平安城市系统构建原则及关键技术.pdf

2 0 0 7 7 目前平安城市建设在全国大中城市已陆续展开，各主要城市也已经开始加快建设城市的视频监控系统。“城 市联网报警与监控系统”作为平安城市建设的基础，对未来应对突发事件的城市应急防范起着关键的作用。面对 如此之大的联网规模，需要解决许多过去小规模联网系统未曾碰到过的关键技术和难点，本期关注借“陕西省平 安城市建设技术研讨会”召开之际，邀请国内知名专家、学者和企业，从安防产业技术发展趋势、平安城市建设 关键技术、平安城市建设对安防产品的规范要求等方面展开讨论，期望能对读者有所借鉴和帮助。 编者按 一、概述 1 、“平安城市”系统建设背景 2 、技术发展现状 近年来，我国整体经济实力显著增强，但社会治 安状况也日趋复杂，公共安全问题不断凸，城市犯罪 日益突出，手段不断更新、升级。据公安部的最新统 计数据，全国公安机关2 0 0 5 年共立刑事案件4 6 5 万起， 2 0 0 6 年第一季度共立刑事案件9 2 . 6 万起，这些都迫切要 求加快发展以主动预防为主的视频监控系统。而且自 美国 “9 1 1 事件”和伦敦地铁爆炸案之后，应对突发事 件的城市应急防范系统成为新的安防建设热点。 2 0 0 5 年9 月中国公安部正式启动城市联网报警与监 控系统建设（3 1 1 1 工程） ，在全国范围内的省、市、 县三级开展报警与监控系统建设试点工程，推动“平 安城市”的建设步伐。目前各主要城市如北京、广 州、深圳、杭州已经开始加快建设城市的视频监控系 统。武汉市也加大开展了城市安防联网系统的建设力 度，仅江汉区、青山区就准备投资6 0 0 0 万。 城市视频监控管理系统是衡量一个城市现代化管 理水平的重要体现，是实现一个城市乃至整个国家安 全和稳定的基础。建立合理，有效的城市视频监控管 理系统，才能够使政府管理部门在第一时间发现问 题，提出应对措施及应急预案。本文将针对“平安城 市”系统的构建原则进行详细阐述，提出可行的城市 联网报警与监控系统的解决方案。 视频监控系统是城市安全防范系统的核心组成部 分，是一种防范能力较强的综合系统。视频监控系统 经历了模拟信号监控系统、数模结合方式的视频监控 系统、全数字化的远程联网视频监控系统三个发展阶 段 。 在2 0 世纪9 0 年代初以前，主要是以模拟设备为主 的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。以 视频矩阵、分割器、录像机为核心，采用视频切换矩 阵连网，多路数视频光端机上传视频图像，技术成 熟，实时性好，但缺少远程功能。 2 0 世纪9 0 年代中后期，出现了数模结合监控系 1 2 “平安城市”系统构建原则及关键技术 胡瑞敏曹雪松陈军傅佑铭杨红云 （武汉大学国家多媒体软件工程技术研究中心, 湖北武汉，4 3 0 0 7 9 ） 【摘要】 【关键词】 本文对城市安防联网监控与报警系统建设的背景和发展趋势进行了阐述和分 析，详细介绍了“平安城市”系统的建设要点，在此基础上给出了“平安城市”系统构建的 总体原则，重点讨论了系统实施过程中需要重点解决的标准统一，大规模系统联网建设等关 键问题，提供了可行的系统技术解决方案，对流媒体分发、转码网关、面向安防的高效视频 编码等关键技术的应用与发展进行了分析与探讨，最后给出几类不同的典型应用案例。 平安城市视频监控流媒体分发视频转码A V S - S -3- 本 期 关 注 2 0 0 7 7 -4- 统，硬盘录像机（D V R ）应用到模拟监控系统中 。通 过计算机网络来传输，使用智能化的计算机软件来处 理。这种混合模式的监控方案，虽然已可以实现远程 传输，但前端视频到监控中心采用模拟传输，距离和 布点都有所限制。 到本世纪初，全数字化的视频监控系统开始得到 广泛应用。视频从前端图像采集设备输出时即为数字 信号，并以网络为传输媒介，基于T C P / I P 协议，采用 流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输，并通过 设在网上的网络虚拟（数字）矩阵控制主机（I P M ）来 实现对整个监控系统的指挥、调度、存贮、授权控制 等功能。 全数字化的视频监控系统发展到今天，衍生出了 许多前沿的应用模式，比如智能视频监控系统 ，这种 系统运用计算机视觉技术，在图像及图像描述之间建 立映射关系，从而使计算能够通过数字图像处理和分 析来理解视频画面中的内容。智能视频监控系统可以 及时发现异常情况，提供最快和最佳的报警及其它实 时信息，能够为城市安防系统的管理智能化起到重要 作用。还有移动视频监控系统 ，采用无线信道传输视 频信号，使监控系统不受复杂地形的影响，从而扩大 系统的覆盖范围。同时这项技术的应用也促使监控终 端向便携化，小型化的趋势发展。 由于第三代数字化监控系统存在诸多不可比拟的 优点，符合信息化、智能化、网络化的发展方向，在 未来城市安防建设的过程当中，全数字化监控系统取 代模拟监控系统和半数字监控系统成为必然。 当前的城市安防系统的发展趋势从行业，建设， 技术的角度来看主要体现为以下几个点： 行业发展趋势： 1 ）传输数字化 数字化的视频监控技术将在社会面治安监控的建 设中越来越普及，数字化处理将贯穿于系统的传输、 控制、存储等所有环节。基于数字化的“编解码器 + 监控平台 ”的方式在组网灵活性以及对公安部门未来 移动、手持等智能应用上的可扩展性方面均存在无可 比拟的优越性，而且随着编解码技术的进一步发展以 及公安网络带宽资源的不断拓宽，其图像和声音的清 晰度将不再是问题。因此可以预计模拟监控时代向全 数字化监控时代的全面迈进是未来监控行业的方向。 2 ）标准统一化 目前安防产业品牌，技术混杂，城市安防系统的 发展需要进行长期的标准化过程，先建设兼容性的平 台，再逐步转向统一。而且目前安防行业核心视音频 编解码技术标准的专利都为日本、美国等跨国公司制 定的MP E G 系列标准（3 C ，6 C ）所垄断。因此制定开 发核心的视频编码技术标准也是城市安防系统可持续 发展的重点。 建设发展趋势： 1 ）大规模组网，存储网络化 未来的城市安防系统的普及范围将从城市延伸到 省、国家等更广泛的区域，大规模运营级的安防联网 系统将是未来建设的重点。海量用户、设备的接入管 理、区域联网，分级联网，服务质量体系构建等技术 都是关键的研究基础。这种大型安防系统的出现也将 使大容量视频数据网络化存储成为可能，未来的存储 模式将是集中、分布式、集中+ 分布式的多元存储模 式，可基于网格、P 2 P 、中间件、集群等分布式并行处 理技术实现海量数据的存储、检索与分发。 2 ）应急联动，管理智能化 建立统一指挥、高效机动、协同联动、管理智能 的应急联动系统已成为城市安防建设的必然趋势。未 来的安防平台建设的重点不单单放在监控业务的发展 上，而更重要的是能够通过监控发现警情，预防警 情，处理警情。可采用人脸识别、车牌识别等智能化 视频处理实现警情预判，同时综合应用通信技术、地 理信息技术、卫星定位技术，实现统一接警、迅速定 位、快速反应、业务联动的智能化管理。 技术发展趋势： 1 ）视频质量清晰化 随着数字图像采集的性能的大大提高，终端显示 的能力也相应有了进步，H D T V 的视频大小已经达到 1 2 8 0 X 7 2 0 、1 9 2 0 X 1 0 8 0 ，因此今后视频监控的图像质量 主流将会达到高清晰电视的水平。这些极大的保证了 城市视频监控联网中图像的清晰度。 2 ）监控系统无线网络化 随着各种无线网络的日趋普遍，第三、四代移动 通信在技术上已经成熟。高清晰、全嵌入式、支持各 种无线、有线接入方式的移动无线视频监控成为新一 代的视频监控系统的发展方向。 3 ）终端小型化，移动化，便携化 3 4 3 、当前社会的需求热点及未来发展趋势 本 期 关 注 2 0 0 7 7 监控终端的移动化、小型化一直是视频监控用户 的追求。手机、P D A 、便携电脑等均往智能型终端方 向发展，成为重要的监控终端载体。 二、“平安城市”系统构建原则 （1 ）构建原则 “平安城市”的建设目标是要在城市范围内实现 由不同设备构成的系统之间的联网和互操作，综合利 用各种监控和报警资源，逐步实现全国联网。其建设 应该遵从以下原则：互通性，实用性，扩展性，规范 性，易操作性，安全性，可靠性，可维护性，可管理 性，经济性。 （2 ） 总体架构 联网系统由七个层次组成：视频监控点、社会监 控资源、一级监控中心、二级监控中心、三级监控中 心、用户分控终端、省部级监控中心。系统以公安专 网为基础网络平台，实现城域范围内基于不同网络平 台构成的视频安防监控系统之间的互联，向省部级公 安机关提供统一格式的图像传输。一个完整系统（扩 展系统）构成图如下： 图1联网系统拓扑图在公安行业中图中所示一级 监控中心通常设在市公安局；二级监控中心通常设在 （县）区公安分局；三级监控中心技术要求设在派出 所。 （3 ） 建设中的关键问题 1 ）数字化进程准备不足，模拟系统的应用占据主 导地位，需尽快完成更新换代。 长期以来安防产业技术含量不高，传统的模拟系 统应用占据主导地位。不仅用户不熟悉新的技术、新 的环境、新的需求，安防企业也面临着升级换代。面 对大容量城市联网监控系统的需要，很难提供符合要 求的数字化技术服务。 2 ）城市安防系统的建设，缺乏统一标准。 视频监控设备种类繁多，采用的视频压缩传输标 准以及传输协议不统一，行业用户采用了不同开发商 的产品而只能构成一个个信息孤岛，难以互连成更大 规模的网络。目前城市安防建设缺乏一套统一的建设 标准，一旦制定了完善的标准体系，将可以实现多种 设备，系统以及监控资源的无缝接入。 3 ）城市治安面向大众化运营，覆盖范围极广，需 要进行大规模分布式组网技术的研究。 一个中等城市监控联网视频总共监控点会在 1 0 0 0 个左右，分散在各个派出所管辖范围内，用已有 的各种网络实现系统接入，未来随着系统运营覆盖范 围的扩大，以及城域间联网的实施，监控点在几万路 以上的面向大众的电信级视频监控系统将会出现，如 何实现这种大规模组网，保证系统安全性、可靠性， 是未来网络建设需要解决的重点问题。 4 ）城市应急系统是解决治安，防灾问题的关键， 须建立完善可靠的智能联动指挥系统。 随着城市应急需求越来越强烈，新一代应急联动 系统应具有统一指挥、高效机动、协同联动，智能管 理的特点。如何将基于公安业务的智能化指挥管理与 基于监控业务的安防业务紧密结合是目前城市安防系 统的难点。同时灵活运用人脸识别、车牌识别，轨迹 跟踪，行为分析，图像检索等智能化视频处理技术， 有效扩展系统的防治能力也是寻求智能化管理的关 键。 5 ）I P 网络不稳定，不可靠，缺乏服务质量保障体 系。 I P 网络所提供的是一种“尽力而为”的服务，还 无法保障实时多媒体业务的服务质量（Q o S ）。而目前 建设的城市监控联网系统，主要以I P 网络为承载网 络，缺乏有效的Q o S 保障机制。因此针对安防系统可靠 性、实时性高的业务特点，建立完善的服务质量保障 体系是非常重要的。 （1 ） 联网建设要点 网络互联方面的建设主要考虑以下两点： 1 ）异构网络和系统的互联、互通、互控 1 、“平安城市”系统总体构建原则 2 、“平安城市”系统的建设要点 图1联网系统拓扑图 本 期 关 注 -5- -6- 2 0 0 7 7 联网系统覆盖了大量异构网络（无线，有线，宽 带，窄带），如何解决处于异构网络中的系统间的互 联互通是一个必须考虑的问题。3 1 1 1 通用技术标准、 广东省社会治安视频监控系统与数据传输技术规范中 提出采用或制定标准的应用层通信协议进行系统间的 会话控制、管理以及区域网络的连接（如3 1 1 1 工程采 用的S I P 协议）。在公安专网内部提供支持标准协议的 各类服务器以构建标准化安防业务平台。所有监控资 源 设备，监控终端（公安监控中心）需以标准通信协 议及标准视音频编码协议接入或通过网关代理服务器 进行协议转换后接入标准公安监控系统。通信协议的 统一能够屏蔽底层网络和设备的物理细节，有利于实 现多种异构系统的融合。 2 ）考虑网络流量和业务内容层次化的联网结构 大型视频监控系统具有海量数据传输、网络带宽 近似恒定以及前端视频监控点向各级监控中心的汇聚 型传输方式等特点，围绕这几个特性需考虑层次化拓 扑的联网监控系统，该设计在一定程度上可解决异构 网络中传输不可靠、数据传输延迟和无Q o S 保障等难点 问题。 如图1 所示，系统在各级监控中心实现视频流的汇 聚，采用流媒体服务器技术解耦资源接入模块与业务 处理模块来分离视频压缩和分发业务，各级用户可根 据网络流量分布和业务优先等级从所属监控中心的流 媒体服务器上动态获取视频资源。基于这种树状组播 结构的应用层架构，视频数据传输就变成统一汇聚 离散分发的过程，基本没有冗余的数据交换。 （2 ） 区域监控系统建设要点 区域监控系统主要包括各级的监控中心、分控中 心。各类监控系统根据规模和职能的不同，涵盖不同 的建设内容。其建设组成总体可分为前端设备接入、 网络传输控制、终端/ 用户控制管理、视频浏览/ 存储， 四个基本部分，如下： 1 ）基于统一转码网关的接入模式 由于视频标准的发展、视频压缩格式呈现多样化 且互不兼容的特点，原本简单的资源共享问题变得十 分复杂。不同的压缩算法、压缩比、压缩质量，将给 城市视频监控联网系统的资源协同共享造成严重障 碍。同时由于目前前端设备（D V R / D V S ）的厂家不 同，其设备的通信协议、控制方法各有千秋，且短期 内难以统一，这就要求完整的联网系统必须能提供视 频数据格式转换和通信协议转换的功能。最佳方案是 采用接入网关，统一视频压缩格式、矩阵切换和云台 控制的命令，实现视频格式和通信模式的吻合。 2 ）异构网络下自适应网络传输机制 各种异构网络接入条件存在差异性，表现在带 宽、时延、误码率等方面。为保证视频流在传输的过 程中的实时性、连续性和平稳性，需根据网络的当前 状况自适应调节视频的码率、质量，以适应当前的网 络环境。视频监控的城域和广域互联都必须采用这种 自适应视频传输机制以适应目前公安专网或公网的实 际网络环境。目前的自适应网络传输可以分为基于发 送方的、基于接收方的以及混合控制的速率调整方 式。也可以采用动态多码率技术，使视频流的码率能 够根据带宽的不同而相应变化。 3 ）基于纵深管理的终端控制机制 城市安防系统要求能够实现在监控中心对监控资 源的集中控制、管理和监视等功能，通过授权方式实 现用户终端的权限控制。系统中所有注册用户根据权 限、所在机构的不同组成树状的管理结构，用户根据 级别访问不同内容的视频资源。其中高级别权限用户 可以随时掌控其权限范围内的用户的客户端使用情 实时视频传输过程图 一级监控中心 二级监控中心 三级监控中心用户监控点 工作站 视频 监控联网服务器 视频 数据库 认证服务器 c 接入网关 视频 监控联网服务器 监控联网服务器 数据库数据库 a e b f g h d i 图2视频转码过程 图3异构网络下的数据传输 本 期 关 注 2 0 0 7 7 况，并对可疑用户进行远程封杀管理。用户之间根据 业务需求，也可提供临时的授权，使低级别或其余机 构的用户跨级访问非权限范围内的视频资源。这种基 于权限的纵深式管理机制使平台的管理更加灵活、方 便。 4 ）基于流媒体分发技术的视频浏览和存储回放 前端设备的媒体发布是城市联网监控系统的瓶颈 之一。前端设备带宽有限，一般只有1 M b - 1 0 M b ，多路 用户（5 至1 0 路）并发访问就会发生网络拥塞. 而传统的 流媒体系统能够支持1 0 0 0 路以上并发视频播放，并且 可通过消除抖动和图像后处理保证客户端的视频质 量，将流媒体技术应用到视频监控系统中将极大提高 系统的媒体发布能力。通常是将网络摄像机作为流媒 体的前端，流媒体系统作为视频传输的载体，充分利 用流媒体系统的传输优势，扩展系统的容量，容纳上 千、上万用户的并发访问。同时平台的存储系统也可 以通过流媒体服务器的点播能力实现。诸如存储网络 的读写，视频文件的检索和发布等功能都可以借助流 媒体服务器强大的转发能力完成。 （3 ） 平台软件建设要点 监控报警管理平台是安防联网系统的核心系统软 件，涵盖所有服务控制和业务处理程序。整个软件模 型从宏观上看分为三层结构，自底向上分别为网络承 载层、内容层和执行层（如下图所示）。 1 ）网络承载层，主要负责物理设备联网接入、网 络数据传输以及系统间通信会话建立。具体划分为三 个功能模块：网络接入，通信协议，会话传输。网络 接入模块负责异构网络设备、系统的接入；通信协议 模块约束通信规范，统一信令协议，建立传输信道。 会话传输模块基于已建立的信道建立会话传输数据 流。 网络承载层为所有上层模块执行的基础，是所有 数据接入的基本层。可基于标准的通信协议封装为通 信中间件，与上层安防业务功能模块彻底分离，提高 系统的处理效率。 2 ）内容汇聚层，主要负责所有业务、服务内容的 汇聚管理，分为业务处理和服务应用两个模块。业务 处理模块负责数据信息存储查询、视频存储分发、视 频搜索、报警信息处理、指挥调度和公安综合研判等 业务功能；服务应用负责实时图像点播、历史图像检 索和回放、设备控制、存储和备份、报警联动等基本 监控功能。 该层采用开放式架构，提供标准服务接口，并可 通过插件式的业务模块集成，丰富服务内容，扩展系 统功能。 3 ）执行控制层，为系统管理者提供主观能动的开 放式控制接口。管理者可执行用户权限管理、设备管 理和安全认证机制等功能，定制符合个性化需求的客 户端管理软件。 在城市安防联网系统中，由于前端设备以及主干 网络带宽的限制，海量用户并发访问视频资源时，极 易产生网络拥塞。在大规模联网监控系统中采用流媒 体分发技术 ，依靠分布式流媒体服务器集群实现音视 频流的分层转发，从根本上避免了大规模并发流量产 生的网络瓶颈。如图所示： 单台流媒体服务器的带宽在1 0 0 M1 0 0 0 M左右， 可以满足千路用户的点播请求（以每路3 8 4 k b p s 计 算）。这样前端设备只需发送一份数据到流媒体服务 器上，再由流媒体服务器进行缓冲转发，客户端则统 一连接到流媒体服务器获取视频数据，真正实现多路 用户的并发访问，节省了前端设备宝贵的带宽。 三、系统建设关键技术 1 、基于流媒体分发的大规模联网监控技术 5 本 期 关 注 图4监控管理平台软件架构图 系统管理 监控平台 软件模型 业务处理 通信协议 会话传输 网络承载层 内容汇聚层 执行控制层 服务应用 导构网络 接入 图5流媒体分发网络位置图 流媒体服务器集群 负载均衡器 客户端 客户端 客户端 客户端 流媒体服务器 流媒体服务器 流媒体服务器 流媒体服务器 -7- -8- 2 0 0 7 7 流媒体服务器还可采用负载均衡技术以实现大规 模的视频转发。图5 中的负载均衡器负责控制用户访问 请求，可以将并发压力均衡地分配到不同的流媒体服 务器上，平衡网络流量。 在大规模联网监控系统中采用流媒体服务器作为 转发节点，由负载均衡器控制网络流量，使视频数据 分层汇聚，从而构建组播模式的树状网络架构。这种 流媒体分发技术可解决网络拥塞问题，并极大地提高 系统效率。 由于通过异构网络接入的各种视频前端设备编码 格式、压缩比、压缩质量以及传输协议不一，造成城 市安防系统需要整合大量的异构视频资源，引起设备 兼容的问题。为了解决这个问题，需要采用视频转码 网关对非标准的视频流进行转码处理，统一视频压缩 格式及传输模式。如图所示： 视频转码技术 主要是对压缩的视频码流进行端到 端的处理，使得转码后的压缩码流更能适应传输信道 带宽以及接收端的要求。比如预先把压缩的视频比特 流的码率降低，可不用在解码端加上额外的操作实现 数据接收；或者压缩的固定比特率视频流可根据网络 带宽动态调整码率等。其基本原则是在环境和处理能 力受限的情况下，在码流转换的质量和复杂性之间取 得最佳折衷，实现异构网络间的视频自由交换。实现 的关键是对压缩视频码流中的压缩数据进行复用，避 免重新编码中的复杂运算。转码可采用的技术主要包 括：码率转换，分辨率转换，帧率转换等。 转码网关同时也能够对接入设备的控制命令和传 输协议进行统一转换，如矩阵切换和云台控制等命 令，使用户可以透明的操作前端设备。目前由于视频 编码转码计算复杂度较高，系统内还不能统一所有的 视频信息，采用标准化通信协议使客户端能够通过插 件实现对不同视频压缩协议的支持，所以可以在不改 动流媒体服务器和传输方式的情况下，实现系统向后 兼容。 为了满足安防视频监控业务各种特殊要求，面向 安防监控业务的视频编码应具有容错性、可伸缩性、 智能化的特性。 1 ) 容错性。监控业务中的视频传输必须实时，可 靠。因此视频编码器必须具备抗误码能力 ，使压缩视 频流在传输过程中对信道误码敏感，即使单个突发性 错误，也可能严重干扰接收端的正常解码，造成恢复 视频质量的急剧下降。这种技术能够将发生错误的视 频恢复到初始视频流或接近初始视频流的质量，保证 监控视频传输的服务质量。 2 ) 可伸缩性。由于监控业务中应用需求的多样 化，网络传输的异构特性，要求面向安防监控的视频 编码需要具有时域和空域上的伸缩性，以适应不同的 应用环境。可伸缩性视频编码 是一种具有动态可调整 性码率的编码技术，即视频数据只压缩一次，却能以 多个帧率、空间分辨率或视频质量进行解码，从而可 支持多种类型用户的各种不同应用要求。 3 ) 智能化。针对公安，公交业务的需求，要求能 够实现人脸识别、车牌识别等智能化视频业务。面向 安防监控业务的视频编码可以在压缩过程中增加场景 变化的实时监控检测以及为入侵报警功能提供接口， 使编码器具有移动侦测，智能报警的能力。 我国拥有自主知识产权的A V S （数字音视频编解 码技术标准）标准 已经成为国家标准，目前正在制定 面向安防监控的音视频编码标准A V S - S 的视频编码部 分。A V S S 总体目标是为迅速发展的公共安全与监控 领域设备提供音视频解码、系统、版权保护和文件格 式等方面的规范和标准，需求为：能适应多种网络情 况，支持通过专网、互联网、无线网络等传输，支持 实时的码率可调，支持感兴趣区域的高质量编码，支 持变化环境的优化编码，支持位置信息等辅助信息叠 加，面向存储的优化编码。 视频流媒体的实时性、连续性、平滑性特性要求 监控视频在网络传输过程中必须有自适应能力。基于 传输速率调节和基于动态多码率调节机制均能灵活适 应安防联网监控系统中多种异构网络带宽要求。 基于网格的海量存储技术 是以节点之间的备份 2 、基于统一视频转码的接入网关技术 3 、面向安防监控的高效视频编码技术 4 、异构网络下视频自适应网络传输机制 5 、基于网格的海量存储技术 6 7 8 9 1 0 本 期 关 注 各家 厂家 V S DV R 公安用户 交通用户 其他用户 各种网络和 终端要求 转码码流 通用媒体访问接入网关 无线网络 无线局域网络 调制解调器 光钎以太 未来3 G 网络 H . 2 6 4 A V S MP E G 4 图6转码示意图 2 0 0 7 7 为基础， 可以在多重节点上进行内容管理与储存； 也 可以在存储环境上的多重节点进行资料转移与传输。 正因为这样， 它可以将网络连接存储（N A S ），存储 局域网（S A N ） 等多种不同的技术、不同的管理工 具、不同的存储应用融合在一起。网格存储使存储简 单化， 兼容不同的网络协议， 支持不同的系统平台， 在各个分布系统上运行而且同步。这种技术使安防系 统的大规模视频网络化存储成为可能。 城市安防系统向着管理智能化的方向发展，需要 更加灵活、智能的报警系统。可研究基于普适计算环 境的报警监控技术，通过上下文感知的交互模型，智 能服务发现和管理技术，无线传感技术实现物理层和 信息层的对象互相关联，构成人机合一的融合空间。 这些技术可以使用户能够随时感知环境的变化，基于 无处不在的监控系统透明地获得视频，报警和其它相 关信息。 四、 东莞市城市社会治安视频监控系统主要对一些治 安重点监控区域，如居民小区、城区路面、商业中 心、车站广场等人流集中的场所实施远程实时监控， 进行远程录像备份。目前该市的数字监控系统试点项 目已通过验收。 （1 ） 系统架构 整个社会治安视频监控系统结构主要有五个部分 组成，分别为前端部分、信号传输部分、中央控制显 示部分，数字图像检索回放部分及数据存储、I P 承载 网。见图7 ： 图7 社会治安视频监控系统结构前端系统采用点 位设计。信号传输系统设计内容主要分传输方式、传 输管道两部分。中央控制显示部分的设计采用数字化 监控中心管理系统大容量模块化矩阵切换设备作为 核心设备，以数模结合方式，实现对快球的远程的控 制、权限的管理。采用外置存储方式进行集中式数据 存储。 （2 ）系统特点 该系统是大规模联网监控系统的实例。该项目数 字部分建设采用流媒体分发技术，构建分层汇聚的视 频传输架构，将各镇区公安分局的监控点连接起来。 同时通过集中存储的模式，在市公安局的大型存储中 心将汇聚的视频流以文件格式保存下来，提供远程的 录像检索和回访。 深圳市公交车视频监控在全市的所有公交车上都 安装3 4 个摄像头，所有这些摄像机视频信号除了能 被市公安局公交分局、车辆所处辖区派出所的监控中 心共享使用外，还需要满足为市应急指挥中心、市交 管局、市公交B U S 集团提供视频信号联网。当发生紧急 事件时，可利用应急指挥无线视频传输系统，随时随 地为现场指挥提供视频指挥图像。 （1 ）系统结构 本系统采用数字视频监控技术，以市公安局公交 分局监控中心作为整个系统的中心，整个系统分为车 载信息系统、监控调度管理平台等部分。车载信息系 统实现音视频信号的采集、压缩、存储和传输，以及 车辆行驶信息、G P S 信号和报警信号的采集和发送。车 辆的这些相关信息通过无线传输网络发送到监控调度 管理平台。监控调度管理平台管理车载设备，保存和 转发音视频码流、存储和处理相关车辆行驶信息，处 理车辆报警，并提供G I S 服务。客户端接受和显示视频 信号，在G I S 地图上实时监控策划的行驶轨迹、车辆工 况、以及车辆的实时图像。 （2 ）系统特点 系统跨越C D M A 、E D G E 等多种无线异构网络，可 以适应公交业务的移动监控需求；该系统前端采用自 适应的视频编码策略，使视频传输可以适应窄带的无 6 、基于普适计算环境的智能报警监控技术 1 、大规模数字化监控系统东莞市城市治安视频 监控解决方案 2 、跨越无线异构网络的城市公交联网监控系统应用实例 本 期 关 注 图7社会治安视频监控系统结构 市公安局监控中心 电视墙 视频矩阵 网络交换机 8 号接收 2 号发射 电视墙 交换机 光端机视频矩阵 视频分配器 控制键盘 镇公安分局监控中心 （共3 3 镇） 其他监控点 电视墙 交换机 交换机 光端机 视频分配器 视频矩阵 控制键盘 镇公安分局监控中心 （共3 3 镇） 其他监控点 东莞电信光缆网 东莞电信光缆网 堆叠式视频光端机箱 堆叠式视频光端机箱 -9- -1 0- 2 0 0 7 7 线网络。同时采用接入网关技术，V P N 技术，可兼容 多种无线网络信道。 2 0 0 5 年，武汉市完成5 0 0 平米以上商业经营场所、 1 0 0 个新建居民住宅小区、3 3 所高等院校以及1 3 所校外 学生公寓的报警与监控系统建设。但是由于监控报警 信息分散，大多数单位的监控、报警信息只限于内部 使用，不能以较快速度将警情传递到公安机关，因 此，需要将社会各种有用监控资源整合，建设全市统 一的多级联网防控系统就显得至关重要。 （1 ）系统联网方案 针对武汉市公安业务需求，视频监控系统建设按 派出所、分局、市局三级架构进行设计。三级区域 （派出所）：监控点图像采用模拟或数字方式接入到 所辖派出所，派出所可通过D V R 或监控终端实施数字 监控。系统网络拓扑图如图9 ： （2 ）系统特点 采用多级联网方式，有效整合现有监控资源的同 时，实现了监控信息的最大范围共享；通过基于网关 转码技术的流媒体接入模式，解决不同厂家设备接入 平台的能力，即保护原有的监控投资，又统一了平台 和客户端音视频流的格式和控制信令格式，提高平台 的大规模扩展的能力和效率；全系统录像资源实行统 一编号、统一调度和统一管理，支持用户通过时间、 地点、事件等多种方式检索录像文件；提供B / S ，C / S 两 种访问方式，系统部署更加灵活、实现与市局G I S 系统 的无缝集成。 机场应急防范系统已成为新的安防建设热点。但 对于机场的围界、跑道和机坪这些重点防范区域来 说，地域宽阔不利于挖沟布线，因此必须采用无线接 入方式，实现机场的联网视频监控。本系统为H H 集团 公司为某省机场防范系统项目提出的无线监控技术方 案。 整个视频监控系统主要分前端监控点和监控中心 两个部分。前端监控点是实时监控系统的前端图像采 集部分，通过摄像机直接监控机场围界、跑道、机坪 的情况。通过嵌入式视频服务器进行视频压缩后，通 过无线网络发送到监控中心。监控中心是机场实时监 控系统的二级监控单位，负责监控前端监控点传输的 图像，包括前端传来的图像信号解压、显示、控制、 录像与存储等。 （2 ）技术特点 该系统采用Wi - F i 组网，支持移动接入，是无线监 控技术方案应用的典型案例。同时该系统建立了智能 化的报警系统，支持多种报警联动模式。 在此，特别感谢为我们的工作提供帮助和支持的 单位：公安部科技局、全国安全防范报警系统标准化 技术委员会（S A C / T C 1 0 0 ）、广东省公安厅、湖北省公 安厅、湖北省武汉市公安局、广东省东莞市公安局、 广东省深圳市公交分局、广东志成冠军集团有限公 司、广东天讯电信科技有限公司。 1 ）2 0 0 6 年公安部应用创新计划项目视频转码 3 、基于多级联网架构的城市治安监控系统 4 、机场数字化视频联网监控报警系统 五、致谢 六、项目资助情况 本 期 关 注 图8公交视频监控调度指挥系统网络拓朴图 车载 显示屏 声光报警器 报警安钮 电子牌 车载 D V R 对讲电话 公交公司 终端深圳通 车载信息系统 基站 运营商网关 传输部分 指挥中心 防火墙 监控调度管理平台系统 e b 服 务器 用户接入管 理服务器 视频监控 服务器 磁盘 阵列 存储服务器 数字 矩阵 前端接 入管理 服务器 告警服 务器 数据库 服务器 服 务器 选择无线创造无限 图9联网系统架构的示意图 上级中心 模拟 视频矩阵 电视墙 服务器 监控 管理终端 平台管理 服务器 S A N 客户端 管理服务器 报警服务器 监控管理 终端 前端接入 管理服务器 存储服务器流媒体服务器 电视墙 视频矩阵 视频分配器 监视器 监控终端 前端设备 视频光端机 道路监控点 车牌识别 服务器 服务器 2 0 0 7 7 计划研究 2 ）2 0 0 6 年湖北省科技攻关计划项目城市公安 应急联网的标准和关键设备 3 ）2 0 0 5 年武汉市科技攻关计划项目城市公安 应急联网平台建设 4 ）2 0 0 5 年国家自然科学基金项目基于信源信 道双解码器联合迭代译码技术的研究，批准号： 6 0 5 7 3 1 1 3 5 ）2 0 0 4 年国家自然科学基金项目基于信道建 模自适应的实时无线视频传输研究，批准号： 6 0 4 7 2 0 4 0 6 ）2 0 0 4 年国家8 6 3 计划- 音频编码算法框架与关 键技术，课题号：2 0 0 4 A A 1 1 9 0 1 0 7 ）2 0 0 3 国家自然科学基金项目- 基于嵌入式编 码器的分组语音传输研究，批准号：6 0 2 7 2 0 9 7 【参考文献】 1 全国安全防范报警系统标准化技术委员会 （S A C / T C 1 0 0 ），关于开展城市报警与监控系统建设 的意见，2 0 0 5 . 2 国内外视频监控业务市场研究，人民邮电报社 网络趋势研究院，2 0 0 5 . 3 汪德洋，智能视频监控关键技术研究，西安电 子科技大学，2 0 0 5 . 4 Mi n g L i , Ru i Mi n Hu , Ro n g Z h u , We iL i . E mb e d d e d w i r e l e s sv i d e o s u r v e i l l a n c e f o r v e h i c l e . C o m m u n i c a t i o n sa n d I n f o r m a t i o n T e c h n o l o g y ,2 0 0 5 . I S C I T2 0 0 5 . I E E EI n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u mo n . V o l u m e : 1 . p a g e ( s ) : 4 4 94 5 2 . 5 胡瑞敏，城市监控系统视频信号的远程传输 控制技术方案，2 0 0 5 6 程恺英，王宏远，樊淳标，数字视频转码技术 综述，D I G I T A LT V We n g e r , S . ; J i a n t a oWe n ; K a t s a g g e l o s , A . K . ; E r r o r r e s i l i e n tv i d e o c o d i n g t e c