浅析模数结合城市安防监控平台建设

　　平安城市建设是一个庞大、复杂的体系工程，特别是对于平安城市的核心--视频监控系统，由于区域内业务需求、平台方案选择的差异，以及标准、协议不统一，要建立城市级统一综合的安防监控平台，实现对用户透明的视频资源互联互控，系统整合的难度较大。特别是对于已建成的局部区域视频监控系统，如何实现模拟、数字技术的集成，实现综合型的监控平台，成为在平安城市安防系统建设中的一个较为棘手的问题。

　　一、模、数监控系统的特点和现状

　　在视频监控技术的发展历程中，视频监控系统经历了一个从模拟信号监控系统、到数模结合方式的视频监控系统、到全数字化的远程联网视频监控系统的发展过程。不同技术发展阶段都各自形成了具有自身典型特点的安防视频监控解决方案，并以各自的特点而广泛应用于各类安防监控领域中。以下就是几种比较常见的视频监控建设方案：

　　一是以模拟矩阵为代表的实行响应强、链路独占专用的模拟监控系统，主要用于对图像质量、实时控制响应要求较高的场所，技术成熟，实时性好。值得一提的是，随着安防技术的发展，大部分主流品牌的模拟视频矩阵，已经较好的解决了自身系统多级联网功能，采用多路视频光端机上下传视频图像实现模拟图像的联网功能。然而，由于自身技术特点限制，模拟监控在联网链路成本，图像调用控制并发数量上存在难以突破的的瓶颈。因此，该类系统应用常见于一定区域范围独立监控系统，或者是中、小型的视频联网系统中。

　　二是部分数字化系统(DVR)，主要以视频监控数字化存储、传输发展起来的数字监控系统，该系统突破了模拟矩阵系统在视频联网方面的局限性，通过将前端视频信号数字化后进行存储和处理，并依托TCP/IP网络进行视频流传输转发，实现了视频的多层级远程联网调用功能，较大的降低视频联网系统的链路成本，并通过流媒体转发、虚拟数字矩阵切换等技术实现和提高了视频联网的并发用户数量。在当今的应用中，该系统较为常见的案例是小范围的单独的区域系统或者与模拟矩阵监控共存的中、小区域视频联网系统。

　　三是第三代完全数字化的视频监控系统。这种系统以TCP/IP网络为依托，通过采用IP摄像机，百万像素高清处理传输、NVR存储，网络组播协议等新兴数字视频技术，从前端图像采集设备输出时即为数字信号，基于TCP/IP协议，采用流媒体、网络组播技术实现视频在网上的多路复用传输，并通过网络虚拟（数字）矩阵控制主机（IPM）来实现对整个监控系统的指挥、调度、存贮、授权控制等功能。全数字化的视频监控系统由于在视频处理、智能应用等监控领域存在巨大的优势，被认为是未来视频监控系统发展的趋势，目前行业也已经出现部分较为成熟的平台产品，但是，目前全数字化系统也存在着建设成本仍然偏高，传输链路安全方面等一些问题有待进一步完善。

　　在平安城市建设中，以上三类系统往往共同存在，并在各自区域范围内形成相对的独立的区域自治或联网系统。而在平安城市的视频监控联网系统中，实现以上各类独立或局部区域网络视频监控系统的联网，实现对用户透明的城市级安防联网统一平台，是平安城市建设中一个关键核心问题。

　　二、模、数混合监控系统的基本架构和实现

　　要建立统一综合的城市级视频监控平台，实现不同区域平台、局部方案之间的视频资源互联互控，必须根据以上常见的三类视频联网系统的不同特点，突破现有方案之间技术、协议的差异，实现各系统在数字化平台方案下的兼容。一种较为理想的架构解决方案就是，通过将视频码流与控制码流进行分流处理、传输，并结合建立自身的多层级的权限分配和认证系统，以及分层级的流媒体复用转发的并发视频调用层，从而最终实现对用户透明的综合视频监控联网平台。下面本文就视频流、控制流分流实现、权限分配和认证的建立、和多层级的并发承载均衡等几个关键方面，对视频监控平台的基本架构方式，来分别介绍。

　　1、视频码流的的传输架构

　　视频码流在前端数字化传输的方式来源较典型的方式主要有3种：一是对于前端所有接入视频，通过视频分配器一分为二，一路全部进入矩阵作为本地监控系统视频调用控制的来源，另一路通过DVR或编码器实现视频数字化存储传输，并通过视频监控平台的对DVR和编码器的软件集成来实现视频码流点播、切换和回放；二是对于前端视频接入矩阵后，在视频切换矩阵预留多路输出作为视频编码来源，由监控平台通过视频控制网关（VRT）实现对局部区域视频矩阵的接管和远程控制，实现图像源的选择和切换；三是对于纯数字系统的视频码流，一般取自于视频系统的流媒体服务器或视频组播流，通过对纯数字监控系统的控制、调用协议、解码控件等SDK集成实现码流获取。

　　2、控制互联的实现架构

　　对于不同技术平台的资源进行互联控制、调用，是建立城市级综合图像监控平台的难点之一，不同监控方案采用的控制技术、协议的差异巨大，即使在同类平台下，不同品牌的设备的控制实现方式也有个体差异，要实现对用户透明的统一界面、统一终端的一键式前端视频资源无差别化调用、控制是一个很大的挑战。为实现这一目标，我们采取了统一图像控制网关（VRT）设备的方法，形成统一的监控控制流层级，通过图像控制网关（VRT）对不同平台和产品控制协议的翻译和扩充兼容，最终实现对用户透明的前端视频资源调用和控制。

 
　　一方面，图像控制网关（VRT）对前端模拟矩阵系统的控制信号全面接管，并依托TCP/IP网络实现对模拟矩阵控制信令的传送和接收，和各地资源列表对综合监控平台的同步和上传；另一方面，由综合监控平台内部实现对其它区域数字系统控制协议的整合，实现综合监控平台。由于图像控制网关（VRT）的可扩充性，可以对不同品牌矩阵、甚至DVR系统进行协议的扩充，从而实现多种不同品牌设备之间的兼容。借助可扩充式图像控制网关（VRT）系统，依托TCP/IP可以形成相对独立的控制信令传输层，并在此基础上构建出完整的分布式数字、模拟混合型的视频联网监控平台。图像控制网关（VRT）取代了传统模拟矩阵主机，使得传统模拟矩阵监控系统和数字视频监控系统可以统一权限、统一资源、统一编号、统一管理，从而真正意义上的实现了数字和模拟监控系统的无缝结合。

　　2、权限控制系统的建立

　　在大型的多用户视频监控平台中， 各类用户及其权限划分及控制较为复杂，建立独立、健全的权限控制、认证体系也是建设综合视频监控平台需要重点考虑的问题。通过建立分布式用户权限数据库，设置不同用户的组别，以及组别的权限维度，实现不同用户可调控资源列表的不同展现，并实现观看、控制、设定状态等多种具体监控权限的控制的管理，是建立用户权限控制认证系统的中心任务。值得注意的是，为了保证整个视频监控系统的可靠性和健壮性，保证综合视频监控体系在某个节点出现故障时，可以继续保证其它区域节点的独立运行，对于权限控制和认证体系也应考虑分层建设，各级权限数据库之间应通过相应的同步机制，对各地用户权限数据的进行同步，实现统一管理。

　　3、并发层级的建立和管理

　　综合视频监控平台一方面要对各局部区域监控系统的前端视频资源的进行全面整合，另一方面又承载着大量并发用户资源请求和调用的负荷，以我市社会治安监控平台为例，目前平台接入前端摄像头资源超过15000多路，实际注册用户数超过500多个，最高峰视频并发路数达到800多路，连接带宽接近2GB。对于如此大的用户请求和流量，合理的并发层级规划和流媒体服务部署显得至关重要，层级部署方式有利于大大减轻干线网络链路和设备压力，同时可以进一步提高系统整体实时响应和可靠性。在实际建设中，对于并发层和流媒体规划部署，应根据各局部区域实际监控业务需求来具体确定，一般的规划原则是结合整体TCP/IP网络链路规划，在视频需求业务达到和超过一定量的行政层级范围设置一台至多台流媒体服务器，将当地请求限制为当地流量，实现分层的并发请求负载均衡，以减轻对上级业务系统和干线链路的负荷。

　　采用分布式权限控制和认证体系，和分层级对并发层和流媒体服务器的部署，进一步增强了综合视频监控平台的可靠性、稳定性和健壮性，同时，也符合综合平台框架的分层级、模块式的建设思路，有利于综合平台根据实际业务需求不断地向外扩展和延伸。

　　三、结束语

　　建设城市级模、数混合型视频监控平台是平安城市安防体系建设中一项复杂和综合性较强的工程，本文结合在建设模、数混合型综合视频监控平台实践中的一些体会，以期抛砖引玉；可以预见，随着安防技术和视频技术的飞速发展，以及经济社会对城市安全防范水平越来越高的要求，统一界面、统一管理的视频综合监控平台技术将得到进一步完善和发展，并逐步成为城市视频监控集中管理、互联调度、智能控制和视频信息深化应用的一个关键支撑平台，在未来的城市管理、社会治安等方面发挥更为巨大的作用。

　　                   （作者单位：深圳市公安局科技通信处 李石华）