多域分级管理的网络视频监控指挥平台的设计与实现
多域分级管理的网络视频监控指挥平台的设计与实现桂天江（上海华平信息技术股份有限公司 上海 200433）摘 要 本文重点介绍了一种基于多域分级管理模式的网络视频监控指挥平台。该平台采用域的管理概念
多域分级管理的网络视频监控指挥平台的
设计与实现
桂天江
（上海华平信息技术股份有限公司 上海 200433）
摘 要 本文重点介绍了一种基于多域分级管理模式的网络视频监控指挥平台。该平台采用域的管理概念，将物理链路不通的域之间或彼此有层级从属关系的域之间以分级管理模式达到数据同步、相互通讯，将独立的域之间以相互信任的管理模式实现信息互通，从而将异构网络之间、不同单位之间的资源共享，协同指挥部署，达到充分利用信息资源、避免重复建设、提高监控指挥效率的目的。本文从系统构架、系统软件平台、系统功能三个方面详细介绍了这一多域分级管理的网络视频监控指挥平台。
关键词 多域 分级管理 网络视频监控
Design and Applicationg of Network Video Surveillance Platform of Multi-domain Classified Management
GUI Tianjiang
（A VCON Information Technology Co., Ltd Shanghai 200433 China ）
Abstract This paper provided the system and method of network video surveillance based on the management mode of multi-domain classification. This system used the management concept of “domain”, and achieved the data synchronization and intercommunication with the classified management model of the domain, which has level relationship or has closed physical link. The system reached to the intercommunication with the mutual trust management of the individual domain. Our purpose is to making full use of information resource 、avoiding redundant construction and improving the efficiency of the surveillance with the resource sharing of the different network and units. This paper introduced the network video surveillance platform from three aspects: system structure、software platform and system function.
Key words Domain Classification Management Network Video Surveillance
1
,0引言
近年来，中国视频监控市场受到“平安城市”项目、世博安防项目以及各地、各行业安防项目需求加速增长等因素的强劲刺激和拉动，取得了快速的发展，整体市场规模迅速扩大。随着网络通讯技术、视频编解码技术的不断发展，现有视频监控产品已从第一代的本地模拟视频监控升级到了第二代数字化网络视频监控，多数网络视频监控系统均可实现远程信息资源采集、处理和调度分发，并正在突破监控组网中所遇到的大规模、高清晰、低延时、统一协同指挥技术障碍[1]。
目前很多城市和大型安防单位都建设有独立完整的视频监控指挥系统，但是所面临的突出问题是，单位间或上下级之间无法做到信息互通，统一协同调度，不能实现远程监控资源共享，形成了信息孤岛。因此，随着视频监控系统应用的不断深入，系统规模的不断扩大，系统的整合需求也日益强烈，纵向需要形成省-市-县多级的监控系统级联，横向要实现跨区域、跨行业的图像共享。
另一方面，在现实应用中，各监控指挥系统所在网络环境千差万别，监控设备来自不同的厂商，五花八门互不兼容；采用不同的实现技术和标准，导致系统间无法互联互通；而图像存储分散，存储格式不统一，使得系统间图像共享困难，数据无法实现综合利用。更有一些大型单位，在广泛的地理区域内要求按照行政级别实现逐级、跨级实时监控指挥[2] [3]。 跨区域、大范围的联网监控系统是一个涉及到多个层面的复杂系统，系统的整体设计和联网技术应用至关重要。在多域联网监控的建设中，使用通信业界通用的、公开的SIP 技术，可以具有很好的通用性和复制性；采用监控系统平台间互联互通的方式，可以方便地实现图像资源的跨域共享；而遵循业界已经得到实践的互联标准协议，则可以事半功倍，且开放性好。
为解决上述问题，我们采用域的管理模式，将一个个彼此孤立，互不相通的视频监控系统能互通兼容，分级分权实现统一指挥调度。域是一个具备完整监控组件，可以独立完成监控业务功能，采用单一管理中心的系统。通过对域进行域名配置、服务地址指向和分级管理，它不但能够实现多域互通、分级监控跨域指挥，而且还能保证网间视频流畅、音质清晰、数据实时保存等高清视频监控特色，充分解决了整个监控指挥平台的实时性、易操作性、可扩展性等难题。这正是本文要介绍的多域分级管理的网络视频监控指挥平台。 [4] 2
,1设计原理与系统架构
1.1 单域网络视频监控指挥平台
一套独立完整的网络视频监控指挥系统，我们定义为域，用全网唯一的域名给予标示。单域网络视频监控指挥平台由6个子系统构成，分别是中心服务及数据库、多点控制单元（MCU ）、流媒体分发服务器（MTS ）、智能网关服务器（MGS ）、监控指挥终端、监控前端设备，将即时通讯服务、网络视频会议服务、网络监控指挥服务等多种服务功能合理有序的整合在一个平台中[5]。
第三方 DVR
…室外 MTS
…
室内 …室外
图1 单域网络视频监控指挥平台架构图
如图1所示，各个子系统功能如下：
1、 中心服务器及数据库：中心服务器在整个域中属于核心服务设备，不但起到统一调度和信令转发的作用，而且还作为整个监控指挥域中的认证中心，负责完成远端设备登录认证、信息转发、权限获取下达等服务。中心服务器相当于人的大脑，所有的指挥调度命令都来源于此，与数据库、MCU 、MTS 、监控指挥终端进行信息交流，发送调度指令。
2、 多点控制单元(MCU )：主要负责多方监控指挥会议中视频、音频、媒体流的转发工作。在一个域中可以配置多个MCU ，根据中心服务器的指令实现多路流转发功能。在本域 3
,中要实现多方会议，协同指挥，就需要MCU 来实现多方视音频交互的功能，同时还可根据中心服务器指令将MTS 所接收的监控前端信息转发给MCU ，接入到监控指挥中心会场。
3、 流媒体分发服务器（MTS ）：负责将标准监控前端所采集的视音频及数据信息流接入并分发给监控指挥终端，并且可将第三方监控前端设备比如目前市场上比较常用的DVR 或网络摄像机等设备通过智能网关服务器接入再进行二次分发工作。
4、 智能网关服务器（MGS ）：具有将第三方监控前端设备所采集的视音频及数据源实时收集融入本系统的功能。其作用相当于一扇门，所有非标准的数据、视音频源通过此门后将被净化成标准数据融入到本系统中。
5、 监控指挥终端：该终端作为本系统最重要的应用平台，可部署在监控指挥大厅或领导指挥办公室中，与前方或上下级之间进行统一调度，实时指挥。可将远程的视音频及数据流经过解码输出到大屏幕、电视墙、视频矩阵、音响、调音台等输出设备中，还可将本地采集输入的视频信号、音频信号、数据信号经过编码后发送给远端。
6、 监控前端设备：此类设备多种多样，根据应用场合的不同大体有用于视频采集的设备,如网络摄像机，室内外带云台操控的球机、枪机、手持无线视频采集器等；用于音频采集的各类麦克风、拾音器、调音台等；用于数据采集的各类数据采集器，如温湿度仪、光感设备等。
1.2多域分级网络视频监控指挥平台
在实际应用中，单域网络视频监控指挥平台可部署在一个城市或一个行政区域中，而将多个具有上下级组织关系的域集中在一个系统中，可以达到分级统一协同的目的，形成多域分级网络视频监控指挥平台。将各个独立的域进行分级部署，实现数据同步，各级视频流由中心服务进行调播、导播。
4
,图2 分4级的多域网络视频监控指挥平台架构图
图2给出了一个4级多域的网络视频监控指挥平台的架构。由于很多大型专用网络平级之间不能互通，必须以分级方式进行交互，因此我们采用级与级之间按域名点分法将每个单域监控指挥平台区分开来。每个单域都有一个全网唯一的域名，该域名包含了所在分级的概念和与上级关系的信息。在具体对某个单域部署时，会在后台为该域的数据库和中心服务器中设置本域的域名并指向上级域IP 地址。上级服务器将会获得该下级域的基本信息和同步数据资源，这些功能都由该域的中心服务器自动实时完成。例如：在3级的某个域中设置了域名为A.B.D 并且将其上级域的IP 地址指向了A.B 域，此时整个平台都将会获知有一个三级域，域名叫A.B.D 加入了平台，并且该域是属于A.B 域下的一个分支。
这种分级的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，可以按行政区域部署，从总部到省、地市、县，向下无限延伸，体现出分级多域结构很好的扩展性；可以支持上万个监控视频源的采集调度工作，支持上千个指挥中心单独或协同监控指挥部署，容量大；可以设置跨域交流的权限管控机制，符合大
5
,型机构的保密制度和管理权限的规定。
1.3 多域互信的分级网络视频监控指挥平台
多域分级网络视频监控指挥平台通过将某第三方单域网络视频监控指挥平台与某级分支域之间进行相信绑定的方式，实现第三方独立的域的互信无缝接入，即在两个域的中心服务器和数据库中设置好对方域的基本信息，做到彼此数据同步，信息互通。
图3 多域互信的分级网络视频监控指挥平台架构图
图3中展示了第三方独立的域可通过建立域与域之间相互信任的关系，而将其他单位的域无缝地纳入本平台中，达到监控资源共享，统一协调指挥的目的。
6
,2平台软件解决方案
·中心服务软件
中心服务包括认证服务中心模块、信令路由服务模块(ROUTER)、多项业务代理服务模块(AGENT)。认证服务中心模块采用AAA(认证，授权，审计)服务，保证接入系统的设备、用户及服务在安全、可靠的环境中运行。ROUTER是MCU/MTS与AGENT 的信令通讯路由分派服务模块，负责分发和中转业务信令。
·MCU/MTS服务软件
主要是负责控制协调指挥终端、监控前端间传输频道使用的先后顺序及利用H.245来界定传输内容的规格；处理来自控制规则之下的视音频再编码、转发以及一些视讯流的处理，即接收、处理并转发来源于多方的视音频数据信息。本服务软件在完成多路音视频的分发、控制的基础上，支持多个单元的级联，细分上行媒体服务和下行媒体服务，上下行媒体服务可分别部署在不同的流媒体服务器上。
·后台配置管理软件
该服务软件通过B/S架构进行后台管理，包括系统管理子系统、服务设置子系统、用户管理子系统、设备管理子系统、权限分配子系统、数据同步子系统、综合统计子系统。实现各种服务的系统注册，用户及设备注册，权限管理，各种服务器的集中后台配置等，另外还有内部域间信息同步，数据上推和下拉服务。
·监控指挥客户端软件
客户端软件是监控指挥调度指令的发源地，监控人员可随时调看权限范围内的所有监控现场画面，同时可与多方进行视音频交互。接入监控现场的图像、声音进行编解码处理并做后期录像、抓拍等处理；发出指令控制前端的摄像机运动、设置前方报警状态、处理现场的信号、实现与前方对讲功能，并随时可以加入监控指挥会议，进入应急指挥状态。 ·多级录像存储软件
平台采用监控前端存储、集中存储相结合的多级存储结构。前端存储模式是将视、音频信息存储在前端DVR 上的方式，集中存储模式是将视、音频信息统一存在中心存储阵列上， 7
,而多级存储模式是将前端存储模式和集中存储模式结合起来，使存储信息互为备份，增强容灾能力，提高查询效率。
3系统功能及特点
·实用的实时监控、协同指挥功能
实时高清监控：系统已实现1920×1080p全高清视频的实时压缩传输，能够在2Mbps 的带宽下达到每秒25帧的1080p 的高清视频实时压缩传输。用户还可以对前端视频信号转换及监控画面轮切，可设置多种轮切策略。
多级电子地图功能：系统支持电子地图访问，以空间数据库为基础，将应用数据与地图有机结合，可在各级的控制端屏幕上显示电子地图及报警点位置和详细资料，进行监控点、报警点的快速定位。
报警信息联动：当一个报警器出现警情时，系统可根据事先设置好的规则触发相应动作，包括启动图像录制、启动报警输入、声光提示管理员、发送短信、自动电话呼叫、弹出现场视频、弹出电子地图；
监控协同指挥：可根据用户的需要进行协同指挥与监控状态的相互切换。平台还提供多种协同指挥手段，如系统短信、电话会议、VOIP电话、电子拍照传真等协助各级相关部门实现远程调度指挥。
·灵活安全的多级分权分区域管理
系统具备多级分权分域管理功能，对于不同级别的监控指挥单位使用后台多级配置部署，上下级间按树状分层展开。每一层级中既包括人力资源也包括监控资源，在进行分权管理时可将监控资源指派到监控人员或监控指挥单位，为了便于管理，还可将监控资源按区域划分管理，将监控区域分派到单位及人员。
系统对于每个监控指挥人员也赋予了不同的权限。每个监控现场归属于不同的监控指挥中心，平时监控时，监控中心人员可随时根据自己的权限调播监控现场的画面；当出现特殊情况时，可通过向上级请求、向下级呼叫的方式将各方集中在一起，针对同一监控现场进行统一协同监控指挥。
8
,·良好的扩展性、兼容性
平台架构以单独的网络视频监控指挥平台域为单元，通过后台管理中心和中心服务器的后台配置实现了多个域单元的互联互通。因为有内部的分级分域逻辑设计，不论物理网络结构是树状、网状、星型、混合等，理论上都可以无限扩展、平滑融合外来域单元。监控前端的兼容性，因为域单元中的MGS 网关服务器设计，加之MGS 与MTS 流媒体服务器的无缝通讯机制，解决了监控指挥中无障碍调度第三方设备资源的兼容性问题。
·高可靠性、便捷性
系统软件设计采用C/S加B/S的应用系统架构，稳定性好，高效快捷的扩容性和方便的权限统一管理。监控前端采用嵌入式设计，采用专用芯片，结构紧凑、功耗低、可靠性高，能够适应各种恶劣环境；监控指挥后端采用后台权限设置、中心服务器统一认证等方式灵活的将不同的操作级别、监控指挥范围区分开来，保证了整个系统平台能够整体协调，分级分域方便快捷的监控指挥服务。
4实例应用
多域分级的网络视频监控指挥平台已经在一些全国性大型单位得到了初步应用。某消防单位有众多分支单位在全国各省、市、县广泛分布，共设部局、总队、支队、中队四级分权管理，各级单位都建有监控指挥系统。应用本平台的多域分级能力将所有分支单位有机的组合在一个统一的大网中，实现了各总队、支队、中队的监控图像可以直接上传到部局指挥调度中心，各级指挥系统具备跨级、跨网调度的能力，根据消防管理体系的层次结构特点，提供从上级一管到底的管理能力，例如总队可以直接抽查基层中队的管理现状。
在整个多域分级的网络视频监控指挥平台中，我们还实现了：（1）数据交互:部局、总队、支队、中队以电子白板、文档共享、文字讨论、屏幕采集等方式完成数据交互的功能,弥补人员沟通时动作、表情、言语表达的不足。（2）多品牌融合:可以将多品牌的设备融合为一体，组织到同一个平台里，保护用户的已有投资。（3）VoIP接入:可以将PSTN 电话、手机等常用通讯工具集成为一体，与会议系统有机集成。即在会议中，可以接收或拨打固话或手机，与不在会场的人员实时沟通。（4）3G网络支持:以低成本、宽覆盖的3G 网络为承载，3G终端将救援现场的情况实时传递给各级指挥中心，为领导、专家决策提供第一手数 9
,据。（5）跨网调度:卫星网作为指挥调度网的重要补充，在应急救援、部队调度方面有着不可或缺的作用，在部局、总队等指挥中心直接与卫星车通讯是本系统的重要功能之一。
本项目平台的成功应用，为很多金融、保险、安防、石油单位的应用提供了良好的经验基础，该平台现正在被各地更多大型单位所采用。
5结论
本文所述的多域分级的网络视频监控指挥平台，是一套采用域的管理概念，在各种网络应用环境下以分散的监控资源集中成网为目标，实现统一指挥调度，灵活快捷的扩容部署，监控资源分级分权管理的网络视频监控指挥平台。它满足数以万计的监控前端合并成网，兼容各种不同的终端设备的需求，并使监控与管理有机地融为一体，让监控指挥人员能随时、随地处理相关的监控事宜，了解现场的动态情况，迅速进入应急的指挥状态。特别是在处理突发事件时，该系统还具备由上级部门召集相关专家和领导共同进行应急指挥的能力。
本文撰写过程中得到周小川、苏文波和方正老师的大力帮助和支持，特此致谢。
参 考 文 献
[1] 雷珂. 网络视频监控指挥系统—多元复合智能化发展. 上海信息化 2006.11
[2] 刘勇等．分布式多域监控系统组织模型．《火力与指挥控制》2008年09期.
[3] 王永利. 分布式网络视频监控系统的架构 自动化仪表 2010年 第07期.
[4] 张盛．多域联网监控解决方案．H3C技术在线网，2009年9月.
[5] 徐玉龙等. 整合即时通讯、网络会议及监控系统的方法. 专利号：ZL200810037253.
作者简介：桂天江，1974年3月生，男，理学学士/金融硕士研究生，主要从事及研究
领域：网络视音频应用，信息技术，企业知识产权，产品规划，E-mail:guitianjiang@avcon.com.cn
10