公安三級監控網絡集成技術與創新

■ 刁一平

公安三級監控網絡架構正在通過不斷的項目實踐來完善自身。但在目前的建設中，仍然有不少的問題需要技術上的解決，因而技術創新變得非常迫切和必要。

建設公安三級監控網絡的意義

近幾年，平安城市的建設正在如火如荼的進行中，有不少地方提出分級的城市監控系統解決方案，即市局、分局、基層派出所各自建立自己的監控平臺系統，然后通過三級平臺聯網的形式來整合，最終實現實時運行、實時監控、實時保存、實時調用。分級規劃可以依照城市的規模及人口密度來定，對于系統規模稍小的城市可以通過調整分級級數，如市局、分局的兩級平臺部署，甚至可以市局為主的一級平臺部署建設，視具體情況而定。目前，這種分級平臺建設的方案符合現實的狀況，也有著積極的意義。

首先，分級建設是發展的必然，因為城市監控系統的建設在很早之前就已經開始，當時并沒有統一的頂層設計，因此形成了許多信息的孤島，后來的平安城市建設，除了增加新的設備外，其中有很重要的部分就是對原有系統進行聯網的整合，考慮到相關系統的建設、使用和維護單位，自然以行政單位作為劃分，形成分級建設與管理的模式。

其次，從應用本身考慮，最多的應用在基層單位，其次是分局，最后才是市局。在基層派出所中，民警每天會應對大量的侵財案件、民事糾紛、治安管理及群眾求助等日常事物，對監控系統的利用率會很高。因此，分級建設，從帶寬、存儲、數據服務等軟硬件資源上保障了基層需求，而通過聯網，打通上下層級間的數據通路，也能確保分局、市局對于基層的資源的應用需要，這樣的系統架構也相對科學。

公安三級監控網絡集成技術

系統分級架構

圖1是平安城市建設中三級以市局、分局、派出所為分層單位的系統建設的理想架構圖。

圖1：三級監控架構圖

從圖中看，每個派出所轄區內都建立有自己的一個平臺，負責各自轄區內的設備資源接入和整合。

在分局也建立平臺，主要的整合下轄各個派出所的數據，還有其他以分局層面建設、管理的監控系統。

以此類推，各個分局的系統也將整合到市局的統一平臺中，除此之外，市局的平臺也將整合一些由市局層面建設、管理的監控系統。

在系統架構中，存儲方式可采用分布式和集中式存儲的混合模式，分布式主要體現在每個派出所都有作為獨立的存儲單位，負責存儲各自轄區內的監控數據。其中的存儲設備可以含有DVR、NVR等多種形式。

在市局與分局的平臺中也會含有存儲單元，存儲的內容主要有：直接接入市局或分局的前端數據；某些接入到派出所平臺的重點數據進行冗余式存儲；結構化信息進行集中存儲，上文所說的集中式存儲也主要體現在這里。

雙網部署

在網絡布局上，目前的視頻監控網絡建設中，會涉及到兩張網，即公安網、視頻專網。視頻專網最初的建設初衷是為向大量的前端設備提供足夠的IP地址及保護公安內部信息安全性，理想情況下，在視頻專網與公安網中都建有系統平臺，所有監控視頻都接入到視頻專網中，再通過安全網閘與公安網的平臺進行連接。

在現實情況中，有一些舊有系統由于之前就建立在公安網內，因此會直接接入公安網內的平臺。

網關聯網接入

在集成實施時，面對眾多的舊有系統，面對以前林林總總系統中的不同格式與協議，往往讓實施廠商感到頭疼，現在已經出臺了國家GB/T 28181的聯網標準，給集成廠商一個明確的行動依據，但真正實施的時候還是需要人力與時間的投入。

以往的改造工程往往是使用通用的服務器集群來完成，現在廠商推出硬件化一體集成產品。此類產品采用電信級機柜框架及功能插板式硬件架構，保證硬件運行穩定性與性能擴展性，包括路由交換、轉碼、媒體服務、協議轉換等一系列的功能。同時內部集成了多家主流廠商的協議和編碼格式，

圖2：聯網網關的架構平臺圖

此類集成方案的優勢在于采用專用的DSP芯片提高轉碼的性能，插板式的功能項組合設計可應對不同的功能與性能要求，一體集成的設計更加穩定高效、減少空間的占用、也減少施工的繁瑣程度，相當于降低成本。

存儲技術

隨著城市監控的點位、清晰度與數據量的增長，DVR的模式已經不再適合城市級監控系統的發展需要，大型存儲陣列越來越多得到應用。傳統的IT存儲有NAS、DAS、SAN等幾種模式，在民用大型信息系統中應用較多的是IP SAN模式，但是IP SAN也并非專為監控系統設計，其部署需要配置存儲服務器，這成為了整個系統鏈路中的一個速度瓶頸，也是故障高發點。根據安防產業的發展要求，已經出現流媒體直存存儲模式、云存儲等先進的海量數據存儲技術。

流媒體直存

相比傳統的IP SAN存儲模式，流媒體模式主要特點如下：

1、流媒體數據從前端到存儲實現直寫模式，無需存儲服務器中轉；

2、視頻塊數據結構存儲，消除磁盤碎片，節省磁盤空間與延長磁盤壽命；

3、實現更高的并行存儲量；

4、支持對國標聯網協議；

5、快速的視頻檢索與回放，增強用戶體驗。

云存儲

面對日益增長的視頻數據，主流安防廠商都給出了視頻云存儲解決方案。該技術方案是在業內公認的hadoop基礎上依據視頻特點進行深度定制的一套分布式系統管理軟件，適合大型的監控存儲系統改造，與可基于目前通用的服務器與存儲陣列設備的基礎上組建一個內部云系統，在添加少量的硬件設備的基礎上，帶來的云存儲的特有優勢：

A、靈活的空間管理：支持線性拓展

B、海量數據的快速檢索

C、系統集成數據安全

D、高兼容性

平臺應用技術

近幾年，監控平臺除了資源聯網外，注重實際應用的開發，方向在于把視頻的應用與公安業務應用結合起來。

圖3：應用平臺的部署邏輯圖

海康威視應用平臺有以下的特點：

1、應用與聯網、共享平臺分離。

應用作為獨立的平臺，從邏輯架構上設計在聯網平臺之上，把視頻的聯網工程與深度應用兩個環節分離。因為聯網本身面對的大量異構系統的匯聚，其重點在于穩定與效率。而應用則是注重挖掘視頻對于業務的價值，特點是要關注越來越多的應用方法。因此，兩者的分離設計更為科學。同時在實際項目中，也為已經完成聯網工程的客戶提供更加經濟的實戰應用部署方案。

2、總線式架構。

整個應用平臺采用總線與子系統設計模式，每個子系統都會根據不同的業務需求而進行專門的UI設計，如針對刑偵子系統會更突出錄像查看的快捷性、應急指揮子系統則是突出實時視頻的快捷性。另外，平臺還包含一系列的視頻工具集：如智能目標檢索、摘要、人臉識別等。在相關的子系統中可以調用。

3、關聯其他信息及業務系統。

應用平臺將緊密關聯業務系統，目前關聯最多的是PGIS/GIS系統。基于此實現的視頻可視化定位、調取極大提高了視頻應用的操作效率，對視頻偵查和指揮中心中都非常適用。

其他經常用的還有車輛注冊信息系統及電警卡口記錄系統。通過關聯卡口系統，成功的實現了技站法的功能化，這對刑偵業務應用起到了極大的作用。

4、視頻圖像信息庫。

視頻圖像信息庫為實戰平臺提供了視頻偵查的電子流程，同時也提供了一個案件視圖信息的數據庫，用戶通過查詢關聯案件進行分析研判。

目前待突破解決的問題

公安三級監控網絡架構正在通過不斷的項目實踐來完善自身。但在目前的建設中，仍然有不少的問題需要技術上的解決，筆者列舉了以下幾條比較典型的問題：

兩網間安全網閘的帶寬瓶頸問題

出于信息安全需要，視頻專網與公安網之間需要設置安全網閘進行人工的隔離，由于實現的是數據擺渡，其傳輸效率必然受到制約。

在實際的應用中，大量的資料信息在公安網，而大量的視頻信息又在視頻專網，如果需要在公安網內應用這些視頻，就必須要經過安全網閘，也是瓶頸所在。

安全網閘本身的設計是傳輸信息類數據，而非視頻類數據。因此，要在目前的雙網架構中突破安全網閘帶來的瓶頸，可以考慮根據視頻及圖片數據的特點來開發出專門用于視頻傳輸的“視頻安全網閘”來解決這個問題。

不同層次平臺間的權限管理問題

在設計分級架構頂層設計時，本意是想在突發事件時上級平臺能掌握對下級平臺的控制權，但是在現實的建設中，幾乎沒能實現類似的功能的案例。

原因有多種，首先業界缺少權限管理的規范，包括上下級、平級之間的資源優先占用標準，而這不能依照簡單的行政級別來劃分。其次各級平臺本身建設、管理、及平臺廠商的主體不同，在建設時也是各自為政，在所有平臺都建成后再來考慮跨平臺權限管理問題就顯得“為時晚矣”。希望在下一次平臺更新之前能有統一的標準規范來解決這個問題。

上下級平臺間異常情況處理機制問題

目前按照國標標準，平臺間通過UDP傳輸視頻數據，通過SIP傳輸信令，而SIP服務與UDP服務是獨立的，當出現異常情況，如死機、服務線程鎖死時，缺少統一的應對機制。例如在上級平臺對下級平臺進行視頻調取時，當雙方的信令通信出現異常而導致程序鎖死，如果沒有任何機制，則下級平臺還會持續不斷的向上級推送視頻，會占用正常的帶寬，嚴重時導致聯網的完全中斷。

對于類似異常情況的解決方案有很多，關鍵在于平臺之間的配合，而由于獨立建設的原因，此類問題往往會給實施帶來不少的困擾。

編碼標準不兼容

目前國標中規定了聯網中以H.264作為編碼的標準，但在現實情況中，雖然各大廠家都能兼容H.264的編碼，并通過權威機構認證，但卻仍然會出現相互碼流不能解的情況。

原因在于國標中對于視頻編解碼的詳細定義部分參考2008年左右制定的TR669規范，主要面向當時主流的CIF、4CIF分辨率應用給出了編解碼的詳細要求。在當時技術條件下，編碼設備的能力有限，大部分只支持H.264中的Baseline Profile（基本檔次），所采用的技術工具相對較少。因此，當時規范中對解碼設備必須支持的檔次、級別和技術工具提出的要求也相對較低，類似Main Profile（主檔次）中的B幀、場編碼等較為新穎的技術只作為推薦支持項。

2010年后，隨著技術的發展進步，尤其是高清設備的大規模采用，壓縮碼流的帶寬成倍增加，碼流的傳輸和存儲的負擔也越來越重。為了緩解這一問題，越來越多的編碼芯片、產品開始支持H.264的主檔次、高級檔次，采用其中的先進工具來提高壓縮比，改進圖像質量，而由于解碼產品的能力要求沒有同步地進行提高，就導致了編解碼不兼容的情況出現。

結束語

公安三級聯網監控集成技術方案可以看成是各地建設的一個樣本模型，各地在實際建設中會有本地化的差異，同時，隨著實戰應用需求及技術的不斷深入和發展，對其本身的網絡架構、建設標準有著不斷的產生更新與推動的作用，說不定在不久的將來會有耳目一新的變化。