视频监控系统

建设背景

随着城市现代化建设的加速发展，城市治安管理的日常防控和应对重大、灾害等特殊突发公共事件的安全防范压力愈来愈大，国内很多城市的治安视频监控系统的建设规模及管理方式并不能满足日常指挥调度和技术防范要求以及应对突发公共事件和组织重大保卫警卫活动的需求，因此，部于2005年年底正式启动了全国平安城市建设项目。旨在通过建设城市社会治安监控系统来打造良好社会治安环境，创建和谐社会。

而视频监控手段作为平安城市项目里最基础的部分，在潜在威胁提前预警、提高城市管理水平、确保城市公共安全、维护社会政治稳定等方面发挥了积极作用，然而随着市政建设不断扩大，城市规模不断膨胀，流动人口持续快速增加等因素带来了相应的社会治安、交通、桥梁、各职能部门协作等一系列新问题，因此一方面需要扩大视频监控系统的覆盖范围、提高系统智能化程度，另一方面需进一步推进系统综合管理网络化、数字化进程，兼顾节能环保原则，建设统一的信息通信、指挥、预警一体化专用平台，实现各部门分级管控，提高政府各相关职能部门间的协调合作能力。

近年来，全国各省市区县已建设了多期治安监控系统，数量、规模和覆盖面上日益扩大、功能不断完善，在道路交通管理、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。

建设目标

系统要求完成对数字高清视频资源的转发、存储及管理，同时满足实时监看、事后录像调用的功能要求。

l  实时监控

能够实时调看到重要路口的图像。

所有的监控点可以根据监控点编号、监控点名称或者属地分类的方式，简单方便的调用。也可以通过条件查询的方式，获得想要调取的一个或者多个图像。不但可以通过列表的方式调用，也可以通过与GIS地图结合的方式形象直接地调用。

调取的图像画面通过图像工作站或大屏上墙等方式进行查看。图像工作站可以单画面或者多画面显示。可以设置通过图像预案或视频轮巡预案满足特定情况下，如大型保卫工作等需要。

整个系统具有完善的权限和级别的概念，能够做到合理、有利的分配用户。

l  事后取证

所有的前端高清摄像机视频图像均进行存储，满足事后的回放需要。高清视频采用8Mbps、25 帧/秒1080P分辨率、H.264压缩格式的方式存储一定的期限，可以通过历史资料的调阅，真实再现现场的细节。

监控视频录像要能满足以时间、地点或者事件的方式进行检索。录像在回放的过程中能够进行慢进、快进、逐帧、倒放和暂停等操作。

视频监控录像能够以流媒体的方式边回放边下载，也可以按照时间段来打包下载。

录像具有防篡改功能，确保录像资料的真实性和有效性。同时还应能被第三方系统调取和分析。

l  资源共享

通过GB/T28181联网规范，将系统的视频资源共享给接入联网平台的各接入单位，同时也可查看、调阅其它接入单位共享的视频图像资源，实现资源的有效共享。

建设方案

信令及媒体流示意图

l  中心管理单元

是视频监控平台的核心单元，负责实现前端设备、客户端的接入、各单元的信令转发控制处理、报警信息的接收与处理以及业务支撑信息管理；基于J2EE体系和Web Service标准，是整个系统的核心组件，提供统一的认证、、管理服务。作为管理模块，对系统内的用户、角色、权限、视频监控设备、报警设备、各种服务器进行集中配置管理；作为应用模块，提供各类安防监控业务。并提供完善的日志管理和审计功能。同时，校时功能对监控专网内全部设备进行网络校时，保持全部设备时间统一，可由操作员发起手动校时或中心服务器启用定时自动校时功能。

l  客户端接入单元

负责响应客户端提交的系统请求服务，并进行视频分发和存储的调度管理；客户端接入单元是系统的客户端接入网关，是系统与客户端会话的模块，部署在客户端与中心管理服务之间。主要功能是：

1)        信令转发

客户端接入单元实现客户端的接入，接收和转发由客户端发来的信令。

2)        客户端信令处理

对于客户端发出的请求消息，先在客户端接入单元进行鉴权，如果有必要则转发给中心管理服务鉴权。鉴权通过后转发给对应的服务器。

l  流媒体转发单元

支持实时视频数据的转发及分发；支持存储数据的回放点播(VOD)；支持Qos管理，对带宽进行合理使用，支持设备的流转发，支持用户和事件的优先级管理，支持级联和分布式部署，支持负载均衡功能。

l  网管单元

1)        平台流媒体节点管理

可提供平台流媒体节点的管理，可以实现了解整个网络系统配置及分布；了解当前的网络系统中所有流媒体节点运行状态；实现根据管理区域的范围进行分级管理。

统计和管理系统内流媒体节点等服务器的信息，状态（如在线情况、CPU、网络、硬盘等使用情况）。如下图所示，状态不正常的流媒体节点可红色标注显示。

2)        日志管理

提供系统操作日志的管理，包括应用日志、系统操作日志、告警日志，以及监控业务、应用相关的所有重要操作记录在应用日志，系统的所有操作记录在系统操作日志中，所有的告警信息记录在告警日志中。日志包括运行日志和操作日志两种，运行日志应能记录系统内设备启动、自检、异常、故障、恢复、关闭等状态及发生时间；操作日志应能记录操作人员进入、退出系统的时间和主要操作情况。支持日志信息的查询和报表制作等功能。对图像存储设备的容量监控日志。日志保存时间长度可以设置，但原则上不可以删除。系统平台日志主要包括操作日志、报警日志、系统日志、监控日志以及设备历史状态日志。所有日志能够导出，具有日记数据保护功能，可以设定禁止修改功能，保证日志数据的真实性。

3)        故障管理

实现对系统设备、网络等故障信息的维护管理。

实时监控各级系统的运行使用情况，包括主机的处理器、存储器、网络资源的使用率信息、各设备能力及占用率信息、数据库、和应用系统等运行情况和告警信息，根据告警级别提供声、光等方式通知系统管理员。

平台拥有强大的巡检管理系统，能够使维护部门掌握系统的在线运行情况、设备故障情况，实现对前端监控图像的视频质量诊断，了解视频图像的清晰状况，平安城市视频监控系统的建设好坏直接关系到干警执勤破案的效率高低，而对平安城市视频监控系统的维护也至关重要，出现故障不可避免，但及时发现故障，从而排除故障，却是系统能够长期稳定运行的重要因素。

l  WEB应用

用户可以通过WEB service服务实现管理平台的访问和配置功能。基于J2EE体系和WebService标准, 为系统管理、流媒体、报警转发、集中存储检索等所有应用服务器提供统一WEB访问配置界面，为前端监控设备提供统一远程监视查询WEB访问界面。

l  数据库

由数据库服务器和磁盘阵列柜组成，负责平台核心运行数据和业务数据的存取，存储的主要信息有设备配置信息，日志信息，用户信息，权限信息，故障信息，报警信息及会话信息等；数据库服务器主要负责对系统数据的写入和对历史数据的存储，提供数据的查询、修改和删除服务。同时，承担数据库用户的管理，数据备份，数据恢复，数据冗余处理等。支持业界主流数据库，包括Sybase、MySQL、SQLServer、Oracle、PostgreSQL等数据库。

数据的日常维护，包括数据的定期备份、数据库异常后的恢复、用户访问权限的管理、数据库各个服务模块的优化等。

系统功能

l  监控操作功能

平台可实现网络化监控功能、视频操作功能、数字化录像存储功能、远程图像实时调度、历史录像调阅功能、系统集中管理控制、设备异常告警功能、图像抓拍功能、图像轮巡功能、图像分发功能、电视墙管理功能。

通过操作管理客户端和业务管理客户端，可以单画面或多画面显示实时视频图像，支持多种规格画面的组合显示方式。

轨迹控制优化：可以添加多条轨迹，并可自定义轨迹名称保存至中心数据库，针对单条可以开始录制，停止录制，开始调用，停止调用，并可显示当前操作状态，可以添加或删除调用轨迹；

广播和对讲功能：丰富预览树功能，加入广播和对讲，如果选中的是通道，弹出对讲菜单，点击对讲菜单进行语言对讲。如果选中的是区域，弹出广播菜单，点击广播菜单对区域下的设备进行语音广播。

主码流子码流切换功能：在预览列表树和预览窗口的右键菜单中添加主子码流切换功能，点击码流切换，进行主码流子码流的切换。

预案管理功能：实现播放预案配置，主子码流，画面分割，每个画面对应通道等。

告警处理功能：支持对告警的处理。

图像的电子放大功能：浏览图像时，选择电子放大功能，可以对某区域的图像画面进行放大，放大到整个窗口。

具备图像自动轮巡功能，可以用事先设定的触发序列和时间间隔对监控图像进行轮流显示，能对云台摄像机或球机进行多个预置位、多条巡航线路、多个巡航方案的设定，可以设定在不同的时间段执行不同的巡航方案；

分组轮巡控制功能：可以进行暂停及手动翻页

配置监控点轮巡：包括轮巡的画面分割，轮巡的间隔，轮巡的码流类型等。手动调用轮训执行。

l  告警功能

灵活的告警机制，实现精确到摄像头的个性化告警选择。

平台支持系统所有告警消息的接收，包括对IO报警、移动设备报警、智能分析报警等。

1、告警显示

接受的报警信息按照接收到的时间从晚到早在列表中进行展示；

同时收到多个报警信息时，能够按照警情级别优先显示。

2、告警联动

按照报警事件可配置

支持多种告警联动方式，联动动作包括：弹图像、地图闪烁、声音报警、报警文字视频叠加、对讲。

3、关联信息查看

报警接受消息显示在报警信息栏中，选择有关联信息的报警消息，可查看报警信息所关联的图片或关联录像，在回放录像时可以进行快进慢放，暂停，单帧前进，裁剪，抓图等操作。

4、告警处理

对于告警信息，值班人员可以输入处警信息、警情确认信息并保存，将已处理过的报警和未处理过的报颜色区分列出，未处理报警高亮显示。

5、报警信息管理

所有报警信息自动保存到数据库，可以对报警信息进行统计、查询和打印等操作。

l  访问界面

平台具备友好的客户访问界面、管理界面。支持C/S、B/S和插件访问方式。下图为B/S客户端和插件访问界面：

下图为C/S客户端访问界面：

l  权限控制功能

平台具备灵活的权限控制能力，可以根据用户需要进行灵活配置。支持分级、分组、争用、锁定等云台控制管理能力。

支持对云台的锁定、解锁及云台抢占功能，云台抢占时进行通知。

支持监控点的模糊查询：在监控视图，录像回放，监视屏控制等模块的模糊查询，方便监控点的快速定位；

对于在告警列表中的告警可以直接点击定位到预览列表树上的监控点，方便用户直接查找到监控点。

l  校时功能

平台和前端设备、存储设备之间具备时间同步功能，可跟NTP/校时时钟源进行时间同步。可将系统内所有设备与中心时间服务器关联，定期进行时间同步，提高视频录像时间记录的正确性。平台支持自动校时与手动校时功能，可固定设置好每天的设备校时时间，系统按照事先设置自动执行校时功能，或采用手动校时方式执行。

l  摄像头控制功能

平台具备摄像头预置位设定、巡航设定、多点定位设定能力，区域联动告警功能。能够实现对前端云台镜头的全功能远程控制，包括云台的旋转和自动扫描、镜头的变倍变焦、快球预置位的设置和启动、快球巡航轨迹的设定和启动等。

PC机上的上下左右按键支持云台控制。

可接入罗技的USB摇杆进行预览，上墙等控制操作。

操作者在实时监看视频图像、或者在回放视频录像时，发现可疑行为、重要线索、违章车辆等情况，可进行图像抓拍或抓录功能。可以选择单张抓拍或者连续抓拍，选择连续抓拍后可以选择按帧抓拍或按时间抓拍。选择按时间抓拍后可以选择抓拍间隔，范围是200ms-3s。选择连续抓拍后可以选择连续抓拍张数 3-5张。

在抓图预览界面可以选中某张图片进行复制，然后可在文档或者右键中进行粘贴；抓拍后提示抓图结果以及提供快捷查看。

l  GIS功能

基于GIS的底层地理空间数据管理平台，系统集成GIS数据服务和GIS功能服务，GIS数据服务通过接口提供空间数据，GIS功能服务通过接口提供空间数据处理功能。

系统在终端上显示行政区域的基本图层信息，在地图操作功能方面支持放大、缩小、拖动、框选、测距（面积）、截图、标注监控点位、清除操作等功能。还可以进行报警源设备的点位标注、着重显示，目标轨迹路线的展示等。通过选择在基础图层上添加的摄像机点位标注可以直接调阅实时视频图像和录像信息，方便对视频资源的查找。

l  网管功能

平台具备完善的网管功能，可监控平台所有服务器、接入设备的状态并提供故障告警能力。

网管服务器对系统内的网络运行状况，设备运行状况、服务器运行状况进行监视和管理。主要实现以下功能：

l  统计和管理系统内服务器的信息，状态（如在线情况、CPU、网络、硬盘等使用情况）；提供平台流媒体节点的管理。可以实现了解整个网络系统配置及分布；了解当前的网络系统中所有流媒体节点运行状态；实现根据管理区域的范围进行分级管理。如下图所示，状态不正常的流媒体节点可红色标注显示。

l  统计和管理系统内所有设备的信息，包括前端摄像机、视频等状态。如下图所示，能统计不在线、硬盘异常、视频通道异常的设备数量，并详细显示。

l  统计和管理系统内的用户信息；

l  系统日志管理：生成异常信息报表。提供系统操作日志的管理，包括应用日志、系统操作日志、告警日志，以及监控业务、应用相关的所有重要操作记录在应用日志，系统的所有操作记录在系统操作日志中，所有的告警信息记录在告警日志中。主要是提供根据不同的查询条件对操作日志，报警日志，系统日志、事件日志进行查询的功能。

如下图所示，平台提供所有操作的日志并分类管理，可查询。

l  统计报表管理：平台提供业务的统计报表功能。

查询结果可以以EXCEL电子表格的方式导出，方便工作人员对一些突发事件进行事后查找原因。日志查询主界面将根据用户的查询日志权限的种类列出日志界面，没有查询权限的界面将不给出。

系统能够提供设备硬件和软件版本信息，对远端的网络硬件设备支持远程软件版本和配置文件的升级；

l  平台部署功能

平台支持分布式、分级部署能力。管理服务器支持多服务器分布式处理模式，并能实现从处理模式向分布式处理模式地平滑过渡。可保证网络管理系统能适应用户网络规模的增长。

l  平台联网功能

平台遵循GB/T28181标准规范要求，支持和其它的视频平台进行互联互通，实现视频资源的共享共用。无论是作为上层的综合控制方，还是作为下层的资源输出方，系统都能提供完整的信息传输、交换、控制标准接口。控制的基本要求包括鉴权、状态信息报送、资源列表获取、实时视音频点播、实时视频PTZ控制、报警通知、报警解除、报警记录查询、设备状态查看、录像检索、录像回放、录像下载等，传输的信令符合SIP消息体格式。媒体流通道传输的视频数据采用H.264/MPEG-4编解码标准，音频数据采用G.711/G.723.1/G.729/SVAC编解码标准，视音频数据统一采用PS存储封装格式。

关键应用技术

l  中间件技术

在中心平台的集成中，要实现不同操作系统、不同数据库之间的跨平台的分布式应用。采用中间件技术，可以在不改变原有系统的前提下，实现已有系统的信息整合。构造完整的、健全的信息集成系统，可以很好地把不同部门的多种软件及信息数据结合为一个有机的协作整体。在中心平台的建设中，中间件技术将起到关键的作用，是数据处理系统、信息发布系统的实施基础。中心平台的基础中间件将充分考虑信息平台的实际需要和特点（如：多源异构数据整合等），并选用成熟的、符合国际标准的中间件（如J2EE等）。

l  构架和构件技术

基于构架和构建的软件体系结构能够通过对系统构造的理解来提高有关软件工作人员的系统设计和系统分析能力，分析，从而在系统组织、结构重用、运行模式、系统分析和系统维护等方面降低软件设计和开发的成本，促进软件系统生产的效率提高。

采用基于构件的技术和UML建模语言来进行系统的设计，实施迭代式的设计开发。统一建模语言（UML）具有直观化，明确化特点，是构建和文档化软件系统产物的通用可视化建模语言。UML可以与所有的开发方法、生命阶段、应用领域和媒介一同使用。

l  工作流技术

各应用子系统都将采用分布式构件进行搭建，为将来的构件重用和组成基于工作流和集成流的高级的中间件打下良好的基础。当各种领域构件建成功以后，可以通过基于工作流的高层中间件来进行高层次的集成。

工作流过程定义语言将现存的构件通过工作流结合起来，通过工作流引擎执行工作流来实现新的系统流程和功能，而不必重新开发新的应用构件，大大增强了系统的灵活性和可重用性，最终可以达到适应变化迅速的用户需求的目的。

l  XML 和Web Services 技术

中心平台当中的数据具有多源异构的特点，对于此类数据的处理首先要求对数据的描述要有简单易行的一套标准。XML是现在流行的数据交换标准,特别适合表述和交换复杂的数据对象和类型。在信息平台的建设过程中，数据采集及数据处理系统把XML作为数据格式描述的统一标准，并纳入数据规范的制定当中。同时，在数据分析中，也便于采用数据挖掘、OLAP（联机事务分析）等技术的应用。另外Web Services 技术支持XML，SOAP，WSDL， UDDI等开放标准，可以通过HTTP协议实现穿越防火墙的软件互操作和数据交换，实现跨越各种技术的软件集成 。