◆林曉波

關(guān)于社會監(jiān)控資源平臺研究

◆林曉波

（公安部第三研究所 上海 200031）

本文總體目標是構(gòu)建一個社會監(jiān)控資源網(wǎng)絡管理平臺，它是一種高效的社會監(jiān)控資源管理手段，從誕生的那天起，就受到了政府部門的政策傾斜，從它的運行模式來看，具有高效、快捷、共享的優(yōu)勢，高效率低成本地解決了社會資源監(jiān)控系統(tǒng)的應用管理和維護，市場需求明顯，技術(shù)優(yōu)勢顯著，是安防行業(yè)快速發(fā)展開來的一種技術(shù)變革。

社會監(jiān)控資源；流媒體傳輸技術(shù)；多媒體網(wǎng)關(guān)技術(shù)；信息化整合

隨著社會的發(fā)展，社會中社區(qū)、園區(qū)、公共場合等重要地點對視頻及圖像的依賴度越來越大，尤其是在構(gòu)建穩(wěn)定、和諧的生活環(huán)境的要求下，對視頻及圖像的實時性、區(qū)域性、隨機性、可控性要求更高。能實時、快速、清晰調(diào)取和利用社會視頻監(jiān)控資源是達到這種要求的最根本要求。

目前國內(nèi)社會監(jiān)控資源雖然非常豐富，但對其的利用率很低、實戰(zhàn)性差、滯后嚴重，越來越不能滿足日益繁重的業(yè)務需要。因此，本項目基于整合包括商務樓、賓館、高檔社區(qū)及其他公共場所現(xiàn)有的社會監(jiān)控資源，既極大節(jié)省重復建設投資，又快速部署視頻監(jiān)控網(wǎng)絡，充分和持久發(fā)揮社會監(jiān)控資源支撐作用，同時也使社會資源利用成為可能。

通過研究流媒體傳輸技術(shù)、視頻編解碼技術(shù)、多媒體網(wǎng)關(guān)技術(shù)和云計算技術(shù)，研發(fā)一套軟硬件平臺實現(xiàn)對社會資源監(jiān)控場所的監(jiān)控，如酒店、學校及其他公共場所等，以實現(xiàn)對接入資源進行集中轉(zhuǎn)發(fā)或轉(zhuǎn)碼，為監(jiān)控客戶端提供所需要的視頻流。

1 研究內(nèi)容

社會監(jiān)控資源平臺層次結(jié)構(gòu)設計，該平臺由外到內(nèi)可分為服務層、業(yè)務層和存儲層。平臺對外的服務主要包含兩個部分，一是接入內(nèi)容的智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)、二是消費內(nèi)容的監(jiān)控應用。系統(tǒng)層次之間遵循RTSP、HTTP/HTML、SOAP/XML等標準協(xié)議，能夠靈活地接入和集成后續(xù)功能模塊，也能靈活地與其他信息化系統(tǒng)相整合。

1.1 服務層

服務層的主要功能包括提供接入視頻流服務，視頻流接入后可能需要進行的轉(zhuǎn)碼服務，提供流分發(fā)服務以及提供與各種應用相匹配的服務API。其中接入視頻流包括兩種方式，一是通過智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)碼處理后的視頻流，二是通過智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)直接轉(zhuǎn)發(fā)的視頻流。視頻流接入后可直接通過流分發(fā)服務器分發(fā)給監(jiān)控應用，或者通過云端轉(zhuǎn)碼服務器轉(zhuǎn)碼后再分發(fā)，云端轉(zhuǎn)碼服務器不是必需的，只有在前端智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)沒有轉(zhuǎn)碼功能時才需要使用云端轉(zhuǎn)碼服務器提供轉(zhuǎn)碼服務。流分發(fā)是指以直播或點播的方式分別響應監(jiān)控客戶端的實時觀看功能和錄像回放功能。云端服務器轉(zhuǎn)碼主要是為了規(guī)范化地統(tǒng)一視頻源的控制協(xié)議、音視頻格式。應用API是指該平臺為開發(fā)各種監(jiān)控應用而提供的控制信息流的消息接口。

1.2 業(yè)務層

業(yè)務層主要包括模塊管理和用戶、權(quán)限管理。其作用是實現(xiàn)平臺核心業(yè)務功能模塊，并提供平臺核心業(yè)務功能模塊運行的技術(shù)架構(gòu)。業(yè)務層除了本身的核心業(yè)務模塊外，還具備增量開發(fā)的管理功能，并使這些功能由平臺統(tǒng)一管理。核心模塊分為以下八個模塊：

（1）實時觀看模塊：響應監(jiān)控應用發(fā)出的實時視頻獲取請求，并依據(jù)請求參數(shù)控制服務層的流分發(fā)模塊分發(fā)視頻流。

（2）錄制回放模塊：控制接入流的錄制，對錄制文件進行管理以及對智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)上傳的圖片進行管理等。

（3）平臺監(jiān)控模塊：對平臺各個子系統(tǒng)的運行狀況進行監(jiān)控，并對智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)的故障進行相應的報警。

（4）應用管理模塊：對監(jiān)控應用進行有效的管理，并提供某監(jiān)控應用需要的運行參數(shù)。

（5）服務管理模塊：對服務層的多個資源進行分配、統(tǒng)計，并根據(jù)系統(tǒng)當前所承受壓力智能、動態(tài)地增刪服務。

（6）設備管理模塊：主要管理智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)，包括智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)的注冊、開通、銷戶、移機等。

（7）目錄管理模塊：主要是對監(jiān)控區(qū)域進行有效的劃分，并形成方便管理的樹形目錄或地圖。

（8）系統(tǒng)維護模塊：對系統(tǒng)的主要參數(shù)進行配置，提供運行時記錄等。

1.3 存儲層

存儲層包括數(shù)據(jù)庫存儲和文件存儲，文件存儲的內(nèi)容包括平臺本身產(chǎn)生的視頻文件和圖片等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫存儲的內(nèi)容包括系統(tǒng)各個模塊所需要的持久化數(shù)據(jù)。

監(jiān)控應用是指針對該平臺業(yè)務功能所開發(fā)的一系列方便調(diào)試、使用的客戶端軟件，可以是基于Web的，也可以是安裝在PC上的客戶端，還可以安裝在手機或PAD等智能化設備上的應用軟件。這些應用軟件的主要功能包括觀看實時監(jiān)控、發(fā)起錄制任務、平臺管理相關(guān)操作等。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 實時監(jiān)控

平臺提供基于PC的實時監(jiān)控應用，可通過列表的方式列出接入到該平臺的各個監(jiān)控點，然后選擇監(jiān)控位置來調(diào)閱實時視頻。當監(jiān)控接入源達到一定的數(shù)量，可通過類似于地圖的樣式布置監(jiān)控點，并根據(jù)地圖提供的線路設計實時監(jiān)控線路計劃，以實現(xiàn)對某一特定線路經(jīng)過的監(jiān)控點實施完全監(jiān)控。另外，實時監(jiān)控也提供API訪問機制，為后續(xù)的擴展應用預留接口。

實時監(jiān)控需要消耗的資源包括帶寬、服務器運算、轉(zhuǎn)發(fā)（轉(zhuǎn)碼）、取流等。因此，在不觸發(fā)監(jiān)控（觀看、錄制）的情況下，實時監(jiān)控并沒有消耗平臺資源。同一個監(jiān)控源可能被多個用戶觀看，這種情況下，流轉(zhuǎn)發(fā)（轉(zhuǎn)碼）只發(fā)生一次，由服務器進行一對多的分發(fā)。

2.2 按需錄制回放

按需錄制和實時觀看的區(qū)別在于：按需錄制是任務觸發(fā)，而實時觀看是用戶觀看視頻窗口觸發(fā)。前者需要按照時間錄制成文件，后者則不需要。任務本身都要消耗平臺的網(wǎng)絡、運算能力，且錄制任務在平臺內(nèi)部都可以被管理，因此任務有定期任務，長期任務，取消任務，查看任務狀態(tài)等。錄制任務的結(jié)果就是錄制文件被保存到磁盤的同時，錄制文件的元數(shù)據(jù)（區(qū)域標識、攝像頭標識、時間范圍、碼率等信息）被存入到數(shù)據(jù)庫，以備查詢和回看。

錄制回放就是對錄制完成的媒資文件進行視頻點播。視頻點播采用標準的RTSP流控協(xié)議取流并播放，支持通常意義下的播放控制，包括快進、快退、時間跳轉(zhuǎn)、暫停、停止等功能。

2.3 集中管理平臺與網(wǎng)關(guān)接口

基于互聯(lián)網(wǎng)的匯聚平臺會有一個公網(wǎng)地址，所有接入到互聯(lián)網(wǎng)的地點的社會監(jiān)控資源都可通過這個公網(wǎng)地址連接到匯聚平臺。當社會監(jiān)控局域網(wǎng)和本地局域網(wǎng)分屬兩個界面時，智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)的兩個網(wǎng)卡分別配置為連接到監(jiān)控局域網(wǎng)和本地可以接入到互聯(lián)網(wǎng)的局域網(wǎng)。因此，智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)需要安裝到兩個網(wǎng)絡界面都可以到達的地方。

匯聚平臺由多臺服務器組成，其中視頻服務器通過不同的端口對外提供流接入和流訪問服務，管理服務器通過統(tǒng)一的域名對所有接入的智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控客戶端提供服務，數(shù)據(jù)庫和存儲服務器位于匯聚平臺內(nèi)網(wǎng)?？紤]到匯聚平臺的壓力特性（流接入相對壓力比較大），對流接入部分采用分布式部署，智能監(jiān)控網(wǎng)關(guān)按照組別分別由不同的視頻接收服務器提供服務，這樣就可以在不使用四層交換的前提下既平衡了壓力又提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3 創(chuàng)新點

（1）思路創(chuàng)新，從單一、分散的視頻監(jiān)控轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣?、集中的視頻監(jiān)控管理；

（2）使用云計算技術(shù)實現(xiàn)對視頻流數(shù)據(jù)和用戶配置信息的綜合管理；

（3）將移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用到接入客戶的設計和實現(xiàn)，為今后平臺預留發(fā)展空間；

（4）通過平臺的建設，可將原先視頻監(jiān)控在公安系統(tǒng)的辦案緝查由事后緝查和取證轉(zhuǎn)變?yōu)槭轮芯儾楹腿∽C，新一代的報警和監(jiān)控系統(tǒng)將打防控融為一體。

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本文為公安部第三研究所基本科研費項目：分布式網(wǎng)絡視頻監(jiān)控平臺（編號：C19392）。