1 概述

    1.1 “平安城市”系統(tǒng)建設(shè)背景

    近年來，我國整體經(jīng)濟實力顯著增強，但社會治安狀況也日趨復(fù)雜，公共安全問題不斷凸顯，城市*突出，手段不斷更新、升級。這些都迫切要求加快發(fā)展以主動預(yù)防為主的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。而且自美國“9·11事件”和倫敦地鐵爆炸案之后，應(yīng)對突發(fā)事件的城市應(yīng)急防范系統(tǒng)成為新的安防建設(shè)熱點。

    2005年9月中國*部正式啟動城市聯(lián)網(wǎng)報警與監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)（3111工程），將在全國范圍內(nèi)，在省、市、縣三級開展報警與監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)試點工程，推動“平安城市”的建設(shè)步伐。目前各主要城市如北京、廣州、深圳、杭州已經(jīng)開始加快建設(shè)城市的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。城市視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)是衡量一個城市現(xiàn)代化管理水平的重要體現(xiàn)，是實現(xiàn)一個城市乃至整個國家安全和穩(wěn)定的重要措施。建立合理，有效的城市視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，才能夠使政府管理部門在*時間發(fā)現(xiàn)問題，提出應(yīng)對措施及應(yīng)急預(yù)案。

    1.2技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

    視頻監(jiān)控系統(tǒng)是城市安全防范系統(tǒng)的核心組成部分，是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了模擬信號監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)模結(jié)合方式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、全數(shù)字化的遠程聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)三個發(fā)展階段。

    在20世紀(jì)90年代初以前，主要是以模擬設(shè)備為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，稱為*代模擬監(jiān)控系統(tǒng)。它以視頻矩陣、分割器、磁帶錄像機為核心，采用視頻切換矩陣連網(wǎng)，多路數(shù)視頻光端機上傳視頻圖像，技術(shù)成熟，實時性好，但缺少遠程功能。

    20世紀(jì)90年代中后期，出現(xiàn)了數(shù)模結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)，硬盤錄像機（DVR）應(yīng)用到模擬監(jiān)控系統(tǒng)中。它主要通過計算機網(wǎng)絡(luò)來傳輸，使用智能化的計算機軟件來處理。這種混合模式的監(jiān)控方案，雖然已可以實現(xiàn)遠程傳輸，但前端視頻到監(jiān)控中心采用模擬傳輸，距離和布點都有所限制。

    到本世紀(jì)初，全數(shù)字化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)開始得到廣泛應(yīng)用。視頻從前端圖像采集設(shè)備輸出時即為數(shù)字信號，并以網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，基于TCP/IP協(xié)議，采用流媒體技術(shù)實現(xiàn)視頻在網(wǎng)上的多路復(fù)用傳輸，并通過設(shè)在網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)虛擬（數(shù)字）矩陣控制主機（IPM）來實現(xiàn)對整個監(jiān)控系統(tǒng)的指揮、調(diào)度、存貯、*控制等功能。

    全數(shù)字化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到今天，衍生出了許多前沿的應(yīng)用模式，比如智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這種系統(tǒng)運用計算機視覺技術(shù)，在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計算機能夠通過數(shù)字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內(nèi)容。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)異常情況，提供zui快和*的報警及其它實時信息，能夠為城市安防系統(tǒng)的管理智能化起到重要作用。還有移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用無線信道傳輸視頻信號，使監(jiān)控系統(tǒng)不受復(fù)雜地形的影響，從而擴大系統(tǒng)的覆蓋范圍。同時這項技術(shù)的應(yīng)用也促使監(jiān)控終端向便攜化，小型化發(fā)展。

    由于第三代數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)存在諸多不可比擬的優(yōu)點，符合信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向，在未來城市安防建設(shè)的過程當(dāng)中，全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)取代模擬監(jiān)控系統(tǒng)和半數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)成為必然。

1.3 當(dāng)前社會的需求熱點及未來發(fā)展趨勢

    當(dāng)前的城市安防系統(tǒng)的發(fā)展趨勢從行業(yè)，建設(shè)，技術(shù)的角度來看主要體現(xiàn)為以下幾個點：

    行業(yè)發(fā)展趨勢：

    1）傳輸數(shù)字化

    數(shù)字化的視頻監(jiān)控技術(shù)將在社會面治安監(jiān)控的建設(shè)中越來越普及，數(shù)字化處理將貫穿于系統(tǒng)的傳輸、控制、存儲等所有環(huán)節(jié)?；跀?shù)字化的“編解碼器 + 監(jiān)控平臺”的方式在組網(wǎng)靈活性以及對*部門未來移動、手持等智能應(yīng)用上的可擴展性方面均存在*的*性，而且隨著編解碼技術(shù)的進一步發(fā)展以及*網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的不斷拓寬，其圖像和聲音的清晰度將不再是問題。因此可以預(yù)計模擬監(jiān)控時代向全數(shù)字化監(jiān)控時代的全面邁進是未來監(jiān)控行業(yè)的方向。

    2）標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化

    目前安防產(chǎn)業(yè)品牌、技術(shù)混雜，城市安防系統(tǒng)的發(fā)展需要進行長期的標(biāo)準(zhǔn)化過程，先建設(shè)兼容性的平臺，再逐步轉(zhuǎn)向統(tǒng)一。而且目前安防行業(yè)核心視音頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的都為日本、美國等跨國公司制定的MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)（3C，6C）所壟斷。因此制定開發(fā)核心的視頻編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也是城市安防系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的重點。

    建設(shè)發(fā)展趨勢：

    1）大規(guī)模組網(wǎng), 存儲網(wǎng)絡(luò)化

    未來的城市安防系統(tǒng)的普及范圍將從城市延伸到全省、整個國家等更廣泛的區(qū)域，大規(guī)模運營的安防聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將是未來建設(shè)的重點。海量用戶、設(shè)備的接入管理、區(qū)域聯(lián)網(wǎng)，分級聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)質(zhì)量體系構(gòu)建等技術(shù)都是關(guān)鍵的研究課題。這種大型安防系統(tǒng)的出現(xiàn)也將使大容量視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化存儲成為可能，未來的存儲模式將是集中、分布式、集中+分布式的多元存儲模式，可基于網(wǎng)格、P2P、中間件、集群等分布式并行處理技術(shù)實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲、檢索與分發(fā)。

    2）應(yīng)急聯(lián)動，管理智能化

    建立統(tǒng)一指揮、機動、協(xié)同聯(lián)動、管理智能的應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)已成為城市安防建設(shè)的必然趨勢。未來的安防平臺建設(shè)的重點不單單放在監(jiān)控業(yè)務(wù)的發(fā)展上，而更重要的是能夠通過監(jiān)控發(fā)現(xiàn)警情，預(yù)防警情，處理警情。可采用人臉識別、車牌識別等智能化視頻處理實現(xiàn)警情預(yù)判，同時綜合應(yīng)用通信技術(shù)、地理信息技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)，實現(xiàn)統(tǒng)一接警、迅速定位、快速反應(yīng)、業(yè)務(wù)聯(lián)動的智能化管理。

    技術(shù)發(fā)展趨勢：

    1）視頻質(zhì)量清晰化

    隨著數(shù)字圖像采集性能的大大提高，終端顯示的能力也相應(yīng)有了進步，HDTV的視頻已經(jīng)達到1280X720、1920X1080，因此今后視頻監(jiān)控的圖像質(zhì)量主流將會達到高清晰電視的水平。這極大的保證了城市視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)中圖像的清晰度。

    2）監(jiān)控系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)化

    隨著各種無線網(wǎng)絡(luò)的日趨普遍，第三、四代移動通信在技術(shù)上已經(jīng)成熟。高清晰、全嵌入式、支持各種無線、有線接入方式的移動無線視頻監(jiān)控成為新一代的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

    3）終端小型化，移動化，便攜化

    監(jiān)控終端的移動化、小型化一直是視頻監(jiān)控用戶的追求。手機、PDA、便攜電腦等均往智能型終端方向發(fā)展，成為重要的監(jiān)控終端載體。

2 “平安城市”視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建

    2.1“平安城市”系統(tǒng)構(gòu)建原則、總體架構(gòu)及關(guān)鍵問題

    2.1.1 構(gòu)建原則

    “平安城市”的建設(shè)目標(biāo)是要在城市范圍內(nèi)實現(xiàn)由不同設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)和互操作，綜合利用各種監(jiān)控和報警資源，逐步實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)。其建設(shè)應(yīng)該遵從以下原則：互通性，實用性，擴展性，規(guī)范性，易操作性，安全性，可靠性，可維護性，可管理性，經(jīng)濟性。

    2.1.2 總體架構(gòu)

    聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由七個層次組成：視頻監(jiān)控點、社會監(jiān)控資源、一級監(jiān)控中心、二級監(jiān)控中心、三級監(jiān)控中心、用戶分控終端、省部級監(jiān)控中心。系統(tǒng)以*專網(wǎng)為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)城域范圍內(nèi)基于不同網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)成的視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)之間的互聯(lián)，向省部級*機關(guān)提供統(tǒng)一格式的圖像傳輸。
 
    2.1.3 建設(shè)中的關(guān)鍵問題

    1）數(shù)字化進程準(zhǔn)備不足，模擬系統(tǒng)的應(yīng)用占據(jù)主導(dǎo)地位，需盡快完成更新?lián)Q代。

    已建成的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)含量不高，傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)應(yīng)用占據(jù)主導(dǎo)地位。不僅用戶不熟悉新的技術(shù)、新的環(huán)境、新的需求，安防企業(yè)也面臨著升級換代。面對大容量城市聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的需要，很難提供符合要求的數(shù)字化技術(shù)服務(wù)。

    2）城市安防系統(tǒng)的建設(shè)，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

    視頻監(jiān)控設(shè)備種類繁多，采用的視頻壓縮傳輸標(biāo)準(zhǔn)以及傳輸協(xié)議不統(tǒng)一，行業(yè)用戶采用了不同開發(fā)商的產(chǎn)品而只能構(gòu)成一個個信息孤島，難以互連成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。目前城市安防建設(shè)缺乏一套統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，一旦制定了完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，將可以實現(xiàn)多種設(shè)備，系統(tǒng)以及監(jiān)控資源的無縫接入。

    3）城市治安面向大眾化運營，覆蓋范圍廣，需要進行大規(guī)模分布式組網(wǎng)技術(shù)的研究。

    一個中等城市視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)初期監(jiān)控點會在1000個左右，分散在各個派出所管轄范圍內(nèi)，用已有的各種網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)系統(tǒng)接入，未來隨著系統(tǒng)運營覆蓋范圍的擴大，以及城域間聯(lián)網(wǎng)的實施，監(jiān)控點在幾萬路以上的，面向大眾的電信級視頻監(jiān)控系統(tǒng)將會出現(xiàn)，如何實現(xiàn)這種大規(guī)模組網(wǎng)，保證系統(tǒng)安全性、可靠性，是未來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要解決的重點問題。

   4）城市應(yīng)急系統(tǒng)是解決治安，防災(zāi)問題的關(guān)鍵，須建立完善可靠的智能聯(lián)動指揮系統(tǒng)。

    隨著城市應(yīng)急需求越來越強烈，新一代應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)應(yīng)具有統(tǒng)一指揮、機動、協(xié)同聯(lián)動、智能管理的特點。如何將基于*業(yè)務(wù)的智能化指揮管理與基于監(jiān)控業(yè)務(wù)的安防業(yè)務(wù)緊密結(jié)合是目前城市安防系統(tǒng)的難點。同時靈活運用人臉識別、車牌識別，軌跡跟蹤，行為分析，圖像檢索等智能化視頻處理技術(shù)，有效擴展系統(tǒng)的防治能力也是尋求智能化管理的關(guān)鍵。

    5）IP網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，不可靠，缺乏服務(wù)質(zhì)量保障體系。

    IP網(wǎng)絡(luò)所提供的是一種“盡力而為”的服務(wù)，還無法保障實時多媒體業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）。而目前建設(shè)的城市監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，主要以IP網(wǎng)絡(luò)為承載網(wǎng)絡(luò)，缺乏有效的QoS保障機制。因此針對安防系統(tǒng)可靠性、實時性高的業(yè)務(wù)特點，建立完善的服務(wù)質(zhì)量保障體系是非常重要的。

2.2“平安城市”視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)要點     2）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸機制

    2.2.1 聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要點

    網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方面的建設(shè)主要考慮以下兩點：

    1）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的互聯(lián)、互通、互控

    聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)覆蓋了大量異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（無線、有線，寬帶、窄帶），如何解決處于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中系統(tǒng)間的互聯(lián)互通是一個必須考慮的問題。3111通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、廣東省社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)規(guī)范中提出采用或制定標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層通信協(xié)議進行系統(tǒng)間的會話控制、管理以及區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的連接（如3111工程采用的SIP協(xié)議）。在*專網(wǎng)內(nèi)部提供支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的各類服務(wù)器以構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化安防業(yè)務(wù)平臺。所有監(jiān)控資源\設(shè)備，監(jiān)控終端（*監(jiān)控中心）需以標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)視音頻編碼協(xié)議接入或通過網(wǎng)關(guān)代理服務(wù)器進行協(xié)議轉(zhuǎn)換后接入標(biāo)準(zhǔn)*監(jiān)控系統(tǒng)。通信協(xié)議的統(tǒng)一能夠屏蔽底層網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的物理細節(jié)，有利于實現(xiàn)多種異構(gòu)系統(tǒng)的融合。

    2）考慮網(wǎng)絡(luò)流量和業(yè)務(wù)內(nèi)容層次化的聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

    大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有海量數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)帶寬近似恒定以及前端視頻監(jiān)控點向各級監(jiān)控中心的匯聚型傳輸方式等特點，圍繞這幾個特性需考慮層次化拓撲的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，該設(shè)計在一定程度上可解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中傳輸不可靠、數(shù)據(jù)傳輸延遲和無QoS保障等難點問題。如圖1所示，系統(tǒng)在各級監(jiān)控中心實現(xiàn)視頻流的匯聚，采用流媒體服務(wù)器技術(shù)解耦資源接入模塊與業(yè)務(wù)處理模塊來分離視頻壓縮和分發(fā)業(yè)務(wù)，各級用戶可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量分布和業(yè)務(wù)優(yōu)先等級從所屬監(jiān)控中心的流媒體服務(wù)器上動態(tài)獲取視頻資源?；谶@種樹狀組播結(jié)構(gòu)的應(yīng)用層架構(gòu)，視頻數(shù)據(jù)傳輸就變成統(tǒng)一匯聚－離散分發(fā)的過程，基本沒有冗余的數(shù)據(jù)交換。

    2.2.2 區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)要點

    區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)主要包括各級的監(jiān)控中心、分控中心。各類監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)規(guī)模和職能的不同，涵蓋不同的建設(shè)內(nèi)容。其建設(shè)組成總體可分為前端設(shè)備接入、網(wǎng)絡(luò)傳輸控制、終端/用戶控制管理、視頻瀏覽/存儲四個基本部分。

    1）基于統(tǒng)一轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)的接入模式

    由于視頻標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展、視頻壓縮格式呈現(xiàn)多樣化且互不兼容的特點，原本簡單的資源共享問題變得十分復(fù)雜。不同的壓縮算法、壓縮比、壓縮質(zhì)量，將給城市視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的資源協(xié)同共享造成嚴(yán)重障礙。同時由于目前前端設(shè)備（DVR/DVS）的廠家不同，其設(shè)備的通信協(xié)議、控制方法各有千秋，且短期內(nèi)難以統(tǒng)一，這就要求完整的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)必須能提供視頻數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能。*方案是采用接入網(wǎng)關(guān)，統(tǒng)一視頻壓縮格式、矩陣切換和云臺控制的命令，實現(xiàn)視頻格式和通信模式的吻合。

    各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接入條件存在差異性，表現(xiàn)在帶寬、時延、誤碼率等方面。為保證視頻流在傳輸?shù)倪^程中的實時性、連續(xù)性和平穩(wěn)性，需根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前狀況自適應(yīng)調(diào)節(jié)視頻的碼率、質(zhì)量，以適應(yīng)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。視頻監(jiān)控的城域和廣域互聯(lián)都必須采用這種自適應(yīng)視頻傳輸機制以適應(yīng)目前*專網(wǎng)或公網(wǎng)的實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。目前的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸可以分為基于發(fā)送方的、基于接收方的以及混合控制的速率調(diào)整方式。也可以采用動態(tài)多碼率技術(shù)，使視頻流的碼率能夠根據(jù)帶寬的不同而相應(yīng)變化。

3）基于縱深管理的終端控制機制

    城市安防系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在監(jiān)控中心對監(jiān)控資源的集中控制、管理和監(jiān)視等功能，通過*方式實現(xiàn)用戶終端的權(quán)限控制。系統(tǒng)中所有注冊用戶根據(jù)權(quán)限、所在機構(gòu)的不同組成樹狀的管理結(jié)構(gòu)，用戶根據(jù)級別訪問不同內(nèi)容的視頻資源。其中別權(quán)限用戶可以隨時掌控其權(quán)限范圍內(nèi)用戶的客戶端使用情況，并對可疑用戶進行遠程*管理。用戶之間根據(jù)業(yè)務(wù)需求，也可提供臨時的*，使低級別或其余機構(gòu)的用戶跨級訪問非權(quán)限范圍內(nèi)的視頻資源。這種基于權(quán)限的縱深式管理機制使平臺的管理更加靈活、方便。

    4）基于流媒體分發(fā)技術(shù)的視頻瀏覽和存儲回放

    前端設(shè)備的媒體發(fā)布是城市聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的瓶頸之一。前端設(shè)備帶寬有限，一般只有1Mb-10Mb，多路用戶（5至10路）并發(fā)訪問就會發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞.而傳統(tǒng)的流媒體系統(tǒng)能夠支持1000路以上并發(fā)視頻播放，并且可通過消除抖動和圖像后處理保證客戶端的視頻質(zhì)量，將流媒體技術(shù)應(yīng)用到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中將極大提高系統(tǒng)的媒體發(fā)布能力。通常是將網(wǎng)絡(luò)攝像機作為流媒體的前端，流媒體系統(tǒng)作為視頻傳輸?shù)妮d體，充分利用流媒體系統(tǒng)的傳輸優(yōu)勢，擴展系統(tǒng)的容量，容納上千、上萬用戶的并發(fā)訪問。同時平臺的存儲系統(tǒng)也可以通過流媒體服務(wù)器的點播能力實現(xiàn)。諸如存儲網(wǎng)絡(luò)的讀寫，視頻文件的檢索和發(fā)布等功能都可以借助流媒體服務(wù)器強大的轉(zhuǎn)發(fā)能力完成。

    2.2.3 平臺軟件建設(shè)要點

    監(jiān)控報警管理平臺是安防聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心系統(tǒng)軟件，涵蓋所有服務(wù)控制和業(yè)務(wù)處理程序。整個軟件模型從宏觀上看分為三層結(jié)構(gòu)，自底向上分別為網(wǎng)絡(luò)承載層、內(nèi)容層和執(zhí)行層。
 
    網(wǎng)絡(luò)承載層主要負責(zé)物理設(shè)備聯(lián)網(wǎng)接入、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸以及系統(tǒng)間通信會話建立。具體劃分為三個功能模塊：網(wǎng)絡(luò)接入，通信協(xié)議，會話傳輸。網(wǎng)絡(luò)接入模塊負責(zé)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、系統(tǒng)的接入；通信協(xié)議模塊約束通信規(guī)范，統(tǒng)一信令協(xié)議，建立傳輸信道；會話傳輸模塊基于已建立的信道建立會話傳輸數(shù)據(jù)流。網(wǎng)絡(luò)承載層為所有上層模塊執(zhí)行的基礎(chǔ)，是所有數(shù)據(jù)接入的基本層?？苫跇?biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議封裝為通信中間件，與上層安防業(yè)務(wù)功能模塊*分離，提高系統(tǒng)的處理效率。

    內(nèi)容匯聚層，主要負責(zé)所有業(yè)務(wù)、服務(wù)內(nèi)容的匯聚管理，分為業(yè)務(wù)處理和服務(wù)應(yīng)用兩個模塊。業(yè)務(wù)處理模塊負責(zé)數(shù)據(jù)信息存儲查詢、視頻存儲分發(fā)、視頻搜索、報警信息處理、指揮調(diào)度和*綜合研判等業(yè)務(wù)功能；服務(wù)應(yīng)用負責(zé)實時圖像點播、歷史圖像檢索和回放、設(shè)備控制、存儲和備份、報警聯(lián)動等基本監(jiān)控功能。該層采用開放式架構(gòu)，提供標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口，并可通過插件式的業(yè)務(wù)模塊集成，豐富服務(wù)內(nèi)容，擴展系統(tǒng)功能。

    執(zhí)行控制層，為系統(tǒng)管理者提供主觀能動的開放式控制接口。管理者可執(zhí)行用戶權(quán)限管理、設(shè)備管理和安全認證機制等功能，定制符合個性化需求的客戶端管理軟件。

    3 系統(tǒng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

    3.1基于流媒體分發(fā)的大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)

    流媒體服務(wù)器還可采用負載均衡技術(shù)以實現(xiàn)大規(guī)模的視頻轉(zhuǎn)發(fā)。圖5中的負載均衡器負責(zé)控制用戶訪問請求，可以將并發(fā)壓力均衡地分配到不同的流媒體服務(wù)器上，平衡網(wǎng)絡(luò)流量。

    在大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中采用流媒體服務(wù)器作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，由負載均衡器控制網(wǎng)絡(luò)流量，使視頻數(shù)據(jù)分層匯聚，從而構(gòu)建組播模式的樹狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這種流媒體分發(fā)技術(shù)可解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，并極大地提高系統(tǒng)效率。

3.2基于統(tǒng)一視頻轉(zhuǎn)碼的接入網(wǎng)關(guān)技術(shù)

    由于通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接入的各種視頻前端設(shè)備編碼格式、壓縮比、壓縮質(zhì)量以及傳輸協(xié)議不一，造成城市安防系統(tǒng)需要整合大量的異構(gòu)視頻資源，引起設(shè)備兼容的問題。為了解決這個問題，需要采用視頻轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)對非標(biāo)準(zhǔn)的視頻流進行轉(zhuǎn)碼處理，統(tǒng)一視頻壓縮格式及傳輸模式。

    視頻轉(zhuǎn)碼技術(shù)主要是對壓縮的視頻碼流進行端到端的處理，使得轉(zhuǎn)碼后的壓縮碼流更能適應(yīng)傳輸信道帶寬以及接收端的要求。比如預(yù)先把壓縮的視頻比特流的碼率降低，可不用在解碼端加上額外的操作實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收；或者壓縮的固定比特率視頻流可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬動態(tài)調(diào)整碼率等。其基本原則是在環(huán)境和處理能力受限的情況下，在碼流轉(zhuǎn)換的質(zhì)量和復(fù)雜性之間取得*折衷，實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的視頻自由交換。實現(xiàn)的關(guān)鍵是對壓縮視頻碼流中的壓縮數(shù)據(jù)進行復(fù)用，避免重新編碼中的復(fù)雜運算。轉(zhuǎn)碼可采用的技術(shù)主要包括碼率轉(zhuǎn)換，分辨率轉(zhuǎn)換，幀率轉(zhuǎn)換等。

    轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)同時也能夠?qū)尤朐O(shè)備的控制命令和傳輸協(xié)議進行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，如矩陣切換和云臺控制等命令，使用戶可以透明的操作前端設(shè)備。目前由于視頻編碼轉(zhuǎn)碼計算復(fù)雜度較高，系統(tǒng)內(nèi)還不能統(tǒng)一所有的視頻信息，采用標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議使客戶端能夠通過插件實現(xiàn)對不同視頻壓縮協(xié)議的支持，所以可以在不改動流媒體服務(wù)器和傳輸方式的情況下，實現(xiàn)系統(tǒng)向后兼容。

    3.3面向安防監(jiān)控的視頻編碼技術(shù)

    為了滿足安防視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)各種特殊要求，面向安防監(jiān)控業(yè)務(wù)的視頻編碼應(yīng)具有容錯性、可伸縮性、智能化的特性。

    1） 容錯性。監(jiān)控業(yè)務(wù)中的視頻傳輸必須實時、可靠。因此視頻編碼器必須具備抗誤碼能力，使壓縮視頻流在傳輸過程中對信道誤碼敏感，即使單個突發(fā)性錯誤也可能嚴(yán)重干擾接收端的正常解碼，造成恢復(fù)視頻質(zhì)量的急劇下降。這種技術(shù)能夠?qū)l(fā)生錯誤的視頻恢復(fù)到初始視頻流或接近初始視頻流的質(zhì)量，保證監(jiān)控視頻傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量。

    2） 可伸縮性。由于監(jiān)控業(yè)務(wù)中應(yīng)用需求的多樣化和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)漠悩?gòu)特性，要求面向安防監(jiān)控的視頻編碼需要具有時域和空域上的伸縮性，以適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境?？缮炜s性視頻編碼是一種具有動態(tài)可調(diào)整性碼率的編碼技術(shù)，即視頻數(shù)據(jù)只壓縮一次，卻能以多個幀率、空間分辨率或視頻質(zhì)量進行解碼，從而可支持多種類型用戶的各種不同應(yīng)用要求。

    3） 智能化。針對*，公交業(yè)務(wù)的需求，要求能夠?qū)崿F(xiàn)人臉識別、車牌識別等智能化視頻業(yè)務(wù)。面向安防監(jiān)控業(yè)務(wù)的視頻編碼可以在壓縮過程中增加場景變化的實時監(jiān)控檢測以及為入侵報警功能提供接口，使編碼器具有移動偵測，智能報警的能力。

    我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的AVS（數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為國家標(biāo)準(zhǔn)，目前正在制定面向安防監(jiān)控的音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)AVS-S的視頻編碼部分。AVS－S總體目標(biāo)是為迅速發(fā)展的公共安全與監(jiān)控領(lǐng)域設(shè)備提供音視頻解碼、系統(tǒng)、版權(quán)保護和文件格式等方面的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，需求為：能適應(yīng)多種網(wǎng)絡(luò)情況，支持通過專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)等傳輸，支持實時的碼率可調(diào)，支持感興趣區(qū)域的高質(zhì)量編碼，支持變化環(huán)境的優(yōu)化編碼，支持位置信息等輔助信息疊加，面向存儲的優(yōu)化編碼。

3.4異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下視頻自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸機制
    前端系統(tǒng)采用點位設(shè)計。信號傳輸系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容主要分傳輸方式、傳輸管道兩部分。*控制顯示部分的設(shè)計采用數(shù)字化監(jiān)控中心管理系統(tǒng)＋大容量模塊化矩陣切換設(shè)備作為核心設(shè)備，以數(shù)模結(jié)合方式，實現(xiàn)對快球的遠程的控制、權(quán)限的管理。采用外置存儲方式進行集中式數(shù)據(jù)存儲。

    視頻流媒體的實時性、連續(xù)性、平滑性特性要求監(jiān)控視頻在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中必須有自適應(yīng)能力?；趥鬏斔俾收{(diào)節(jié)和基于動態(tài)多碼率調(diào)節(jié)機制均能靈活適應(yīng)安防聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求。

    3.5基于網(wǎng)格的海量存儲技術(shù)

    基于網(wǎng)格的海量存儲技術(shù)是以節(jié)點之間的備份為基礎(chǔ)，可以在多重節(jié)點上進行內(nèi)容管理與儲存；也可以在存儲環(huán)境上的多重節(jié)點進行資料轉(zhuǎn)移與傳輸。正因為這樣，它可以將網(wǎng)絡(luò)連接存儲（NAS）、存儲局域網(wǎng)（SAN）等多種不同的技術(shù)、不同的管理工具、不同的存儲應(yīng)用融合在一起。網(wǎng)格存儲使存儲簡單化，兼容不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持不同的系統(tǒng)平臺，在各個分布系統(tǒng)上運行而且同步。這種技術(shù)使安防系統(tǒng)的大規(guī)模視頻網(wǎng)絡(luò)化存儲成為可能。

    3.6基于普適計算環(huán)境的智能報警監(jiān)控技術(shù)

    城市安防系統(tǒng)向著管理智能化的方向發(fā)展，需要更加靈活、智能的報警系統(tǒng)?？裳芯炕谄者m計算環(huán)境的報警監(jiān)控技術(shù)，通過上下文感知的交互模型、智能服務(wù)發(fā)現(xiàn)和管理技術(shù)、無線傳感技術(shù)實現(xiàn)物理層和信息層的對象互相關(guān)聯(lián)，構(gòu)成人機合一的融合空間。這些技術(shù)可以使用戶能夠隨時感知環(huán)境的變化，基于無處不在的監(jiān)控系統(tǒng)透明地獲得視頻，報警和其它相關(guān)信息。

    4 應(yīng)用實例

    4.1大規(guī)模數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)－東莞市城市治安視頻監(jiān)控解決方案

    東莞市城市社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要對一些治安重點監(jiān)控區(qū)域，如居民小區(qū)、城區(qū)路面、商業(yè)中心、車站廣場等人流集中的場所實施遠程實時監(jiān)控，進行遠程錄像備份。目前該市的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)試點項目已通過驗收。

    4.1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

    整個社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有五個部分組成，分別為前端部分、信號傳輸部分、*控制顯示部分，數(shù)字圖像檢索回放部分及數(shù)據(jù)存儲、IP承載網(wǎng)。    

4.1.2 系統(tǒng)特點

    該系統(tǒng)是大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的實例。該項目數(shù)字部分建設(shè)采用流媒體分發(fā)技術(shù)，構(gòu)建分層匯聚的視頻傳輸架構(gòu)，將各鎮(zhèn)區(qū)*分局的監(jiān)控點連接起來。同時通過集中存儲的模式，在市*局的大型存儲中心將匯聚的視頻流以文件格式保存下來，提供遠程的錄像檢索和回訪。

    4.2 跨越無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的城市公交聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

    深圳市公交車視頻監(jiān)控系統(tǒng)在全市的所有公交車上都安裝3～4個攝像頭，所有這些攝像機視頻信號除了能被市*局公交分局、車輛所處轄區(qū)派出所的監(jiān)控中心共享使用外，還需要滿足為市應(yīng)急指揮中心、市交管局、市公交BUS集團提供視頻信號聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)發(fā)生緊急事件時，可利用應(yīng)急指揮無線視頻傳輸系統(tǒng)，隨時隨地為現(xiàn)場指揮提供視頻指揮圖像。

    4.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    本系統(tǒng)采用數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)，以市*局公交分局監(jiān)控中心作為整個系統(tǒng)的中心，整個系統(tǒng)分為車載信息系統(tǒng)、監(jiān)控調(diào)度管理平臺等部分。車載信息系統(tǒng)實現(xiàn)音視頻信號的采集、壓縮、存儲和傳輸，以及車輛行駛信息、GPS信號和報警信號的采集和發(fā)送。車輛的這些相關(guān)信息通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控調(diào)度管理平臺。監(jiān)控調(diào)度管理平臺管理車載設(shè)備，保存和轉(zhuǎn)發(fā)音視頻碼流、存儲和處理相關(guān)車輛行駛信息，處理車輛報警，并提供GIS服務(wù)?？蛻舳私邮芎惋@示視頻信號，在GIS地圖上實時監(jiān)控策劃的行駛軌跡、車輛工況、以及車輛的實時圖像。
 

    4.2.2系統(tǒng)特點

    系統(tǒng)跨越CDMA、EDGE等多種無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，可以適應(yīng)公交業(yè)務(wù)的移動監(jiān)控需求；該系統(tǒng)前端采用自適應(yīng)的視頻編碼策略，使視頻傳輸可以適應(yīng)窄帶的無線網(wǎng)絡(luò)。同時采用接入網(wǎng)關(guān)技術(shù)、VPN技術(shù)，可兼容多種無線網(wǎng)絡(luò)信道。

    4.3基于多級聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的武漢城市治安監(jiān)控系統(tǒng)

    2005年武漢市完成500平米以上商業(yè)經(jīng)營場所、100個新建居民住宅小區(qū)、33所高等院校以及13所校外學(xué)生公寓的報警與監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。但是由于監(jiān)控報警信息分散，大多數(shù)單位的監(jiān)控、報警信息只限于內(nèi)部使用，不能以較快速度將警情傳遞到*機關(guān)，因此，需要將社會各種有用監(jiān)控資源整合，建設(shè)全市統(tǒng)一的多級聯(lián)網(wǎng)防控系統(tǒng)就顯得至關(guān)重要。

    4.3.1系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方案

    針對武漢市*業(yè)務(wù)需求，視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)按派出所、分局、市局三級架構(gòu)進行設(shè)計。三級區(qū)域（派出所）：監(jiān)控點圖像采用模擬或數(shù)字方式接入到所轄派出所，派出所可通過DVR或監(jiān)控終端實施數(shù)字監(jiān)控。

4.3.2 系統(tǒng)特點

    采用多級聯(lián)網(wǎng)方式，有效整合現(xiàn)有監(jiān)控資源的同時，實現(xiàn)了監(jiān)控信息的zui大范圍共享；通過基于網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)碼技術(shù)的流媒體接入模式，解決不同廠家設(shè)備接入平臺的能力，即保護原有的監(jiān)控投資，又統(tǒng)一了平臺和客戶端音視頻流的格式和控制信令格式，提高平臺的大規(guī)模擴展的能力和效率；全系統(tǒng)錄像資源實行統(tǒng)一編號、統(tǒng)一調(diào)度和統(tǒng)一管理，支持用戶通過時間、地點、事件等多種方式檢索錄像文件；提供B/S，C/S兩種訪問方式，系統(tǒng)部署更加靈活、實現(xiàn)與市局GIS系統(tǒng)的無縫集成。

    4.4機場數(shù)字化視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控報警系統(tǒng)

    機場應(yīng)急防范系統(tǒng)已成為新的安防建設(shè)熱點。但對于機場的圍界、跑道和機坪這些重點防范區(qū)域來說，地域?qū)掗煵焕谕跍喜季€，因此必須采用無線接入方式，實現(xiàn)機場的聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控。本系統(tǒng)為HH集團公司為某省機場防范系統(tǒng)項目提出的無線監(jiān)控技術(shù)方案。 
 
    4.4.1系統(tǒng)架構(gòu)

    整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要分前端監(jiān)控點和監(jiān)控中心兩個部分。前端監(jiān)控點是實時監(jiān)控系統(tǒng)的前端圖像采集部分，通過攝像機直接監(jiān)控機場圍界、跑道、機坪的情況。通過嵌入式視頻服務(wù)器進行視頻壓縮后，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心是機場實時監(jiān)控系統(tǒng)的二級監(jiān)控單位，負責(zé)監(jiān)控前端監(jiān)控點傳輸?shù)膱D像，包括前端傳來的圖像信號解壓、顯示、控制、錄像與存儲等。

    4.4.2技術(shù)特點

    該系統(tǒng)采用Wi-Fi組網(wǎng), 支持移動接入,是無線監(jiān)控技術(shù)方案應(yīng)用的典型案例。同時該系統(tǒng)建立了智能化的報警系統(tǒng)，支持多種報警聯(lián)動模式。