公路网监测视频上云应用服务的研究与实践

杨 扬 王 琳

1.中国电信股份有限公司徐州分公司集成与软研中心，江苏 徐州 221018 2.中电鸿信信息科技有限公司，江苏 南京 211100

1 交通路网视频上云背景

随着交通信息化的发展，社会公众对安全、方便、快捷的公众出行服务的关注越来越多，需求越来越迫切，期望值也越来越高，而视频监控又是能够帮助社会公众及时了解路况最有效、最直观的方式，特别是基于移动端的视频监控，它的灵活性和便捷性在公众出行等应用中发挥着重要的作用。

2018年8—10月，交通运输部路网中心组织G2京沪高速运行监测管理与服务实验平台示范工程，实现6省（市）、1家路桥公司所有高速沿线视频上云，在2018年国庆节期间开放给公众，取得良好的效果。高速视频上云效果显著（国庆期间视频点击量1亿次，平台同时在线人数最高达21.6万人），对于普通公路监测视频上云有较大助推作用。

2019年，交通运输部办公厅印发了《全国高速公路视频联网检测工作实施方案》和《全国高速公路视频云联网技术要求》，明确省部联网，打造全国高速公路“一张网”运行监测体系，并要求2021年6月建成高速公路视频云联网智慧监测与管控体系。新基建也明确提出应用智能视频分析技术，打造智慧交通基础设施。《交通强国建设纲要》明确建设目标为2035年进入交通强国行列，实现交通智能化、信息化发展。

交通运输部就视频云联网下发了相关政策后，江苏省交通运输厅公路事业发展中心积极响应交通运输部相关政策要求，下发了《江苏省公路网视频上云应用建设方案》，从系统设计、关键技术、接口设计、网络安全以及和现有系统的对接方案等方面提出了具体要求，全面启动江苏省公路网监测视频上云。视频上云工作提升了公路信息化、智能化运行水平，符合人民的利益，增加人民群众出行的获得感、幸福感、安全感。

2 视频上云实现策略

2.1 客户需求

2.1.1 路网监测视频云接入

面向政府管理部门，打破视频孤岛，接入海量、不同协议与格式的路网监测视频，进而转码成为统一协议、不同码率的视频流，利用运营商专线实现天翼云端汇聚。

2.1.2 路网监测视频云直播

面向社会公众出行，依托公有云CDN分发能力，利用相关政府管理部门门户网站、微信公众号等，提供高并发、秒播、脱敏的可视化视频出行服务，实时了解路网事件与拥堵情况。

2.1.3 路网监测视频云监控

面向政府管理部门，响应交通运输部路网监测与应急处置中心的《全国高速公路视频联网检测工作实施方案》和《全国高速公路视频云联网技术要求》，建设国家公路网视频云联网监测体系以及部、省两级视频云联网智慧应用与共享平台，实现公路网监测的“全覆盖、全联网、全共享”。

2.2 立项必要性分析

2.2.1 国家政策有保障，全国行动计划启动

2019年4月，交通运输部路网中心正式启动“公路网视频监测云联网行动计划”，涵盖高速公路与等级公路，建设统一标准、统一规范、统一云平台为一体的国家公路网视频云联网监测体系以及部、省、两级视频云联网智慧应用与共享平台。

2019年6月，交通运输部路网中心即将下发《公路网视频云联网技术与管理规程》，规范全国公路视频云联网监测技术应用与管理工作，实现基于云架构的视频联网平台建设与应用目标。

2.2.2 产品可复制性强、商务模式灵活

交通视频上云产品在电信体系具备独特竞争优势，同时能够充分发挥电信云网融合优势，提供整体性方案与服务。

中国电信已具备标准化解决方案、营销策略指引等流程模式，可迅速在全国各省市复制。商务模式方面，可通过服务租赁方式为客户提供软硬件解决方案，便于客户立项和招标。

2.3 总体方案

基于以上分析，我们充分发挥中国电信的云网融合优势，依托天翼云，采用“云—管—端”的架构模式，不改变原有政府部门视频架构，以视频云端汇集和资源共享为基础，提供海量交通视频数据接入、转码、存储、分析、直播、监控、调度以及基于云端的智慧应用，有效实现扁平化、全方位、标准化视频监管，满足对社会公众开放视频的需求。

在原有视频管理系统的基础上，快速实现8个视频汇聚点总计500余路公路网监测视频云端汇聚与分发，每个汇聚点使用视频转码服务器和二级等保的防火墙，通过中国电信100 M互联网专线推流到天翼云，利用中国电信天翼云CDN高并发能力把视频分发给公众用户。具体总架构布局如图1所示，从图中可看出，核心功能包括：视频云接入，包括多协议转换、视频推拉流、视频转码、视频分发等功能；视频云分析，包括视频质量分析等。

图1 总架构布局

2.4 具备的功能及应用现状

2.4.1 基础数据同步

系统提供摄像机点位、状态信息、组织架构信息的同步功能，保证移动端摄像机列表的加载速度。

系统可对各道路视频的摄像机信息做统一的管理，实时地将各道路视频的摄像机信息通过接口上报。其中，要具体推送的道路视频图像是由云平台通过接口对指定摄像机控制的，包括图像开始推送以及停止推送等命令。

系统采用统一的数据格式和国际成熟的标准编解码算法，根据客户端终端设备能力生成符合其解码播放的媒体数据。以实现不同客户端终端顺利解码播放。根据客户端终端网络状况，调整媒体数据的分辨率，帧率以适应不同的网络通信要求。从而适应不同的硬件平台，方便嵌入式移植。

2.4.2 上云设备及视频管理

系统将视频转码设备与对应接入NVR或流媒体服务、视频摄像机进行匹配关联，以便控制和选取视频是否允许往云端平台推流，与云端系统API交互获取视频推流的实时状态。

此外，视频转码设备需定期地向平台做状态上报，以便平台能及时了解视频转码设备的当前系统状态和负载情况，如图2所示。

图2 转码设备系统状态及负载示意

在云端通过智能视频分析实现视频质量的检测，包括：黑屏、冻结、滚纹、滚屏、过曝光、颜色异常、图片拉扯、未聚焦等情况。最终将质量差的视频进行屏蔽。也便于运维人员对故障摄像机进行修复。

2.4.3 同步微信公众号

为方便公众出行，系统还与微信公众号合作，同步提供便民信息。为社会公众提供路况信息，让公众实时掌握出行路况；对社会公众开放气象预警信息，便于公众了解出行天气；对社会公众开放站点信息、停车区信息、服务区信息，便于公众合理安排停靠位置及合理安排休息地点。预警信息如图3所示。

图3 预警信息

2.4.4 视频发布

系统提供视频发布管理功能，控制和选取已上云视频是否对社会公众开放。最终对社会公众开放视频需满足政府管理部门实际管理要求，视频发布如图4所示。

图4 视频发布

3 关键创新点

交通视频上云产品在电信体系内，具备独特竞争优势（除视频接入、转码、直播和分发，将迭代视频云存储、视频云智能分析等功能），同时能够充分发挥电信云网融合优势，提供整体性方案与服务。

该项目针对客户需求，采用的创新型技术如下。

（1）CDN分发：为满足大量的人员访问，采用云端视频CDN分发功能，通过云服务提供视频直播业务支持，包括了接受推流、视频分发、视频播放的全套技术解决方案，提供全网最流畅的直播观看体验，使用最优质的BGP机房和带宽降低直播时延，保证直播的实时交互，千万级直播并发能力。

（2）GOP秒播功能：为了提升公众调看视频图像的用户体验，平台设计了GOP（group of picture）功能，在云端缓存1～2 s的I帧视频数据组，当用户打开调看时，云端服务器当即将此I帧视频数据组推送给用户，在播放器的配合下用户能够利用I帧立即解码出图像显示，从而实现秒播功能。

（3）防盗链功能：为防止非法的攻击以及视频资源被盗用，云端提供了一套鉴权机制，每个被信任的用户访问摄像机视频时，都需要在播放地址中带上鉴权信息，依据此鉴权信息判断是否为合法访问，如不合法则断开访问的TCP连接，可以有效地防止盗链行为或者是恶意的攻击访问。

4 总结

本文提出的公路网视频上云应用服务，依托中国电信“云网融合、安全可信、专享定制”三大优势，将各路网分中心500余路公路网监测视频通过互联网专线实时汇聚至天翼云，进而通过云端视频管理平台为管理单位提供了稳定、低延时的视频云监控服务，满足公众出行高并发、秒播的视频云直播需求。