社会视频资源汇聚监管系统设计与实现∗

焦冬冬 贾莉莉

（公安部第三研究所 上海 200031）

社会视频资源汇聚监管系统设计与实现∗

焦冬冬 贾莉莉

（公安部第三研究所 上海 200031）

以公安技侦实战的社会监控资源整合为研究背景，设计出社会视频资源汇聚监管系统。介绍了各个模块的硬件搭建和软件设计，包括流媒体采集模块、流媒体转发模块，远程管理模块，汇聚软件平台接收视频汇聚、视频分发及存储设计，视频网络接入盒结合多媒体网关转发技术对社会视频采集、流转发、转码等功能。实验结果表明，本系统可应用于社会社会视频资源汇聚，可适配当前主流厂家的监控产品并提供统一的管理接口并避免了重复建设投资，提高社会监控的效率。

社会视频资源；汇聚；监管；网关技术

1 引言

目前国内社会监控资源虽然非常丰富，但公安业务对其的利用率很低、实战性差、滞后严重，越来越不能满足日益繁重的公安技侦业务需要。因此，本项目基于整合包括商务楼、宾馆、高档社区、会所及其他公共场所现有的社会视频资源，既极大节省重复建设投资，又快速部署技侦视频监控网络，充分和持久发挥社会监控资源对公安业务的支撑作用，同时也为其他警种办案提供便利和条件。

在全国社会视频资源整合发展的大趋势下，本项目结合当前国内社会视频资源属地化、条块化、孤岛化的分布形式及其发展现状，通过研究流媒体转发和转码技术、视频编解码技术和多媒体网关技术，旨在构建一个社会监控资源网络接入系统，实现对社会重点区域、难点区域、交通要塞和治安热点等公共场所社会监控资源整合，既可大大节省重复投资，又可提高社会监控资源的利用率，节省警力，发挥公安部门在社会视频监控体系建设中的主导作用，同时持久发挥社会监控资源对公安业务的支撑作用。

本次设计以多媒体网关技术和视频编解码技术向结合，对社会视频资源进行汇聚监管。多媒体网关技术对社会视频的采集、转发和转码［1］；视频编解码技术当码流符合H.264标准时，采用标准的H.264协议处理视频编解码，当码流不符合H.264时，则需要通过对接协议处理视频解码。最后形成一个集视频流采集、转发和转码为一体的网络接入设备［2］。本次设计产品能做到实时预览、快速回放、集成简单，高效管理兼具实用性，新颖性，应用范围更广。

2 系统总体设计

2.1 系统总体需求分析

社会视频资源网络接入平台包含服务层和业务层。服务层主要功能包括提供接入视频流服务，提供视频流接入后可能需要进行的转码服务，提供流分发服务以及提供各种应用API服务［3］。其中接入视频流包括两种类型：

1）一是视频网络接入盒转码处理后的流，二是视频网络接入盒直接转发的流。

2）流接入后可直接通过流分发服务器分发给监控应用，流分发是指以直播或点播的方式分别响应监控客户端的实时观看、录像回放和图片上传。

3）应用API服务是指该平台为各种监控应用提供的控制信息流的消息响应服务。

4）业务层主要包括模块管理和用户及权限管理，其作用是实现平台核心业务功能模块，并提供平台核心业务功能模块运行的技术架构，业务层还具备增量开发的管理功能，使这些功能由平台统一管理。

2.2 系统总体搭建框架

系统总体由视频网络接入盒和服务器上软件设计组成。

系统硬件架构主要由视频网络接入盒，是本系统的核心设备，它具有多网卡的x86的小型机，视频网络接入盒安装了Linux操作系统，支持USB网卡，VGA显示输出，具有视频流采集、流转发、转码等功能。

本系统的增强型智能监控网关以x86小型机为载体设计而成，具有多网卡模块，采用Linux操作系统。单机支持4路摄像头转码，如图2所示。软件包括码流采集适配软件（适配主流监控设备）、转发服务软件、转码服务软件和远程管理软件。配备了双网卡，一个网卡接入到本地监控网络，另一个接入到平台的互联网或视频专网中。支持鼠标，键盘，可选支持4个USB，可选支持3G、4G网络；可选支持SDI采集，可选支持液晶屏。

图1 社会视频资源汇聚系统框图

3 视频采集的硬件设计

本次设计的视频网络接入盒需要应用在公安各警种侦查办案上，尤其是技侦业务对视频图像的实时性、区域性、随机性、可控性要求更高。能实时、快速、清晰调取和利用社会视频监控资源是提高公安办案效率，降低办案成本，节省有限警力十分有效的途径。再结合硬件资源进行编程，使硬件协同软件的执行结果更符合理论与实践应用上的需求。

3.1 流采集适配器模块

根据要接入的监控设备终端在生产厂家、产品类型、产品兼容性、以及获取监控数据方式的不一致性，流采集适配器模块要求能够智能识别各类终端，以实现对各种不同厂家社会监控资源接入点终端流的采集。根据以下四种情况下的终端类型，流采集适配器模块会有相应的方法处理流数据：

1）在终端遵守标准协议情况下，流采集适配器模块通过RTSP取到流，可以只做地址转发，或者采用D1作为默认流输入，也可以按需进行转码［4］。

2）在终端采用私有协议情况下，可通过NVR或DVR设备提供的SDK取到标准格式（H.264）的流。流采集适配器获取标准码流后交由转发服务器转发，如果需要降低码率则需要进行转码［5］。

3）在没有网络口输出的模拟监控网络情况下，通过编码器重新编码后可实现网络输出，再进行码流转发或转码。

4）在码流是加密或非标准格式的情况下，该方案将根据市场的实际情况，基于代价考量选择支持与否。

3.2 流转发（转码）服务模块模块

视频网络接入盒的流采集适配器采集到的流交由流转发服务模块发送给该平台，对高出基准码率的视频源按需降低其码率，对网络摄像机则可以不经过流采集模块直接转发或转码。

3.3 远程管理模块

远程管理模块的主要功能是响应平台的监控操作，对视频网络接入盒的远程故障排查，版本更新，控制等。通过与监控汇聚平台的交互，可获取监控汇聚平台的认证并注册。在汇聚平台需要监控视频时，会下发一系列有关取流任务的指令到智能监控网关，智能监控网关通过心跳连接方式与汇聚平台保持长连接。

图2 视频网络接入盒

4 汇聚平台软件设计

4.1 汇聚平台设计架构

社会视频资源汇聚监控系统的软件，从层次结构看，该软件系统由外到内可分为服务层、业务层和存储层。平台对外的服务主要包含两个部分，一是接入内容的智能监控网关；二是消费内容的监控应用。系统层次之间遵循RTSP、HTTP/HTML、SOAP/XML等标准协议，能够灵活地接入和集成后续功能模块，也能灵活地与其他信息化系统相整合［6］。

图3 汇聚软件平台设计架构

4.2 软件设计流程

鉴于社会监控资源的多样性与差异性，有必要在前端统一地屏蔽掉差异，并形成规范化的、有效的接入资源，这种设计方案对整个平台具有十分重要的意义。智能监控网关终端“采流适配器”模块就是充当差异屏蔽的门面，它处在整个网络架构的最前端，经过它之后的流都具备可上传的特性。流转发（转码）模块则是网络架构的核心中继模块，它为网络的适应性、可靠性奠定了坚实的基础。视频服务器是媒体流的汇聚地，在这里媒体流可以被录制，也可以被实时调阅［7］。

基于互联网的汇聚平台会有一个公网地址，所有接入到互联网的地点的社会监控资源都可通过这个公网地址连接到汇聚平台。当社会监控局域网和本地局域网分属两个界面时，智能监控网关的两个网卡分别配置为连接到监控局域网和本地可以接入到互联网的局域网（如图4）。因此，智能监控网关需要安装到两个网络界面都可以到达的地方。如果没有这样的条件，智能监控网关无法同时连接到监控局域网和可接入到互联网的本地网络，则只能选择利用3G或4G无线网络接入到互联网［8～9］。

图4 系统软件运行流程图

汇聚平台由多台服务器组成，其中视频服务器通过不同的端口对外提供流接入和流访问服务，管理服务器通过统一的域名对所有接入的智能监控网关和监控客户端提供服务，数据库和存储服务器位于汇聚平台内网［10～11］。考虑到汇聚平台的压力特性（流接入相对压力比较大），对流接入部分采用分布式部署，智能监控网关按照组别分别由不同的视频接收服务器提供服务，这样就可以在不使用四层交换的前提下既平衡了压力又提高了系统稳定性（不会因为某一个视频服务器有问题而导致整个平台有问题）。

5 系统运行结果分析

描述：默认画面为四分屏。第一画面是上海某工地现场；第二画面是上海某大厦；第三画面为公安部第三研究所大门口；第四画面为南京某学校操场。

分析：系统运行结果显示，本地局域网的视频资源通过多媒体网络接入盒进行视频采集，流媒体转发（转码）服务，汇聚至监管平台，可以远程访问监管平台对视频进行调取观看。

总结：通过网络视频接入盒，解决了网管转发技术，同时对采集的视频进行软转发（转码），让社会视频资源汇聚。社会视频汇聚监管系统，具有良好的视频监管效率。

6 结语

本次设计主要是为新世纪公安建设服务，将新技术应用在公安领域，搭建社会视频资源网络接入平台，开发平台软件和客户端应用软件，使该平台借助互联网认证的社会资源视频网络接入盒，通过平台或基于平台开发的客户端应用软件调阅社会资源现场的实时视频、录像回放和资源监管。

图5 系统运行效果图

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Design and Implementation of the Social Video Resource Aggregation Supervision System

JIAO Dongdong JIA Lili
（The 3rd Research Institute of Ministry of Public Security，Shanghai 200031）

On the background of the integration of social monitoring resources of public security investigation technology，a social video resources aggregation supervisory system is designed and implemented.This paper mainly describes hardware construction and software design of each module including streaming media collection module，streaming media forwarding module and remote management module.As a part of this system，aggregation software platform accomplishes video collection，video distribution and video storage while the video network access box designed and multimedia gateway forwarding technology makes it easy to acquire social video resources，forward streaming，transcoding and etc.The result shows that this system can be used in gathering social video resources for convergence and regulation and it can be easily adapted to the current network monitoring products with a unified management interface and avoid duplication of investment.Meanwhile，the efficiency of social monitoring is improred.

social video resources，convergence，supervision，gateway technology

TP29

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.11.049

Class Number TP29

2017年5月6日，

2017年6月29日

焦冬冬，男，硕士，工程师，研究方向：安全防范技术。贾莉莉，女，博士，副研究员，研究方向：安全防范技术。