孫加君 蘇航

建設(shè)背景

　　隨著國內(nèi)道路高清監(jiān)控的逐步建設(shè)，建立全面符合交通圖像應(yīng)用系統(tǒng)是當(dāng)前交通管理部門的核心目標(biāo)。交通道路視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過覆蓋城市主要干道、路口及各支小路的數(shù)字監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)配備相應(yīng)的圖像監(jiān)視設(shè)備和軟件，可將全市各路段、區(qū)域的車輛運(yùn)行狀況實時地傳送至指揮中心，對道路車輛運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控。同時，交通管理部門可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況對道路車流量進(jìn)行控制，將車輛安排到暢通的路段，減少阻塞，保證道路交通暢通，實現(xiàn)城市交通管理的智能化?，F(xiàn)在的交通監(jiān)控技術(shù)已越來越先進(jìn)，不僅充分地利用了現(xiàn)行的各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提供了各種各樣可行的解決方案，而且還可以實現(xiàn)視頻監(jiān)控智能化，通過視頻、卡口、非現(xiàn)場執(zhí)法設(shè)備、天網(wǎng)卡口的系統(tǒng)的信息收集，結(jié)合智能交通管理系統(tǒng)自動執(zhí)行一切監(jiān)控工作。不僅可以大大減輕交警的工作負(fù)荷，而且還可提高管理水平，通過圖像方式讓那些違章車輛無地可逃，減少了交通爭議。

　　道路視頻監(jiān)控的部署及應(yīng)用與和諧民生息息相關(guān)。交通參與者出行時關(guān)注較多的諸如擁堵、霧霾、光污染等交通問題需要得到有效的改善或解決，交通管理部門需要一套全面的道路視頻監(jiān)控解決方案來應(yīng)對當(dāng)前新的難題。

主要需求

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)和治安卡口、非現(xiàn)場執(zhí)法系統(tǒng)均是平安城市系統(tǒng)建設(shè)、智能交通系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分。通過建立視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)，目的是及時準(zhǔn)確的掌握全天24 小時所有監(jiān)控路口、路段周圍的車輛、行人的流量、交通治安情況等，為指揮人員提供迅速直觀的信息，從而對交通事故和交通堵塞等情況做出及時判斷并響應(yīng)，對監(jiān)控范圍的各種治安突發(fā)情況進(jìn)行錄像并取證，為內(nèi)外警務(wù)工作服務(wù)，起到綜合治理的效果。歸納起來城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用有如下兩點：

　　1、路況實時監(jiān)視：各種針對不同環(huán)境的專業(yè)攝像機(jī)會及時將所監(jiān)控區(qū)域的實時圖像傳回交通指揮中心，使交通指揮人員實時掌握各路口和路段的交通狀況，例如：霧霾天氣下的制高點監(jiān)控，可選擇光學(xué)透霧攝像機(jī)穿透霧霾，獲取清晰的交通路況；在夜間，居民生活區(qū)或人車混行的支小路可使用星光級攝像機(jī)拍攝彩色畫面，減少光污染，提高出行體驗；交通繁忙路段，使用高倍率球型攝像機(jī)完成全景和細(xì)節(jié)監(jiān)控。

　　2、視頻錄像存儲：視頻監(jiān)控的圖像會保存到交通指揮中心的錄像存儲設(shè)備上，作為處理交通事故、違規(guī)行為，以及治安犯罪等各種突發(fā)情況的取證和破案依據(jù)。例如：車輛的違規(guī)停車，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集的錄像抓拍，作為交通的違規(guī)處罰依據(jù)。

建設(shè)方案

　　為了更好地應(yīng)對智能交通領(lǐng)域的視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)需求，系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)基于IP 通信網(wǎng)絡(luò)，對前端圖像進(jìn)行壓縮編碼，再經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，傳輸至交警等相關(guān)部門的指揮中心，進(jìn)行信息的綜合共享應(yīng)用。

　　宇視可提供IP 監(jiān)控解決方案中的高清IPC、管理軟件平臺、云存儲等，包括幾個部分的產(chǎn)品：

　　視頻源部分：宇視可以提供全系列IPC設(shè)備，其中 IPC 產(chǎn)品提供球機(jī)、槍機(jī)、筒形機(jī)等不同產(chǎn)品形態(tài)，支持720P/1080P/4K 等各種高清圖像，具備光學(xué)透霧、星光級低照、車大燈強(qiáng)光抑制等特性。同時，在前端設(shè)備上集成了報警輸入/ 輸出接口、語音采集/ 播放、EPON 無源光網(wǎng)絡(luò)接入、iSCSI 存儲協(xié)議等豐富的借口和多種功能模塊，可以因地制宜的滿足道路視頻監(jiān)控建設(shè)中各種監(jiān)控環(huán)境的接入需求。

　　控制及管理部分：宇視可以提供完善的視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺，包括視頻管理服務(wù)器VM（Video Management）、數(shù)據(jù)管理服務(wù)器DM（Data Management）等組件，完成對所有監(jiān)控設(shè)備、業(yè)務(wù)的管理及控制。其中，VM是管理中心和控制核心，完成全網(wǎng)的設(shè)備管理、資源調(diào)度和視頻業(yè)務(wù)控制，所有的控制指令由VM 集中處理和發(fā)送。通過VM，可以很容易的實現(xiàn)對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集中管理。DM是存儲設(shè)備的管理者，從復(fù)雜的存儲設(shè)備管理信息中抽象出與監(jiān)控業(yè)務(wù)相關(guān)的信息，實現(xiàn)了對系統(tǒng)內(nèi)大量存儲設(shè)備的集中管理以及存儲資源的動態(tài)分配。

　　云存儲部分：隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模越來越大，以及高清視頻的大規(guī)模應(yīng)用，視頻監(jiān)控系統(tǒng)中需要存儲的數(shù)據(jù)和應(yīng)用的復(fù)雜程度在不斷提高，且視頻數(shù)據(jù)需要長時間持續(xù)地保存到存儲系統(tǒng)中，并要求隨時可以調(diào)用，對存儲系統(tǒng)的可靠性和性能等方面都提出了新的要求。

　　面對百PB 級的海量存儲需求，傳統(tǒng)的SAN 或NAS 在容量和性能的擴(kuò)展上會存在瓶頸。而宇視的云存儲可以突破這些性能瓶頸，而且可以實現(xiàn)性能與容量的線性擴(kuò)展，這對于追求高性能、高可用性的企業(yè)用戶來說是一個新選擇。

方案特點

一、系統(tǒng)可靠性設(shè)計

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)對系統(tǒng)架構(gòu)的可靠性和可擴(kuò)展性提出很高要求，系統(tǒng)應(yīng)基于NGN 多媒體通信架構(gòu), 運(yùn)用多媒體中間件技術(shù)，提供基于業(yè)務(wù)邏輯層基礎(chǔ)，實現(xiàn)對高清視頻、圖片海量數(shù)據(jù)存儲管理及應(yīng)用的支持，對基礎(chǔ)業(yè)務(wù)應(yīng)用邏輯組件的抽象封裝，從而提升業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

　　因此系統(tǒng)應(yīng)遵循更加適用的分層架構(gòu)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)、控制、承載三分離，核心信令應(yīng)采用SIP 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，由系統(tǒng)功能服務(wù)組件實現(xiàn)圖像資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制、統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一媒體轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度。系統(tǒng)各部件之間采用標(biāo)準(zhǔn)的信令、媒體、存儲和視頻編解碼協(xié)議，可以實現(xiàn)各功能部件的靈活部署，系統(tǒng)容量可彈性擴(kuò)展。系統(tǒng)的各功能組件可通過集群、負(fù)載均衡、故障倒換等技術(shù)進(jìn)一步提高整體可靠性。通過先進(jìn)的系統(tǒng)架構(gòu)保障大規(guī)模組網(wǎng)應(yīng)用的可靠性。

■媒體交換處理與信令控制相分離
　　所有視頻業(yè)務(wù)的控制管理、信令轉(zhuǎn)發(fā)都是由視頻管理服務(wù)器完成，但是視頻管理服務(wù)器不參與任何媒體層面的處理，視頻編碼、傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)、復(fù)制分發(fā)等都是由IP 攝像機(jī)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成，管理平臺不會引入額外的延遲或者因服務(wù)軟件、硬件的宕機(jī)造成整網(wǎng)癱瘓。

■分層業(yè)務(wù)實現(xiàn)
　　借鑒NGN 的分層實現(xiàn)模型，系統(tǒng)方案分成接入層、媒體交換層、控制管理層和業(yè)務(wù)支撐層。每層之間通過標(biāo)準(zhǔn)的信令協(xié)議進(jìn)行通信，層與層之間具備相對獨(dú)立性，每層的實現(xiàn)技術(shù)可獨(dú)立演進(jìn)。這樣，系統(tǒng)的升級、擴(kuò)展、新業(yè)務(wù)引入都變得更簡單。

二、平臺可靠性設(shè)計

　　視頻管理服務(wù)器可實現(xiàn)雙機(jī)熱備和N+1備份，保障系統(tǒng)平臺的可靠性。
　　視頻管理服務(wù)器以主備方式實現(xiàn)媒體轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)的高可用性，正常情況下視頻管理服務(wù)器只有主機(jī)工作。當(dāng)主機(jī)故障時，備機(jī)通過HA 系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)并接管主機(jī)工作任務(wù)，同時在WEB 客戶端上有告警提示，技術(shù)人員可以及時排查故障，使系統(tǒng)恢復(fù)主備狀態(tài);在一般市級監(jiān)控項目中，會部署市、區(qū)縣兩級平臺，部署多臺視頻管理服務(wù)器，可以在市局多部署一臺視頻服務(wù)器起N+1 備份機(jī)制，備用視頻管理服務(wù)器可同時為市、區(qū)縣兩級平臺的多臺視頻管理服務(wù)器做備份。

三、云存儲可靠性設(shè)計

■高兼容性
　　采用視頻云存儲技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件整合起來協(xié)同工作，共同對外提供視頻數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問。保證單個節(jié)點失效時，系統(tǒng)能夠通過自動負(fù)載將業(yè)務(wù)調(diào)整到其他設(shè)備上以滿足用戶業(yè)務(wù)的持續(xù)性；并且需要能夠提供數(shù)據(jù)的遷移備份，在設(shè)備故障無法快速修復(fù)時依然能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)的正常讀取來滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用的需要。

■高穩(wěn)定性
　　隨著容量和存儲設(shè)備的增加，如何保證海量數(shù)據(jù)存儲的安全性和可靠性是傳統(tǒng)視頻存儲面臨的巨大挑戰(zhàn)，要求存儲系統(tǒng)具備7×24 小時的不間斷寫入的能力。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，運(yùn)行壓力的持續(xù)或加大系統(tǒng)能夠通過集群技術(shù)、虛擬化技術(shù)動態(tài)自動調(diào)整業(yè)務(wù)壓力，將業(yè)務(wù)響應(yīng)的壓力進(jìn)行分散來減少單點壓力過大。

■良好的擴(kuò)展性
　　云存儲系統(tǒng)的建設(shè)在不同的階段可能會有不同的容量要求。隨著項目的不斷擴(kuò)大、應(yīng)用的不斷加強(qiáng)，容量將會不斷擴(kuò)大。那么云存儲系統(tǒng)需要能夠提供動態(tài)擴(kuò)展功能，要求對在線系統(tǒng)增加、減少設(shè)備時業(yè)務(wù)不中斷。設(shè)備一旦融入云存儲系統(tǒng)后立即可用作為整體存儲資源的一部分進(jìn)行調(diào)用，在擴(kuò)展存儲設(shè)備時要求能夠支持對接標(biāo)準(zhǔn)第三方存儲設(shè)備。
　　另外對于系統(tǒng)的擴(kuò)展性，在動態(tài)調(diào)整具體監(jiān)控區(qū)域的存儲資源時要求能夠做到良好的靈活性，即不但能夠增加存儲資源的配給，也能夠減少存儲資源的配給工作，充分體現(xiàn)出良好的擴(kuò)展性。

■可用性佳
　　云存儲系統(tǒng)需要提高良好的可用性，將復(fù)雜的應(yīng)用、繁瑣的操作流程簡單化。對用戶而言只需要使用唯一的IP 地址就能夠訪問和管理云存儲系統(tǒng)。
　　用戶在唯一的界面上就能夠準(zhǔn)確并安全地進(jìn)行配置、部署、監(jiān)控整套云存儲系統(tǒng)，能夠為用戶對設(shè)備狀態(tài)、資源、報警、升級、擴(kuò)展，維護(hù)方面提供便捷。

四、系統(tǒng)安全性設(shè)計

■接入安全型設(shè)計
　　方案接入層采用EPON 接入方式，EPON網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置協(xié)議報文攻擊識別模塊，防止協(xié)議報文攻擊；安全的SNMPv3 網(wǎng)管協(xié)議；IP、VLAN 、MAC 和端口等多種組合綁定；組播/廣播風(fēng)暴抑制。防止非法或者異常的流量進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，抵御多種病毒攻擊，保證設(shè)備管理的安全。
　　在EPON 組網(wǎng)中，ONU 上線前需要先到OLT 上注冊， 攜帶ONU MAC、ONU 硬件型號、以及802.1x 認(rèn)證信息； OLT 上預(yù)先配置好ONU MAC 地址、硬件型號，并綁定端口號；認(rèn)證信息完全匹配后才允許ONU 上線；
　　如果更進(jìn)一步，監(jiān)控前端以O(shè)NU 子卡的形式直連EPON 網(wǎng)絡(luò)，ONU 子卡與監(jiān)控設(shè)備通過內(nèi)部總線通信，規(guī)避了監(jiān)控前端通過電口連接ONU 存在電口被非法接入的安全隱患 。
　　面對層出不窮的網(wǎng)絡(luò)入侵和網(wǎng)絡(luò)攻擊，EPON 網(wǎng)絡(luò)從底層設(shè)計確保了接入網(wǎng)絡(luò)的安全性。

■精細(xì)的用戶權(quán)限管理設(shè)計
　　支持多級用戶管理，每個用戶有用戶名和密碼，通過MD5 加密的方式到服務(wù)器上進(jìn)行驗證，保證可靠性。
　　整個系統(tǒng)有一或多個系統(tǒng)管理員，對全網(wǎng)的用戶有配置權(quán)限，可選的對設(shè)備有操作權(quán)限。
域　　管理員用戶，可以對域內(nèi)的編解碼設(shè)備、圖像采集和顯示設(shè)備進(jìn)行增、刪、改、查，為云臺設(shè)置預(yù)置位，新增域和子域的新用戶。
　　普通用戶對攝像機(jī)和顯示器的權(quán)限包括：查看配置信息，看實時監(jiān)控，遠(yuǎn)遙，看回放，下載錄像，配置輪切計劃；管理員可以指定某用戶對于某攝像機(jī)或顯示器具有某種權(quán)限；為配置方便，也可以指定某用戶對于某域內(nèi)的所有攝像機(jī)或顯示器具有某種權(quán)限（權(quán)限的批量配置）。
　　當(dāng)某用戶需要臨時訪問非管轄區(qū)域內(nèi)的歷史或?qū)崟r圖像時，可以向管理員申請授權(quán)。
　　可以為每一個用戶根據(jù)業(yè)務(wù)需要分配相應(yīng)的權(quán)限，確保系統(tǒng)被合理使用，不具備相應(yīng)操作權(quán)限的用戶無法使用業(yè)務(wù)，例如給本系統(tǒng)用戶分配實況、遠(yuǎn)遙、錄像查詢、回放和下載的權(quán)限；但是對其他部門的共享用戶只分配實況的權(quán)限，只能夠看，不能控制。

■存儲安全性設(shè)計
　　系統(tǒng)設(shè)計中，圖像數(shù)據(jù)在傳輸過程、存儲過程、回放過程中，均考慮了信息安全問題。
　　用戶要求圖像信息具有保密要求，需分權(quán)限設(shè)置查看與拷貝的各級權(quán)限。
　　在信息安全上，即使硬盤被盜或者是有人非法從存儲設(shè)備中拷貝了存儲數(shù)據(jù)，在電腦上也無法讀取，因為存儲設(shè)備中都是裸數(shù)據(jù)流，而非文件。要讀取歷史數(shù)據(jù)，只能通過有權(quán)限的賬號在系統(tǒng)內(nèi)瀏覽和下載。

■高清攝像機(jī)接入的安全性設(shè)計
　　高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用EPON 技術(shù)接入，通過EPON 子卡內(nèi)置方式可以避免IP 端口暴露在外，結(jié)合EPON 的安全認(rèn)證機(jī)制確保IPC接入時IP 到路面的安全性；EPON 提供端到端的安全保障機(jī)制，滿足相關(guān)部門的安全性需求，杜絕外界對內(nèi)部專網(wǎng)的非法入侵和攻擊。

五、高品質(zhì)的圖像效果

■星光級低照度
　　在夜間道路照明不充分的環(huán)境中，星光級攝像機(jī)對于道路、建筑物、甚至遠(yuǎn)處車輛的細(xì)節(jié)都能還原得非常清晰，而且整體畫面沒有明顯的噪點，低照下的彩色效果表現(xiàn)優(yōu)秀。
　　星光級攝像機(jī)和普通攝像機(jī)的效果差異主要來自于底層硬件性能的提升和圖像調(diào)校算法的進(jìn)一步優(yōu)化。其次，選擇合適的大光圈鏡頭和快門對畫面效果的最終呈現(xiàn)也至關(guān)重要。

普通攝像機(jī)低照效果

星光級攝像機(jī)低照效果

■光學(xué)透霧應(yīng)對霧霾天
　　霧霾天氣時，會對攝像機(jī)成像造成很大影響，在天氣較為惡劣的環(huán)境下，能見度不足百米，對道路視頻監(jiān)控觀測路況和交通事件帶來了極大挑戰(zhàn)。
　　傳統(tǒng)的制高點監(jiān)控為了解決霧霾問題，一般選用昂貴的光學(xué)透霧電動鏡頭，性價比非常低。而具備光學(xué)透霧功能的攝像機(jī)，使用普通電動鏡頭就可以實現(xiàn)制高點透霧監(jiān)控，性價比的優(yōu)勢較大。
　　光學(xué)透霧攝像機(jī)使用可見光截止濾片，阻隔了由于霧霾時成像模糊的大部分可見光，利用子彈光（近紅外光）的強(qiáng)穿透性成像，配合ISP 調(diào)整對比度和噪聲控制，實現(xiàn)光學(xué)透霧。

普通攝像機(jī)霧霾效果

光學(xué)透霧攝像機(jī)效果

■強(qiáng)光抑制兼顧車輛和非機(jī)動車
　　另一個衡量道路監(jiān)控攝像機(jī)最重要的指標(biāo)就是強(qiáng)光抑制效果，具體表現(xiàn)在：夜間道路環(huán)境中車輛開啟遠(yuǎn)光燈正面方向朝攝像機(jī)駛來，此時畫面中的車燈抑制效果、車外觀成像效果、道路周邊非機(jī)動車和行人清　　晰度是否能夠得到清晰準(zhǔn)確的表達(dá)。相比之下普通攝像機(jī)會出現(xiàn)：1）車大燈無法抑制，大面積光暈遮擋車體和周邊路況； 2）非機(jī)動車和行人被強(qiáng)光遮蓋，或者亮度偏低噪點明顯，目標(biāo)無法識別； 3）畫面中除了車燈區(qū)域亮度偏高，其他區(qū)域出現(xiàn)曝光不足現(xiàn)象，影響正常畫面的還原；4）車燈區(qū)域明顯曝光過度，影響車前部信息還原。
　　優(yōu)秀的強(qiáng)光抑制攝像機(jī)應(yīng)能夠兼顧車燈抑制、非機(jī)動車和行人清晰成像、整體畫面曝光正常以及車前部信息可以清晰表達(dá)。

強(qiáng)光抑制停止

強(qiáng)光抑制開啟

總結(jié)

　　宇視科技的監(jiān)控解決方案很好的解決了道路視頻監(jiān)控中的諸多問題，并通過在國內(nèi)多個平安工程、智能交通中的部署和實際應(yīng)用，獲得了行業(yè)客戶、業(yè)界專家等多方面的高度認(rèn)可，代表了平安工程和智能交通建設(shè)新的高度和未來的發(fā)展方向。同時，對于整個智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用大勢來說，借助宇視中間件平臺的開放和靈活，宇視能夠聯(lián)合智能交通領(lǐng)域的多個合作伙伴，使整個產(chǎn)業(yè)鏈上的各個環(huán)節(jié)互相配合，真正滿足用戶日益增長的各類交通監(jiān)控、指揮、疏導(dǎo)和緝查布控的業(yè)務(wù)應(yīng)用。