武汉市城市视频监控系统的建设与管理

武汉市城市视频监控系统的建设与管理

1武汉市视频监控系统现状和问题1.1视频资源接入方案2006年，武汉市公安局在公共安全网络上创建了一个网络视频监控平台。有4个媒体服务器、2个行政服务器、2个数据库服务器、1个gis服务器和1个ip存储服务器。它连接到包括协商办公室、监控办公室、青山分局、武昌分局和盘口分局的大多数视频资源，总共1400多条街道。1.2视频监控系统的建设相对滞后与国内城市相比,武汉市城市视频监控系统存在以下几个问题。1)前端点建设数量明显不足,城市视频监控资源数量较少,特别是政府部门可控探头数量少,社会面向重点要害部位覆盖不够。2)缺乏整体规划,建设各自为政,应用局限于本单位、本部门,资源整合共享不足。3)现有视频监控系统的应用水平还不高,主要集中在视频监控、存储和回放上,对视频资源的深度应用不够,如视频智能分析、视频与其它公安业务系统的融合等方面的工作还没有有效开展。同时,管理维护缺乏保障。2武汉视频监控系统解决方案2.1系统运维管理的系统内容武汉市城市视频监控系统(又名平安城市)采用全网数字化架构,对全市视频资源进行整合和共享。根据武汉地域特点和城市规划,按照“圈”、“块”、“格”、“点”的逻辑关系布放监控摄像头。分三类建设:一类5500个监控点,由市政府出资建设,用于覆盖主城区出城道口、跨江大桥、隧道、重点路口和要害部位;二类2万个监控点,由区政府出资建设,用于覆盖各城区交通道路、重要单位、行业场所和易发案治安盲点处;三类22.5万个监控点,由社会单位结合实际情况在单位内部、行业场所自建。系统建成后具有“一纵两横”的特点:纵向实现市局、分局、派出所的图像接入,并上连省厅及市政府应急办;横向实现政府其他部门、社会单位的图像接入,在城市视频监控管理平台上实现资源共享。项目具有以下特点:1)先进性。系统采用IPC、EPON、IPSAN、风能太阳能、GIS等多项先进技术,并充分考虑系统内部环境和外部边界接入等方面的安全性要求。另外,将运维管理系统应用于城市视频监控系统中,实现视频监控系统运维管理的自动化。2)互通性。系统内各级监控中心之间、监控中心与前端资源用户终端之间通过数字视频专网进行通信和数据共享,同时应采用无线专网、运营商VPN专线以及互联网等多种接入方式,在保护现有投资的基础上,实现全市视频监控系统的数字化联网。3)扩展性。采用模块化设计,系统规模和功能易于扩充。系统具有较强的扩展性,符合公安部通用联网标准,能与各类应用系统无缝对接。4)安全性。对系统采取了必要的安全保护措施,防止非法接入、非法攻击和病毒感染,防雷击、过载、断电、电磁干扰和人为破坏等,从多角度多层次进行综合安全防护。在数字视频专网接入外部视频资源或外部用户登录数字视频专网时,部署视频安全边界接入平台,确保系统安全。5)可靠性。采用成熟的技术和设备,关键部分有冗余、备份措施。系统软件能长期稳定运行,并具有较强的容错和自动恢复能力。6)可维护性。对网络资产、设备故障、系统配置、系统性能和安全等IT基础环境、前端设备进行管理,设备出现故障时能及时告警并精确定位,并实现运行和维护工作的自动化流程管理和基于GIS的运维展示2.2系统拓扑图视频监控系统采用数字化架构,实现对各类视频资源的整合和共享。视频监控系统主要由全市公安机关管理使用,并通过公安信息网上联省公安厅。市应急办、市政府其它部门通过专线联入视频监控系统,实现授权视频资源的调看。视频监控系统可提供开放接口,为其他业务系统提供视频资源,进行深度应用。视频监控系统拓扑如图1所示3系统功能介绍3.1平台子系统接入视频监控管理平台在数字视频专网上构建,采用开放的架构,为管理的前端设备(包括DVS、IPC、智能前端设备等)提供统一的开放接口,保证所有接入系统的前端设备按照接口要求接入视频监控管理平台。平台子系统按照统一联网协议、统一控制协议、统一编号规则的要求进行系统设计,控制信令采用SIP信令格式标准。该解决方案分为自主开发的标准、开放、融合的管理平台(SmartEye网络视频监控系统平台)、IPSAN网络存储、服务器群三大基础部分,以IP网络为核心,将分散、独立的图像采集点进行联网,实现跨区域、大范围的统一监控、统一存储、统一管理、资源共享,可以为各管理部门提供清晰直观的管理方式,缩短决策时间,提高工作效率,提高监控区域的安全等级,为用户提供更多的视频增值应用。3.2系统接入层万s传输网络子系统共分为三个层次。1)核心层。在市局新建Cisco6509E作为核心设备,负责整个网络各子系统的的数据交换。2)汇聚层。在分局分别安装6506E或者4506E交换机作为汇聚设备,以万兆链路作为主干、千兆链路作为备份与市局核心设备互联,充分满足视频网OLT、存储及服务器的接入需求。3)接入层。在派出所安装H3CS5500交换机和OLT作为终端节点,以千兆链路与汇聚节点互联,部分远郊城区的节点受传输条件限制,汇聚层下挂到就近派出所。3.3监控对象的预处理建设5500个一类前端监控点,并就近接入公安机关。一类监控点主要用于覆盖主城区出城道口、跨江大桥、隧道、重点路口和要害部位。3.4车牌识别子系统车牌识别系统是利用相应的算法,通过对捕获(或采集)机动车图片像素信息进行分析,最后实现对图片中机动车牌有效识别的系统。当车辆通过车辆检测子单元时,车辆检测子单元向图象捕捉(或采集)及牌照识别单元、补光模块(夜间环境)等输出触发信号,图象捕捉(或采集)及牌照识别单元及时根据同步信号进行图像采集及识别,补光模块则同步输出补光信号开启补光设备进行补光。逻辑上,图像采集单元把采集的图片输出给识别单元,后者则根据相应的识别算法,通过图像输入→牌照定位→字符切分→字符识别→信息输出等处理环节后,完成车牌的识别及结果输出。车牌识别子系统前端系统的技术性能直接决定能不能准确地抓拍到车辆特写及车道全景信息。所以,前端系统技术性能对整个系统是非常重要的。前端系统关键的技术有触发技术、补光技术、摄像与抓拍技术。本项目在触发技术方面采用地感触发与视频触发相结合的方式,在正常情况下,主干道采用地感触发方式;收费站采用视频触发方式。此外,部分车牌识别子系统路面状况较差,不宜埋设地感线圈,应采用视频触发的方式。补光方面根据车牌识别子系统现场的实际光线环境及安装条件来确定具体的补光方式。视频检测车牌识别系统采用LED频闪灯的补光方式;线圈检测车牌识别系统采用LED灯+长明灯的补光方式。摄像与抓拍技术方面,由于本系统的点位设置于中环与外环之间的主要出入口,主干道出入口和收费站出入口两种类型;车牌识别子系统需达到视频监控、车辆识别、联动报警、车辆数据检索等功能,在系统前端必须要能够对车道全景实时全面监控,对车牌特写进行拍摄并提取车牌信息。为了实现这些功能,收费站在每个车道安装一个车牌特写摄像机,每个方向安装一个车道全景摄像机。主干道根据车道数量及车道宽度配置摄像机,原则上两个车道配置一个特写摄像机,每个方向安装一个车道全景摄像机。3.5控多媒体数字方式可视化指挥子系统是城市视频监控系统的组成部分。视频会议、语音、监控多媒体通过数字方式无缝融合,采用统一多媒体调度平台,通过数字方式,调用现场任意一路监控实时图像和历史图像到视频会议中,供与会领导实时调阅、观看讨论,为领导快速、精确做出决策奠定良好基础。3.6视频资源的应用深度应用子系统在整合各类图像资源的基础上,深入挖掘图像的潜在价值,实现互联网视频服务、基于3G的移动视频监控和视频分析的深度应用。整体结构如图2所示方案采用自主开发的标准、开放、融合的深度应用模块,以IP网络为核心,实现视频发布、3G移动视频监控以及视频智能分析等深度应用。其中,视频发布是指将数字视频专网的视频资源通过视频发布平台发布到视频发布媒介(如公安网站、门户网站等),市民登录视频发布媒介,可调阅发布的图像;3G移动视频监控是指将无线视频服务器等无线设备的视频接入到城市视频监控管理平台,由城市视频监控管理平台进行统一管理和媒体分发;视频智能分析是指对视频内容进行识别和分析,为公安提供智能化的视频应用。3.7进线数字视频信号,如通过现有数字视频监控指挥大厅处警台上都安装视频监控系统显示和管理控制终端,同时,将所有数字视频信号以硬解压方式传输至指挥中心矩阵,形成40路视频信号通道,并提供通道控制设备,以便指挥中心将所有视频信息切换上大屏显示。3.8无线视频网络无线传输子系统是根据武汉市城市视频监控系统总体方案的要求,利用公安专用340兆频段,建设覆盖武汉市重点区域的无线视频网络,满足武汉市公安局应急图像的接入需要。系统具有同频组网、频率复用能力,可同时传输多路音频、视频、数据信息,实现公安应急指挥无线数字化。系统架构如图3所示3.9视频专网安全技术安全子系统在武汉城市视频监控系统中属于全新建设的系统。它与各大子系统密切配合,多角度、多层次进行衔接,不但对数字视频专网各个层面提供安全防御和保护,而且还对数字视频专网之上的应用系统提供安全性管理服务。系统整体框架如图4所示1)视频专网市级接入边界隔离区。武汉市公安局视频专网与市级部门、无线移动视频应用的接入边界安全,由边界防火墙、边界认证网关、入侵检测系统、UMS/TMS以及物理隔离网闸来实现边界分区的隔离和防护,无线监控子系统的国通平台需要安装在此区域。2)视频专网内网安全区。包括漏洞扫描系统、网络防病毒系统、内网安全与系统补丁分发系统,库文件升级采用人工手动拷贝升级的方式实现。3)视频专网与市公安信息网的边界隔离区:武汉市公安局信息网与视频专网间的边界安全,通过防火墙、UMS/TMS和物理隔离网闸来实现。4)CA认证中心区。(1)安全区—RA注册、CA认证、用户认证的目录服务系统,目录服务系统主要提供数字证书、证书注销列标的发布,用户通过访问目录服务系统可以实现数字证书、根证书、证书注销列表的下载。(2)服务区—用户管理目录系统(提供用户权限查询与发布的LDAP目录服务)和用户管理与代理系统,能够统一管理视频专网中各个系统的用户公共信息;能够采用各种查询条件方便地查询用户信息;能够实现部门分级维护、人员按分类管理。通过对用户信息的集中管理,系统可以共享这些信息,解除各个系统中信息的冗余,实现系统内部各个系统的单点登录。它不仅具有丰富、灵活的系统功能,而且有完善的安全管理措施,对于不同权限级别的用户和管理员都有不同的系统功能和数据访问范围;并采用LDAP系统与PKI体系结合,增强体系的安全性。(3)业务区—RA注册管理中心客户端,实现CA证书的发放和更新管理、CA认证系统管理。5)独立功能区(Internet专线实现视频发布和升级下载)。单独采用1台天融信千兆防火墙,不与网络安全系统有通信链路连接,直接模数转换后发布,对外发布区除完成媒体直播发布的功能外,还需要承担网络安全系统的漏洞扫描、网络防病毒、内网安全管理和补丁系统的系统库升级下载工作,下载后的库文件采用手工磁盘拷贝到视频专网内网(网闸内端)的相应系统,进行手动升级。提供10MInternet专线,晚0:00～6:00使用2M带宽给网络安全系统升级下载使用,其他时段带宽给视频直播发布和运维系统邮件发送使用。6)功能专区(SDH专线实现NTP时钟同步与运维系统短信发送)。从联通内网引入边界安全保密的专线链路,通过连通内部的NTP服务器和短信网关实现视频专网内部时钟同步和运维系统短信报警及业务等服务。7)视频专网视频区级接入边界隔离与认证代理。视频专网中的武汉市公安各区公安分局与区级政府部门、三类监控应用的接入边界安全,通过防火墙、边界集中认证代理和UMS/TMS、入侵检测系统和物理隔离网闸来实现,另外需要在UMS上实现区级用户认证代理功能,以实现区级接入从CA认证中心进行统一集中认证。3.10运维服务管理平台建设系统资源集中监控和运维管理平台,将前端设备、业务服务器、网络设备等纳入统一管理,并在GIS地图实现运维管理的可视、可控和自动化。系统架构如图5所示系统按照逻辑层次划分为:被管理对象、监控采集分析、集中监控展现、运维服务管理,同时还包括系统的数据中心统一资源配置库(RDB&CMDB)、集成扩展接口等关键模块。监控采集分析实际完成各类被管对象的数据采集、分析、归并管理功能,监控系统采集基础环境、网络设备、安全设备、服务器、视频业务系统、存储设备等性能及告警信息,通过各自的监控数据采集接口,上传给数据归并统计模块、统一事件分析处理引擎、配置数据管理跟踪等功能模块,经过数据处理后,再为统一展现和统一资源配置库提供数据支持。监控采集分析具备资源配置数据管理接口,实现配置数据的同步,监控对象的状态信息和RDB自动更新、同步,对各类IT资源基本配置信息的采集能够自动导入RDB中,以确保配置管理数据库中的数据与实际生产环境一致。集中监控展现是整个系统呈现,是运维管理平台的人机交互接口,集中运行展现提供集中的直观监控呈现、快速发现和分析各类运行隐患,提供各种Portal统一展现视图,包括网络拓扑、业务拓扑、机房拓扑视图等。通过全面