如何構架運營商智能視頻分析平臺

中國電信股份有限公司上海分公司　曾　瑩

如何構架運營商智能視頻分析平臺

中國電信股份有限公司上海分公司曾瑩

在高速發展的互聯網時代，視頻監控系統得到蓬勃發展，越來越多的海量視頻數據出現，為智能視頻應用提出了需求，特別是運營商如何把握這次契機，構架一個云化的智能視頻分析平臺，如何在保證兼容性的情況下，進行能力的開發，本文通過對全球眼（視頻監控）平臺現狀分析入手，提出了構架云化智能視頻平臺的方案，為后續智能視頻業務的發展提供了基礎。

智能視頻監控；云化；構架；運營商

隨著網絡的不斷發展，智慧城市的視頻監控業務得到了極大的發展，因而產生了大量的視頻數據，對于海量的數據，我們如何將奇有效利用，光靠人員投入來觀看視頻，無法形成有效的分析結果，而電信已經幫助我們的客戶建立了監控網絡，如何讓這些平臺發揮更大的作用，我們需要將現有的平臺加入智能分析的模塊，以滿足用戶更多的需求。針對整個視頻監控產業的技術發展，我們不難發現以下趨勢：

1.標準化

針對之前廠商的各自私有化的協議的情況，不同的行業都出現相關的視頻監控技術規范，以確保平臺的云化及接入智能化，如公安系統的《安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》GB/T 28181-2011，《安全防范視頻監控數字視音頻編解碼（SVAC）制技術要求》GB/T 25724-2010等，還有ONVIF（Open Network Video Interface Forum，開放型網絡視頻接口論壇）所發布的國際標準。

2.平臺云化

隨著海量視頻數據處理的需求，以及云計算技術的發展，通過云平臺計算資源的實現動態彈性視頻轉碼和分發、基于分布式云存儲實現海量視頻數據的存儲、對外提供開放接口成為運營級平臺的發展趨勢。

3.智能化、高清化

智能監控前后端智能化、視頻大數據成為重要趨勢；系統分辨率從CIF、D1格式向百萬高清發展，現在已經發展到4K高清，這些都為智能視頻分析奠定了基礎。

4.融合化

視頻監控和傳感器網絡的疊加應用是一種典型應用，將視頻與數據兩種感知形勢或現場或利用人工輔助實現結合，開創更多、更新的行業應用模式。

一、視頻監控面臨的問題與挑戰

鑒于上述新趨勢，作為電信運營商必須思考如何利用自身的網絡等優勢，打造一個視頻智能分析平臺呢？接下來看看我們現有全球眼（視頻監控）平臺面臨的問題與挑戰：

1.平臺協議私有

目前全球眼（視頻監控）平臺協議專用，前端設備按接入平臺定制不同的軟件版本。

2.廠商支撐能力較弱

針對新功能的定制開發能力均有待提高，中興則由于業務戰略調整已明確不承接新的改造開發需求。

3.智能化應用缺少規模推廣能力

智能監控離提供給客戶系統的解決方案仍有一定距離。

4.大容量高清視頻存儲有瓶頸

當前全球眼（視頻監控）存儲系統主要采用前端存儲，視頻數據分散存儲，故障點多等問題凸顯。

5.平臺隔離有限

全球眼（視頻監控）目前僅實現了訪問隔離，難以滿足用戶的網絡隔離、計算隔離、存儲隔離等需求。

為了更好的提升我們產品以及系統能力，我們需要對現有的平臺做以下的能力提升：

（1）支持GB/T28181和ONVIF標準。

（2）支持高清監控。

（3）支持前后端智能。

（4）支持視頻大數據。

（5）支持與傳感器網絡融合。

（6）支持視頻云存儲。

（7）支持LSN分布式和系統云化部署。

（8）支持民用互聯網視頻監控業務。

二、建立智能監控視頻分析平臺

為了業務的整體發展，充分考慮視頻監控發展的整體趨勢，我們必須規劃一套適合運營商整體發展思路的智能云視頻監控分析的平臺，并逐步完善。經過反復技術討論，結合當前先進的云計算技術，以及運營商的LSN、云資源池，我們初步考慮將平臺規劃如圖1所示：

圖1　

首先，按照云計算三層架構重新規劃，在原有的基礎能力層的基礎上新增了資源層、應用服務層；

其次是基礎能力層，基于微軟IOT架構進行重新設計，融合視頻監控能力模塊、數據調度能力模塊、智能算法能力模塊，并實現在資源層的云化部署；

再次是應用服務層，它包括應用層和服務層，其中基礎應用工具中的視頻轉碼支持微信客戶端、CDN分發等；

最后是實現雙重能力開放，在基礎能力層（PAAS）提供對外提供能力調用開發接口，在應用服務層（SAAS）對外提供服務調用開發接口，進一步提高系統的開放性，也可以更好實現能力復用，提升系統利用率。

在基礎能力平臺中的數據處理單元中主要考慮以下模塊：

· 前端數據接收模塊（DAG）

這個模塊主要負責與前端信息采集設備RTU/PU進行數據互交，完成采集數據/圖片的入庫存儲、數據協議轉換、數據預處理及控制信息發送功能；

· 數據應用模塊（DAU）

數據應用模塊包括業務應用服務和數據組織和交換，數據組織和交換用于系統數據的組織和發布，支持以下數據應用功能：

√ 實時記錄信息；

√ 顯示設備的網絡的連接/未連接狀態；

√ 進行數據統計（日統計，星期統計），柱狀圖顯示；

√ 數據應用模塊可進行單一或組合方式的精確或模糊查詢和統計，并能對各類信息進行顯示；

√ 對記錄進行備份；

√ 根據實際需求進行硬盤空間管理，由系統自動對過期數據格式化，硬盤自動循環使用；

· 數據存儲中心（CBD）

數據中心主要負責業務數據以及圖片/視頻文件的存儲和管理，包括數據庫服務器和存儲服務器，圖片/視頻數據保留到存儲服務器，信息數據保存到數據庫服務器，數據庫保存前端的數據信息以及圖片位置信息，提供管理與應用模塊的數據列表，包括用戶列表、設備列表、記錄列表等。

在基礎能力平臺中的智能分析能力模塊，我們主要考慮以下單元：

· IVM（智能分析管理單元）

IVM可實現虛擬IVU的動態裝卸與算法License管控、IVU算法實現對外接口的標準化，具體實現中心智能圖像識別單元（IVU）管理、前端智能識別單元（PIV）管理、用戶應用策略管理、與視頻監控中心管理單元（CMS）接口。

· IVU（智能分析算法單元）

IVU可實現基于視頻感知技術的嵌入式智能視頻服務，裝入智能算法的軟件模塊，完成視頻索引和智能分析功能。可實現從輸入的視頻或圖片中識別所需信息，并輸出識別結果給IVM，IVU可識別信息包括事件觸發類信息及數據獲取類信息。實現數據摘要、結構化分析等。

· AS（應用數據分析系統）

接收平臺傳出的數據，可配置數據分析算法和策略，如超門限等，實現對數據的分析，并在需要時向CMS返回報警信息，由各類智能分析管理模塊、WEB業務報表分析服務、智能預警分析服務組成，具體第三方DA系統需利用客戶現有系統改進或按需為客戶構建，提供客戶基于WEB方式的報表處理系統，提供行業應用相關報表應用、預警報警聯動服務（短信、郵件）等。

在應用服務層平臺中，我首先考慮以下的基礎服務工具：

· 視頻播放工具：

提供視頻播放功能，具備視頻剪輯、視頻截屏、暫停、快進、慢放等功能。在視頻播放時支持快速標注功能，標注后的視頻可以一鍵上傳至平臺保存，兼容主流廠家多種視頻格式。

· 視頻轉碼工具：

支持標準格式的轉碼（h264、mpeg4、mp4、3G/4Gp）、支持私有格式的轉碼（MP4（海康）、DAV（大華）、H264（大華）、H264（漢邦）、mbf（東方網力），統一轉換成AVI格式文件；支持RTSP協議轉換為HLS，以支持CDN、微信客戶端等。

· 視頻搜索摘要工具：

采用分布式結構，從監控網絡獲取視頻錄像文件（支持IPC、DVR、NVR等視頻采集與存儲設備信號）后，系統調度層對后端的智能濃縮與檢索服務器進行管理，向服務器單元分配任務，并指定錄像文件的存儲路徑。后臺的智能濃縮與檢索服務器在完成任務后，將生成的濃縮錄像文件與快照信息存儲進調度層指定的地址，供客戶端調看任務的結果。

鑒于目前接觸的行業客戶需求，在應用服務層提供以下幾類典型的應用：

· 智能識別應用類：

√ 客流分析

√ 車輛違章

√ 視頻大數據

· 內部應用類

√ 營業廳客流

√ 機房監控

√ 傳感數據融合類

√ 智能小區

√ 智能停車場

在資源層，我們計劃提供視頻云存儲模塊（接口），如圖2所示。

圖2　

云存儲系統主要包括管理平臺MSMP、元數據節點MDN、數據節點DN、網管系統和客戶端，前端視頻流存入數據單元有兩種方式：

√ 一種為PU直接存入數據單元，此方式要求數據單元內嵌流媒體接收模塊；

√ 另一種為PU視頻流先經過NRU，NRU上會安裝一個存儲模塊，經此存儲模塊存入數據單元。

同時在資源層采用云資源調度模塊，通過計算平臺云，多個智能分析應用可以共享計算平臺云內的計算資源，通過分布式計算的能力提高應用性能，同時通過云平臺上應用規模擴展的能力，動態的在多個分析應用之間調配計算能力；將實時轉碼、分發服務的應用構建在云基礎設施平臺上，監控用戶對于實時轉碼、分發服務器的請求數量，通過云平臺計算資源的自動的擴展和收縮，動態的調整視頻服務器的數量。此外，平臺管理模塊集中部署在電信GSN資源上；VTDU、NRU能力模塊部署在LSN或其他分布式云資源池內，采用MPLS-VPN或LSN方式，確保各模塊間IP三層可達。

另外從運營整體需求，把視頻診斷子系統也納入考慮，利用視頻質量診斷系統，實現設備資源的綜合管理與運維，通過配置巡檢計劃，定期對監控資源進行信息采集，實現信息的展現與異常報警；通過以事件管理為中心的管理功能和流程，提高管理人員對設備的實時監控運維能力。

三、總結

網絡帶寬的高速發展為視頻、特別是高清視頻的分發奠定了基礎，海量的高清視頻數據為智能視頻分析提出了要求，云計算技術的發展為動態分配資源，實現智能視頻分析平臺化提供了有效的手段，運營商具有自身的網絡優勢，云資源優勢，這些都為我們建設智能視頻監控分析平臺提供了保障，考慮到客戶的設備的多樣化，我們在平臺建設中更多的參照視頻相關的標準，如國標、ONVIF等，同時支持支持720p、1080P、4K高清視頻流，而作為基礎網絡的提供者，我們力爭將視頻分發的QoS、動態計算資源分配等做得最好，結合專業的視頻廠商，逐步實現網絡智能化、業務生態化、運營智慧化。

接下來我們基于這個智能視頻監控分析平臺與傳感器網絡來會展開進一步的融合，目前融合應用大致分為兩種：

1、在視頻監督傳感器應用模式中，視頻與傳感器數據在現場的前端設備中實現結合，視頻與數據被忠實地記錄在一起，使查證工作直觀準確。

這一應用可以在客流分析等場景得到很好的應用。

2、在視頻輔助傳感器應用模式中，視頻與傳感器的作用通過遠端人的操作聯系起來，系統為人延伸了視覺與測量工具的使用范圍，并自動向操作者返回測量數據。

這一應用可以在遠程指揮，網格化管理等方面進行應用。

未來的視頻應用，也許不再僅限于單純的視頻監控，很有可能與VR/AR相結合，將現實世界與虛擬世界相連，我們將通過智能分析平臺帶您走人虛擬世界，真正去還原某時某地的真實場景，讓我們的生活也充滿智慧。

［1］安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求.（GB/T28181-2011）.

［2］李麗婷.視頻監控管理平臺現狀及發展趨勢分析［J］.中國安防，2014，06：110-112.

［3］SVAC產品標準與產品介紹［J］.中國公共安全，2014，16：178-180.

曾瑩（1977-），女，研究生，工程師，現供職于中國電信股份有限公司上海分公司新興業務運營管理部，產品經理。長期從事產品開發及運營，特別是針對移動互聯網、網絡安全、物聯網、云計算、視頻監控等領域進行研究，對新技術、新應用有獨特的見解，研究方向：物聯網應用。