从第一批示范城市到第三批示范城市,在平安城市的建设过程中,“管理平台”的地位越来越突出,从最初的重硬件建设轻软件平台演化到重视软件平台,强调管理功能,提高应用服务上来。“管理平台”在平安城市的建设实践中经过不断地探索,从简单到复杂,从弱到强,不断地成熟发展,成为平安城市建设最重要、最有价值的部分。本文从北京市朝阳区图像信息管理平台(下文简称“朝阳平台”)的建设来探讨平安城市“管理平台”的发展方向。
朝阳平台概况
朝阳区位于北京市主城区的东部和东北部,是北京市最大的近郊区,2007年,全区GDP达到1670.4亿元,2008年北京奥运会的国家体育场(鸟巢)、国家体育馆、国家游泳馆(水立方)都坐落在朝阳区,包含竞赛场馆、非竞赛场馆、训练场地、开放场地在内的奥运场馆共33个。所以说朝阳平台是一个事实上的奥运平台。其特点在于:
·朝阳平台系统是目前国内单体最大视频监控系统;
·包含前端1620路新建图像,5000路视频的接入;
·超过600台服务器,采用分布式全数字系统,视频存储容量达到2000多T。
朝阳平台在奥运会前全部建成,在北京奥运会开幕式期间,朝阳平台经受住了极大的考验,同时处理了来自200个指挥中心、2000个使用者的系统联机,高峰时D1格式的并发视频流达到了惊人的1200路,连接带宽超过2.5G,为奥运安保作出了突出贡献(系统规模如图1所示)。
联网
朝阳平台的核心是联网,平台实现了各种设备和各种系统的互联。联网内容包含:
·前端不同厂家的DVR、DVS;
·各种矩阵;
·各街乡建设图像;
·各委办局建设图像;
·公安分局及市局联网;
·各场馆联网;
·各指挥中心联网。
朝阳平台的强大联网能力是建立在以PVG为核心的视频综合管理平台上的,其通过下面的核心技术实现。[nextpage]
开放式架构
朝阳平台采用SOA(面向服务架构, Service-oriented Architecture)架构,整个系统面向应用实现模块化,使得系统业务逻辑和技术实现手段相分离。建立标准的接口组件,提供视频服务和音频服务,使得网络视频监控系统能快速开发、集成和应用(如图2所示)。
朝阳平台的SOA架构通过POSA(Pluggable Objects and Services Architecture)技术实现,平台全面组件化,提供中间件和符合SOA的各类服务。
朝阳平台基于POSA的架构给应用层提供了丰富的接口,在大型GIS平台上实现了多种业务的统一管理,实现了应急指挥和管理平台的集成。
POSA技术在硬件层实现对硬件的抽象,不同厂家、不同型号的硬盘录像机、视频编解码器、矩阵的快速互联,只需在平台增加一个驱动即可实现。
平安城市的建设涉及到不同厂家各种设备的接入,“管理平台”必须具备开放性,可以接入各种设备,这是实现平安城市真正联网的基础;必须对不同厂家的设备进行抽象,在平台层采用统一的协议来处理,而不是简单的客户端的集成,这是平台稳定性的基础。过去平安城市失败案例的原因基本上都涉及到上述两个因素。
统一的联网标准
朝阳平台采用了北京市地方标准DB11/Z 384-2006作为视频联网标准。平安城市建设中统一的联网标准越来越重要,其中公安部的《城市监控报警联网系统通用技术要求》(GA/T669-2008)发挥着越来越重要的作用。“管理平台”采用统一的联网标准是一个趋势,但是由于国内安防平台厂商处在发展阶段,“管理平台”也正处在成熟的过程中,标准化还有很长的路要走。
电信级稳定性
朝阳平台有600多台服务器在运行,这么大规模的系统,如何保证稳定性成了最大的难题,朝阳平台通过一系列的技术来保证大规模系统的稳定性。
双机热备
平台核心的管理控制系统支持双机热备功能,保证了当系统的重要节点管理服务器主机在某个特殊的情况下停止工作的时候,备份服务器能够及时接管,从而保证系统不间断运行。
稳定可靠的操作系统
服务器全部采用经过裁剪和优化的LINUX操作系统,在实现复杂应用的同时具备嵌入式操作系统的优点,具备运营级的可靠性。
系统局部自治
朝阳平台这么大规模的系统要想保证系统的可靠,必须具备整个系统不依赖其中的一台或者某几台主机,任何一台主机出现故障都不会影响整个系统的运行。[nextpage]
朝阳平台采用分布式架构实现了系统局部自治,单台主机可以自成系统,而多台主机互联可以形成更大规模的视频联网系统,每个系统节点独立自治,任何一个节点故障不会导致系统故障。
负载均衡
负载均衡是实现大规模平台的核心技术,可以支撑大规模用户的并发访问和视频流转发。通过负载均衡技术,实现大规模视频访问时各服务器节点的任务调度。负载均衡技术通过系统节点同步和节点状态自动恢复实现。
系统维护采用网管系统
随着平安城市建设规模的扩大,平安城市的规模动辄几千个点,甚至几万个点,系统维护成了保证系统验收后正常运行最重要的因素。平台的硬件设备必须具备网管功能,通过SNMP协议,采用统一的网管软件来管理,能实时反映系统运行情况,对故障及时处理,保障系统健康运行。朝阳平台所有服务器和编解码器通过SNMP协议实现了网管系统的统一管理。
满足公安实战的权限体系
平安城市是以公安应用为主的管理平台,在实战中公安部门对权限的要求很高,要求权限分级,最主要的是要实现权限的优先级,保证权限级别高的用户能抢占资源或者预留资源,可以实现特殊情况下的对资源的独占权。
朝阳平台采用了干线管理和三维权限模型来满足公安对实战的要求(如图3所示)。
定义节点间的视频传输通路被称为干线。即使对于网络资源丰富的用户,干线资源也是有限的,这就要求管理平台必须支持干线和路由管理,包含了干线路由、干线预留、干线复用、干线抢占。
存储采用NVR模式
平安城市的视频存储是平安城市管理平台的基本功能之一,从开始的以DVR为主发展到以NVR(Net Video Recorder)为主;从单纯的以摄像机名称和时间为索引检索的方式发展到以事件和标记为主的索引检索方式;从本地存储发展到网络存储;从单级存储发展到多级存储,集中索引;从统一存储发展到个性化存储。
朝阳平台视频存储采用NVR的模式,NVR是一个广泛的概念,可以理解成能记录网络视频的存储服务器,也可以理解成流媒体服务器和IPSAN/FCSAN的组合体。
朝阳平台通过NVR实现了分级存储、个性化存储、基于帧标记的快速检索和统一的索引服务。
朝阳平台实现了街乡和区两级存储体系,针对不同重要程度的图像采用了金存储、银存储和铜存储三种个性化的存储策略,建立了统一的索引服务器,所有NVR的索引纳入到一个大的索引服务器进行管理。 [nextpage]
基于帧标记的视频快速检索方式实现海量视频数据的快速检索,支持三种标记方式:A、手动, B、事件关联, C、识别处理,并支持对帧标记进行二次开发,采用了类似于Google的检索引擎技术实现了灵活方便的检索语法。
高清
朝阳平台全部采用D1分辨率图像,H.264编解码算法,码流采用2M,虽然,这样的图像质量在目前已建的平安城市项目中已经处在很高的水平,但项目实际应用时还是留下了遗憾。比如奥运场馆周边的摄像机在奥运期间最大的作用是疏导人流、车流,由于分辨率的限制,无法在一个大场景下提取人脸特征和车牌号,这让大量图像资源的实战价值打了折扣。随着智能视频的逐步成熟,在关键部位采用高清视频成了必然趋势。在未来的平安城市建设中,百万像素以上级别的高清网络摄像机会得到广泛的应用。
移动
朝阳平台通过中国移动的EDGE网络,建设无线专网,实现了重点图像在手机上浏览功能。
随着3G牌照的发放和3G网络的建设,平安城市“管理平台”相当一部分功能会移到手机上来,传统的“警务通”业务和视频业务结合为城市的应急指挥调度提供了快速决策的支持,移动业务必将是未来平安城市项目新的增长点。
智能
智能视频技术在平安城市建设过程中经历了去伪存真的过程,市场和技术都趋于理性。对智能视频的认识经历了从无所不能到关注具体应用场景,从独立建设到强调和“管理平台”的联动。我们认为过去制约智能视频在平安城市应用的原因除了上述因素外,还受限于图像源的质量。所以智能视频主要应用在卡口车牌识别和一些场所的虚拟周界上,但随着高清网络摄像机的应用普及,智能视频也将得到更大的应用空间,这样就可以从平安城市的任何一个摄像机上获得高品质图像,满足更多智能视频业务的需要。
结束语
朝阳平台作为重要的奥运安保图像信息平台,经历了08年北京奥运会的严峻考验,圆满完成了奥运保障任务,为平安城市“管理平台”的建设提供了宝贵经验。“联网、高清、移动、智能”也将会是平安城市“管理平台”的发展方向。(作者现任职于北京东方网力科技有限公司产品部)