平安城市视频监控平台解决方案.docx

平安城市二期视频监控平台解决方案平安城市二期视频监控平台解决方案1 / 31南京云创存储科技有限公司2012-7-12平安城市二期视频监控平台解决方案7 / 31南京云创存储科技有限公司2012-7-121.需求简析平安城市二期视频监控项目，要求对现有视频监控系统进行整合，并对视频内容 提供智能识别及转码服务，以满足智慧城市和多终端访问需求。此方案的目标为，整合 已有平台，兼容新增设备，基于云架构综合调度，实现实时的转码、多终端监控、内容 识别、智能分析等需求，最终构建一个多级化分布式的综合视频监控管理平台。（以下 简称“平台”） 视频接入传统视频监控和防范报警系统建设具有投资大、技术要求高、涉及用户广、链接环 节多等特点。同时，不同厂商间的设备对视频接入要求不同，因此要整合现有平台，同 时需要兼容新增设备，并提供标准输出接口。 智能分析、识别数字网络化监控将成为安防系统的主流，智能化是安防技术发展的目标。在大规模 视频监控系统中，由于显示屏数量有限，对治安事件无法实时监控和预警。长期观察监 控视频容易引起工作人员疲劳，从而不能及时发现治安隐患。解决以上问题的一个最有 效的方法就是对视频进行自动智能分析。 实时转码不同厂家的编码格式、手持终端不同，同时低带宽的条件下处理不了大量高清的监 控信息。针对上述现存弊端，需要有针对性的解决。根据用户客户端的不同需求，瞬时 动态地调整视频分辨率，从而在满足用户需求的同时降低对网络带宽的消耗，从而支持 更高的系统规模和多种平台的终端。 流媒体输出以标准 rtsp 视频流输出，支持多终端监控，包括电视墙、pc、移动终端等等。并 提高并发访问量。 数据大集中在链路带宽可以承载的前提下，使前端设备的数据相对集中化，在其之上进行大规 模的智能分析，数据挖掘，以呈现更多的精彩应用。2.架构概述2.1 方案综合构架图cvideo 云视频平台主要由七个模块组成：前端设备、接入服务器、处理服务器集群、存储服务器集群、流媒体服务器、中心服务器和客户端。依托 cstor 云存储平台，以及 cproc 云处理平台，使得 cvideo 构架下的综合调度和 云端转码可以完美地满足超大规模视频监控、海量数据存储、以及远距离监控的要求。 同时，cvideo 研发了国际领先的智能图像识别算法，采用大规模分布式云处理，使得计 算机对视频数据达到了空前的识别和认知水平。（1）模块功能描述：l前端设备：前端设备在中心服务器的调度下进行信息采集编码，并通过网络传输。媒体数据流 以 rtsp 的形式传输给存处理服务器，或者以 sdk 的形式传输给接入服务器、处理服 务器；同时 sdk 提供设备参数、状态、云台控制等信令控制接口。(前端设备包括：模 拟摄像机、网络摄像机、卡口设备、第三方平台等)l接入服务器：整合各种前端设备，将不同厂家不同平台的前端设备通过 rtsp、sdk 的方式接入本 “平台”，以实现多种前端摄像机、已有平台的统一接入，供本平台内其他模块统一调 用，并以轮询的方式监听前端设备，如有异常测产生报警信号。获取设备参数信息：接收中心服务器发来的请求，通过前端设备厂家的协议获取设 备参数信息，反馈给中心服务器。状态信息轮询：轮询前端设备的状态，及时获取前端设备是否掉线，反馈给中心服 务器，由中心服务器告警、记录、显示。云台控制协议转换：将系统接收的用户控制信令转换为设备厂家对应的协议，并发 送给前端设备，从而使用户实现云台方向控制。接入第三方平台：提供系统与第三方平台的协议转换，实现无缝对接。通过接入第 三方平台的前端监控设备，实现云台控制。获取视频数据流的地址，以及第三方平 台设备的列表、信息、状态。对少量的不支持标准协议且不提供 linux sdk 的前端设备，有针对性的接入，采用sdk 接收流并转换成标准协议的数据流。l中心服务器:平台的核心控制部分，实现了与客户端的信令交互、通过 jobkeeper 云调度系统来 调度云集群节点处理各项任务、并实现对整个平台的统一管理和监控。用户管理功能：根据用户信息表，管理用户登录、用户的权限，可以管理用户信息、 增删用户等。前端信息采集设备管理功能：根据摄像机和用户的权限，管理当前用户所能涉及的前端设备状态、节点运行状态，并进行实时的更新。与用户和前端设备的信息交互功能：更新前端信息，并根据客户需求进行对前端设 备调度，以及对 jobkeeper 的任务分发。同时，进行信息数据的处理，以完成整个 平台的调度工作。对服务器集群进行统一的调度管理，获取每台机器的运行状态。根据机器的运行状 态进行自动调度和部署，负载均衡，提高机器的使用率，进而提高服务器的梳理效 率。解决服务器集群信息处理的冗余状态，查错排错，保证系统的无人值守、自动生长 的高效性。l云存储系统：使用 cstor 云存储系统，提供统一的存储资源池，用以存储关键数据，提供历史视 频的回看以及相关数据的下载服务。同时，作为分布式文件系统，提供其他模块的支持， 如流媒体服务器集群的支持。l处理服务器集群： 大致可以分为接入分析、数据处理和结果分发三个子模块，主要负责对完成对接入视频的各项处理任务。内容识别：利用计算机通过图像处理和分析理解画面内容将安保人员从繁重的监控 任务中解脱出来。实时转码：将视频转码计算放大云端，实现整个系统内的实时视频转码，以满足用 户对不同分辨率，不同码流，不同终端的使用需求。视频数据存储：将处理后的视频数据进行实时存储，方便日后回调查看。状态监控：监控各个处理节点的运行状态，负载均衡，高效工作。l流媒体服务器集群：以集群的形式对外提供负载均衡的标准 rtsp 流媒体并发推流服务，用户根据相应 的流媒体 rtsp 地址，即可实时地获取系统处理完后的实时视频数据和存储的历史视频 数据，以供监控和远程访问。负载均衡、高并发访问：通过负载均衡各节点运行状态，提高系统工作效率，满足系统的高并发访问需求。监控视频流实时转发：前端视频数据经处理系统处理后，流媒体服务器将处理后的 监控视频流进行实时转发给用户，满足各种客户端需求历史视频数据流化推送：服务器状态（负载、链接数）等信息获取：l客户端支持 windows、linux、ios、android 等主流操作系统，提供 b/s 架构客户端等，实 现与用户的直接交互。（2）工作流程描述：1)客户端发送命令： 客户端向中心服务器发送命令，中心服务器根据客户端信息进行分析判断，得知用户的客户端类型、网络状态、信息要求等，从而根据需求对前端设备、jobkeeper 等进行调度控制。2)中心服务器调度： 中心服务器响应客户端命令，对前端设备进行调度控制。根据用户的指令，把客户需求的信息进行实时采集，同时使用 jobkeeper 进行对集群的任务分发，完成对应的存储、处理或监控等请求。3)中心服务器调度存储/处理集群：a)存储服务器集群接收命令工作中心服务器响应客户端命令，向 jobkeeper 发送命令。jobkeeper 根据存储服务 器集群的工作状态，选择负载较小的服务器进行高清存储。b)处理服务器集群接收命令工作中心服务器响应客户端命令，向 jobkeeper 发送命令。jobkeeper 根据处理服务 器集群的工作状态，选择负载较小的处理节点进行实时处理、识别转码，并根据用户的网络状态分发到对应的流媒体服务器。进而，流媒体服务器将客户所需的处理过后的实时监控视频传递给客户端。2.2 cvideo 云平台构架cv ideo 云视频转码、识别系统，是在服务器集群上部署一整套基于云架构的视频处 理软件，包括接入层、处理层、资源层、调度控制模块。上图为简化的 cv ideo 云平台结构图，其核心内容是对接入视频的实时处理分析。基 于云计算的模式，采取海量分布式 cdispath 云调度架构，以集群的形式共同对外服务。 以实现诸如视频内容识别、云端转码、智能分析等等实时数据、动态伸缩等需求。最后 将处理好的图像信息以流媒体的形式输出，并提供给上层各类应用对应的接口。其中接入层作为接入服务器呈现，实现数据流的接入和信令流的转换，提供系统数 据来源并接受中心服务器的信令控制；处理服务器使用 cproc 分布式处理架构，工作在 数据处理层，提供大规模数据处理的能力，使实时视频转码和智能识别得以实现；数据 存储层使用 cstor 云存储技术，提供对长时间海量视频历史数据存储的支持，同时，用 户数据、设备信息、操作配置记录、运行状态等系统运行数据使用数据库存储；系统通12 / 31南京云创存储科技有限公司2012-7-12过 api 层提供应用程序的支撑，以支持如 gis 地图等应用；工作在调度控制层的中心服务器使用 cdispath 技术将任务分配给处理服务器，并提供负载均衡和可靠性保障，处理 后的数据分发给流媒体服务器提供给不同终端的用户调阅。2.3 cvideo 规划综述整体方案规划图如上图所示。为了提高系统的实时性，降低视频流从接入系统到输出的时延，我们充分利用云调度技术，将接入服务器和处理服务器、分发服务器进一步 整合，将其作为不同模块部署在一台服务器上（多台服务器都这样部署），模块间使用 共享内存方式代替网络传输方式，这样从接入视频到处理完输出共减少了 2 次网络收发 流，而每次网络接收流和发送流都要缓存 200ms 以上。这样系统大幅提高了实时性。3 分级部署3.1 多级平台整体规划对于全省或者全市级别的平安城市二期监控，不论是从网络带宽或者系统负载，单 中心的模式势必无法处理如此海量的视频数据，因此分布式的多级部署势在必行， cv ideo 云视频监控平台多级部署概要图如下图所示：根据行政区划或者摄像机的数量，一个分区由若干个街道级的监控点汇聚而成，而街道级不部署本“平台”，只是作为管理监控点。在区级中心往上开始部署相应规模的cv ideo 监控云平台。市级监控中心管理本市下属所有区级中心，省级监控中心则管理下 属各个市级中心。对于视频存储、处理相对集中于每个区级中心，市级和省级以上更侧重资源的调控 和任务的管理分发，市级存储的大部分是各分区上传的重要数据，省级则是备份关键数 据，而其他在分区中的数据则是在需要时经由分区的流媒体服务器推送至客户端，如此 可以大幅降低网内数据的传输量。3.2 多级平台联动调度按 2.1 节中所说的架构，在实际应用中，经常会出现跨级的联动调度问题，下图展 示了 cv ideo 云视频监控平台多级联动调度的流程。上图所示的为市级同分区间联动的示意图，省级与市级类似，只是多经过市级这一 分层而已。（一）前端设备注册：1) 前端设备若要接入监控系统，则需通过接入服务器的注册，分中心控制器接收接入服务器发来的前端设备注册请求同时在市局系统的数据库注册设备信息2) 在前端监控设备本地注册的同时，分中心控制器也向上级市中心控制器发送注 册请求，当然市中心也会自动向其上级省中心发送注册信息，如此，在市级 和省级的数据库系统中也就同样注册了该设备的相关信息，用于联动调控。（二）联动调控：1) 如果是市级用户想查看某前端摄像机的实时视频，那么，该用户首先通过客户 端或浏览器登陆平台，随后发出对某路视频的监控请求，中心控制器会根据 数据库里的摄像机设备信息将任务发送给该摄像机所属分区的中心端，由其 调度相应接入服务器进行进入和转发处理。该视频流经过流媒体服务器转发 出去，随后分区中心将这个流的地址返回给市级中心控制器，客户端得到该 地址即可播放出实时视频流。2) 如果此时分区的用户也想监控上述该路的实时视频，他在登陆的时候会经过上 级中心的验证，在请求该路监控时，分区的控制中心会自动发现该监控任务 已由上级中心发起过，便可即刻将流媒体服务器推送地址反馈给客户端，分 区的用户的客户端则直接可以播放出该路实时视频流。cvideo 的分级多域网络视频监控指挥平台能够符合大型机构的分层管理架构和管 理权限，有层次地开展监控指挥工作，可以按行政区域部