項目概況

　　目前該區(qū)已完成了兩期的平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，包括400個一類模擬視頻監(jiān)控點、七個派出所監(jiān)控中心、分局監(jiān)控中心和視頻專網(wǎng)的建設(shè)。

　　本期項目主要根據(jù)省新三年規(guī)劃的要求，結(jié)合該區(qū)自身實際情況，對平安城市三期項目建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計。本期項目主要在一期、二期的基礎(chǔ)上，增加200個視頻監(jiān)控點。新增監(jiān)控點全部采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，使監(jiān)控圖像清晰度更高、細(xì)節(jié)更加清楚、監(jiān)控覆蓋范圍更廣，從而提高現(xiàn)場實時監(jiān)控、回放圖像的效果和監(jiān)控效能。同時，本期項目對區(qū)級監(jiān)控指揮中心進(jìn)行改造，實現(xiàn)新增高清視頻監(jiān)控點的接入、顯示、控制和錄像存儲，各級派出所監(jiān)控中心通過現(xiàn)有視頻專網(wǎng)對新增高清監(jiān)控點圖像進(jìn)行調(diào)用和錄像回放。

　　通過本期項目的建設(shè)使平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)一步覆蓋該區(qū)人流聚集、治安復(fù)雜區(qū)域，進(jìn)一步協(xié)助公安機(jī)關(guān)及其他相關(guān)部門通過本系統(tǒng)實時、直觀地了解和掌握該區(qū)的治安動態(tài)，通過及時的調(diào)度、指揮、處置，達(dá)到精確打擊、預(yù)防和控制違法犯罪、維護(hù)良好的治安環(huán)境的目的，有效提高社會治安管理能力。

　　需求分析

　　本項目基于原有平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，項目的建設(shè)主要考慮以下因素：

　　擴(kuò)大社會面監(jiān)控的力度，在重點部位、案件多發(fā)部位、治安復(fù)雜場所等區(qū)域的進(jìn)行視頻監(jiān)控補(bǔ)點，提高平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋范圍;

　　提高視頻監(jiān)控圖像清晰度和細(xì)節(jié)呈現(xiàn)能力，為重要取證環(huán)節(jié)提供更有效、準(zhǔn)確的證據(jù)和信息，從而提高公安對案件的響應(yīng)和處理效率;

　　項目的建設(shè)需考慮新舊系統(tǒng)的整合。在建設(shè)資金有限的情況下，盡可能利用原系統(tǒng)的設(shè)施，系統(tǒng)用戶端操作須實現(xiàn)新舊系統(tǒng)控制的統(tǒng)一性、便捷性，便于使用人員的操控;

　　隨著平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷推進(jìn)，系統(tǒng)規(guī)模越來越大，因此要求建設(shè)一套綜合管理平臺對龐大的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、處理。另外，結(jié)合公安業(yè)務(wù)的需求，系統(tǒng)的功能需求不僅滿足于簡單的視頻圖像存儲和調(diào)用，公安部門更注重視頻圖像信息與公安業(yè)務(wù)的融合，希望可通過平臺完成對海量視頻信息的收集、分析、管理、數(shù)據(jù)挖掘，充分發(fā)揮視頻信息直觀、動態(tài)的優(yōu)勢，實現(xiàn)其在公安業(yè)務(wù)上的綜合應(yīng)用，提升公安科技與信息化的應(yīng)用水平。

　　設(shè)計方案

　　前端監(jiān)控點設(shè)計

　　根據(jù)監(jiān)控點現(xiàn)場環(huán)境的實際需要，分別采用高速球型攝像機(jī)和固定攝像機(jī)。其中高速球機(jī)可以進(jìn)行水平和垂直方向的旋轉(zhuǎn)，從而具有監(jiān)控覆蓋的角度、面積大等特點，固定攝像機(jī)可對監(jiān)控部位進(jìn)行固定的24小時監(jiān)控，相對于高速球型攝像機(jī)不存在因攝像機(jī)轉(zhuǎn)動時引起的時間差而造成監(jiān)控盲區(qū)的缺點，是高速球型攝像機(jī)監(jiān)控的有效補(bǔ)充。高速球機(jī)主要用于等空曠、四處無遮擋、需要進(jìn)行全方位實時監(jiān)控的區(qū)域，如大型活動廣場、公園等人流密集的公共區(qū)域和十字路口。固定攝像機(jī)主要用于街道、出入口等需要進(jìn)行24小時定點監(jiān)控的區(qū)域。鑒于平安城市視頻圖像資料作為重要的技偵手段，具有事后追索的特點，同時出于投資成本的考慮，本項目主要以固定攝像機(jī)建設(shè)為主。

　　在高清攝像機(jī)的圖像分辨率選型上，通常圖像傳感器的像素均比編碼最大圖像分辨率要高，但在傳感器感光面積相同的情況下，若傳感器像素越大則平均每個像素點的感光面積越小，相同曝光時間內(nèi)的通光量越小，所以成像的低照度效果越差，因此，為確保監(jiān)控點在晚間低照度環(huán)境下的監(jiān)控效果，滿足全天候監(jiān)控的需求，本項目選用了1/3寸 CMOS日夜型130萬像素高速球型攝像機(jī)和固定攝像機(jī)，而沒有選用200萬像素的攝像機(jī)。當(dāng)然，在對圖像分辨率要求較高的特殊環(huán)境下，可根據(jù)實際情況選用200萬像素攝像機(jī)。

　　在高清攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口選型上，目前其的網(wǎng)絡(luò)接入方式有以太網(wǎng)(RJ45)、光纖(FC等)和EPON方式。其中，由于本項目采用租用第三方通訊運(yùn)營商的裸纖線路進(jìn)行點到點的信號傳輸，且各前端監(jiān)控點的位置分散，難以自行敷設(shè)光纖線路，難以發(fā)揮EPON一線串聯(lián)多個設(shè)備的優(yōu)點，因此本項目不考慮EPON。同時，出于網(wǎng)絡(luò)安全性的考慮，本項目選用具有光纖接入的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，可降低內(nèi)部視頻專網(wǎng)絡(luò)通過安裝在前端監(jiān)控點的以太網(wǎng)口而泄露信息的安全隱患。

　　高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機(jī)圖像信息基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，但網(wǎng)絡(luò)往往容易受各種因素的影響而造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩氯?，容易造成系統(tǒng)錄像缺錄。所以，本項目采用支持前端緩存功能的攝像機(jī)，并配置SD存儲卡，在網(wǎng)絡(luò)鏈路出現(xiàn)問題時，將圖像緩存在攝像機(jī)本地，一旦網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，緩存的圖像資料將自動上傳補(bǔ)錄到中心的存儲設(shè)備中，以提高系統(tǒng)錄像存儲的可靠性。

圖1 流媒體轉(zhuǎn)發(fā)的視頻傳輸模式架構(gòu)圖

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計

　　本項目的網(wǎng)絡(luò)主要由前端監(jiān)控點至派出所監(jiān)控中心、各級派出所至區(qū)級監(jiān)控中心以及監(jiān)控中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)組成。網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計應(yīng)考慮以下因素：

　　數(shù)據(jù)源的部署：明確產(chǎn)生數(shù)據(jù)(攝像機(jī))、接受數(shù)據(jù)(存儲設(shè)備、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備)和調(diào)取數(shù)據(jù)(客戶端、解碼器)的設(shè)備分布情況;

　　數(shù)據(jù)的流向和大?。好鞔_數(shù)據(jù)流的傳輸路徑、方向和大小，明確數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮R聚點和壓力所在;

　　網(wǎng)絡(luò)水平指標(biāo)：明確網(wǎng)絡(luò)的帶寬冗余、容災(zāi)能力，以及丟包率、時延等網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)性能。

　　本項目系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流主要由實時流、存儲流、回放流、組播流，流向如圖1所示，流媒體服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力最大，在組網(wǎng)時應(yīng)計算其最大傳輸帶寬的要求，在設(shè)備選型時應(yīng)確保其性能可滿足要求。

　　由于高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)均基于視頻專網(wǎng)進(jìn)行傳輸，因此進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時必須保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性，選用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要支持雙引擎、雙電源，保證核心設(shè)備的冗余，另外，為確保網(wǎng)絡(luò)的可靠性，本項目配置具有雙鏈路功能的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

　　存儲設(shè)計

　　本項目選用流媒體服務(wù)器+IP SAN的存儲模式。為便于日后監(jiān)控點的增加、系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，本項目采用分布式存儲方式，將流媒體服務(wù)器和IP SAN分別部署在各派出所監(jiān)控中心，同時在分局監(jiān)控中心部署一套存儲設(shè)備，用于重要資料的備份存儲。

　　本項目采用720P/30fps、H.264的圖像編碼存儲方式，每路碼流按4Mbps計算，每路視頻每天所需存儲容量為：4Mbps÷8×3600×24H÷1024≈42GB。本項目采用Raid5磁盤陣列方式，同時為提高存儲數(shù)據(jù)可靠性，增加1個校驗備份盤，對Raid5的校驗盤進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，存儲空間=磁盤容量×(磁盤數(shù)n-1-1)。

　　由于本項目選用流媒體服務(wù)器+IP SAN存儲方式，存儲流由流媒體服務(wù)器進(jìn)行處理轉(zhuǎn)發(fā)，流媒體服務(wù)器的性能直接關(guān)系系統(tǒng)存儲的可靠性和穩(wěn)定性，所以需根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模配置數(shù)量和性能適合的服務(wù)器，同時流媒體服務(wù)器必須配置雙電源、雙網(wǎng)絡(luò)口等冗余設(shè)施。

　　顯示設(shè)計

　　本項目的各派出所監(jiān)控中心已各自建有電視墻，同時均配置了模擬矩陣進(jìn)行圖像的切換顯示，但目前電視墻的性能則由于建設(shè)時間和建設(shè)資金投入的差異而有所不同。

　　本項目分為兩種情況：一種是采用CRT監(jiān)視器組成的電視墻，該監(jiān)視器只有模擬的視頻接口，不能進(jìn)行高分辨率圖像顯示;另一種是采用液晶監(jiān)視器組成的電視墻，該監(jiān)視器具有VGA、HDMI等數(shù)字接口，可顯示高清數(shù)字圖像。

　　本項目根據(jù)各派出所的現(xiàn)狀，對新增的高清視頻圖像采用不同的顯示方式。

　　對于由CRT監(jiān)視器組成的電視墻，則保留原有模擬矩陣進(jìn)行圖像的顯示切換，對模擬矩陣的輸入進(jìn)行擴(kuò)容，同時配置視頻解碼器，將新增的高清視頻圖像解碼為模擬圖像信號統(tǒng)一輸出至模擬矩陣，從而保留原有的圖像切換顯示方式對新增監(jiān)控點的圖像進(jìn)行顯示。該顯示方式雖減少了電視墻改造的投入，但只能顯示模擬分辨率的圖像，不能突出高清視頻圖像高清晰的優(yōu)勢。但同時，在更注重事后取證應(yīng)用的平安城市監(jiān)控系統(tǒng)中，該顯示方式較適合作為過渡性的使用;

　　對于由液晶監(jiān)視器組成的電視墻，則配置高清視頻解碼器，對新增的高清視頻圖像解碼輸出至電視墻進(jìn)行顯示。為實現(xiàn)新舊視頻圖像切換控制的統(tǒng)一性，便于使用人員操作，本方案通過綜合平臺對原系統(tǒng)硬盤錄像機(jī)的接入、取流，直接采用高清視頻解碼器對原系統(tǒng)模擬視頻圖像解碼輸出至電視墻進(jìn)行顯示。采用該圖像顯示方式后，電視墻圖像統(tǒng)一改由綜合管理平臺進(jìn)行切換控制，另外，為便于使用人員對新舊視頻監(jiān)控點的控制，如球機(jī)的旋轉(zhuǎn)、變焦等操作，本方案將原有模擬球機(jī)的控制信號改由通過原有硬盤錄像機(jī)進(jìn)行控制，高清網(wǎng)絡(luò)球機(jī)和原有模擬球機(jī)均統(tǒng)一由綜合平臺進(jìn)行控制操作。該顯示方式在實現(xiàn)模擬視頻和高清視頻圖像同時在電視墻進(jìn)行切換顯示的同時，與將模擬矩陣改為具備模擬、數(shù)字視頻管理的大型綜合平臺方式相比，大大地節(jié)省了建設(shè)費(fèi)用，適合模、數(shù)共存的新舊系統(tǒng)。

　　平臺設(shè)計

　　本項目的綜合管理平臺主要由中心管理服務(wù)模塊、集中存儲模塊、智能分析與檢索模塊、客戶端應(yīng)用模塊、報警服務(wù)模塊、大屏幕電視墻模塊、擴(kuò)展接口模塊等組成。出于日后系統(tǒng)的擴(kuò)容和對社會視頻資源整合的考慮，平臺支持GB/T28181、ONVIF等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并支持將其他各類第三方平臺轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，可實現(xiàn)多平臺的對接。

　　本項目綜合管理平臺采用分級部署方式，分別部署在派出所和分局。派出所劃分為二級平臺，是一個獨立完整的平臺系統(tǒng)，可獨自進(jìn)行管理，可獨立完成派出所本級的所有平臺業(yè)務(wù);分局劃分為一級平臺，基于二級平臺運(yùn)行，負(fù)責(zé)全網(wǎng)資源的統(tǒng)一調(diào)度、管理。在平臺性能運(yùn)行上，分級部署平臺引用了“云計算”的概念，平臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、處理分散在二級平臺完成，多個二級平臺可通過專網(wǎng)實現(xiàn)資源的共享和信息備份，一級平臺負(fù)責(zé)資源的分配和調(diào)度，實現(xiàn)平臺資源利用的最大化。

　　安全設(shè)計

　　由于平安城市的視頻監(jiān)控點均部署在城市街道等公共區(qū)域，高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)則將系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)暴露在城市“街頭”，大大增加了系統(tǒng)信息泄露的危險。因此本項目從物防、技防方面加強(qiáng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全。

　　物防：前端監(jiān)控點線路均在立桿內(nèi)敷設(shè)，提高線路的物理防護(hù)，同時將前端設(shè)備機(jī)箱安裝在立桿上，增加作案難度;

　　技防：前端設(shè)備機(jī)箱配置防盜報警設(shè)備，報警信號接入前端攝像機(jī)的報警輸入，通過網(wǎng)絡(luò)將報警信息傳回監(jiān)控中心，并由綜合管理平臺接受、管理。如前端機(jī)箱被撬開等報警出發(fā)時，防盜報警設(shè)備在現(xiàn)場發(fā)出聲光警報震懾作案份子的同時，監(jiān)控中心平臺馬上發(fā)出相關(guān)報警提示，并自動控制前端攝像機(jī)(球機(jī))對機(jī)箱區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。同時，本項目選用具有光纖接入的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，可降低內(nèi)部視頻專網(wǎng)絡(luò)通過安裝在前端監(jiān)控點的以太網(wǎng)口而泄露信息的安全隱患。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　結(jié)語

　　無論是模擬視頻還是目前采用的高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)均離不開公安部門的業(yè)務(wù)需求。因此系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)必須結(jié)合當(dāng)?shù)毓膊块T需求和實際，做到因地制宜，這樣才能充分發(fā)揮系統(tǒng)的應(yīng)有作用。

　　(本文作者現(xiàn)任職新東方電子技術(shù)工程有限公司營銷部部長)