fā)生時，道路管理、公安、交通執(zhí)法等職能部門能第一時間把握現(xiàn)場畫面情況，并協(xié)助上級指揮現(xiàn)場，做到有理可尋，有據(jù)可依，大大提高管理者的管理效率。

    需求分析

    視頻需求

    城市視頻監(jiān)控中視頻監(jiān)控點的設立是根據(jù)城市治安重點而設立的，這些布控點主要集中在商業(yè)金融街、社區(qū)、娛樂場所、主要路段、交通樞紐區(qū)等，布控點以圖像采集、音頻采集及報警信息采集等設備為主。有關(guān)部門通過圖像來了解布控在城市各個敏感區(qū)的實時狀況，對實時傳輸?shù)膱D像要求：保證圖像的清晰，圖像延遲小于300ms；圖像的連貫性高，不能出現(xiàn)拖尾、馬賽克的情況；保證職能部門的管理員在第一時間掌握實時、清晰的高品質(zhì)視頻圖像。

    一方面，城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)要做到事件即時處理，另一方面也要給城市管理職能部門保留數(shù)據(jù)信息，這就要求在實現(xiàn)圖像實時瀏覽的同時，對圖像進行全天候的錄像。對于城市視頻監(jiān)控這樣一個龐大的應用系統(tǒng)，對于存儲的設計要求盡善盡美，可多級存儲與分布式存儲并存，以適合各個城市不同的需求。

    另外，視頻監(jiān)控也需要對圖像實時抓拍、后期再剪輯的功能，便于相關(guān)職責部門做好后期存檔工作。

    報警需求

    警務信息的處理對于一個城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)來講有其特有的必要性。為減少設備的投入和保障系統(tǒng)的統(tǒng)一性，選擇能夠?qū)崿F(xiàn)視頻傳輸與報警聯(lián)動的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是必然的需求。報警信息經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸?shù)街笓]中心和110指揮中心，通過系統(tǒng)平臺的聯(lián)動處理功能，使警務人員能在第一時間內(nèi)得到事件信息，要求系統(tǒng)的警務處理能力延遲小于300ms。

    聯(lián)網(wǎng)需求

    對于關(guān)乎人們生命財產(chǎn)安全的城市級視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有其特殊性，要實現(xiàn)派出所、分局、市局數(shù)據(jù)信息共享。這就要求系統(tǒng)支持多級的組網(wǎng)方式，支持派出所、分局、市局三級管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全網(wǎng)視頻、音頻、報警信息共享。

    智能管理

    城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)要充分體現(xiàn)智能化的后臺管理，通過后端的智能化管理，即可實現(xiàn)對全系統(tǒng)的管理與配置；輕松實現(xiàn)視頻信息的瀏覽、錄制、查詢；以及各種資源的有效應用參數(shù)配置。通過城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地協(xié)助城市管理職能部門保證城市治安的有序進行。同時，良好的系統(tǒng)需提供二次開發(fā)功能以及升級接口，可滿足城市視頻監(jiān)控點不斷更新增長的需求。

    系統(tǒng)設計

    城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過聯(lián)網(wǎng)，可保障派出所、分局、市局主管人員瀏覽所轄片區(qū)的安全情況。當有報警發(fā)生時，各個監(jiān)控中心通過各種聯(lián)動報警實現(xiàn)手段，使各級管理人員能及時處理報警信息；同時系統(tǒng)聯(lián)動110指揮中心，出現(xiàn)警情時110及時出警。

    對于專業(yè)級大型多級分布式視頻監(jiān)控系統(tǒng)來說，要求單臺服務器可以支持128路實時錄像與400路轉(zhuǎn)發(fā)。整個系統(tǒng)需要兼具設備自動查找與巡檢、圖像智化化分析與快照檢索、云鏡控制與遠程管理、個性化瀏覽與多級地圖等功能。良好的多叉樹多級樹級架構(gòu)，能夠保障系統(tǒng)安全有效的運行，合乎目前國內(nèi)市場的用戶使用習慣及國際監(jiān)控發(fā)展方向。下文以基于網(wǎng)絡視頻編解碼器的系統(tǒng)為例介紹。

    前端音視頻采集點

    由于每個城市網(wǎng)絡環(huán)境的限制和各城市監(jiān)控點不集中的原因，導致在城市中監(jiān)控點視頻圖像的接入都有所不同，而且在同一個城市中有可能也采用不同的解決方式，例如無線、光纖、ADSL、XDSL等不同的網(wǎng)絡接入點。這要求前端音視頻采集設備支持不同的網(wǎng)絡接入，可滿足城市多網(wǎng)絡、多環(huán)境應用的需要。 

     具體實現(xiàn)方式可以是：前端的模擬攝像機通過視頻線接入到網(wǎng)絡視頻編碼器，網(wǎng)絡視頻編碼器把圖像進行壓縮編碼后經(jīng)由各種網(wǎng)絡鏈路把圖像上傳到派出所監(jiān)控中心。

    其主要設備清單包括：

    •攝像機及拾音器：負責視音頻信號的采集；

    •網(wǎng)絡視頻服務器：負責對視音頻信號的編碼壓縮、傳輸；

    •網(wǎng)絡傳輸：負責把圖像信息與聲音信息通過電話線網(wǎng)絡進行上傳。

    報警與監(jiān)控接入

    城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)還需要建立專業(yè)報警監(jiān)控服務中心，將類似于傳感器等各種報警設備接入到網(wǎng)絡視頻編碼器中，實現(xiàn)包括：

    •通過網(wǎng)絡視頻編碼器將報警信號傳回到各級監(jiān)控中心；

    •監(jiān)控中心通過視音頻聯(lián)動實現(xiàn)警報信息的處理報警；

    •通過系統(tǒng)查詢可以檢索事件發(fā)生記錄；

    •通過自動巡檢方式，掌握各系統(tǒng)運行狀態(tài)。

    派出所、分局、市局視頻監(jiān)控中心
派出所、分局、市局等視頻監(jiān)控中心作為系統(tǒng)視頻資源中轉(zhuǎn)站和資源數(shù)據(jù)庫中心，是整個系統(tǒng)良好的運行保障。我們可以根據(jù)派出所、分局、市局的不同職責權(quán)限，將服務器管理器設置為分級聯(lián)網(wǎng)管理模式。前端的視頻圖像分布存儲于各個派出所服務器端；分局、市局可以根據(jù)實際需要進行錄像查閱，保障錄像查詢者在短時間內(nèi)迅速收集證據(jù)。同時，為了滿足各個地區(qū)管理機制的需要，錄像文件同時也可以存儲在分局或市局等。

    另外，還需要考慮到：每個管理人員及訪問者可隨時對圖像進行本地錄像及圖像抓拍，并可以對錄像文件進行后期剪輯，使城市治安視頻監(jiān)控體現(xiàn)人性化管理的初衷。

    根據(jù)權(quán)責的不同，城市治安視頻監(jiān)控可采用的三級的組網(wǎng)方式，派出所作為第一級監(jiān)控單元，負責管理其下所有的前端監(jiān)控點；分局作為網(wǎng)絡中的第二級監(jiān)控單元，負責其下的各個派出所及派出所負責的前端監(jiān)控點，同時通過音頻設備可以實現(xiàn)分局與派出所、分局與最前端監(jiān)控場所進行音頻對話。以此類推，形成三層的網(wǎng)絡通路，把音頻、視頻、警報信息通過網(wǎng)絡實時傳輸，完成城市視頻監(jiān)控的大型的、分布式的、多級的、統(tǒng)一的管理架構(gòu)。

    派出所一級監(jiān)控分中心

    通過圖像監(jiān)控系統(tǒng)避免派出所誤出警、誤處理、誤操作，而通過圖像監(jiān)控報警聯(lián)動功能，起到對突發(fā)事件及時報警和及時處理的作用。

    派出所對轄區(qū)內(nèi)各社區(qū)前端監(jiān)控點進行實時監(jiān)控，派出所監(jiān)控服務器采用磁盤陣列實時錄制所有前端監(jiān)控點的視頻圖像，錄像保存15天。通過實時監(jiān)控圖像的錄像回放或查詢，做到出警處理準確、執(zhí)法公正、避免糾紛，提高偵破的科技手段和治安管理的水平。 

     市分局二級監(jiān)控分中心

    系統(tǒng)的二級監(jiān)控心設在各縣、區(qū)公安分局指揮室，通過各種網(wǎng)絡鏈路建立的轄區(qū)監(jiān)控報警服務分中心，主要功能包括：

    •負責本轄區(qū)的管理、控制、調(diào)度、協(xié)調(diào)、指揮中心，掌握本轄區(qū)社會動態(tài)和治安動態(tài)；

    •管理本轄區(qū)內(nèi)的派出所監(jiān)控分中心；

    •根據(jù)需要，可調(diào)用和控制本轄區(qū)任意一路前端監(jiān)控報警信息，處理有關(guān)報警信息、視頻信息；

    •向一級監(jiān)控中心上傳所需的本轄區(qū)社會治安信息，接警處理結(jié)果；

    •通過自動巡檢方式，掌握各子系統(tǒng)工作狀況、系統(tǒng)故障、設備在線率、儲存記錄等設備運行狀態(tài)。

    市局三級監(jiān)控中心

    系統(tǒng)將市公安局指揮中心110報警臺作為三級監(jiān)控中心，作為整個城市的管理、控制、調(diào)度、協(xié)調(diào)、指揮中心。主要功能：

    •處理各類報警信息、視頻信息；

    •掌握全市社會動態(tài)和治安動態(tài)；

    •根據(jù)需要，可調(diào)用和控制全市各路報警信息與監(jiān)控圖像；

    •連接公安廳和公安部報警監(jiān)控系統(tǒng)；

    •管理二級監(jiān)控中心系統(tǒng)。

    視頻顯示（PC機及監(jiān)視器）

    在城市治安視頻監(jiān)控中，后端圖像的顯示可以直接采用電腦顯示屏，也可以能采用網(wǎng)絡視頻編碼器進行解碼還原后在電視器或監(jiān)視器上進行顯示。如果要把圖像上傳到監(jiān)視器或電視墻上，通過網(wǎng)絡視頻解碼器與監(jiān)視器或電視墻相接，把數(shù)字信號還原成模擬信號實現(xiàn)模擬顯示。在傳統(tǒng)的監(jiān)控中，電視墻的切換顯示要求增加矩陣進行視頻的切換，這就要求系統(tǒng)軟件本身具備電視墻切換功能，以實現(xiàn)全部圖像的切換顯示。

   關(guān)健技術(shù)

    多級分布式靈活組網(wǎng)

    城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于分布式多叉樹組網(wǎng)模式，強大的組網(wǎng)能力真正實現(xiàn)大型分布式集成管理系統(tǒng)，形成派出所、分局、市局三級的組網(wǎng)方式，可以更可靠、更經(jīng)濟地進行系統(tǒng)布局，使得城市治安視頻監(jiān)控達到統(tǒng)一的平臺、流暢的圖像、可靠的架構(gòu)、簡便的升級能力等效果。

    同時，城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可以支持故障切換與恢復，集中式設備心跳管理，使城市監(jiān)控中的每個監(jiān)控設備都時時處于被檢測狀態(tài)中，有利于發(fā)現(xiàn)故障，及時排除應用故障，保證系統(tǒng)正常運行。目前，借助系統(tǒng)的日志功能，也可以實時了解全網(wǎng)內(nèi)各個設備的運行狀況，保障大型多級分布式城市治安視頻監(jiān)控的正常運行。

    海量存儲與轉(zhuǎn)發(fā)

    城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用專業(yè)流媒體技術(shù)來支撐高性能的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。同時，分布式多服務器架構(gòu)支持海量存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。對于城市治安視頻監(jiān)控來講，有了良好的組網(wǎng)架構(gòu)后，系統(tǒng)還需要支持大量的視頻轉(zhuǎn)發(fā)與存儲，來完成在整個城市監(jiān)控網(wǎng)中視頻信息的全網(wǎng)共享。在城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用分布式存儲的情況下，也就是把視頻監(jiān)控分布存儲于各個派出所分服務器上，其上級服務器可以通過網(wǎng)絡進行視頻信息的應用，利用服務器目錄管理形成各級服務器的互相訪問。分布式多轉(zhuǎn)發(fā)中心架構(gòu)，最大限度地分攤網(wǎng)絡負擔，避免網(wǎng)絡瓶頸和擁塞，配合中繼轉(zhuǎn)發(fā)模式，支持應用層路由優(yōu)化，限制無效網(wǎng)絡流量的產(chǎn)生。

    數(shù)據(jù)安全傳輸

    TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議是目前最流行也是最穩(wěn)定的網(wǎng)絡協(xié)議。在TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議之上開發(fā)了專用通訊層，針對圖像數(shù)據(jù)的混合傳輸做了優(yōu)化處理，適合多點視頻和數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸，降低了系統(tǒng)資源的占用率，也是城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分，它必須支持多種TCP/IP協(xié)議的傳輸，包括TCP、UDP、RTP和組播等。其中，以組播而言，它是一種允許一個或多個發(fā)送者（組播源）發(fā)送單一的數(shù)據(jù)包到多個接收者（一次的，同時的）的網(wǎng)絡技術(shù)。其大意是：組播源把數(shù)據(jù)包發(fā)送到特定組播組，而只有屬于該組播組的地址才能接收到數(shù)據(jù)包。組播可以大大地節(jié)省網(wǎng)絡帶寬，因為無論有多少個目標地址，在整個網(wǎng)絡的任何一條鏈路上只傳送單一的數(shù)據(jù)包。它提高了數(shù)據(jù)傳送效率，減少了主干網(wǎng)出現(xiàn)擁塞的可能性。而且，組播中的主機可以是在同一個物理網(wǎng)絡，也可以來自不同的物理網(wǎng)絡。

    系統(tǒng)維護機制

    城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用生命周期管理，設備心跳管理，實時監(jiān)控和管理編解碼設備，及時排除應用故障，保證系統(tǒng)正常運行。同時，擁有一套自動系統(tǒng)日志，實時了解系統(tǒng)運行情況。

    一般，視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要具備自愈自恢復的功能，這目前來講對于一個成熟的大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)來講是至關(guān)重要的。我們在系統(tǒng)設計初期，就應該充分考慮到設計一個穩(wěn)定、能夠自愈自恢復的智能性系統(tǒng)，這對于客戶來講是非常便捷的，因為能夠減少人為的系統(tǒng)維護量、減少故障率。

    系統(tǒng)應具備的主要功能

    •監(jiān)視功能：根據(jù)監(jiān)控點的實際情況，提供全天候及全方位的畫面監(jiān)視功能。通過實時觀測手段進行圖像查看，采用全天候、多方位、固定、移動等方式對監(jiān)看目標進行實時、直觀、清晰的監(jiān)視；全天24小時均可在監(jiān)控中心、監(jiān)控室觀察到前端現(xiàn)場的實時監(jiān)看畫面；監(jiān)視界面分為16、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、單畫面顯示，可通過輪詢選擇對所有的鏡頭進行分時段的瀏覽；

    •圖像遠程調(diào)節(jié)：系統(tǒng)通過矩陣的控制功能來操作前端活動云臺的運動方向，攝像機的焦距及景深來達到最佳的監(jiān)控效果；

    •音視頻存儲功能：可以通過錄像計劃對音視頻信息進行記錄，可采用硬盤、磁盤陣列多種存儲介質(zhì)，有本地和遠程兩種存儲方式；

    •日志信息查詢：通過查詢此日志了解與分析系統(tǒng)運行情況；

    •圖像傳輸功能：利用網(wǎng)絡視頻服務器壓縮編碼后，將模擬音、視信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過以太網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)傳送到遠程用戶，實現(xiàn)網(wǎng)絡內(nèi)計算機的遠程觀看；

    •錄像播放器：根據(jù)對畫質(zhì)或?qū)�時間的不同需求選擇VCD、SVCD、DVD選擇存儲，依據(jù)錄像時間、地點、企業(yè)信息等各種關(guān)鍵字進行綜合查詢、檢索，查詢后可以實時顯示錄像資料，對于其中的圖像可以單幀存儲以便于做進一步的分析處理；

    •圖像聯(lián)網(wǎng)功能：系統(tǒng)通過城市綜合治安系統(tǒng)也可以進行圖像的聯(lián)網(wǎng)傳輸，在實時觀看的同時還可調(diào)用遠程目錄管理中心的錄像資料。相關(guān)部門領導也可通過指揮中心的內(nèi)部網(wǎng)絡隨時隨地監(jiān)看或調(diào)用各級目錄管理中心的圖像，使本系統(tǒng)更好地為公安實戰(zhàn)服務；

    •配置管理：系統(tǒng)配置包括設備參數(shù)、攝像機管理、錄像計劃、報警計劃、用戶權(quán)限等，方便系統(tǒng)進行維護與管理。