平安城市建设中视频多业务综合处理及级联的技术架构

文│ 宁波三维技术有限公司 叶利芳

1 前言

在各地平安城市建设中，各地公安机关都把城市治安动态视频监控系统作为一项重要的技术手段。

随着社会经济的发展，人民生活水平不断提高，对居住环境的要求也越来越高，与此同时，随着社会的不断开放、人员往来的不断增加，特别是外来人口的流动增加，治安形势日益变得严峻，加强对辖区各路段、企事业单位、行政街道等的治安管理变得十分迫切，对此，各地公安机关已意识到在增加警力、加强装备以增强治安防范能力的同时，必须依靠科技的手段与力量，以技术防范来改善、加强整体的防范能力，加强对辖区各道路路面的监管，快速处理各类事故，及时地控制罪案的发生，防患于未然。即使发生了警情，也可以快速地组织警力迅速出击，提高对犯罪的快速反应能力，有效制止案件的发生，提高破案率。

2 城市治安动态视频监控技术分析

目前应用于城市治安动态视频监控系统的视频解决方案主要有以下三种：

（1）以模拟矩阵为核心的视频监控系统

矩阵自从问世以来就在监控领域占据着非常重要的地位，“模拟摄像机+光端机+视频分配+模拟矩阵+DVR”逐渐成为视频监控系统的主流建设模式，同时在城市治安监控行业占据了大量的市场份额。

随着城市的不断发展，系统规模的扩大及各个系统的相互融合必然成为系统发展的趋势。核心设备采用多功能（包括视频接入、切换控制、分配存储、平台管理等）集成的DMS（Digital Management and Storage）存储控制系统解决方案，结合公安视频信息专网和二级数字视频共享平台，为大规模的城市治安动态视频监控系统提供了实用的解决方案。

早期的城市治安动态视频监控系统大都采用这种解决方案，这是各地公安机关建设城市治安动态视频监控系统的基础架构，在数字高清普及的今天，这种技术架构也还具有积极的应用价值，因为它能很好地满足公安实战应用所要求的快速响应、上下级联等功能要求，真正做到公安机关对城市治安动态视频监控系统所要求的“双链、双备、互控”（注：双链是指公安所要求的级联链路和平台链路）。

（2）基于IP网络的数字视频监控系统

网络技术的发展促使基于IP网络的视频监控系统应用日益广泛。在对视频传输质量、控制实时性要求很高的城市治安动态视频监控领域，必须采用独特而尖端的网络通信技术与系统架构，来解决IP网络传输实时视频流的难题，如采用NGN架构、IP组播技术、双流技术、直接iSCSI封闭等。这是目前数字高清视频监控系统所普遍采用的解决方案。

随着视频编解码技术和网络存储技术的快速发展，高清视频有了网络传输和存储的可能，利用最先进的编码技术将高清的图像压缩成易于传输和存储的大小，为数字高清视频监控系统的快速发展奠定了基础。

同时随着CMOS技术的日益成熟以及720P、1080P高清摄像机的推出，很多广播级的IP视频技术都被大量引入到视频监控应用中，使视频监控图像的质量得到了大幅提升。

（3）基于专用传输平台的数字视频监控系统

针对大规模城市治安动态视频监控系统建设所要求的快速响应、数字化、无延时、高清晰等先进功能，推出了基于专用传输平台的数字视频监控系统。

基于专用传输平台的数字视频监控系统是以光纤传输视频、音频、以太网数据等具有数字背板交换总线功能的综合数字视频解决方案。它通过光纤介质以任意形式的拓扑结构，实现分布式的监控节点设备互联，将接入的多业务数据，通过先进的数字背板交换总线结构实现自动路由和全网交换，从而为需要大容量、高效能、无延时的城市治安动态视频监控联网系统，提供完整的解决方案。

3 视频多业务综合处理的需求背景

早期的平安城市项目建设中，各地公安机关一般以公安分局为项目主体组建以模拟矩阵为核心的视频监控系统，根据创建平安城市的总体要求，在辖区内采用当时较先进的模拟摄像机、模拟控制矩阵和数字硬盘录像机进行城市治安动态视频监控系统建设，并采用矩阵联网的模式实现各派出所及分局的互联互控。

随着数字高清视频监控系统的发展，IP高清摄像机带来了视频监控图像质量的大幅提升，大量的高清视频为公安机关后期取证、破案提供了主要线索，也为各种涉案视频智能分析提供了充足的信息来源。

在此背景下，采用数字高清视频监控已是大势所趋，如何兼容原模拟标清与现数字高清混合接入综合处理，并满足公安机关上下级联的实战应用要求，成为当前城市治安动态视频监控系统建设的技术难题。

4 综合处理及级联的系统设计思路

为保护原有系统投资，也为了保持原有系统快速响应、上下级联及“双链、双备、互控”的性能优势，原模拟标清接入的系统必须与现有数字高清接入的系统相融合。

级联设备的互联互控要求在保持原矩阵控制系统级联整体结构与功能的基础上，实现模拟标清图像资源与数字高清图像资源在级联链路上的联网控制。在功能的实现上，采用在各联网节点（各派出所、公安分局等）增设多业务综合处理平台的方法，把标清模拟图像资源与高清数字图像资源进行整合处理，在本地电视墙调度显示外，还可保证在各联网节点（各派出所、公安分局等）级联链路上进行联网控制，达到各辖区多类型图像资源的互联互控。

多业务综合处理平台是结合上述三种视频监控技术、利用模拟矩阵标清接入、数字IP高清接入、专用传输平台级联而实现多种视频资源处理及联网控制的综合性解决方案。

5 综合处理及级联的技术架构设计

为了实现视频多业务综合处理及级联功能，分局和下属派出所设立多业务综合处理平台，整合已经建设的模拟标清摄像机和新建数字高清摄像机资源。

为保证系统前期投入，原模拟矩阵和新建多业务综合处理平台实现无缝集成，二者合而为一，使用统一键盘可以对原有模拟标清摄像机和新建的数字高清摄像机进行切换和控制，实现标清、高清混合输出。同时，分局和下属派出所多业务综合处理平台实现级联。

（1）派出所系统架构

派出所是整个城市治安视频监控系统的基层单位，辖区内各派出所原有模拟视频均直接接入视频矩阵，通过模拟视频矩阵联网来实现互联互控。目前由于有高清的接入，模拟矩阵已不能满足新的需求，利用多业务综合处理平台，在接入高清前端的同时将无缝地集成现有的模拟矩阵，二者合而为一。

多业务综合处理平台和原模拟视频矩阵通过建立视频通道的方式并借助于多协议系统集成器来实现系统间的无缝集成。同时，为了最大程度的保留系统前期投入，已建模拟前端、模拟矩阵、存储方式可以保持不变。如派出所矩阵为DMS存储控制系统，存储还是在DMS存储控制系统内（如图1所示）。如派出所矩阵为PELCO等传统矩阵，存储还是在数字硬盘录像机中（如图2所示）。

高清信号直接由高清接入板接入多业务综合处理平台，同时通过混合解码输出板，轻松实现标清信号与高清信号在同一输出通道上实现解码上墙。

图1 派出所系统结构1

图2 派出所系统结构2

（2）分局系统架构

分局采用多业务综合处理平台与原有模拟矩阵无缝集成，同时与下级派出所的级联设备实现互联互控。其系统结构如图3所示。

分局作为一级控制网络和各派出所之间形成星型连接，通过一芯光纤直连各派出所，能够同时双向调用64路图像，包括数字高清信号及模拟标清信号。

在分局对派出所的高清图像并发访问数量大的情况下，可以在机箱中增加流媒体模块，通过设置流媒体服务器做视频流的转发，保证前端新增加的各种数字与模拟信号可以顺利访问。同时，分局监控中心的流媒体单元承担至市局和分局的上传、下调、转发工作，减小平台压力，保证系统可靠性。

（3）对高清视频的接入与管理

前端IP高清视频节点组成前端子网，由前端子网管理平台获取实时视频流，再由流媒体服务模块负责转发视频流，统一接入公安视频信息网。前端IP设备支持ONVIF核心规范，多业务综合处理平台和二级数字视频共享平台可以通过ONVIF协议去获取视频流，完成视频流的转发、控制等操作。

（4）架构特点

多业务综合处理平台，与原系统模拟矩阵通过建立视频通道的方式并借助于多协议系统集成器实现无缝集成，同时接入IP数字高清图像，满足公安实战应用的需要，提供更丰富的图像信息资源。其系统构架，如图4所示。

多业务综合处理平台采用视频综合处理技术、光传输背板交换技术、IT平台架构技术等先进理念，从前端的业务接入层到汇聚传输层、核心处理层全数字化综合处理，保证任意级联后视频的无衰减、无失真。同时，独特的数字背板总线设计，使吞吐量高达80G的背板总线带宽，能够提供大容量、高速率、无延时的视频传输、交换能力。

多业务综合处理平台保证了级联链路中的模拟、数字混合接入与传输，与数字共享平台分开管理，给“双链、双备、互控”提供了充分保障。

多业务综合处理平台应用特点，如表1所示。

表1 多业务综合处理平台应用特点表

6 结束语

在各地平安城市建设中，为适应数字高清监控技术的应用需求，可以灵活应用视频多业务综合处理及级联技术架构，来升级建设原有城市治安动态视频监控系统。作为高科技治安手段，城市治安动态视频监控系统利用视频多业务综合处理及级联的技术解决方案，运用当今先进的微电子技术、网络通信技术和计算机处理技术，为新形势下的平安城市建设提供更有力的技术保障。

图3 分局系统结构

图4 系统架构示意图

1 张庆海.视频监控系统综合实训.西安电子科技大学出版社，2012

2 雷玉堂.安防视频监控实用技术.电子工业出版社，2012

3 王辉等.智慧城市.清华大学出版社，2010

4 梁笃国.网络视频监控技术及应用.人民邮电出版社，2009

5 金国华.平安建设与社会治理.上海社会科学院出版社，2007