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      視頻監控與管理平臺的發展和現狀

視頻監控系統在我國大致經歷了模擬監控、數字監控及IP（網絡） 監控三個主要階段。模擬監控由于在圖像質量和監控范圍上存在著局限性，市場份額有較大的萎縮；數字監控作為第二代監控技術，在圖像質量、視頻數據存儲時間以及可靠性等方面有較大提升，目前已經被大量部署于金融、商業、教育等各行各業中；近年來，隨著“平安城市”等項目在全國范圍的開展和深入，對視頻監控覆蓋范圍、監控點數、視頻存儲路數以及網絡傳輸能力等的要求不斷提升，網絡監控正成為視頻監控市場發展的主流方向。隨著網絡監控的發展以及百萬像素攝像機和高性能編解碼器出現，高清監控也成為行業發展趨勢。高清監控的應用反過來又促進了網絡監控的發展，視頻監控正朝著網絡化和高清化的方向發展。

在模擬監控和數字監控階段，監控管理平臺并不受到重視，它一般是作為DVS和DVR等產品的附屬功能贈送給用戶。隨著監控系統應用規模的擴大和業務模式的復雜，在網絡監控時代，監控管理平臺卻扮演著越來越重要的角色，成為了安防系統的核心。從應用規模來看，以往的監控系統通常僅有幾十個或者幾百個監控點。而網絡監控項目中系統規模卻可能非常大，如“平安城市”項目就需要實現一個城市的關鍵視頻監控信息的聯網覆蓋，甚至是多個城市之間的視頻信息共享以及向上級系統的匯報。視頻監控系統呈現出強大的聯網需求，上萬甚至是數萬個監控點之間的聯網對監控管理平臺提出了很高的要求。從業務模式來看，以往監控系統建設主要目的是安全防范，但現在不少客戶越來越重視管理和業務方面的需求。比如政府建設的“平安城市”項目，不僅僅希望系統為公安提供破案的依據，還希望應用于政府的應急指揮、搶險救災、環保部門的排污檢測等多種業務。監控系統在保障人們安全的同時，越來越多地滿足各行各業的業務需求。這種復雜的業務需求，對監控管理平臺也提出了很高的要求。

隨著網絡監控管理平臺重要性的提高，國內的標準化組織和電信運營商開始制訂監控平臺的技術標準，指導和規范監控管理平臺設計和開發。如SAC/TC100的安全防范系列技術標準，中國通信標準化協會（CCSA）視頻監控系列標準，中國電信的“全球眼”視頻監控規范，原中國網通的“寬世界”視頻監控規范和原中國聯通的視頻監控系列規范等等。這些標準的制定對于監控管理平臺的設計和開發起了積極推動作用。

監控管理平臺的功能

網絡視頻監控系統被應用于各個行業時會有不同的業務功能，這里只是談談監控管理平臺的基本通用功能。這些功能一般包括用戶管理、設備管理、業務管理、故障管理、性能管理和系統管理等。

用戶管理包括添加、刪除、修改和查詢用戶，對用戶進行認證和權限控制等；設備管理包括添加、刪除、修改和查詢前端設備（如IP攝像機，報警主機等）與平臺設備（流媒體服務器、存儲服務器等），設備參數配置等；業務管理主要是對監控系統提供的業務進行管理，包括對實時視頻監控、云鏡控制、視頻存儲和回放、報警聯動等業務管理；故障管理包括對系統各類設備（包括前端設備和平臺服務器設備）的故障檢測、上報等，比如設備的斷線、服務器設備的倒換等；性能管理主要是進行性能監測，及時了解監控系統平臺各服務器負載情況（如CPU和內存的使用情況等）和實現性能統計功能；系統管理功能主要包括系統日志、數據的備份和恢復等。

　　監控管理平臺的設計原則

如前所述，隨著監控系統應用規模的擴大和業務模式的復雜，對網絡監控管理平臺提出了很高的要求。監控管理平臺無論從功能上還是技術上都越來越復雜，需要考慮的問題也非常多，比如高清監控中如何高效地實現海量數據的存儲和查詢等。這里只是拋磚引玉，提出監控管理平臺設計需考慮的一些基本性原則。

多樣性和通用性

監控系統應用在不同行業（如銀行、交通、環保、零售等）時，每個行業都會有其特定的需求。因此監控系統的業務功能是非常多樣化的，也正是業務的多樣性使安防行業充滿活力。然而對于監控管理平臺的設計者來說，卻希望設計一個通用平臺來滿足不同行業的基礎需求，進而提供個性化解決方案。實踐表明這種想法不太實現，但這也不表明進行平臺的通用性設計是行不通的。

解決方案之一可以考慮設計通用的基礎管理平臺，它包含監控系統的共性功能，如實時監控中的會話管理、云鏡控制、視頻存儲和回放等功能。然后再在這個基礎管理平臺上進行行業功能的開發，為不同的行業提供不同的管理平臺。這就類似于通信系統中的基本業務和增值業務之間關系。

同時在監控管理平臺本身的設計上可以借鑒IMS/NGN通信系統中分層的設計思路來滿足多樣性和通用性需求。軟交換通信系統中主要的設計思想是：業務和控制分離，控制和承載分離。視頻監控系統從某種意義上來看也可以被當作一個視頻通信系統（當然視頻監控系統有其自身特點），可以分成業務層、控制層和承載層，各層之間進行分離設計。不同行業的業務需求放在業務層上實現，控制層實現會話控制，承載層實現媒體的傳輸，各層之間的功能盡量獨立。這樣共性的東西在控制層和承載層實現，各行業復雜的業務需求通過設計和修改業務層的業務邏輯來滿足。

開放性和標準化

監控管理平臺設計時要考慮開放性。一方面目前各個業務系統的融合是大趨勢，監控系統和其他業務系統之間（比如IPTV，視頻會議，應急指揮系統等）也有廣泛的融合需求；另一方面，在一個行業或者一個城市中可能存在不同的視頻監控系統，在這些不同的監控系統中有互聯互通的要求；最后，在同一視頻監控系統中，可能存在不同廠商的設備，如中星電子等廠商的DVS、DVR等，這些設備都需要能夠接入到監控管理平臺中來。這些需求都要求監控管理平臺有開放性設計。

開放性設計最好的思路是標準化，包括信令的標準化和媒體的標準化。比如設計時會話控制信令采用標準的SIP信令，媒體壓縮格式采用AVS或者H264等標準。由于歷史原因，監控系統中標準化做得并不理想，實際設計時需要使用轉換網關。有別于原有的H.264、AVS等標準，SVAC（Surveillance Video and Audio Coding Specification，安全防范監控數字視音頻編解碼技術要求）在音視頻內容高保真、支持多分辨率編碼、滿足監控特殊應用、音視頻內容保護等方面加以特別考慮，能夠滿足視頻監控系統中特殊的應用需求。SVAC（Surveillance Video and Audio Coding Specification，安全防范監控數字視音頻編解碼技術要求）是公安部與工信部的倡導下，以北京中星微電子有限公司為組長單位成立的標準編制工作組制定的。SVAC（Surveillance Video and Audio Coding Specification，安全防范監控數字視音頻編解碼技術要求）所具備的獨創性和自主知識產權不僅能填補國內外安防行業音視頻監控標準的空白，還將推動極大的推動產業鏈中各環節的廠商立足于自身的發展優勢，率先在全球市場取得領先地位和話語權。

安全性

作為一種關鍵的業務系統，在監控管理平臺設計時需要充分考慮安全性。總的來說，各種安全都是通過一定代價獲取的，在得到一定安全的同時會損失另一部分利益，比如易用性等等。業務系統需要根據自身要求來制定相應安全策略。

安全是一個比較廣泛的話題，安全考慮有不同的層面。比如制定嚴格的安全制度保證系統的安全，考慮各種設備（前端設備、服務器設備）的物理安全，承載網的安全等等。從監控管理系統本身來說，在進行安全性設計需要考慮系統安全、信令安全、數據安全、網絡安全等。系統安全設計時可以采用安全性較高的操作系統，采用一定的冗余備份方案，設計合理的系統安全訪問機制等。在監控管理平臺中可能使用到HTTP、SIP、RTSP等信令，在信令安全設計中可以考慮采用Http Digest認證，采用TLS /SSL 模式加密整個信令通信過程等方式。監控管理平臺中存在大量數據，包括視頻數據、用戶數據等等，可以考慮數據加密方式保證數據的安全。對于網絡安全，可以在承載網絡上采用傳輸層的機制保證網絡傳輸的安全性（例如利用VPN、VLAN等機制隔離視頻監控流量和其他流量）。在特殊行業中，可采用網閘保障網絡之間的隔離。

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可靠性

不同行業，不同的應用場景對監控管理平臺可靠性要求是不一致的。比如民用、軍用或者商用等對監控管理平臺的可靠性要求顯然不一致。本文考慮電信運營級監控管理平臺的可靠性。電信運營級的系統可靠性要求比較高，一般要求滿足一年365天保證7×24小時穩定可靠運行，并能在不影響系統運轉的情況下做到模塊在線測試、更新、加載，同時系統要具有較強的容錯能力和良好的恢復能力。

監控管理平臺的可靠性設計可以從多個方面考慮。比如對平臺服務器選用可靠性高的操作系統UNIX，LINUX等；對于重要的平臺服務器采用Cluster，HA技術進行冗余備份；也可以考慮設計服務器之間的負載均衡，當某臺服務器宕機后，其余正常工作服務器能立即接管業務；對于可靠性要求高的行業還需要考慮地理上的容災設計。

擴展性

對于監控管理平臺來說，擴展性可以有不同的理解，本文主要從監控管理平臺的規模上來理解。監控管理平臺應用在不同的行業，不同行業的應用規模有所不同。即使同一行業或者項目，系統的規模也可能發生變化。比如一個校園監控系統可能有上百個監控點，但是一個平安城市項目中管理平臺可能管理上萬個監控點。因此監控管理平臺在設計時需要考慮如何方便地擴展系統規模，比如采用合適負載均衡技術，線性增加或減少平臺服務器或者硬件設備來滿足系統規模的變化等。

兼容性

兼容性也是監控管理平臺設計時需要考慮的。一方面，對于已經擁有監控系統的客戶，每新建一個監控管理平臺，用戶一般都會要求能將原有已建設的監控點接入管理平臺以節約投資。另一方面對于監控管理平臺的軟件升級需要有預見性。在監控管理平臺設計時，需要考慮不同軟件版本的兼容性，比如升版時如何最小程度影響終端用戶的使用。

運維方便性

隨著安防產業的發展，監控系統的運營模式也可能發生相應的變化。以往用戶自建一套監控系統并自行維護與管理。現在，隨著通信運營商進入了安防行業，監控系統建設主要由運營商來完成，運營商提供安防監控或報警業務給最終用戶。目前也有一些報警業務供應商提供類似的服務，如日本西科姆公司。這種業務或者運營模式的變化要求監控管理平臺設計時考慮運營和維護方便性。運營上監控管理平臺需要考慮用戶的開戶、銷戶、計費，統計報表等功能；維護方便性上需要考慮設備管理（比如有故障及時上報）、系統運行狀態的監控、系統能平滑升級擴容、系統安裝配置簡單等。

經濟性

一個好的系統需要考慮成本。目前用戶對監控系統的軟件部分投入比較少，因此更需要考慮監控管理平臺的經濟性。監控管理平臺的開發主要涉及硬件、軟件和人力成本等。對硬件來說，監控管理平臺可通過設計在不同的硬件上運行，比如PC Server、小型機或者專用的硬件設備上。對軟件來說，涉及操作系統、中間件、數據庫等。監控管理平臺作為一個上層應用系統，可設計成支持運行在不同操作系統（如Solaris，Redhat Linux， Suse Linux等）與不同中間件之上（如Tomcat，Websphere等），同時支持不同的數據庫（如Oracle，Mysql等）。這樣就可以方便地根據用戶的投資和要求選擇合適的硬件和軟件，降低監控管理平臺的成本。

　　監控管理平臺的設計模型

網絡視頻監控管理平臺有不同的設計思路，在一些標準和規范中有相應的描述和要求。這里列出一種設計模型供參考，主要采用模塊化、分層化的設計思想。

 圖 1 監控管理平臺設計模型

監控管理平臺從邏輯功能上分成兩部分：業務系統部分和運營支撐部分。業務系統部分實現監控管理平臺的業務功能，如視頻監控、云鏡控制、視頻存儲和回放、報警業務和各行業特殊的業務功能等；運營支撐部分實現這個系統的運營支撐功能，如用戶的開銷戶和網管等功能等。

對于業務系統部分可以借鑒通信系統中軟交換的思想，采取分層的設計邏輯：將業務系統分成接入層、媒體處理層、控制層和應用層。接入層完成客戶端設備（包括客戶端、電視墻、移動終端等）和前端設備（IP攝像機、DVS、DVR、各類傳感器和數據采集設備等）的接入。同時接入層需要完成私網穿越、差異性屏蔽以及一些信令和媒體轉換等功能。接入層的設計可能比較復雜，通過接入層接入到監控管理平臺后使用統一接口和信令進行交互；媒體處理層在控制層的控制下完成媒體相關的處理，比如媒體傳輸、視頻存儲等。控制層完成會話的控制，比如SIP會話控制、RTSP會話控制等；應用層完成各種管理功能（比如用戶管理、存儲管理、告警管理等等）和各類業務邏輯。可以使用不同應用服務器完成不同行業的業務功能。

結束語

本文主要討論視頻監控系統中的管理平臺，包括管理平臺的現狀、功能、設計原則和設計模型。隨著國內安防行業的發展，視頻監控向著網絡化、高清化、智能化的趨勢前進，市場對優秀監控管理平臺的產品需求越來越強烈。國內一些專業公司也投入相當的研發力量進行研究和開發，提供運營商級的平臺產品，比如中星電子的ViSS平臺。然而監控管理平臺產品和技術發展時間還比較短，和其他行業（如通信行業）類似的產品和技術相比起來還略顯稚嫩。同時，監控管理平臺還有待進一步發展和完善。因此監控管理平臺發展充滿了機遇和挑戰，相信在廣大安防工作者的努力下，監控管理平臺的產品發展思路、設計理念能不斷完善和進步，從而推動整個產業向前發展。 （文/黃波）