武汉智能视频监控工程质量诊断和运行维护机系统白皮书.doc

视频监控视频质量诊断和运行维护机视频监控视频质量诊断和运行维护机 解决方案解决方案 2010 年年 8 月月 目目 录录 1.系统综述系统综述5 1.1.现状描述现状描述5 1.2.系统目标系统目标5 2.系统总体方案系统总体方案5 2.1.设计原则设计原则5 2.2.网络部署网络部署6 2.3.系统结构系统结构7 2.3.1.视频监控系统运行维护主机视频监控系统运行维护主机7 2.3.2.中心管理服务器中心管理服务器7 2.3.3.运维客户端运维客户端7 2.4.产品外观产品外观8 2.5.技术路线技术路线8 2.6.产品特点产品特点9 2.7.产品特性产品特性10 3.产品功能产品功能10 3.1.视频故障分析诊断视频故障分析诊断10 3.1.1.视频质量分析诊断视频质量分析诊断11 3.1.2.设备故障分析诊断设备故障分析诊断14 3.2.诊断任务管理诊断任务管理14 3.3.故障原因分析故障原因分析15 3.4.故障实时报警故障实时报警15 3.5.统计查询分析统计查询分析15 3.5.1.记录查询记录查询15 3.5.2.统计分析统计分析15 3.5.3.报表导出打印报表导出打印16 3.6.GIS 电子地图综合展示电子地图综合展示16 3.6.1.综合浏览综合浏览16 3.6.2.报警联动报警联动17 3.7.运维服务管理运维服务管理17 3.7.1.确认诊断故障确认诊断故障17 3.7.2.分配维修任务分配维修任务17 3.7.3.实施维修任务实施维修任务17 3.7.4.核实维修结果核实维修结果17 3.7.5.运维统计分析运维统计分析18 3.7.6.运维知识库管理运维知识库管理18 3.7.7.发送运维信息发送运维信息18 3.7.8.接收运维信息接收运维信息18 3.7.9.运维人员运维人员 GPS 定位定位18 3.8.运维手持终端运维手持终端18 3.8.1.设备信息采集设备信息采集18 3.8.1.1.采集设备唯一标识采集设备唯一标识18 3.8.1.2.采集设备采集设备 GPS 坐标坐标19 3.8.2.电子地图电子地图19 3.8.2.1.设备状态展现设备状态展现19 3.8.2.2.GPS 导航定位导航定位.19 3.8.3.查询统计查询统计19 3.8.4.运维管理运维管理19 3.8.4.1.接收设备故障信息接收设备故障信息19 3.8.4.2.确认故障设备唯一性确认故障设备唯一性19 3.8.4.3.记录运维过程与结果记录运维过程与结果19 1、产品性能参数产品性能参数20 2、设备技术参数设备技术参数20 1.系统综述系统综述 监控摄像机数量的不断增加，监控的时间不断延长，推动了平安城市建设的发展，也 给监控系统的维护工作带来了新的挑战。如何及时了解前端视频设备的运行情况，发现故 障并检测恶意遮挡与破坏的不法行为已成为视频监控系统运行的首要迫切问题。 1.1.现状描述现状描述 目前，很多视频设备的故障监控工作都是靠人工来检查。通常，维护人员长时间地使 用一个监视屏查看很多视频画面，很容易疲劳，很容易漏看。而政府投入很多资金搭建视 频监控系统，要是一旦出了事，调监控录像时发现图像看不见或看不清楚，对公安的形象 会造成很不好的影响。而且，现在很多客户把视频监控系统的运维都外包给运营商，系统 是否正常运行，哪里有问题要维修，如何对于运维商进行考核惩罚，目前的方式很难提供 充分客观证据。 1.2.系统目标系统目标 对于这些问题，我们推出了一款视频质量诊断和运行维护机，能够很好的解决平安工 程中突出的矛盾。这个系统采用目前国际最先进的计算机智能视觉技术，对视频设备出现 的常见故障，比如视频设备的不连通、画面的偏色、信号的缺失，以及清晰度、亮度等故 障进行准确的分析判断。同时，我们还使用各种报表的形式展现诊断的结果，为管理人员 及时地反应设备的故障统计情况。最后，还可以跟踪设备的运维处理过程。 我们视频监控运行保障系统的目标是，帮您最大程度的节省视频设备的日常巡检成本， 有效提高巡检结果的有效性和及时性，规范运维管理流程，提供运维质量考核依据。 系统极大提高了视频监控故障分析与诊断的效率、加强了业务管理的效率和精细化， 保障了城市视频监控系统长期的稳定运行，为社会安定繁荣提供了有效的支撑。 2.系统总体方案系统总体方案 2.1.设计原则设计原则 在系统设计中，我们遵循以下设计原则： 先进性：在考虑系统的实用性前提下，采用国际上先进的视频图像算法与数字通 讯技术，确保系统在国内的领先地位，使系统具有完备的功能，并且易于升级换代，在保 证其先进性的前提下具有较长的使用周期。 可行性：系统与用户及上级管理部门的需求和管理制度相适应；与用户在建设规 模方面的实际情况相吻合。 可靠性：系统采用与平台分离的设计方案，确保视频监控平台软件与智能视频质 量诊断分析系统能够长期稳定、可靠安全地运行。 标准性：系统设计时，所采用的技术手段遵循业界标准，特别是提供了标准接口， 使系统具有较高的灵活性，与其它系统方便互联，同时可适应今后的升级或引进新技术。 可扩展性：系统功能充分满足实际需求，如果用户需要接入更多处理单元，或者 更多功能，可以方便地实现。 2.2.网络部署网络部署 客客户户服服务务申申请请 地地图图查查询询 任任务务信信息息提提取取 故故障障修修复复、服服 务务进进行行中中 故故障障发发现现、受受 理理监监控控中中心心 工工程程人人员员手手持持 智智能能终终端端 维维修修任任务务分分派派与与 任任务务完完成成回回单单 视频监控运行维护系统部署图 2.3.系统结构系统结构 视频监控运行保障系统结构图 2.3.1.视频监控系统运行维护主机视频监控系统运行维护主机 运维主机由主引擎单元、副引擎单元、视频诊断单元、短信接口单元、模拟视频采集 单元、数字视频采集单元、故障分析单元、调试单元、状态采集单元、数据存储单元组成。 2.3.2.中心管理服务器中心管理服务器 中心管理服务器管理系统的用户权限、接入设备；与运维主机交互，接收诊断故障信 息，发送故障报警；为客户端的统计查询分析提供数据来源；对运维服务的过程进行跟踪 处理。 2.3.3.运维客户端运维客户端 用户使用客户端了解视频监控系统的运行状况，对视频故障、设备故障信息进行统计 查询分析，及时进行维修。同时，对运维流程进行处理。 2.4.产品外观产品外观 视频监控系统运行维护主机视频监控系统运行维护主机 2.5.技术路线技术路线 主 引 擎 单 元 视频诊断单元 短信接口单元 模拟视频采集单元数字视频采集单元 故障分析单元 调 试 单 元 状态采集单元 冗余备份 副 引 擎 单 元 数据存 储单元 网络摄像机数字矩阵模拟摄像机模拟矩阵业务服务器 视频编解码 设备 支持WCDMA/CDMA2000/TD- SCDMA/GSM类型手机 运 维 客 户 端 运 维 客 户 端 运 维 客 户 端 VGS 系统单元技术结构图 视频监控运行保障系统（VGS）由主引擎单元、副引擎单元、视频诊断单元、短信接 口单元、模拟视频采集单元、数字视频采集单元、故障分析单元、调试单元、状态采集单 元、数据存储单元组成。 主引擎单元主引擎单元 负责 VGS 系统的用户管理、认证管理、权限管理、设备管理，并进行诊断任务调度、 信息转发、报警推送、电子地图展示联动等流程的管理。 副引擎单元副引擎单元 对主引擎的管理功能进行冗余备份，同时管理调度其他功能单元的备份工作。 数字视频采集单元数字视频采集单元 实现对网络摄像机、数字矩阵的视频数据的采集。 模拟视频采集单元模拟视频采集单元 实现对模拟摄像机、模拟矩阵的视频数据的采集。 状态采集单元状态采集单元 实现对视频监控系统网络中的视频编解码设备（视频服务器、数字硬盘录像机等） 、业 务服务器（报警主机、门禁主机、智能分析主机等）的运行状态数据的采集。 视频诊断单元视频诊断单元 根据摄像机视频画面质量以及视频编解码设备、业务服务器的运行状态数据，使用国 际先进的算法技术，对其故障进行诊断。 故障分析单元故障分析单元 根据视频诊断的结果，结合网络技术与运维知识库机制，对故障产生的原因进行智能 化的排查与分析。 短信接口单元短信接口单元 系统根据视频诊断分析的结果，进行运维流程管理。同时，通过短信接口单元，将故 障与运维任务信息发送到运维人员手机中。实现故障的快速定位与维修。 数据存储单元数据存储单元 实现 VGS 系统的视频诊断分析结果的海量数据的存储。 调试单元调试单元 实现对 VGS 系统各单元子系统的调试与维护。 2.6.产品特点产品特点 实现对视频画面质量的巡检、诊断与分析； 实现对视频设备工作状态的巡检、诊断与分析； 实现对业务服务器工作状态的巡检、诊断与分析； 通过自动检测排查方式，智能判断引起设备故障的原因； 根据不同时间、不同检测项目，对不同摄像头分组，制定不同的监测诊断方案； 使用网页浏览器远程实时查询分析诊断结果，并生成多种方式统计报表； 对故障设备实施运维管理，及时、快速安排、跟踪维修过程； 2.7.产品特性产品特性 高准确性：采用国际先进的智能自适应算法，准确检测各类视频图像故障。 高可靠性：平均无故障运行时间（MTBF）大于 12 个月 高响应性：每路视频检测时间小于 10 秒 超大容量：单台主机支持多达 10000 路视频，可实现多台主机的大型联网。 3.产品功能产品功能 3.1.视频故障分析诊断视频故障分析诊断 3.1.1.视频质量分析诊断视频质量分析诊断 （1）视频清晰度异常检测 检测视频中聚焦不当、异物遮挡等引起的视野图像模糊 （2）视频信号缺失 检测因前端摄像机损坏、工作异常、破坏或视频传输环节故障而引起的间发性或持续性 的视频缺失现象。 （3）视频亮度异常检测 检测视频由于照明异常、增益控制、摄像头故障或人为遮挡等引起的画面过暗、过亮 等现象。 （4）视频噪声干扰检测 自动检测由于线路老化，传输故障，或者接触不良，或受到电磁干扰，视频图像中混 有呈带状、波纹、网状等带有周期性的叠加噪声 （5）视频雪花干扰检测 自动检测由于线路老化，传输故障，接触不良，或者受到电磁干扰，视频图像中一阵 阵杂乱的飞点、刺、线状干扰导致的雪花、图像抖动或滚屏等现象。 （6）视频偏色检测 自动检测由于线路接触不良、外部干扰或摄像头故障等原因造成的视频中的画面偏色 现象，主要包括全屏单一偏色或多种颜色混杂的带状偏色 （7）PTZ 运动检测 自动检测由于传输故障、编解码器设置错误或前端设备故障导致前端云台和镜头全部 或部分地无法按用户指令执行正确运动 （8）视频冻结检测 自动检测由于视频传输调度系统故障引起的视频画面冻结 （9）场景变换检测 自动检测摄像头视野、角度被人为移动造成的场景变换现象 说明：每路视频的诊断项目的诊断结果使用直观的条状表示，条状为绿色表示视频画面最说明：每路视频的诊断项目的诊断结果使用直观的条状表示，条状为绿色表示视频画面最 好，黄色表示中等，红色表示最差。对于红色的结果，运营商必须对设备进行维修；黄色好，黄色表示中等，红色表示最差。对于红色的结果，运营商必须对设备进行维修；黄色 结果，则建议运营商对设备进行关注保养，避免故障的发生。结果，则建议运营商对设备进行关注保养，避免故障的发生。 3.1.2.设备故障分析诊断设备故障分析诊断 检测视频监控系统中摄像机、视频编解码设备、业务服务器，并展示设备工作状态信 息。视频设备包括：视频服务器（NVS、DVS） 、数字硬盘录像机（DVR）等。业务 服务器设备包括：视频监控系统运行维护管理服务器、综合智能监控管理平台服务器 （也可以是第三方监控平台） 、报警服务器、智能分析服务器等。 通过人性化的操作与详尽的系统展现，实现全方位的对网络专线（DDN、VPN）的监 控，提供详尽的延时和丢包性能曲线分析；对服务器及网络设备的硬件和系统运行状 态的监控，深层次监测网络的稳定性能；同时，对数据库进行细颗粒度的深入监控， 为管理员更易优化数据库性能；通过使用环境监测器，实现对机房动力、环境参数的 监控。 设备故障检测：系统能够检测设备的端口连通状态、CPU 占用情况、内存使用情况以 及硬盘使用率和网络流量等等。 故障原因分析：系统能够通过自动检测排查方式，来判断引起设备故障的原因。包括： 存储设备故障、传输设备故障、电源故障、网络故障等等。 3.2.诊断任务管理诊断任务管理 系统实现对诊断任务的手动/自动方式的管理，同时，还支持诊断任务的优先级管理， 即当多诊断任务运行时，可以按照不同的任务等级优先响应高等级的任务。 3.3.故障原因分析故障原因分析 根据诊断结果或通过其他方式，逐步排查分析故障的原因，对视频图像质量、视频编 解码设备、业务服务器以及网络设备的故障原因进行智能分析，逐步筛查设备链路上所有 相关设备的故障发生的精确环节，为客户及时提供详尽的故障解决方案与故障处理知识库。 3.4.故障实时报警故障实时报警 对诊断结果实时报警，并以图片和实时视频的形式展示故障报警的详细信息。 3.5.统计查询分析统计查询分析 统计查询分析为运营商提供故障维修数据，为客户提供考核运营商运维成效的依据。统计查询分析为运营商提供故障维修数据，为客户提供考核运营商运维成效的依据。 3.5.1.记录查询记录查询 （1）能够按日期查询历史诊断记录和报警记录。 （2）能够按摄像机品牌、所属组织、故障严重等级、开始日期、结束日期和诊断类型查询 历史诊断记录和报警记录。 （3）查询结果包括：检测时间、组织、设备名称、品牌、连通状态和检测结果详情。 3.5.2.统计分析统计分析 （1）能够按日、月、年等依据对查询出的摄像机故障做统计。显示摄像机故障趋势图。 （2）能够按品牌、组织等条件对查询出的摄像机故障做统计。显示摄像机故障对比图。 （3）提供多种统计报表展示方式，例如柱状图或折线图。 （4）能够统计故障累积时间。 （故障累计时间即故障报修时间开始，至维修关闭时间结束 的时长） 3.5.3.报表导出打印报表导出打印 记录查询或统计分析结果生成的报表均可导出为Excel文件或打印，方便用户进行维护 记录跟踪。 说明：（说明：（1）故障记录查询为运营商的及时维修故障设备提供真实数据。）故障记录查询为运营商的及时维修故障设备提供真实数据。 （2）故障累积时间该故障累积时间用于公安局对运营商维修及时性的考核。）故障累积时间该故障累积时间用于公安局对运营商维修及时性的考核。 （3）按设备名称、品牌统计的故障率，用于为公安局后续选用高品质的视频设备提）按设备名称、品牌统计的故障率，用于为公安局后续选用高品质的视频设备提 供有力的参考决策依据。供有力的参考决策依据。 3.6.GIS电子地图综合展示电子地图综合展示 3.6.1.综合浏览综合浏览 使用GIS (地理信息系统)方式，在电子地图上按区域、设备类型等，进行分组、分层 展现摄像机、视频编解码设备、业务服务器等的信息与工作状态。 3.6.2.报警联动报警联动 当有故障报警发生，在地图上的设备进行闪烁，并自动快速定位到该设备，同时可以 调阅故障详细信息，如果是摄像机，也可调阅故障截图和实时视频。 3.7.运维服务管理运维服务管理 3.7.1.确认诊断故障确认诊断故障 系统发现故障或异常后，记录故障信息。运营商管理员调阅故障详细信息以及对应的 视频诊断截图，并手工进行复检确认，自动形成运维通知单。 3.7.2.分配维修任务分配维修任务 管理员根据故障情况手动分配任务，或由系统根据事件的分类设定规则自动分配，将 事件工单派发给指定的维护人员，并通过彩信（包括设备故障信息与故障截图）通知。管 理员在一定时间内跟踪被分配的维护人员是否响应并完成该运维事件，如果没有响应，重 新分配事件工单或采取其他措施。 3.7.3.实施维修任务实施维修任务 维护人员收到派发的工单后，对指定设备进行调查维护，并及时向管理员反馈维护记 录及结果。 3.7.4.核实维修结果核实维修结果 管理员根据运维处理记录，手动或自动方式对维修完毕的设备重新诊断、巡检，如果 正常，则关闭该运维事件；如果事件还未解决，则重新派发工单，通知维护人员重新处理 该事件。 3.7.5.运维统计分析运维统计分析 运维系统生成每天的运行情况一览表和各个系统的运行情况表，对各种网络系统、主 机/存贮设备、前端设备等各种指标进行日周月年等多种时段的统计分析，提供多种趋势、 比较、排名、分布、连通率及资源利用率、可用于关键业务存活率等报表。 3.7.6.运维知识库管理运维知识库管理 根据诊断分析及运维过程的经验信息，建立海量的运维知识库，运维知识库包括视频 图像故障与引起故障原因之间的关联关系，提供给运维人员作为参考依据。 3.7.7.发送运维信息发送运维信息 发送设备故障信息（包括：设备标识、设备GPS物理坐标、故障信息、故障截图等。 ） 及运维任务工单给指定的手持终端。 其中，VGS中设备（包括：摄像机、视频编解码设备等）基础信息需扩展以下字段：一 维条码ID号、GPS坐标数据、设备名称。 3.7.8.接收运维信息接收运维信息 接收手持终端发送上来的维修过程与结果信息，并自动对结果进行巡检复核，给出诊 断结果，已修好的设备状态为“已修好”，最后由人工确认关闭。 3.7.9.运维人员运维人员 GPS 定位定位 在管理中心电子地图上，能跟踪显示每个手持终端的GPS坐标位置，便于就近安排运维 任务。 3.8.运维手持终端运维手持终端 3.8.1.设备信息采集设备信息采集 3.8.1.1. 采集设备唯一标识采集设备唯一标识 在视频监控系统设备（包括：摄像机、视频编解码设备、业务服务器等等）上粘贴一 维条形码，通过手持设备的条码读头，读取设备唯一标识，导入数据库。 3.8.1.2. 采集设备采集设备 GPS 坐标坐标 通过手持设备 GPS 坐标定位功能，获得设备视频监控系统设备的物理坐标信息，便于 后续运维的设备导航查找、定位。 3.8.2.电子地图电子地图 3.8.2.1. 设备状态展现设备状态展现 在手持设备上，使用电子地图，查看视频监控系统设备的工作状态，如发生故障，地 图上会出现故障设备信息，及动态闪烁。同时，可调阅设备故障详细信息，查看故障截图。 3.8.2.2. GPS 导航定位导航定位 运维工程师，根据接收的故障设备信息，通过电子地图的导航定位及路线指引功能， 快速到达故障现场实施维修。 3.8.3.查询统计查询统计 按照维修工单、故障设备品牌、故障类型、行政区域、组织结构等条件，查询统计管 理中心分配给运维工程师的故障设备信息，以及各维修任务的完成情况。 3.8.4.运维管理运维管理 3.8.4.1. 接收设备故障信息接收设备故障信息 接收中心管理服务器发送的设备故障信息，以及分配给自己的维修工单，信息包含了 设备标识、设备 GPS 物理坐标、故障信息、故障截图等。 3.8.4.2. 确认故障设备唯一性确认故障设备唯一性 运维工程师到达现场后，通过手持设备条码读头读取设备标识，与维修工单中故障设 备标识核对确认。 3.8.4.3. 记录运维过程与结果记录运维过程与结果 在运维过程中，在手持设备上填写运维操作过程及维修结果信息，上传到中心管理服 务器。维修结果包括两种状态：已维修、无法维修。 1、产品性能参数产品性能参数 分类性能指标 检测准确率 采用国际先进智能自适应算法，准确检测各类视频图像故障。 环境适应性 1、适应各种天气条件，如：大风、雨、雪、雾、冰雹等。 2、适应各种光线条件，如：强光、低照度、逆光、阴晴变化、 白天黑夜转换等。 可靠性 1.自动消除摄像机运动影响。 2.平均无故障运行时间（MTBF）大于 12 个月。 响应时间 1、操作响应时间小于 1 秒。 2、视频切换时间小于 2 秒。 3、每路视频检测时间小于 6