平安城市视频监控系统的架构和实现应用设计

一、方案概况

1．建设背景

建设城市视频监控应用系统是实现城市安全和稳定的重要基础，是“平安城市”建设的重要组成部分，更成为“智慧城市”的重要载体，它不仅可以满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥等需求，在预防、发现、控制、打击违法犯罪，提供破案线索，固定违法犯罪证据等方面也发挥人防、物防所不可替代的作用，对于提升城市可视化管理水平和政府应急处置能力，维护城市公共安全具有十分重大的意义。

2．建设目标

以创建“平安城市”、构建“智慧城市”为目标，以整合现有城市报警与监控资源为基础，密切联系公安实战应用需求，通过运用高清监控技术、GPS/GIS技术、智能分析技术、业务系统集成技术、物联网技术等先进安防技术，最大程度地实现现有平安城市监控应用系统的技术升级、应用升级和功能升级。

3．设计原则

平安城市视频监控系统的建设以“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”为原则，确保系统的设计和建设满足城市管理的全局需求，体现城市管理的数字化、自动化和智能化的领先水平。

二、需求描述

经过近几年的努力，平安城市建设取得了显著的成绩，在提高城市公共事业和社会治安动态管理方面发挥了积极作用。但同时我们也应该清晰地认识到平安城市的前期建设还存在着一些不足，制约了“平安城市”建设系统新建扩建、视频资源的共享和应用业务的整合，制约了社会治安防控体系技术水平的提高，主要表现在以下几个方面：

1）视频监视频监控覆盖范围有限，无法形成城区严密覆盖，一些主要道路成为监控死角，导致案件发生后，无法应用监控手段提供线索；

2）监控摄像机分辨率低，夜间成像效果差，无法提供有价值的线索，在一些重要场所往往不能看清人脸或车牌号码，利用视频图像信息进行取证具有一定的困难；

3）平安城市的建设以固定视频监控为主，缺乏灵活机动的无线视频监控手段，不能满足现场执法取证监控和远程应急指挥的需要；

4）系统硬件品牌繁多，标准不统一，联网率低，各单位各自为阵，仅以满足自身管理需要为主，缺乏全面的考虑和统一规划，视频资源不能为其他部门和上级机构共享；

5）系统对各类视频信息数据的综合应用水平不高，巨大的图像资源潜力未得到充分挖掘利用，对有效提升公安机关战斗力形成制约；

6）系统智能化程度不高，对视频信息的利用主要是事后查证，对平安城市大规模视频监控图像缺乏有效的监控手段，缺乏智能化的技术支撑和应用管理；

7）基础设施建设不能够满足将来业务应用的需求，如：传输网络、监控中心显示系统等，影响了业务的有效开展；

8）城市社会单位监控资源数量庞大，但尚未实现有效接入，导致公安或其它政府单位可调看的监控资源有限，很大程度上影响了城市的可视化防控水平。

三、系统架构

1．系统逻辑架构设计

平安城市监控系统总体逻辑架构自下到上分为分层，依次为：前端感知层、视频网络传输层、计算与存储资源层、视频信息管理层、用户层。

图1系统逻辑架构示意图

前端感知层

负责现场视音频信号、报警信号、人脸、车辆等信息的采集，为整个视频信息管理系统提供原始信号源。包括高清治安监控子系统、高清智能卡口子系统、高清电子警察子系统、高清人脸抓拍子系统、高清移动车载单兵监控子系统等五部分建设内容，并通过接入原有公安自建的视频监控镜头资源，整合重点社会行业单位视频监控资源，实现全市镜头资源的统一调度和管理。

视频信息传输网络层

该部分网络主要包括公安信息网、视频专网、运营商公共网络等组成。本次项目需构建视频专网，用于承载视频信息数据传输。视频专网采用统一的、基于IP的网络平台，适应未来的升级扩展要求；使用先进、成熟的产品和技术保证网络的可靠性。视频专网为视频监控数据传输、存储与处理提供可靠的网络通信保障。

计算与存储层

为所有业务系统提供计算与存储资源，通过对存储资源统一管理和调度，实现计算和存储资源有效利用。通过强大的容错能力，确保全市的视频信息系统的稳定可靠运行。

视频信息管理层

该层包括视频共享平台、视频联网平台、视频图像信息数据库和视频侦查实战应用系统。视频共享平台实现视频专网内图像资源的调度和共享并汇接社会行业单位视频监控资源。视频联网平台实现公安信息网的图像资源整合接入，同时通过边界接入平台接入视频专网共享平台的视频图像资源。视频侦查实战应用系统提供面向公安的视频侦查业务应用。视频图像信息数据库是用于存储从视频图像数据中提取的视频片段和图像特征信息，并为各部门实战业务提供智能检索、交换共享等服务的支撑系统。

用户层

该层包括公安各警种，如刑侦、治安、指挥中心、督察、交警、监管、反恐等部门用户。作为视频系统的直接用户，通过对业务及基础功能的应用，完成对基于视频应用业务的日常处理工作。

制度与标准规范

为了能够统一协调工程的建设和运营，所有的机构设置与制度建设工作应该依据国家和政府的法律、行政法规、组织原则进行。同时，对于关键的应用和数据，应明确统一的编码标准、联网标准和接口标准等。

安全保障体系

信息安全体系以网络基础设施为依托，为本系统建设涉及到各类业务、用户、数据、计算机系统和网络提供安全可靠的运行环境和防范措施。

运行维护管理体系

运行维护管理体系应实现设备资源的综合管理，定期进行网管信息采集，实现信息的展现与异常报警，保障系统的可用性和完好性

2．系统拓扑结构设计

图2系统拓扑结构示意图

上下级平台联网交互

上下级平台系统在进行上下级级联通信时，上级信令网关（中心服务器）根据信令路由路径通过联网网关连接下级信令网关（中心服务器）控制信令网关；上级流媒体服务器在信令控制下与下级或平级流媒体服务器进行连接，接收或转发媒体流。上下级平台级连通信时，联网架构采用信令流和媒体流相分离的结构，如下图所示。

图3上下级平台联网交互示意图

上下级平台的联网对接应满足《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）的标准要求。

联网平台与共享平台对接

联网平台与本级共享平台的对接需要通过边界安全接入系统。标准联网平台与标准共享平台对接时，联网平台信令网关（中心服务器）通过边界安全接入系统连接至本级对应的共享平台信令网关（中心服务器），控制信令的路由；本级共享平台流媒体服务模块在信令控制下与本级联网平台流媒体服务模块通过边界安全接入系统进行连接，接收或转发媒体流。联网平台与共享平台对接通信时，联网架构采用信令流和媒体流相分离的结构，如下图所示。

图4标准联网平台与标准共享平台互联示意图

联网平台与共享平台的对接应满足《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）的标准要求。

共享平台与社会资源平台对接

本级视频专网共享平台与社会资源平台对接，需通过防火墙或安全边界接入系统。本次建设共享平台、社会资源平台均为标准国标平台。标准共享平台与标准社会资源平台对接时，共享平台信令网关（中心服务器）通过防火墙或者边界安全接入系统连接至对应的社会资源平台信令网关（中心服务器），控制信令的路由；社会资源平台流媒体服务模块在信令控制下与共享平台流媒体服务模块通过边界安全接入系统进行连接，接收或转发媒体流。共享平台与社会资源平台对接通信时，联网架构采用信令流和媒体流相分离的结构，如下图所示。

图5共享平台与社会资源平台联网示意图

社会图像资源整合平台的对接应满足《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）的标准要求。

社会资源平台联网交互设计

本次建设社会资源平台用于接入各类社会资源包括公共区域视频资源、社会单位视频资源等。

非标准平台升级改造国标接入

对于社会行业单位自建有视频监控管理平台，且此第三方平台能够对外提供对接开发接口，具备平台国标升级对接能力的，建议此类第三方非标平台通过平台自身软件升级的方式改造为标准平台，输出标准信令与标准码流，并采用国标协议实现与本次建设社会资源平台的无缝国标化级联对接。

全网时钟同步

系统采用NTP协议进行全网时钟同步。

全网统一监控图像信息标注

全网的视频监控图像信息标注标注内容应满足参照《视频图像文字标注规范》（GA/T751-2008）要求进行标注。

四、系统功能

对进出城市的所有道路进行监控进行全局管控，包括高速公路出入口、车站码头等，各县（市、区）形成自己的小“圈”，全市形成一个大封闭“圈”。以省道、城主干道、次干道、桥梁、隧道等为基础，在区县、城际、省际接壤的道路出入口部署高清卡口系统或高清监控系统，通过“市际卡口、县际卡口、区块卡口、重要线路卡口、重点部位”形成多层次视频封锁圈，实现对机动车辆、非机动车辆及行人的双向实时监控，及所有车辆的抓拍、识别、比对和可疑车辆的报警、布控和拦截，构筑起全隔离的封锁“圈”。“圈”的设置可划分为：外环圈、中环圈、内环圈三层包围圈。

五、系统特点及优势

1．高清的视频体验

领先的高清视频监控：130/200/300/500万像素IP高清与HD-SDI高清方案可选，超低照度、实时透雾、3D数字降噪、SmartIR、数字宽动态等多种视频图像处理技术保障高清体验；

超强的高清编码压缩：业界先进的高保真低码率算法，可使网络带宽减少1/2、存储空间减少1/2；

高效的高清视频存储：业内领先的流媒体直写存储技术，全面符合新国标要求，可直接通过RTP协议将高清视频流写入存储设备；大规模组网时采用监控专用云存储系统，可实现全域集群化部署、资源虚拟化管理，满足对海量视频监控数据的存储、管理、应用等需求；

统一的高清控制显示：高度集成的B10/B20视频综合平台，实现了高清视频统一接入、统一切换、统一控制和统一显示，完全满足公安监控中心统一化操作、集约化控制的需要。

2．智能的信息感知

卡口智能抓拍：车牌前端识别技术，前端高清抓拍机集视频采集、视频处理、车牌识别等核心功能于一体，全天候车牌识别准确率不低于95%；

违章自动检测：高清视频电警一体机内置具有自主知识产权的交通类车辆检测、识别、违章检测算法，可对多种路口型违法行为进行检测和记录，同时具备通行车辆抓拍和记录、全天视频监控录像、交通参数采集等多种复合功能；

人脸抓拍比对：高清人脸抓拍机内嵌人脸抓拍算法，可对图像中的人脸进行自动抓拍和上传，建立人脸信息数据库，提供黑名单预警、人员布控、人脸检索、大库比对等智能化应用；

智能分析处理：智能运动跟踪、高清视频拼接、视频智能分析等多项智能应用技术，变被动式监控为主动型防范，大幅提高视频使用效率。

3．强大的实战应用

可视化图上作战：依托公安PGIS系统，实现人、车、物的轨迹刻画和案件线索分析，提高案件侦破的效率，同时实现可视化指挥调度功能；

模型化实战技法：将公安车技法模型化，实现连续违法分析、频繁过车分析、初次入城分析、车辆落脚点分析、同行车辆分析等功能，可服务于案件侦查和交通管制等业务应用；

实战化视频应用：融合视频标注、视频摘要、智能排查、浓缩播放、图像增强、图像编辑、万能播放器等多样化的智能工具，提高视频侦查的工作效率，缩短反应时间、减少人力耗费；

一站式网上作业：构建视频警务门户，可集中展示视频警务工作开展的应用成效、工作动态、典型案例、协查通知等公共信息；同时实现统一用户认证和单点登录，大幅提升使用的便捷性。

4.高效的视频运维

集中化运维：可对视频资源进行统一监控、统一管理、统一分析、统一预警，使系统运维从传统的单一、被动和低效的管理方式逐步转变为统一、主动和高效的管理模式；

智能化运维：采用自动化巡检操作，通过智能化诊断分析，快速确定故障发生原因，实现运维管理效率和服务管理质量的同步提升；

可视化运维：结合GIS系统实现运维资源空间化、可视化管理。

5．友好的用户界面

界面友好性：用户在操作界面时提示友好、易懂，例如控件有新版本发布更新提示用户进行下载安装。并且更新后保留用户原来配置。提供丰富的快捷键：提供云台控制、抓图、紧急录像以及解码上墙等功能的快捷键，同时用户可根据自身使用习惯对快捷键进行自定义配置和修改。

平台易用性：平台遵循易用原则，实现配置便捷化。系统配置时提供合理的默认值，用户在执行配置操作时尽可能根据默认选项，无需完全由用户点选、勾选实现。支持批量配置：支持告警联动批量配置、监控点批量导入导出功能、用户信息批量导入导出功能，并提供模板下载。

健全的用户验证机制：平台支持四种登陆验证机制，包括普通登陆、用户PKI登录，MAC地址绑定，合法IP地址，提高平台访问安全性。

6．良好的系统开放性

标准性：系统遵循《安全防范视频监控联网系统传输、交换、控制技术要求》（GB/T28181-2011）标准要求，采用标准化的架构、网络协议、视频编解码协议、应用接口、文件格式等。系统支持ONVIF、PSIA协议、支持满足ONVIF、PSIA协议的前端设备接入。媒体流传输协议符合RTSP标准要求；媒体编码格式支持当前主流的H.264编码协议。具备良好的兼容性。

开放性：系统具备良好的集成能力及二次开发能力，可提供开放的接口，实现与各类信息系统的对接和集成应用。该系统的选择，将平安工程监控系统建设提高到一个新的技术高点，为后期与省级联网及系统应用开发打下了良好的基础。

7．弹性的系统部署

双机冗余部署：根据客户需要，系统核心管理控件部件可采用双机配置，无单点故障。

视频云存储部署：支持云存储架构，满足长时间录像存储和备份的需要。

流媒体集群部署：系统流媒体转发单元支持负载均衡，可实现流媒体服务的集群部署。

平台虚拟化部署：支持虚拟化部署方案，实现资源池化，高效利用，虚拟化部署方案具有完善的故障、备份管理机制，可保证系统可靠连续运行。

平台多域部署：支持多域部署架构，各个区域的系统可业务自治，域间网络中断不影响域内业务的正常进行。

系统灵活扩容：根据监控点规模的不同，视频信息管理系统可灵活部署在PC机、服务器、刀片式服务器以及小型机上，根据业务发展要求进行灵活扩充，可适应从几十路，到几千上万路的平安城市项目需求，充分保证系统的可扩展性。平台采用微核心＋插件技术，支持操作系统移植，支持服务器CLUSTER技术，可以随着用户系统规模的不断扩大而扩展。

责任编辑：gt