智慧城市安防视频资源共享系统的应用

智慧城市安防视频资源共享系统的应用

随着人们对公共安全视频监控领域的需求不断提高，以往的模拟视频监控由于缺乏清晰、分辨率低等问题，无法充分满足现代城市公共安全的需要。政府需要一个更清晰、更稳定的监测系统来确保城市的公共安全。随着网络带宽的提高以及高清领域关键技术的突破,使得制约高清监控的技术及成本问题已不复存在。近年来,视频监控系统建设规模日益扩大、功能不断完善,在城市的道路交通管理、社会治安防控、处置突发事件、重大安全保卫等各项工作中得以广泛应用并发挥了重要作用。视频监控系统在历经多次技术变革后,逐渐步入数字化、网络化、高清化、集成化、智能化的阶段。人们对视频监控的要求也由原来的能看见,向看得清、看明白的更高目标发展,城市安防将进入数字高清时代。因此,原有的模拟标清图像监控系统已经不能满足公安应用的要求。一方面从实时监控应用看,公安图像监控系统的前端摄像机和后端的显示设备以支持标清为主,基本像素仅40万左右(水平解析度约480线),很难获得感兴趣区域的细节信息,例如犯罪嫌疑人面部特征、犯罪现场细节和车辆特征等信息,不能满足对于大型活动、重要场所、群体事件等的远距离大范围实时监控和后端用户分析处理的要求。另一方面,从监控图像回放取证应用方面,由于存储空间的局限及压缩算法的缺陷,存在回放图像清晰度不高的现象,在交通管理、刑事侦查、治安管理等案事件事后分析中存在有效证据提取效果差的问题。目前,许多特大城市的公安图像监控系统建设较早,系统技术架构经历了多次升级与完善,每次系统升级、技术方案完善都是在充分尊重前期投入的基础上进行,新建的监控点、传输设备、交换矩阵都能确保与现有系统的无缝衔接。监控技术步入高清数字化后,偏废现有设施、重起炉灶的做法既不科学也不现实,是对原有投资的极大浪费,数字高清监控的建设必须与基于模拟标清技术的现有设施完全兼容,在满足应用需求的基础上,现有设备应得到最大化的延续应用。为满足自身安全管理、对象管理之需要,基于不同技术、产品,学校、卖场、银行等不同社会单位建设了规模各异的视频监控系统。其本身便是各类事件多发场所,所采集的监视图像信息可作为公安部门进行各类案件侦破、信息查询的有力武器。进行信息的互联与共享,可有效避免重复建设,提高系统利用范围,实现资源的合理配置,节约社会成本,提高信息资源的利用率,在最大程度上发挥技术应用、行业管理的规模效应。本文介绍的智慧城市安防视频资源共享系统是立足服务公安综合业务的系统,以公安图像信息网为依托,以目前模拟标清监控系统为基础,按照整体布设规划,形成集成高清视频采集、接入、传输和交换、分级管理和布控、信息综合应用等功能于一体的高清图像监控系统,并整合部分重点社会单位监控资源,为交通管理、治安防控、侦查破案等公安业务提供有效的信息化手段。1频资源共享系统架构按照上海市公安数字高清图像建设的要求,本文提出智慧城市安防视频资源共享系统架构,如图1所示。主要包括6个子系统,即高清前端子系统、派出所汇聚中心子系统、分局中心平台子系统、社会图像监控资源接入子系统、传输与存储子系统、管理与综合应用平台子系统。1.1ip网络传输高清前端监控系统由前端配置的200万以上像素的高清网络摄像机,配合8~80mm手动变焦镜头获取,输出IP网络视频信号,经光电收发器发送端将IP网络信号转换为光信号,经光缆传输至派出所中心机房,经光电收发器接收端转换为IP网络信号,接入图像网交换机。要求高清网络摄像机能输出高清、标清和摘要图片三种码流。1.2vr与临床业务系统的传输将由前端传来的高清图像接入图像网汇聚交换机,在经高清解码器上屏显示,同时经图像网将高清码流经NVR传输到分局流媒体转发服务器,再传输至本地或分局应用系统。IP摄像机输出的标清码流不需要在NVR存储,直接传输到分局标清流媒体转发服务器,经分局配置的标清解码器,将输出的标清模拟信号接入原系统模拟矩阵,同时标清码流也可通过分局配置的标清流媒体转发服务器传输到派出所或分局应用系统。1.3局、公所之间转发高清监控点资源分局配置高清转发服务器和标清转发服务器。高清转发服务器负责在分局和市局、分局与派出所之间转发高清监控点资源,标清转发服务器负责在分局或市局之间转发由高清监控点输出的标清视频流。实现高清图像信息在市局平台以及各分县局系统的实时高/标清直播浏览、历史录像回放以及解码显示等功能。1.4社会图像监控资源接口系统社会单位建设的监控资源需实现与公安图像监控系统单向联网,采用经济、有效的接入方式,最大程度地保护社会单位原有资源。1.5视频存储模式对于视频监控系统来说,视频传输与存储归档是它的基本任务及功能要求,也是治安防控领域最为重要的应用需要(如事后分析、目标搜寻、刑侦取证等),因此需要根据视频流量扩容已有传输网络,并选择合适的视频存储架构模式,以及对应的设备选型和策略制定,这对整个高清系统的正常运行和效益发挥存在着不可忽视的作用和影响。1.6实现视频监控及数据安全应用管理与综合应用平台子系统实现不同设备及系统的互联、互通、互控,实现视音频及报警信息的采集、传输/转换、显示/存储、控制;进行身份认证和权限管理,保证信息的安全;支持与报警系统联动,并提供与其他业务系统的数据接口。2关键技术分析2.1高清系统与现有视频矩阵模拟标清系统兼容的实现通过分局监控中心与前端、派出所汇聚系统协同实现全分局高/标清及新旧视频监控资源的联网共享;实现全局监控系统的统一管理与控制。高清系统与现有视频矩阵模拟标清系统兼容的实现如图2所示。在分局原有视频交换系统的模拟监控联网系统基础上,在分局和各派出所增加视频矩阵设备。派出所和分局之间通过联网光卡形成双向干线路由,每个派出所解码器输出模拟视频接入到原有分局标清模拟系统内,同时分别向每个派出所下发干线视频。这样,新建数字高清图像的标清码流形成对原有模拟标清系统进行有效的补充,大大节约建设的投资。2.2视频监控系统的复接方式根据核心交换设备不同,目前社会单位监控系统可分为模拟矩阵、数字矩阵、数字硬盘录像机三大类系统。因此,一般有以下3种复接方式。1)模拟矩阵系统复接。社会单位控制协议与公安视频网关之间完全不同,相互通信存在较大困难,采用的复接方式分为复接主监视器通道和复接重要前端探头两种方式。2)DVR系统复接。以DVR为核心设备的简单监控系统,视频输出能力有限,因此采用复接重要前端探头模式。3)数字矩阵系统复接。主监视器通道复接,社会单位监控上屏采用模拟链路,势必配有解码设备,可在社会单位解码设备视频输出与主监视器之间,配置公安部门提供的视频分配设备,接入数量可根据社会单位主监视器数量而定。视频信号一分二后,一路接入社会单位原监视器,一路接入公安提供的DVR,图像编码为数字流媒体后,通过光电收发器接入公安图像IP专网。综上,根据目前社会资源联网整合的状况,结合计划接入社会单位监控系统的技术特点,按照“只看不控”的原则,系统采用DVR系统复接的方式进行联网。如图1所示,通过在各单位增加视频分配器、联网硬盘录像机和光纤收发器完成社会单位的视频图像联网接入公安图像网,在接入点分局配置光纤收发器接收端和网络交换机,实现图像接入。2.3内存方案的选择1数字视频存储目前主流的网络分布式存储多选用NVR设备搭建存储系统。NVR是纯粹高清存储的设备,接收高清IP摄像机的数字信号,并将高清IP摄像机通过网线传输的数字信号直接存储到本地硬盘。其优点为:分布式存储,降低了网络带宽的压力;避免文件碎片、延长硬盘使用寿命;为视频监控优化、支持流媒体转发。其缺点是:设备分散,不易维护;单个设备的存储容量还是较低。2视频存储模式采用NAS存储结构有如下优点:实施和维护非常简单,直接利用现有的IP网络;具有天然共享的特性;可以节省成本;空间动态按需分配;具有高可靠的多重数据保护手段;便于维护和管理;节约空间。IPSAN也是主流的集中式存储方式之一,其优点在于:视频存储集中管理、存储空间利用率高,易于扩容;由于采用了RAID技术,存储的可靠性高,单一硬盘的损坏不会造成视频的丢失;在大规模的应用上,集中存储的性价比较高;存储设备集中在中心机房,易于维护。但集中式存储的缺点在于:监控存储服务器的带宽压力大,性能要求高;硬盘的可靠性要求高;监控存储服务器成为单一的故障点,一旦发生死机或脱网等故障,将造成整个系统的失效。因此,通过以上技术优缺点分析,结合建设条件和存储内容需求,宜选分布式联网NVR的存储方案(用于基本高清码流的存储)和集中存储方案(用于图片摘要流、智能分析数据和重要视频信息资料存储)相结合的方式。3实战分析与智能化应用3.1建设综合应用平台随着“十二五”智慧城市安防视频共享系统项目规划建设的不断开展,高清图像监控系统、高清卡口、社会监控资源的接入将重点纳入公安图像监控建设当中。标清模拟系统、数字高清系统、卡口系统及社会监控资源各成体系,相对独立,若缺少一个综合应用平台,那么这些系统也会成为“信息孤岛”,很难发挥更大的应用效能。综合应用平台建设主要为切实满足公安实战部门需要,真正发挥图像监控在侦查办案、交通管理等实战工作中的作用。根据“大整合、高智能、全联通”的原则开展相关建设,综合平台主要体现在运维管理、智能视频分析、图像的集中调阅三个方面的应用。其架构如图3所示。3.2侦视频侦查业务流程智能视频分析基于高清摄像机的图片流,以视频特征提取(颜色特征、人体特征及车辆特征等)、事件规则提取(跨线、进入区域、徘徊等)以及视频内容比对关联检索为核心技术,充分利用各类社会视频监控资源,紧密结合公安刑侦视频侦查业务流程,以达到海量视频快速分析,准确、快速检索,从而降低办案民警工作强度,减少人工排查遗漏等情况,提高视频研判水平和办案效率。采用基于内容的视频智能搜索技术实现了机器对图像内容的理解、识别,语义提取和特征描述,并提供了先进的以图搜图和大数据并行搜索技术,从而帮助公安人员快速地从海量视频中筛选和发现嫌疑目标,而且在视频解析转换为结构化数据的同时,还能并行提供实时行为分析、特征比对报警和无内容视频剔除等扩展功能,一方面将警员从繁杂而枯燥的“盯屏幕”任务中解脱出来,另一方面还能将30天过期删除的视频数据进行浓缩转存,以更小的存储空间保存更多的有价值的视频内容信息,大大节省了相同保存周期下的建设投资压力。3.3平安城市维护的人员众多城市视频监控系统作为平安城市建设的一部分,具有投入资金多、设备与资产规模巨大、种类庞杂、参与维护的人员众多等特点。随着时间的推移,维护人员出现变动,维护力度逐渐跟不上等,将导致整个平安城市的重要环节出现问题。因此若没有专业的、自动化的运维管理工具和良好运维管理方案和体系来支撑,单纯依靠传统的手工作业方式来进行日常巡检和维护管理,将难以保证整个城市视频监控系统的高可用性。1资源台账管理根据城市视频监控系统的管理特性,梳理和建设全局资产配置库CMDB,实现对外场设备(包括摄像头、卡口、立杆、取电方式)、传输系统(ONU,OLT)、内场设备(计算机网络、服务器、存储、安全设备、数据库、中间件、业务应用)、机房设备(机房、机柜、布线、动力环境)、人力资源(外场维护人员、内场维护人员、设备生产厂家和集成商技术支持人员、最终用户等)、虚拟资源(IP地址、文档资料等)的闭环管理,保证资源台账的鲜活性。2班人员报告巡检结果根据对各类资源的监控要求建立巡检计划,自动执行各类巡检任务,及时向值班人员报告巡检结果。通过自动化巡检,定期对摄像头设备、主机系统、存储系统、安全设备、网络系统、业务应用系统等进行可用性和健康度检查,发现故障及时告警并快速定位故障设备,显著降低运维人员的工作量,提高管理效率。3运维标准化流程结合“平安城市”的业务特色,根据城市视频监控运维管理平台项目的建设内容,规范日常工作管理、故障管理、变更管理、配置管理、巡检管理等运维标准化流程,确保服务流程支持业务流程,从而推进运维部门和用户部门的沟通,增进运维部门与业务部门的相互融合,提升城市视频监控系统的整体运营的质量,运营成本、降低项目沟通的成本。4监控对象的运维现状分析根据业务管理和运维服务考核要求,从运维管理平台自动抽取运行数据进行统计分析,量化前端设备的在线率、运维工作的效率、运维人员的工作量和各类设备的综合可用率等,从宏观上综合分析所有监控对象的运维状况,并研判系统运维发展趋势,为业务系统优化、运维规划提供依据,为领导层进行系统升级、改造、扩容提供更加有效的工具,为业主单位对承接单位或者维护团队的运维服务考核提供数据支撑。3.4整合资源,管理统一在公安实战应用中,事件的发生往往时间、空间跨度较大。在利用图像监控资源获取信息时,需要一个资源高效整合、管理统一的调阅系统,