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道路交通视频监控解决方案

随着中国社会经济的逐步繁荣,城市交通的实时监控已变得越来越重要,建立全面的交通图像管理系统是交通管理部门的目标。交通道路视频监控系统通过建立覆盖城市主要干道及路口的数字监控网络,配备相应的图像监视设备和软件,可将交通路口车辆运行状况实时地传送到调度中心,对道路车辆运行状况进行监控。同时,公安交通管理部门可以根据现场实际情况对道路车流量进行控制,将车辆安排到畅通的路段,减少阻塞,保证道路交通畅通,实现城市交通管理的智能化。现在的交通监控技术已越来越先进,不仅充分地利用了现行的各种网络技术,提供了各种各样可行的解决方案,而且还可以实现视频监控智能化,通过视频、卡口、电子警察的系统的信息收集,结合智能交通管理系统自动执行一切监控工作。不仅可以大大减轻交警的工作负荷,而且还可提高管理水平,通过图像方式让那些违章车辆无处可逃,减少了交通争议。

主要需求

视频监控系统和治安卡口、电子警察系统均是平安城市系统建设、智能交通系统建设的重要组成部分。建立视频图像监控系统,目的是及时准确的掌握所有监控路口、路段周围的车辆、行人的流量、交通治安情况等,为指挥人员提供实时直观的信息,从而对交通事故和交通堵塞等情况做出及时判断并响应,对监控范围的各种治安突发情况进行录像并取证,为内外警务工作服务,起到综合治理的效果。归纳起来城市道路交通视频监控系统的主要作用有如下两点:

•路况实时监视:各路口的摄像机会及时将所监控区域的实时图像传回交通指挥中心,使交通指挥人员实时掌握各路口和路段的交通状况,例如:路段人车流量、信号灯是否正常工作、是否有违章行为和交通事故发生。这些信息能帮助交通管理部门及时采取合适的处理方式。

•道路的视频录像:视频监控的图像会保存到交通指挥中心的录像存储设备上,作为处理交通事故、违规行为,以及治安犯罪等各种突发情况的取证和破案依据。例如:车辆的违规停车,通过视频监控系统采集的录像抓拍,作为交通的违规处罚依据。

建设方案

为了更好地应对智能交通领域的视频监控系统建设需求,系统的建设应基于IP通信网络,对前端图像进行压缩编码,再经由网络传输系统,传输至公安、交警的指挥中心,进行信息的综合共享应用。

宇视可提供IP监控解决方案中的高清IPC、管理软件平台、IPSAN等,包括几个部分的产品:

视频源部分

宇视可以提供全系列IPC设备,其中IPC产品提供球机、枪机等不同产品形态,支持标清、高清等各种图像质量。同时,在前端设备上集成了报警输入/输出接口、语音采集/播放、EPON无源光网络接入、iSCSI存储协议等丰富的接口和多种功能模块,可以因地制宜的满足道路视频监控建设中各种监控环境的接入需求。同时卡口单元、电警单元也可以提供实时视频码流。

控制及管理部分

宇视可以提供完整的视频监控系统管理平台,包括视频管理服务器VM(VideoManagement)、数据管理服务器DM(DataManagement)等组件,完成对所有监控设备、业务的管理及控制。其中,VM是管理中心和控制核心,完成全网的设备管理、资源调度和视频业务控制,所有的控制指令由VM集中处理和发送。通过VM,可以很容易的实现对视频监控系统的集中管理。DM是存储设备的管理者,从复杂的存储设备管理信息中抽象出与监控业务相关的信息,实现了对系统内大量存储设备的集中管理以及存储资源的动态分配。

存储部分

宇视可以提供VX系列IP-SAN存储设备,完成网络视频存储NVR的功能,该系列存储设备专为视频监控系统设计和优化,并充分考虑规模监控数据的部署特征,支持分布部署,统一管理,即对所有的IPSAN存储设备可以根据需求灵活的部署在不同的物理位置,但都可以通过DM数据管理服务器实现逻辑上集中统一的管理。

宇视的IP视频监控解决方案基于IP构建,前端数字化,一次编码,全程应用,系统中各个部件,都可以根据需求分布式部署并加以集中管理。

方案特点

系统可靠性设计

视频监控系统借鉴了NGN(NextGenerationNetwork)的实现理念,具备NGN架构系统的可靠性和高效性优势。

•媒体交换处理与信令控制相分离

所有视频业务的控制管理、信令转发都是由视频管理服务器完成,但是视频管理服务器不参与任何媒体层面的处理,视频编码、传输、转发、复制分发等都是由IP摄像机和计算机网络完成,管理平台不会引入额外的延迟或者因服务软件、硬件的宕机造成整网瘫痪。

•分层业务实现

借鉴NGN的分层实现模型,系统方案分成接入层、媒体交换层、控制管理层和业务支撑层。每层之间通过标准的信令协议进行通信,层与层之间具备相对独立性,每层的实现技术可独立演进。这样,系统的升级、扩展、新业务引入都变得更简单。

系统主要业务的实现流程如下图所示:

系统方案中,视频管理服务器是整个系统的管理和控制核心,完成所有用户和业务的控制管理,但是,实时监视流和存储流等对性能要求高的媒体处理都通过网络和相关部件分布式完成,不需经过视频管理服务器处理,从而减轻视频管理服务器的性能压力,因此整个系统可以支持很大的规模;更重要的是,当平台出现故障的时候,不会影响正在进行的客户端、电视墙实况显示,也不会影响正在进行的平台录像,保证录像数据可靠存储。

平台可靠性设计

视频管理服务器可实现双机热备和N+1备份,保障系统平台的可靠性。

视频管理服务器以主备方式实现媒体转发监控系统的高可用性,正常情况下视频管理服务器只有主机工作。当主机故障时,备机通过HA系统可以及时发现并接管主机工作任务,同时在WEB客户端上有告警提示,技术人员可以及时排查故障,使系统恢复主备状态;在一般市级监控项目中,会部署市、区县两级平台,部署多台视频管理服务器,可以在市局多部署一台视频服务器起N+1备份机制,备用视频管理服务器可同时为市、区县两级平台的多台视频管理服务器做备份。

存储可靠性设计

•前端录像可靠性

方案前端涉及的高清IPC和卡口电警的抓拍相机,均可内置SD卡,最大支持32G存储空间,在接入故障时和网络拥塞时,可以在前端进行缓存后等通信恢复再补录到IPSAN中,避免数据丢失。

•存储码流传输可靠性

本监控方案根据网络监控中对实时流和存储流的需求差异,创新性的在全系列视频编码设备中采用了实时流和存储流分别输出的双流设计,其中实时流UDP传输,存储流支持iSCSI标准的单播TCP流传输,编码设备到IPSAN盘阵间实现端到端连接,既满足实时流低延时、大收敛比的访问需求,又满足了存储流高可靠性、海量、分布式存储的需求,避免了传统方案媒体服务器转发存储流的瓶颈问题,优化了系统的整体并发处理性能。

本期方案存储采用数据块非文件存储技术,视频终端直接将裸数据块端到端传输写入磁盘阵列中,即磁盘阵列中的存储数据为裸数据块,不需要文件打包等环节,当网络故障存储数据有丢失时,不会导致存储数据损坏。

•IPSAN接入可靠性

在部署上,IPSAN采用双网口链路聚合方案和交换机连接,确保链路的可靠性,并且提升了2倍网络数据传输带宽,每台IPSAN通过2个1000M网口链路聚合,提供最大2G的数据传输带宽。

•IPSAN硬盘可靠性

方案中,IPSAN采用的SATA硬盘存储系统采用企业级SATA硬盘,其安全性远高于普通家用电脑硬盘和监控级硬盘,支持RAID0、1、5、6、10等RAID级别,支持全局热备、专用热备和空闲磁盘热备硬盘可实现RAID保护,并采用热备盘进行二级保护,进一步保障监控数据的安全性。

支持磁盘热插拔及在线更换故障磁盘,支持启动时磁盘顺序加电和磁盘电源短路保护。

综合保障监控数据的安全性,事后监控、调阅、调查有充分保障。

•IPSAN设备可靠性

设备采用双电源确保电源工作可靠性;

支持电源故障时内置电池的缓存保护功能,保护时间≥72小时;

分局和市局部署IPSAN时,可以进行N+M备份,在每个监控中心部署一台备用磁阵,当IPSAN设备出现故障的时候可以快速接管这台设备的存储任务,避免设备故障带来的录像丢失,确保单台IPSAN损坏无影响。

•录像备份确保重要录像可靠性

在市局部署备份IPSAN,可以对分局IPSAN中的重要录像进行集中备份存储,支持手动备份,计划备份和报警备份策略。

系统安全性设计

•接入安全型设计

方案接入层采用EPON接入方式,EPON网络内置协议报文攻击识别模块,防止协议报文攻击;安全的SNMPv3网管协议;IP、VLAN、MAC和端口等多种组合绑定;组播/广播风暴抑制。防止非法或者异常的流量进入网络,抵御多种病毒攻击,保证设备管理的安全。

在EPON组网中,ONU上线前需要先到OLT上注册,携带ONUMAC、ONU硬件型号、以及802.1x认证信息;OLT上预先配置好ONUMAC地址、硬件型号,并绑定端口号;认证信息完全匹配后才允许ONU上线;

如果更进一步,监控前端以ONU子卡的形式直连EPON网络,ONU子卡与监控设备通过内部总线通信,规避了监控前端通过电口连接ONU存在电口被非法接入的安全隐患。

面对层出不穷的网络入侵和网络攻击,EPON网络从底层设计确保了接入网络的安全性。

•精细的用户权限管理设计

支持多级用户管理,每个用户有用户名和密码,通过MD5加密的方式到服务器上进行验证,保证可靠性。

整个系统有一或多个系统管理员,对全网的用户有配置权限,可选的对设备有操作权限。

域管理员用户,可以对域内的编解码设备、图像采集和显示设备进行增、删、改、查,为云台设置预置位,新增域和子域的新用户。

普通用户对摄像机和显示器的权限包括:查看配置信息,看实时监控,远遥,看回放,下载录像,配置轮切计划;管理员可以指定某用户对于某摄像机或显示器具有某种权限;为配置方便,也可以指定某用户对于某域内的所有摄像机或显示器具有某种权限(权限的批量配置)。

当某用户需要临时访问非管辖区域内的历史或实时图像时,可以向管理员申请授权。

可以为每一个用户根据业务需要分配相应的权限,确保系统被合理使用,不具备相应操作权限的用户无法使用业务,例如给本系统用户分配实况、远遥、录像查询、回放和下载的权限;但是对其他部门的共享用户只分配实况的权限,只能够看,不能控制。

•存储安全性设计

系统设计中,图像数据在传输过程、存储过程、回放过程中,均考虑了信息安全问题。

用户要求图像信息具有保密要求,需分权限设置查看与拷贝的各级权限。

在信息安全上,即使硬盘被盗或者是有人非法从存储设备中拷贝了存储数据,在电脑上也无法读取,因为存储设备中都是裸数据流,而非文件。要读取历史数据,只能通过有权限的账号在系统内浏览和下载。

•高清摄像机接入的安全性设计高清网络摄像机采用EPON技术接入,通过EPON子卡内置方式可以避免IP端口暴露在外,结合EPON的安全认证机制确保IPC接入时IP到路面的安全性;EPON提供端到端的安全保障机制,满足公安的安全性需求,杜绝外界对公安专网的非法入侵和攻击。

高品质的图像效果

•广播级图像处理芯片

IPC采用广播级图像处理芯片,从源头确保高清动态流畅效果;1080PIPC水平解晰度超1000TVL。

•全天候光线自适应

支持自动光圈,能够自动适应外界光线强弱变化,自动调整光圈大小,调整进光量,确保全天候下图像的清晰。IPC通过ISP优化技术,可以获得更好的图像效果,例如通过智能动态曝光校正技术,路灯、电灯等照明眩光问题得到有效抑制;有效解决明暗差别大环境下人脸较暗的问题;降低实际低照度环境下图像噪点,使IPC具有低照度、宽动态等优秀图像特性。

•进口机芯确保图像效果

球机采用日系进口机芯,获得更佳的图像效果;进口机芯虽然在硬件组件上可以被模仿,但是高清机芯的核心技术更多的在自动对焦算法和图像调校上。

在图像调校上日系机芯明显优于当前的国内方案,如噪声抑制、宽动态效果、白平衡以及色彩还原度。

另一个衡量一体机最重要的指标就是对焦性能,具体表现在:低照下的对焦速度、准备度以及稳定度,相比之下国产机芯会出现:

○低光下反复对焦,影响镜头寿命的情况;

○多点光源下对焦不准或无法对焦的问题,比如晚上画面中有多个路灯或多辆车灯过时,就容易对不准;

○场景变化了需要很长时间才能对焦清楚,比如跟踪犯罪分子时,国产机芯容易出现2秒还聚不清楚的情况,对刑侦破案不利;

○大变倍下无法对焦或无法达到规格上的最大变倍,不能按照规格提供18倍时的性能,比如看不清楚200米处的车牌。

总结

宇视科技的监控解决方案很好的解决了道路视频监控中的诸多问题,并通过在国内多个平安工程、智能交通工程中的部署和实际应用,获得了行业客户、业界专家等多方面的高度认可,代表了平安工程和智能交通建设新的高度和未来的发展方向。同时,对于整个智能交通领域的应用大势来说,借助宇视中间件平台的开放和灵活,宇视能够联合智能交通领域的多个合作伙伴,使整个产业链上的各个环节互相配合,真正满足用户日益增长的智能交通指挥、治安卡口实战业务应用。