社會監控資源與公安圖像聯網技術

朱月紅

（中遠海運科技股份有限公司，上海200135）

0 引 言

圖像監控系統經過近20 a的發展，已形成從前端采集、后端存儲到智能應用的一整套完善、可靠的系統，圖像采集的前端攝像機也已由模擬攝像機向數字攝像機過渡。經過多年的建設，目前各公共區域和各社會單位均建設有大量監控探頭，視頻監控已成為公安部門打擊違法犯罪、維護社會治安的重要手段。

在社會公共安全領域，公安部門早期建設的監控探頭是以城鎮為個體建設的，圖像信息相對獨立，未實現跨地域的聯網共享；各行業或各社會單位自建的監控資源基本上完全獨立，在各自的局域網內實現自身的監控應用。在該背景下，實現各社會單位的監控資源與公安部門的監控資源聯網共享，對各類孤立的監控資源進行有效整合，是提高公安部門視頻監控治理效率和水平的迫切需求。

從過往將酒店或博物館等重點目標內部的監控圖像接入公安部門的圖像監控平臺的經歷來看，接入社會單位的圖像監控資源面臨以下難點[1]：

1）技術標準不統一。由于公安部門的視頻監控系統與社會單位的視頻監控系統沒有統一的建設規范，視頻監控設備和協議難以統一，尤其是在圖像信息的質量、圖像信息的交換模式、圖像信息的編碼和圖像監控系統的控制等方面存在多種技術標準，使得圖像監控資源整合較為困難。

2）承載網絡多樣，組網復雜。現有系統承載網絡的情況復雜，各社會單位已建系統部署在不同的承載網絡上，如電信運營商的VPN專網和各單位自建的局域網等，種類繁雜。

3）管理不力，缺乏有效的監管手段。雖然公安部門要求一些重點行業單位或特殊社會單位的視頻監控系統至少保存15 d的監控錄像，但由于缺少有效的監控和管理手段，經常出現現場視頻錄像丟失或設備不錄像等問題。

公安部早在2000年就已推出GB/T 28181—2011技術規范，并于2012年6月正式實施，規范的發布雖然能推動視頻監控系統的規范化和標準化發展，但發布之后各社會單位的監控資源面臨新舊共存的局面。同時，該規范為推薦性標準，強制力有限，且各行業存在自己的行業標準。因此，需進行國標標準化轉換，實現非標準視頻標準信令接入和國標流媒體轉發。本文針對視頻監控發展的背景，結合公安部門與社會單位視頻聯網的迫切需求，提出符合當地實際情況的接入方案，對社會單位監控資源多類型接入進行研究。同時，對已實施完成的聯網案例進行介紹，對提出的圖像資源接入方式進行驗證。

1 圖像監控資源多類型接入假設

調研圖像聯網匯聚的圖像資源除了包含自建的安裝于重點公共區域、主要道路、重點部位和重點場所等位置的監控探頭獲取的圖像監控資源以外，還匯集有大量外單位的圖像監控資源，主要包括非平臺接入和平臺接入2種技術形態，下面對其進行接入方案研究。

1.1 非平臺接入

常規的圖像監控系統設備主要包括前端數字攝像機（IP Camera，IPC）、傳輸設備、網絡硬盤錄像機（Network Video Recorder，NVR）、平臺設備和顯示設備。中小規模監控系統的圖像聯網適于采用非平臺接入方式。該接入方式適應的場景具有設備部署于私有局域網絡、未部署監控平臺、應用簡單和不存在復雜視頻聯網與共享等特點。此類場景一般為小區、大廈或企事業單位及未實現圖像資源整合的行業單位，建議采用前端設備對接實現圖像聯網接入。

通過網絡傳輸和安全通道設備將社會單位具備多流并發輸出能力的數字視頻通道（來自于IPC或NVR等）傳入公安視頻IP專網，接入NVR或流媒體轉發設備。若社會單位的IPC或NVR不符合規范要求，需通過ONVIF或SDK的方式接入具備視頻國標網關功能的設備，經國標轉換之后再通過網絡傳輸和安全通道設備聯入公安視頻IP專網。

采用非平臺接入的方式，公安國標聯網共享管理平臺與社會單位IPC或NVR對接存在以下情況。

1）IPC或NVR采用國標方式接入：外網的IPC或NVR采用國標方式，通過安全隔離設備透傳至公安視頻IP專網的公安國標聯網共享管理平臺（見圖1）[2-3]。

2）IPC或NVR采用非國標流方式接入：外網的IPC或NVR采用SDK方式，通過安全隔離設備透傳至公安視頻IP專網，經國標轉碼服務器標準化之后再接入公安國標聯網共享管理平臺（見圖2）。

圖1 IPC或NVR采用國標方式接入

3）外網的IPC或NVR采用SDK方式，先接入代理服務器轉碼，再通過安全隔離設備接入公安視頻IP專網的公安國標聯網共享管理平臺（見圖3）。

1.2 平臺接入

中大型規模監控系統的圖像聯網適于采用平臺接入的方式。該接入方式適應的場景具有設備部署于已整合的網絡、已部署監控平臺、應用復雜和存在復雜視頻聯網與共享等特點。此類場景一般為委辦局、重點單位及已實現圖像資源整合的行業單位，建議通過平臺對接實現圖像聯網接入。

圖3 IPC或NVR國標轉換后國標方式接入

例如，教育局自建的監控平臺已整合下轄各學校的圖像資源，可進行統一的視頻管理和調閱。公安部門若分別與各學校已有的IPC或NVR對接，難度和成本將提升一個量級，需對接的設備分散，網絡鏈路繁雜，技術標準各異。建議采用平臺對接的方式與已整合各學校圖像資源的教育局視頻監控平臺進行國標對接，被調閱的視頻通過流媒體轉發設備逐級轉發，供公安部門調閱。

具體完成的主要工作包括：

1）對非標平臺設備的相關協議進行轉換，包括sip協議、會話協議等[4-5]；

2）對非標平臺設備進行國標編碼，將各廠家的編碼規則轉換為標準的國標20號編碼，根據公安部門已有的國標平臺設備的編碼情況合理分配編碼；

3）將非標平臺的流媒體協議和碼流封裝，進行國標轉換；

4）將非標平臺的媒體流轉碼成符合國標的h.264碼流。

根據實際情況，主要有以下2種聯網方式：

1）SDK方式接入。外網平臺SDK首先通過SDK轉換服務器標準化為公安國標聯網共享管理平臺完全兼容的SDK，然后經由安全隔離設備接入公安視頻IP專網的公安國標聯網共享管理平臺（見圖4）。若外網平臺SDK已與公安國標聯網共享管理平臺完全兼容，則直接SDK接入[6]。

2）國標接入。不符合國標的外網平臺由外單位或相關廠商自行轉換為符合國標的平臺之后再通過安全隔離設備接入公安視頻IP專網的公安國標聯網共享管理平臺（見圖5）。若外網平臺已符合國標要求，與公安國標聯網共享管理平臺完全兼容，則直接國標接入[7]。

圖4 外單位平臺SDK接入

圖5 外單位平臺國標轉換后接入

2 工程案例實踐

對視頻監控資源整合系統的主要功能模塊進行設計，并實現自然博物館與公安部門的視頻聯網，通過實際聯網案例驗證設計方案的可行性。將該博物館內部的監控圖像接入到公安視頻IP專網上，并整合進公安部門的圖像實戰應用平臺，滿足公安部門在實戰平臺上對實時圖像進行調閱、控制及對歷史錄像進行下載的需求。同時，為保證公安視頻IP專網的安全性，提供基于視頻資源安全網關的視頻監控系統。該系統的視頻資源安全網關不僅支持國標設備與非國標設備混合接入，還支持非國標設備的標準化改造，輸出標準信令和標準碼流，將各類系統無縫接入國標視頻監控平臺。

2.1 應用對象概述

1）自然博物館目前有107臺高清攝像機和11臺NVR，由這些設備和網絡設備組成一個運行在監控局域網上的網絡監控系統；

2）在博物館和公安部門的機房內加裝一臺以太網光端機，將博物館監控局域網延伸到公安部門的機房內；

3）視頻資源安全設備跨接在博物館監控局域網與公安視頻IP專網之間，進行安全隔離和視頻轉碼；

4）國標sip服務器布設在公安視頻IP專網上，通過視頻資源安全設備，將博物館的NVR接入到公安部門已有的國標監控平臺內，實現實時圖像調閱、PTZ（Pan/Tilt/Zoom）控制和歷史錄像下載等功能。

2.2 系統網絡設計

1）博物館NVR通過SDK與視頻資源安全設備聯網通信；

2）國標sip服務器通過國標與視頻資源安全設備聯網通信；

3）國標sip服務器與NVR布設在各自的網絡內，視頻資源安全設備在2個網絡間實現IP地址轉換和數據安全過濾等功能。

國標代理網關用于將外網的非國標監控設備無縫接入內網的國標sip服務器，具體對外網的非國標監控設備進行接入管理、協議轉換和視頻轉碼，其中：接入管理功能屏蔽所接入外網的非國標監控設備的差異，并翻譯成GB/T 28181—2011標準協議接口；協議轉換功能將協議轉換為標準控制數據；視頻轉碼功能將視頻生成標準碼流。圖6為聯網拓撲架構。

圖6 聯網拓撲架構

2.3 實際應用效果

1）視頻聯網。通過與公安部門現有的視頻監控系統聯網，使系統具備NVR接入管理模塊，通過SDK協議包或GB/T 28181—2011實現對NVR設備的接入管理。

2）實時圖像調閱。可實時顯示前端任意一個監控點的圖像，可在1、4、6、8、9、10、13、16和全屏等多種畫面模式下顯示視頻；支持視頻抓拍、本地錄像、圖像屏蔽和云臺鎖定等操作；支持對節點樹進行排序，分為不排序、按標題排序和按名稱排序等3種方式；支持節點快速搜索，在節點較多的情況下，用戶可通過快速查找功能，從繁多的節點中快速搜索到要查找的設備，搜索過程中可動態顯示搜索結果。

3）PTZ控制。實現云臺和快球的方向控制、自動掃描、光圈焦距管理和鏡頭縮放及云臺速度調節；支持燈光、雨刷和電源開關控制；支持自定義輔助開關控制；支持圖片預覽式預置位設置，用戶在調用預置位時可查看調用的預置位與設置的預置位是否為同一點位；支持預置位巡航設置，可根據用戶需求添加多個巡航組，不同需求調用不同的巡航組進行巡航；支持3D控制，在視頻窗口內對攝像機云臺和鏡頭進行自動調節，可在實時窗口進行拉近/拉遠等操作。

4）歷史錄像下載。實現按時間段查詢、下載錄像，用戶可輸入錄像開始時間和結束時間，對該時間段內的所有錄像進行下載。

3 結 語

本文研究各類非標準視頻監控聯網系統的設計與實現，綜合應用視頻監控、通信、計算機網絡、系統集成和編解碼等技術進行系統總體設計；論述平臺接入、非平臺接入、國標接入和非國標接入等情況下的聯網方案，實現不同視頻設備及監控系統間互聯、互通、互控的視頻監控聯網系統。結合公安部門與社會單位視頻聯網的不同現狀，該研究可為實際遇到的各類社會單位圖像資源聯網項目研究提供理論基礎。