譚永銳

（博康云信科技有限公司 廣東省深圳市 518000）

隨著平安城市項(xiàng)目建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，高清技術(shù)的成熟應(yīng)用，市場(chǎng)迫切需要建立一個(gè)以視頻監(jiān)控為核心的綜合立體的安防體系。安防市場(chǎng)走向整合和系統(tǒng)化后，特別是GB/T 28181 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，如何快速實(shí)現(xiàn)視頻設(shè)備的接入、實(shí)現(xiàn)異構(gòu)視頻平臺(tái)的聯(lián)網(wǎng)、規(guī)范和統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)接口、整合視頻資源，成為用戶急需解決的問題，也為我們提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

因而，需要設(shè)計(jì)和開發(fā)一套基于GB/T28181 協(xié)議的視頻管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的統(tǒng)一互聯(lián)接入。

1 系統(tǒng)原理與服務(wù)內(nèi)容

1.1 關(guān)于GB/T 28181協(xié)議

GB/T 28181 標(biāo)準(zhǔn)是由中華人民共和國(guó)公安部提出，由全國(guó)安全防范報(bào)警系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口，規(guī)定了公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，傳輸、交換、控制的基本要求和安全性要求，以及控制、傳輸流程和協(xié)議接口等技術(shù)要求[1]。

該標(biāo)準(zhǔn)適用于公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)檢測(cè)、驗(yàn)收以及與之相關(guān)的設(shè)備研發(fā)。

1.2 系統(tǒng)的服務(wù)內(nèi)容

視頻圖像聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)VMS（Video Manage System）是基于標(biāo)準(zhǔn)GB/T28181 協(xié)議，通過接入標(biāo)準(zhǔn)或者非標(biāo)準(zhǔn)的前端DVR、NVR、IPC 等視頻設(shè)備以及第三方的視頻平臺(tái)，由流媒體模塊負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)，提供實(shí)時(shí)視頻播放、錄像儲(chǔ)存、錄像查詢/回放、報(bào)警聯(lián)動(dòng)以及移動(dòng)視頻監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)；同時(shí)提供視頻聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)分布式的視頻共享和管理。

產(chǎn)品定位為可分布部署的后端服務(wù)/組件集合，完成標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的框架體系、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)、儲(chǔ)存，提供標(biāo)準(zhǔn)接口由第三方予以集成，實(shí)現(xiàn)面向最終用戶的各類視頻應(yīng)用。

主要功能和組成部分包括：

（1）應(yīng)用管理：完成級(jí)聯(lián)、資源配置、權(quán)限控制、動(dòng)態(tài)分配、命令轉(zhuǎn)發(fā)等功能；

（2）流媒體轉(zhuǎn)發(fā)：包括設(shè)備接入、轉(zhuǎn)發(fā)、轉(zhuǎn)碼等功能；

（3）儲(chǔ)存應(yīng)用：錄像儲(chǔ)存、查詢、回放、播放控制等功能；

（4）報(bào)警接入：接入外部的報(bào)警并聯(lián)動(dòng)；

（5）客戶端應(yīng)用：實(shí)時(shí)視頻瀏覽、錄像查詢回放、視頻輪巡、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、地圖顯示等功能；

（6）視頻上墻功能；

（7）視頻分析、診斷、視頻增強(qiáng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)主要構(gòu)成

根據(jù)視頻系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)的視頻系統(tǒng)主要模塊包括：

（1）中心信令服務(wù)：負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28181 的SIP 信令的接收、處理、分發(fā)等功能，同時(shí)還具備了設(shè)備管理、權(quán)限管理、上下級(jí)、同級(jí)之間的級(jí)聯(lián)功能，是整個(gè)VMS 的核心模塊；

（2）流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)：負(fù)責(zé)利用封裝好的插件化的視頻組件從標(biāo)準(zhǔn)的SIP 設(shè)備和非標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備中獲取視頻流，并按照標(biāo)準(zhǔn)的GB/T 28181 協(xié)議封裝后，轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端、錄像服務(wù)和第三方平臺(tái)。其中，視頻組件中封裝了獲取標(biāo)準(zhǔn)SIP 設(shè)備的插件，可以直接從SIP 設(shè)備中按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議獲取視頻流，只要符合該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，都可以直接接入，不再需要額外的開發(fā)；而當(dāng)需要接入第三方非標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28181 的設(shè)備時(shí)，需要通過第三方的SDK 獲取到視頻流，再經(jīng)過解碼重新編碼后，封裝成標(biāo)準(zhǔn)的GB/T 28181 的格式的視頻流。

（3）儲(chǔ)存服務(wù)：提供標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存接口，可以跨平臺(tái)，運(yùn)行在Windows 和Linux 上，支持錄像儲(chǔ)存、查詢、錄像回放等功能。

（4）客戶端SDK API：通過插件化視頻組件的封裝，把符合GB/T 28181 協(xié)議視頻接收并解碼，通過統(tǒng)一的接口提供，可以直接利用在現(xiàn)有的視頻APP 上，也可以提供給第三方開發(fā)用。

2.2 插件化設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目上的經(jīng)驗(yàn)，視頻系統(tǒng)應(yīng)用到項(xiàng)目上時(shí)，會(huì)與不同的廠家的設(shè)備、系統(tǒng)對(duì)接，有采用國(guó)標(biāo)對(duì)接的，也有采用SDK 對(duì)接的。在設(shè)計(jì)時(shí)，我們確立在視頻的接入部分，采用插件化設(shè)計(jì)與開發(fā)，即針對(duì)不同廠家的設(shè)備，開發(fā)獨(dú)立命名且可獨(dú)立訪問的軟件插件模塊，不同的軟件插件模塊具有統(tǒng)一的供視頻訪問的接口；每個(gè)軟件插件模塊都可以獨(dú)立地開發(fā)、測(cè)試；可以根據(jù)不同項(xiàng)目的不同需求，通過配置文件，將軟件插件模塊加入到視頻管理系統(tǒng)中。

設(shè)計(jì)時(shí)，我們采用在設(shè)計(jì)模式中的工廠的設(shè)計(jì)模式，采用統(tǒng)一的對(duì)外接口，通過繼承該統(tǒng)一接口，派生出不同的類，每一種類可以完成各自的任務(wù)，通過這種方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外統(tǒng)一接口，對(duì)內(nèi)完成不同對(duì)接方式。同時(shí)，考慮到我們不同的應(yīng)用模塊都能使用，例如SIP 服務(wù)、流媒體、儲(chǔ)存服務(wù)、客戶端、第三方調(diào)用等，我們把統(tǒng)一接口封裝成動(dòng)態(tài)庫，每個(gè)插件模塊也封裝成單獨(dú)的動(dòng)態(tài)庫，即可以內(nèi)部團(tuán)隊(duì)調(diào)用，保證統(tǒng)一，也可以提供給第三方集成使用。

2.3 非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議支持

考慮到在國(guó)標(biāo)制定和推行之前，大量的項(xiàng)目采用了各自的視頻監(jiān)控平臺(tái)，系統(tǒng)中包含了大量的不支持國(guó)標(biāo)（GB/T 28181）協(xié)議的設(shè)備，這些設(shè)備和系統(tǒng)均無法接入國(guó)標(biāo)視頻管理系統(tǒng)。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)VMS（視頻管理系統(tǒng)）的非國(guó)標(biāo)定義的常用功能或特有功能，以及簡(jiǎn)化一些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的操作流程，需要對(duì)現(xiàn)有的基于GB/T 28181 協(xié)議的VMS 平臺(tái)進(jìn)行協(xié)議的擴(kuò)展，通過擴(kuò)展協(xié)議，可以支持通過SDK 的方式接入到非標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、系統(tǒng)與國(guó)標(biāo)協(xié)議系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

在經(jīng)過研發(fā)、測(cè)試和通過檢測(cè)認(rèn)證后，視頻管理系統(tǒng)迅速應(yīng)用到各個(gè)項(xiàng)目中，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，具體如下：

3.1 國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的應(yīng)用

項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)是在華東某市一個(gè)示范區(qū)的視頻監(jiān)控項(xiàng)目，全區(qū)大約150 個(gè)封閉式售后公房小區(qū)的所有出入口和主要通道安裝高清監(jiān)控。

該項(xiàng)目是該區(qū)第一例按照國(guó)標(biāo)GB/T28181 建設(shè)的大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，所有設(shè)備和軟件平臺(tái)的之間對(duì)接，必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》（GB/T28181）建設(shè)。該項(xiàng)目也是全國(guó)最早的一批采用國(guó)標(biāo)建設(shè)的大型安防監(jiān)控系統(tǒng)。

項(xiàng)目的難點(diǎn)主要有三點(diǎn)：

（1）該項(xiàng)目是第一批的按照國(guó)標(biāo)GB/T28181 建設(shè)的項(xiàng)目，無論是我司，還是硬件廠家，還是其他建設(shè)單位，經(jīng)驗(yàn)都嚴(yán)重不足，對(duì)國(guó)標(biāo)GB/T28181 的協(xié)議和信令的理解，也略有差別；另外要求接入的設(shè)備不僅僅是本項(xiàng)目建設(shè)的設(shè)備，還必須包括用戶單位以前建設(shè)的多個(gè)監(jiān)控平臺(tái)。在設(shè)備和系統(tǒng)按照國(guó)標(biāo)協(xié)議接入時(shí)，出現(xiàn)了互相不兼容的現(xiàn)象。

（2）由于設(shè)備和廠家眾多，重新協(xié)調(diào)、開發(fā)、測(cè)試需時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)是項(xiàng)目的預(yù)期，項(xiàng)目工期相當(dāng)緊缺。

（3）項(xiàng)目初始階段時(shí)國(guó)標(biāo)版本是GB/T28181-2011，后又推出GB/T28181-2016 版本，部分廠家設(shè)備也做了重大升級(jí)。在項(xiàng)目進(jìn)行階段，系統(tǒng)需要升級(jí)到2016 版本。

針對(duì)項(xiàng)目上遇到的問題，我們?cè)诔浞终{(diào)研了項(xiàng)目上的問題，并通過內(nèi)部溝通后，采取如下措施：

（1）安排研發(fā)人員，重新梳理標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)節(jié)，同時(shí)與各個(gè)設(shè)備、系統(tǒng)廠家溝通和協(xié)調(diào)，確認(rèn)雙方的差異，并對(duì)照公安部發(fā)布的檢測(cè)測(cè)試工具，驗(yàn)證雙方的協(xié)議，制定即符合標(biāo)準(zhǔn)，又達(dá)到代碼和協(xié)議的一致的說明書，雙方已經(jīng)甲方均在說明書上簽字確認(rèn)，后續(xù)工作圍繞這份文件修正和測(cè)試，解決了雙方協(xié)議理解不一致的問題。

（2）由于采用了插件化的設(shè)計(jì)，對(duì)于不同的廠家的設(shè)備和系統(tǒng)，每個(gè)插件模塊我們安排不同的研發(fā)人員獨(dú)立地并行開發(fā)、聯(lián)調(diào)、測(cè)試，每個(gè)插件最終通過配置的方式納入到VMS 中。由于充分利用了插件化的設(shè)計(jì)，項(xiàng)目中可以通過安排多個(gè)研發(fā)人員并行開發(fā)來解決了項(xiàng)目工期短，細(xì)節(jié)復(fù)雜的問題。

（3）針對(duì)一些品牌的設(shè)備和轉(zhuǎn)發(fā)軟件平臺(tái)，安排有經(jīng)驗(yàn)的研發(fā)人員在原開發(fā)系統(tǒng)基礎(chǔ)上做了大量的優(yōu)化開發(fā)的工作。在這些定制化的軟件模塊中，根據(jù)對(duì)應(yīng)的廠家設(shè)備的具體情況，在保證了統(tǒng)一的訪問接口的前提下，量身定制，做了大量的優(yōu)化，在實(shí)際使用中視頻轉(zhuǎn)發(fā)的穩(wěn)定性和流暢性都非常好。

（4）針對(duì)協(xié)議升級(jí)到2016 版的問題，VMS 軟件的中對(duì)應(yīng)的接入模塊也要做相應(yīng)的修改并更換。由于采用插件化設(shè)計(jì)開發(fā)，在解決上面問題的同時(shí)，安排其他研發(fā)人員對(duì)協(xié)議部分的插件進(jìn)行開發(fā)并升級(jí)，通過配置進(jìn)行在線升級(jí)，對(duì)整個(gè)VMS 系統(tǒng)平臺(tái)的正常運(yùn)行沒有造成影響。

通過該項(xiàng)目的應(yīng)用，完善了視頻管理系統(tǒng)的協(xié)議細(xì)節(jié)、功能和對(duì)項(xiàng)目的適應(yīng)性，優(yōu)化了性能，也充分驗(yàn)證了當(dāng)初插件化設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。該項(xiàng)目2017年驗(yàn)收，使用至今運(yùn)行良好，用戶滿意度高。

3.2 非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議下的應(yīng)用

某市平安城市項(xiàng)目，項(xiàng)目該項(xiàng)目標(biāo)的達(dá)7 千多萬元，項(xiàng)目涉及高清監(jiān)控點(diǎn)位2000 多個(gè)，項(xiàng)目需要建設(shè)管理這些高清攝像機(jī)的視頻管理系統(tǒng)。

項(xiàng)目在技術(shù)上有兩大難點(diǎn)：

（1）前端設(shè)備數(shù)量多，其中包括高清監(jiān)控點(diǎn)位1800 個(gè)，微卡口系統(tǒng)33 個(gè)，制高點(diǎn)系統(tǒng)10 個(gè)，電子警察系統(tǒng)59 個(gè)，路口233 個(gè)，卡口系統(tǒng)9 個(gè)，一共2144 個(gè)攝像機(jī)；而且涉及到海康、大華、安訊士、宇視、SONY 等國(guó)內(nèi)外等多種品牌，系統(tǒng)中前期在路口、卡口等安裝的涉及到國(guó)外品牌的SONY 和安訊士的攝像機(jī)，還有早期的?？岛痛笕A的攝像機(jī)并不支持國(guó)標(biāo)(GB/T28181)協(xié)議，無法通過國(guó)標(biāo)協(xié)議接入VMS 視頻轉(zhuǎn)發(fā)軟件；

（2）需要向第三方軟件平臺(tái)，如電視墻管理系統(tǒng)，人臉識(shí)別系統(tǒng)等轉(zhuǎn)發(fā)非國(guó)標(biāo)視頻流。

針對(duì)以上難點(diǎn)，我們采取以下措施來解決：

（1）在VMS 非標(biāo)準(zhǔn)模塊的支持下，通過非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的接入方式接入這些老設(shè)備，即通過對(duì)設(shè)備廠家的SDK 定制開發(fā)接入，從而保證了視頻管理系統(tǒng)對(duì)非國(guó)標(biāo)視頻監(jiān)控平臺(tái)的兼容。

（2）用戶方的已建設(shè)好的第三方軟件平臺(tái)，如電視墻系統(tǒng)，人臉識(shí)別軟件系統(tǒng)等，不支持國(guó)標(biāo)視頻流，合同要求兼容這些軟件平臺(tái)，能夠轉(zhuǎn)發(fā)非國(guó)標(biāo)流。我們通過原先設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)模塊，在這個(gè)基礎(chǔ)上開發(fā)了一套專門的流媒體轉(zhuǎn)發(fā)模塊，對(duì)接收到視頻數(shù)據(jù)，不做任何處理封裝，直接轉(zhuǎn)發(fā)來實(shí)現(xiàn)該功能。

（3）通常非國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)都是采用SDK 的方式來接入，所以需要在原有國(guó)標(biāo)協(xié)議的基礎(chǔ)上，拓展協(xié)議，從而令系統(tǒng)可以兼容老的設(shè)備和系統(tǒng)。項(xiàng)目中需要拓展的協(xié)議包括：

在進(jìn)行登錄操作時(shí)，由于首次登錄需要服務(wù)端IP 地址、服務(wù)端端口號(hào)、服務(wù)器節(jié)點(diǎn)ID 號(hào)（20 個(gè)數(shù)字字符串）、登錄用戶ID 號(hào)（20個(gè)數(shù)字字符串），比較麻煩，特別是服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的ID 號(hào)、登錄用戶ID 號(hào)等，所以定義了在登錄之前可以通過用戶的用戶名（用戶別名，非ID 號(hào)），向用戶查詢?cè)撚脩裘腎D 號(hào)、服務(wù)器節(jié)點(diǎn)ID 號(hào)、父節(jié)點(diǎn)ID 號(hào)等信息；支持針對(duì)解碼器的實(shí)時(shí)音視頻點(diǎn)播、歷史音視頻回放、音視頻下載、視頻切換等功能。當(dāng)SIP 信令服務(wù)器收到客戶端發(fā)起的視頻切換信令時(shí)，根據(jù)編碼器、解碼器的設(shè)備ID 號(hào)、流ID 號(hào)進(jìn)行信息查詢，再找到一個(gè)匹配的流媒體服務(wù)器，把解碼器視頻切換信息發(fā)給流媒體服務(wù)器；當(dāng)視頻設(shè)備（IPC、編碼器、DVR、NVR 等）不支持GB/T 28181 協(xié)議時(shí)，需要通過SDK 或其他協(xié)議從這些設(shè)備獲取到視頻流（ES 流），對(duì)應(yīng)通過非標(biāo)協(xié)議接入的視頻流，需要再轉(zhuǎn)化為國(guó)標(biāo)定義的PS 流，發(fā)送給客戶視頻請(qǐng)求者。

通過良好的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)除了能支持國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的互聯(lián)和接入外，還能支持基于SDK 下的非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的接入，解決了項(xiàng)目上的難題，提高了視頻管理系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。目前該項(xiàng)目處于試運(yùn)行階段，運(yùn)行狀況良好。

4 總結(jié)

本系統(tǒng)基于GB/T28181 協(xié)議開發(fā)的視頻系統(tǒng)，該系統(tǒng)在聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中信息傳輸、交換、控制方面利用SIP(Session Initiation Protocol)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控域互聯(lián)。SIP 監(jiān)控域由SIP 客戶端、SIP 設(shè)備、中心信令控制服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和信令安全路由網(wǎng)關(guān)等功能實(shí)體組成。各功能實(shí)體以傳輸網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)SIP 監(jiān)控域內(nèi)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)交互。平臺(tái)提供符合標(biāo)準(zhǔn)SIP 協(xié)議定義的SIP 監(jiān)控域內(nèi)的互聯(lián)、級(jí)聯(lián)的功能；針對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)或者設(shè)備，開發(fā)SIP 網(wǎng)關(guān)，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的進(jìn)行接入、轉(zhuǎn)碼、轉(zhuǎn)封裝等操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備平臺(tái)的兼容和接入。

該視頻管理系統(tǒng)開發(fā)完成后，在多個(gè)項(xiàng)目上已經(jīng)得到運(yùn)用，用戶反應(yīng)良好，一定程度上反饋了當(dāng)初的設(shè)計(jì)和開發(fā)是滿足項(xiàng)目上的要求，在市場(chǎng)上具有一定的推廣價(jià)值。