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【摘 要】随着城市多平台视频监控系统的飞速发展，异构视频监控平台联网系统的设计与实现已经势在必行。针对异构视频监控平台联网系统的特点，提出异构视频监控平台联网系统的设计原则，系统总体设计方案以及主要功能设计，并提出关键技术指标，为异构视频监控平台联网系统的研究做出了积极探索。
【关键词】异构视频；监控平台；联网；系统设计；关键技术
近年来，公安部开展了一系列的科技强警示范城市建设工程，全国各城市都在公共区域建立了数目众多、标准各异的监控系统[1-2]。随着跨区域经济活动和人员流动的日益频繁，在各类安全事件处理中，出现了更多跨地市、跨部门、跨行业协同响应的需求[3-5]。然而，在实际的应用过程中，由于各种平安工程监控系统产品不兼容，给后期视频监控资源的共享带来了阻碍。
因此进行异构视频联网系统的设计与实现势在必行，本文探索综合应用视音频监控、通信、计算机网络、系统集成等技术，在城市、大型场所范围内构建的具有信息采集、传输、控制、显示、存储、处理等功能的能夠实现不同设备及系统间互联、互通、互控的综合网络系统，实现平安城市视频监控资源以及社会监控资源的共享，解决原有建设存在的问题，具有重要的现实意义。
1.系统设计原则
1.1满足要求、符合标准
按照异构视频监控平台联网系统技术要求，本方案设计严格按照公安部、省级公安厅有关文件、技术标准、规范、指导意见进行建设。在采用成熟技术和适用装备的基础上，充分考虑系统功能与性能的先进性和长远发展，确保系统高效运行，实现视频资源共享，确保建成后的视频监控系统兼容性强、安全可靠、便于扩展和维护[6-7]。
1.2采用主流平台，满足“良好的前端兼容性”要求
满足异构视频监控平台联网系统技术要求“视频监控平台兼容业界主流的前端设备，能够很好地保障前端厂家快速接入视频监控平台，且保证有稳定良好的接入质量”[8]。本方案采用主流的视频监控联网共享平台，通过联网网关将异构视频平台接入视频监控联网共享平台，实现视频资源共享、互联互通互控。
1.3满足先进、可靠、安全、实用、易维护要求
采用了业界领先的主流产品和业界领先的技术，满足技术要求关于“技术先进性”、“高可靠性”、“高安全性”、“高可用性”、“易维护性”的要求。
2.系统设计
2.1 系统总体方案设计
按照系统设计原则和 《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T 28181）、公安部GA/T669.4等标准规范，制定异构视频平台联网方案如图1所示。
2.2系统功能设计
对现有异构视频监控应用场景进行需求分析，总结现有的异构视频监控系统提供的各类功能的基础上，设计异构视频监控平台联网系统主要有如下功能：
（1）实时图像点播：包括视频采集、传输交换、控制和显示四个主要环节，实时图像通过UDP承载，在管理员的控制下，将摄像头的图像实时在视频监控客户端和解码器后的电视上播放出来。
（2）远程控制：视频监控客户端软件选择一个具有控制功能的摄像头后，可以进行远程控制。首先系统会判断用户对摄像头是否有控制权限，如果没有，视频管理服务器会拒绝用户的控制请求，并在视频监控客户端上提示出来。
（3）历史图像检索和回放：视频管理服务器上的数据库中记录了设备、通道、时间、报警同图像存储物理位置的对应关系，通过设备、通道号和时间段（可选），或通过报警信息，用户可以检索到已经录制的历史图像列表，双击即可播放。
（4）远程控制：在监控客户端上可以用图形化方式显示存储计划执行情况，正常录制、没有录制、无需录制等各种信息通过不同的颜色以柱状图的方式显示出来，对正常录制的部分双击即可播放。
（5）报警管理：当应急指挥系统启动布防时，一旦编码器检测到告警检测装置的开关量输入，系统将通过图像输出、视频、音频以及GIS地图等方式报警联动。
（6）人机交互界面：视频监控客户端支持图形化的配置界面，所有的增删改查操作全部可以通过图形化的操作完成，所见即所得。系统对设备、监控关系、报警、巡检结果等提供报表功能，整网设备运行情况一幕了然。
（7）分层分级管理功能：对于所有网络、视频资源进行分层分级的管理原则，管理本辖区内的各项资源；同时，上级能够对下级的资源进行调度。
（8）轮切业务：基于实时监控，对多路实况进行轮流查看的业务。
（9）多画面业务：视频监控客户端上，可以实现多画面的显示，多个画面之间的操作相互独立，比如：可以显示多路实况，可以显示多路回放，也可以部分画面显示实况、部分画面显示回放。
（10）视频存储管理功能：本系统支持对分布式异构视频资源的备份存储功能，实现统一的存储配置管理。
（11）共享功能：对于本部门所辖的视频资源可根据共享策略，在公安信息网中进行全警种的视频资源共享；对于与其他单位交换过来的视频资源可根据共享策略共享公安视频专网中的视频资源。
（12）运行监控功能：对于所有的视频资源、链路、设备等能进行全面的跨网监控管理。
3.关键技术指标
（1）图像质量：联网系统内视音频信息的显示、存储、播放应具有原始完整性，即在色彩还原性、图像轮廓还原性（灰度级）、事件后继性等方面均应与现场场景保持最大相似性，最终显示图像应不低于四级图像质量。
（2）摄像机容量：设计全网可管理视频摄像机数量可以达到50万路以上。
（3）用户容量：设计全网可管理用户数可达10万个以上。
（4）媒体解码标准：视频编码标准采用H.264标准。
（5）异构视频平台互联通信协议：采用SIP协议，详细要求符合《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T 28181）标准。 （6）媒体实时传输协议（RTP）与实时传输控制协议（RTCP）遵守以下国际规范：
RFC1889：RTP： A Transport Protocol for Real-Time Applications。
RFC1890：RTP： Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control。
RFC3550：RTP： A Transport Protocol for Real-Time Applications。
RFC3551：RTP Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control。
RFC3984：RTP Payload Format for H.264 Video。
（7）封包格式：1、媒体数据包传输采用UDP协议；
2、RTP包头：padding =0；extension =0； payload type =96；
3、H264分割包的包头约定：nal_unit_type=28；
（FU-A， Fragmentation unit）；
4、其它包分割参数填写约定按RFC3984规定。
（8）可靠性：核心的管理控制服务器采用双机热备，管理软件应能保证当某一子系统、子网络发生故障时，不影响其他子系统、子网络的运行。
4.结语
本文探索异构视频监控平台联网系统设计，综合应用视音频监控、通信、计算机网络、系统集成等技术，提出系统设计原则，设计异构视频监控平台联网系统设计方案以及主要功能，提出该系统设计的关键技术指标，实现异构视频平台媒体数据流的实时格式转换和转发。利用该系统，可对需要防范和监控的目标实施有效的视音频转换处置，并可为城市应急体系建设提供相应的图像声音信息平台，为保障城市和人类安全提供可靠技术手段，具有强大的社会效益。
参考文献：
[1]西刹子.天下安防—智能网络视频监控技术详解与实践[M].北京：清华大学，2010：4.
[2] 楚瀛.智能视频监控中的多特征融合问题研究[D].武汉：华中科技大学，2012.
[3] Lucas，B.and Kanade，T.An iterative image registration technique with an application to stereo vision[C].In Proceedings of the International Joint Conference on Artificial Intelligence，2009：674-679.
[4] 张剑.基于内容的智能视频关键监控技术及在公共安防中的应用研究[D].杭州：浙江大学，2012.
[5] 刘学军，徐鹏编著.交通地理信息系统[M].北京：科学出版社，2006.
[6] Anderson C，et al.Change detection and tracking using pyramid transformation technique[J].SPIE-Intelligent Robots and Computer Vision，2010，579：72-78.
[7] 宋波涛.智能视频监控系統的设计与实现[D].吉林：吉林大学，2009.
[8] J.Steffens，E.Elagin，and H.Neven，Person spotter-fast and robust system for human detection，tracking and recongnition[C].in Proc.IEEE Int.Conf. Automatic Face and Gesture Recognition，2011：516-521.
作者简介：
张杭，女，硕士，湖南大学信息科学与技术学院。 研究方向：计算机通信技术
蒋元良，男，本科，湖南广远视通网络技术有限公司 。研究方向：计算机通信技术
【关键词】异构视频；监控平台；联网；系统设计；关键技术
近年来，公安部开展了一系列的科技强警示范城市建设工程，全国各城市都在公共区域建立了数目众多、标准各异的监控系统[1-2]。随着跨区域经济活动和人员流动的日益频繁，在各类安全事件处理中，出现了更多跨地市、跨部门、跨行业协同响应的需求[3-5]。然而，在实际的应用过程中，由于各种平安工程监控系统产品不兼容，给后期视频监控资源的共享带来了阻碍。
因此进行异构视频联网系统的设计与实现势在必行，本文探索综合应用视音频监控、通信、计算机网络、系统集成等技术，在城市、大型场所范围内构建的具有信息采集、传输、控制、显示、存储、处理等功能的能夠实现不同设备及系统间互联、互通、互控的综合网络系统，实现平安城市视频监控资源以及社会监控资源的共享，解决原有建设存在的问题，具有重要的现实意义。
1.系统设计原则
1.1满足要求、符合标准
按照异构视频监控平台联网系统技术要求，本方案设计严格按照公安部、省级公安厅有关文件、技术标准、规范、指导意见进行建设。在采用成熟技术和适用装备的基础上，充分考虑系统功能与性能的先进性和长远发展，确保系统高效运行，实现视频资源共享，确保建成后的视频监控系统兼容性强、安全可靠、便于扩展和维护[6-7]。
1.2采用主流平台，满足“良好的前端兼容性”要求
满足异构视频监控平台联网系统技术要求“视频监控平台兼容业界主流的前端设备，能够很好地保障前端厂家快速接入视频监控平台，且保证有稳定良好的接入质量”[8]。本方案采用主流的视频监控联网共享平台，通过联网网关将异构视频平台接入视频监控联网共享平台，实现视频资源共享、互联互通互控。
1.3满足先进、可靠、安全、实用、易维护要求
采用了业界领先的主流产品和业界领先的技术，满足技术要求关于“技术先进性”、“高可靠性”、“高安全性”、“高可用性”、“易维护性”的要求。
2.系统设计
2.1 系统总体方案设计
按照系统设计原则和 《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T 28181）、公安部GA/T669.4等标准规范，制定异构视频平台联网方案如图1所示。
2.2系统功能设计
对现有异构视频监控应用场景进行需求分析，总结现有的异构视频监控系统提供的各类功能的基础上，设计异构视频监控平台联网系统主要有如下功能：
（1）实时图像点播：包括视频采集、传输交换、控制和显示四个主要环节，实时图像通过UDP承载，在管理员的控制下，将摄像头的图像实时在视频监控客户端和解码器后的电视上播放出来。
（2）远程控制：视频监控客户端软件选择一个具有控制功能的摄像头后，可以进行远程控制。首先系统会判断用户对摄像头是否有控制权限，如果没有，视频管理服务器会拒绝用户的控制请求，并在视频监控客户端上提示出来。
（3）历史图像检索和回放：视频管理服务器上的数据库中记录了设备、通道、时间、报警同图像存储物理位置的对应关系，通过设备、通道号和时间段（可选），或通过报警信息，用户可以检索到已经录制的历史图像列表，双击即可播放。
（4）远程控制：在监控客户端上可以用图形化方式显示存储计划执行情况，正常录制、没有录制、无需录制等各种信息通过不同的颜色以柱状图的方式显示出来，对正常录制的部分双击即可播放。
（5）报警管理：当应急指挥系统启动布防时，一旦编码器检测到告警检测装置的开关量输入，系统将通过图像输出、视频、音频以及GIS地图等方式报警联动。
（6）人机交互界面：视频监控客户端支持图形化的配置界面，所有的增删改查操作全部可以通过图形化的操作完成，所见即所得。系统对设备、监控关系、报警、巡检结果等提供报表功能，整网设备运行情况一幕了然。
（7）分层分级管理功能：对于所有网络、视频资源进行分层分级的管理原则，管理本辖区内的各项资源；同时，上级能够对下级的资源进行调度。
（8）轮切业务：基于实时监控，对多路实况进行轮流查看的业务。
（9）多画面业务：视频监控客户端上，可以实现多画面的显示，多个画面之间的操作相互独立，比如：可以显示多路实况，可以显示多路回放，也可以部分画面显示实况、部分画面显示回放。
（10）视频存储管理功能：本系统支持对分布式异构视频资源的备份存储功能，实现统一的存储配置管理。
（11）共享功能：对于本部门所辖的视频资源可根据共享策略，在公安信息网中进行全警种的视频资源共享；对于与其他单位交换过来的视频资源可根据共享策略共享公安视频专网中的视频资源。
（12）运行监控功能：对于所有的视频资源、链路、设备等能进行全面的跨网监控管理。
3.关键技术指标
（1）图像质量：联网系统内视音频信息的显示、存储、播放应具有原始完整性，即在色彩还原性、图像轮廓还原性（灰度级）、事件后继性等方面均应与现场场景保持最大相似性，最终显示图像应不低于四级图像质量。
（2）摄像机容量：设计全网可管理视频摄像机数量可以达到50万路以上。
（3）用户容量：设计全网可管理用户数可达10万个以上。
（4）媒体解码标准：视频编码标准采用H.264标准。
（5）异构视频平台互联通信协议：采用SIP协议，详细要求符合《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T 28181）标准。 （6）媒体实时传输协议（RTP）与实时传输控制协议（RTCP）遵守以下国际规范：
RFC1889：RTP： A Transport Protocol for Real-Time Applications。
RFC1890：RTP： Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control。
RFC3550：RTP： A Transport Protocol for Real-Time Applications。
RFC3551：RTP Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control。
RFC3984：RTP Payload Format for H.264 Video。
（7）封包格式：1、媒体数据包传输采用UDP协议；
2、RTP包头：padding =0；extension =0； payload type =96；
3、H264分割包的包头约定：nal_unit_type=28；
（FU-A， Fragmentation unit）；
4、其它包分割参数填写约定按RFC3984规定。
（8）可靠性：核心的管理控制服务器采用双机热备，管理软件应能保证当某一子系统、子网络发生故障时，不影响其他子系统、子网络的运行。
4.结语
本文探索异构视频监控平台联网系统设计，综合应用视音频监控、通信、计算机网络、系统集成等技术，提出系统设计原则，设计异构视频监控平台联网系统设计方案以及主要功能，提出该系统设计的关键技术指标，实现异构视频平台媒体数据流的实时格式转换和转发。利用该系统，可对需要防范和监控的目标实施有效的视音频转换处置，并可为城市应急体系建设提供相应的图像声音信息平台，为保障城市和人类安全提供可靠技术手段，具有强大的社会效益。
参考文献：
[1]西刹子.天下安防—智能网络视频监控技术详解与实践[M].北京：清华大学，2010：4.
[2] 楚瀛.智能视频监控中的多特征融合问题研究[D].武汉：华中科技大学，2012.
[3] Lucas，B.and Kanade，T.An iterative image registration technique with an application to stereo vision[C].In Proceedings of the International Joint Conference on Artificial Intelligence，2009：674-679.
[4] 张剑.基于内容的智能视频关键监控技术及在公共安防中的应用研究[D].杭州：浙江大学，2012.
[5] 刘学军，徐鹏编著.交通地理信息系统[M].北京：科学出版社，2006.
[6] Anderson C，et al.Change detection and tracking using pyramid transformation technique[J].SPIE-Intelligent Robots and Computer Vision，2010，579：72-78.
[7] 宋波涛.智能视频监控系統的设计与实现[D].吉林：吉林大学，2009.
[8] J.Steffens，E.Elagin，and H.Neven，Person spotter-fast and robust system for human detection，tracking and recongnition[C].in Proc.IEEE Int.Conf. Automatic Face and Gesture Recognition，2011：516-521.
作者简介：
张杭，女，硕士，湖南大学信息科学与技术学院。 研究方向：计算机通信技术
蒋元良，男，本科，湖南广远视通网络技术有限公司 。研究方向：计算机通信技术