高速公路视频上云建设设计与实施

林 敏

（福建省高速公路集团有限公司 福州管理分公司 机电维护中心，福建 福州 350100）

0 引言

根据《交通运输部办公厅关于印发<全国高速公路视频联网工作实施方案>和<全国高速公路视频云联网技术要求>的通知》（交办公路函[2019]1659号），福建省开展高速公路上云建设工作时，相关部门需和福建省实施高速公路以视频云联网相关建设要求为依据，构建具有先进性、科学性、统一性的省级平台，推动高速公路实现智能化、信息化，为出行服务提供充分保障，增强群众的幸福感、满足感以及安全感。

福建省在高速公路方面实施全省视频上云建设，项目按需部署省级视频云平台模式，在全省九地市路段市级中心按需部署视频上云网关，采用路段→省级云平台（公有云）→部级云平台，其中省级云平台采用公有云方式部署。

1 福建省当前高速公路实施的视频监控现状

当前福建省在高速公路方面的视频监控系统采用多级联网架构，各收费站及隧道的视频监控图像通过传输交换设备将视频监控图像传到路段市级中心视频监控相关平台，然后市级中心利用OTN传输设备，将视频监控图像向省级汇聚点视频监控平台传送。视频监控网络带宽为10G+2.5G模式，即骨干网络带宽为10 Gb·s-1，接入路段带宽为 2.5 Gb·s-1，能够满足各收费站高清视频图像传输至汇聚点的带宽要求。

2 高速公路视频上云设计基本原则

视频上云设计应注重先进技术的运用，加强视频监测设施与云平台进行海量融合，并进行应急分析、自动识别以及智能控制等多个方面的建设，发挥对路网整体状态的感知作用以及对于应急工作的支撑价值，结合高质量发展要求推动高速公路实现视频联网工作，促进视频监测全联网，并且实现全覆盖、智能化、全共享，保证高速公路提供服务时的整体效率和整体效能，结合系统运行现状以及视频监控运营状态，合理使用当前设施，最大程度地减少建设成本。同时，设计应体现出整体性，应在云、管、网这几方面实现一体化，结合高速公路当前监控现状展开统一规划，设计好监控顶层，尽量减少升级时产生的重复投资，保证技术方案的合理性，形成功能性完善的云联网平台。在此过程中，需提升思想认识，形成统一步调。

3 福建省高速公路视频上云设计思路

3.1 制定科学架构

根据交通运输部提出的全国范围高速公路视频联网实施方案具体要求，基于福建省在高速公路方面视频监控网络的实际情况，拟采用“前端摄像机—路段级—省级—部级”这一云平台架构。为保证上述目标实现，市级中心应对视频上对云应网和交换机进行部署，同时为了满足省级云平台应满足网络安全等级保护不低于二级的要求，需要在省级汇集点祥谦数据中心新增防火墙、网络安全网闸、堡垒机、日志审计系统以及网络安全审计系统等网络安全设备，进而加强各个方面联系。

3.2 现场精准调研

调研工作在实施过程中，需充分了解管理单位信息，掌握管理单位实际管辖里程、网络情况及设备情况等，并且全面掌握机房设备的实际分布情况。同时需了解沿线和管理单位的实际组织方式，做好对视频硬件信息和厂家信息多个方面的收集工作，保证信息收集充分。调研时需根据上云网关要求，对相关摄像机的信息进行收集整理。为确保信息的准确性，技术人员需对路段中摄像机桩号经纬度信息进行采集，按要求填写摄像机所在线路编号、摄像机所在线路名称、所属位置、兴趣点名称、视频类型、设备名称以及摄像机IP等信息；要充分了解路段市级中心机房视频监控网络情况，确定上云网关、交换机等设备的安装位置。

4 省级云台平建设实施方案

4.1 视频上云具体要求

云平台中的整体视频属于高清视频，要能够适应上云要求。云平台的控制能力、存储需求、调阅截图能力等需满相关技术要求[1]。视频进行编码时采用H.264方式，省级云平台和部级云平台之间需具备良好对接能力。

4.2 省级云平台建设

省级云平台基础设施主要租用公有云资源。云主机用户可以自定义，将其配置为私有云。私有云具有隐私性，并且可以在区域中自定义私网地址，可以与路段中视频上云对应网关进行混合组网，接入各类专线[2]。可运用视频上云网关、云计算服务、公有云CDN以及云端VPN隧道等技术，为视频云联网平台提供控制服务以及调用服务方面的支持。

省级云平台应用系统应具备以下功能。

（1）直播功能。省级云平台可以向部级云平台提供视频资源具体播放地址，并且支持HTTP-FLV、HLS协议进行调看，基于高低码流首屏实际耗时进行分析，可以满足交通运输部提出的技术指标要求。省级云平台展开摄像机云台控制与操作，其中包括全方位移动、调整转速、合理变焦等，也可以向部级提供服务。

（2）截图功能。将上云网关中上报的整体视频截图实时接入，截图格式为CIF，或达到CIF分辨率的JPG格式。截图保留实际时间一般需大于7天，并根据规定向部级云平台上传[3]。

（3）诊断功能。对上传到云平台的摄像机图像进行检测，并在软件上显示出检测结果。

（4）用户管理功能。对登陆云平台的用户进行增加、删除、修改等操作，超级用户可以对其他用户进行权限分配设置[4]。

（5）联网配置功能。包含对省平台CDN进行配置、上云网关配置、码流管理、任务下发、部省平台信息配置及设备管理等功能。

（6）上云日志查看功能。对云平台应用系统操作日志进行查看[5]。

（7）数据同步功能。省级云平台具备状态信息、摄像机点位以及组织架构相关信息的同步能力，可以管理上云设备和上云视频[6]。针对视频资源和视频转码相关设备进行统一管理，具有视频的推流功能以及监控功能，确保各转码设备和摄像机之间进行匹配关联，进而为视频选取和视频控制提供便利，保证云端推流合理性。

（8）地图展示功能。针对上云视频进行控制与选取，使视频能够向公众开放[7]。地图展示需注重对当前路段桩号相关数据的运用，通过运用互联网地图形象且直观的优势，使路段沿线当中的视频设备通过实际点位标注在手机地图中，进而使用户能够了解实时路况信息，可以利用不同颜色对拥堵路段做出区分[8]。

4.3 云平台网络安全设计

省级云平台位于视频监控专网的边界，应按照网络安全等级保护二级要求进行安全防护[9]。在区域边界布设防火墙及网闸等网络安全设备，针对外网访问进行控制，设置不同网络之间的逻辑隔离，使数据安全交换[10]。应在边界交换机部署网络安全审计系统、堡垒机、日志审计系统等安全管理设备，对数据库操作行为、用户行为等进行审计。

4.4 安装部署上云网关

上云网关的安装部署主要有以下关键步骤。

（1）按规范安装上云网关、交换机等设备，接入到系统UPS用电，确保设备不会因停电导致业务 中断。

（2）对上云网关进行网络配置，保证上云网关与其他设备之间的网络畅通。

（3）对上云网关进行部署，将之前收集的摄像机信息导入到上云网关，对不能正常显示的摄像机进行视频诊断，确保在用摄像机都能正常接入上云网关。

5 设计重点关注问题

5.1 扩展性问题

为适应交通强国建设需求，省级云平台进行设计时，需保留汇聚接入水运、机场等多种交通视频对应资源的能力。视频云平台在接入形式上应更为广泛。因此系统应支持多样接入形式，充分满足不同类型设备在接入时的需求。以摄像机为例，摄像机可分为场站摄像机、沿线摄像机以及移动摄像机等多种类型，为充分满足多种摄像机的接入需求，需结合技术要求，通过修改摄像机属性类型等方法，将摄像机接入云平台；和前端移动设备形成长连接，促进视频资源的信息同步。

5.2 支撑能力问题

省级云平台应具备十万或超过十万的并发能力。其中涉及视频播放，这种能力建立在服务系统自身开放能力以及视频流获取能力的基础上。系统微服务类型的组织架构形式，可以推动服务单元逐渐向微缩方向发展，实现多元部署，利用负载均衡、公有云容器等方面的技术，推动弹性伸缩以及自动扩容的实现。同时运用云端CDN技术，可以将视频流通过分发方式拷贝到用户边缘服务器，用户可以在对边缘服务器展开访问的过程中获取视频流资源，保证中央设备并发负载整体强度有效降低，提升并发能力。

6 结语

省级视频云平台的设计实施需充分结合当前视频监控系统的现状，在高速公路视频管理架构不发生改变的基础上部署上云网关，对省级云台平进行安全加固，最大程度地减少建设成本。云平台的建设对福建省高速公路运营管理提出了更高要求，对福建省高速公路提供更便捷的出行信息有着重大的意义。