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公检法市政环保执法智慧视频监控方案

发布时间:2015年04月21日 02:37 阅读:651 返回

       

       随着我国社会经济的飞速发展,人员的流动性、复杂性都极大增强,社会治安综合治理的科技设施建设落后于治安管理的需求,在已有基础设施上创新性地构建基于云架构的公安智慧视频系统,一方面能够充分利用最新的技术手段加强社会治安管理,有效预防、突发事件快速响应的便利性、准确性和高效性;另一方面,高效率的云架构、视频处理技术引入能够高效利用资源,有效节约管理、服务器、存储、网络、设备等大量投入成本,最大化的提升政府、公安服务形象和社会效益。

建设原则

1.  先进性

本系统设计遵循系统工程的设计准则,通过科学合理地设计,系统整体满足公安智慧视频业务的需要,采用一系列成熟、可继承、具备广阔发展前景的先进技术,使系统能在未来数年内保持先进性。

2.  实用性

坚持分级授权的实用性为主原则,尽力充分考虑周全,给出科学合理的优化建议。

3.  可靠性

从系统架构的设计,再到实施上线,都坚持系统可靠性原则。

4.  经济性

将原有业务系统与本系统相结合,保护原有投资,避免相同系统重复建设。高性能、低成本的应用按需灵活部署,方便扩容升级,降低业务使用成本。

5.  安全性

在构建系统平台时,充分考虑系统安全、数据安全等。

 

6.  开放性

系统设计采用标准化设计,严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准,确保系统之间的透明性和互通互联,并充分考虑与其它系统的连接和集成。在设计时,将科学预测未来扩容需求,进行一定冗余量设计。

 

 

7.  易管理性、易维护性

系统设计易于管理、易于维护,服务包涵全程培训。

 

建设方案

总体架构

平台采用云计算技术架构实现,由采集端、接入服务、调度服务、云计算/存储节点、运维管理和应用服务组成。基于云计算架构,实现分布式、多层级的云调度、云接入、云转码、云分发和云管理,全程可管可控可监,并且可以随着业务的发展,进行可伸缩的动态扩展。平台实现接入、调度、转码、流媒体、存储等关键服务的高可靠性,利用双工或者热备方式保证无单点故障。

 

采集端

1、直播流

采集端的设备接入主要指前端视频采集设备、视频编码传输设备,包括手机、网络摄像机、车载摄像机、便携式摄像机、编码器等,以及对现有流媒体服务器的接入。兼容各品牌设备的协议,包括RTSP、RTMP、MMS、HLS、HTTP等各种流媒体协议,进行统一、安全的接入管理。

直播流接入具有高兼容、高码率、高并发、可伸缩的优秀能力,并能节省带宽、存储、设备等运维成本,接入视频经平台核心处理,提供网络与终端的智能适配,能动态调整码率,实现多屏分发,推送播放最优效果,保证视频清晰流畅。

 

2、手机直播

由于手机是人们随身携带的必须品,手机视频直播从根本上实现了用户随时、随地进行远程实时视频直播的需求,任何人员都可以通过随身携带的手机、平板对现场情况进行拍摄,收集尽量多的信息。利用无线接入,在任意地点上传现场图像。为突发事件、远程协助支持的现场取证、指挥调度提供了便捷、低成本的手段。

1.   执法人员通过3G、4G、WIFI等网络安全接入平台,使用手机终端采集现场视频数据进行监控直播,可集成专网增强数据传输的安全性;

2.   执法人员可以通过客户端可对提交的视频进行参数调整。比如:自定义视频分辨率、帧率,音频取样率,音量增强等;

3.   执法人员也可以选择自适配选项,由客户端根据接入网络及终端自动选择视频参数,并且能够动态、实时适配网速波动的无线网;

4.   由平台自动处理接入的手机直播视频,可集成人员管理系统,按分级权限控制观看直播的人员,例如用户只能观看所在行政区域以及下属区域的视频内容;

5.   支持手机、PAD、监控大屏等各种终端播放,当直播发起时,手机播放端和指挥中心大屏会自动告警提示突发事件;

6.   直播录像云端存储,满足内容的安全管控与跟踪分析。

3、监控录像

采集端的文件接入主要是指各种监控录像文件,兼容3GP、3G2、MP4、 FLV、ASF、F4V、WMV、 MOV、MPEG-2 TS、MPEG-2 PS、MPEG-4等各种标准、开放的文件格式;兼容H2631、H263、H264、 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、FLASH、REAL VIDEO、 WMV7、WMV8、WMV9等各种标准、开放的视频编码格式;兼容MP3、AAC、WMA、AC3、OGG等各种标准、开放的音频编码格式。

接入服务

平台提供标准、开放、安全的业务接入接口,接入服务将任务提交给云调度。业务接入时需要申请业务密钥,利用密钥进行安全签名,才能访问接口。

云调度服务

云调度能够满足大规模并发任务的智能调度,达到高可靠性、高实时性、负载均衡、自动化处理、安全通信的能力,并且对云计算/存储节点进行统一命名、配置管理和实时监控,提供完善的云伸缩调度机制。

1 实时监控

实时监控接入服务器、控制中心服务器、转码引擎服务器、流媒体服务器和存储服务器等设备及服务的资源使用情况及运行故障,在高负载或者故障发生后向运维支撑管理系统发出自动告警信息,并且根据系统资源使用情况进行负载均衡的调度。

2    日志路径及异常重试机制

控制中心将任务执行过程中所有的日志按时间、模块、服务器保存成路径信息,当异常发生时,运维人员可以在异常路径界面中快速定位异常源及异常信息,方便快速排除故障。

当异常发生时,控制中心按策略分配新的服务资源重新执行任务,实现高效的自动化恢复处理。

3 安全可靠的通信协议

平台提供定义了控制中心、接入服务、转码引擎服务、流媒体服务、存储服务、应用服务和管理服务之间的通信协议,并且对服务之间的交互信息进行加密。

各个服务周期性地将心跳信息汇报给控制中心,控制中心利用心跳协议获取资源使用情况、任务进度等信息,进行负载均衡调度和高实时性控制。如果某个服务在多个心跳周期内仍然没有主动汇报信息,控制中心将按按策略分配新的服务资源重新执行任务。

 

云计算/存储分布式节点

云计算/存储节点由云平台进行统配置管理、实时监控和全局调度,可以使用虚拟服务器、虚拟存储和虚拟网络等虚拟化资源,达到可伸缩、高弹性的云资源分配和调用。

 转码引擎服务及关键技术

转码引擎能够实时处理各种主流格式的音视频文件,各种标准、开放的流媒体协议,为点播、直播、截图、水印等业务应用提供实时转码、智能适配能力。实现高性能低成本的实时转码,包括文件转码与直播转码,并且单台转码服务器支持100路以上并发实时转码。

1.  自适应码率编码

根据播放者不同的接入终端及网速,智能动态调整码率,能够适应复杂、波动的无线网络。

2.  基于信息熵守恒的改进型H264视频编码技术

平台对H264编码技术进行码率优化、码率压缩、编码性能、失真优化、色彩均衡等多个方面进行全方位的优化,实现基于信息熵守恒的改进型H264视频编码技术。

1)   基于信息熵守恒的编码优化,消减264动态编码造成的码率波动,保持一个均衡的输出码流给播放器,并且对码率进行智能调配,使运动场景画质表现更优,更精准地适配波动网速;

2)   超压缩优化保证视频质量的同时大幅度降低数据流量,能实现流畅10KB、标清18KB的低码率;

3)   根据CPU处理能力的多线程H264智能编码,增强编码性能。

3.  直播流接入按需实时转码

在传统全时转码方式下需要对所有在线接入的直播流进行转码,造成服务器、存储、CDN、管理、带宽等运营成本非常高。而按需实时转码根据用户的播放请求,对相应的源直播流接入进行实时转码,并根据用户播放时长同步转码,大幅度提升系统的总体并发转码容量,降低服务器、存储、CDN、管理、带宽等运营成本,降低用户接入使用的网络流量,并通过实时适配用户接入的不同网络及终端,提升用户播放的体验。

4.  海量视频文件按需实时转码

根据用户的播放请求,对相应的源视频文件进行实时转码,结合文件缓存和流媒体高复用策略,并根据用户播放时长同步转码,大幅度提升系统的总体并发转码容量,降低服务器、存储、CDN、管理、带宽等运营成本,并通过实时适配用户接入的不同网络及终端,提升用户播放的体验。

在传统预转码方式下需要对80%以上的冷数据进行预转码,并且全局多层级分发到不同的CDN、存储中,造成服务器、存储、CDN、管理、带宽等运营成本非常高。而按需实时转码对冷数据采取实时转码方式,通过实时适配用户接入的不同网络及终端,并根据用户播放时长同步转码,大幅度降低运营成本;对热数据采取文件缓存和流媒体高复用策略,实现了视频文件实时转码HLS流高复用,最大限度提升系统网络、计算和存储等资源的总利用效率,提升系统总体并发转码容量。

5.  基于时移定位的实时转码播控

基于时移定位的实时转码播控技术能够提供暂停、继续、拖动等播控功能。在实时转码过程中,当用户拖动到某个位置时,能够根据拖动位置进行自动检索和断点下载,并且在同一个播放会话中无缝跳转转码,拖动响应快速,对用户完全透明,系统资源占用低。

流媒体服务及关键技术

流媒体服务基于云分发技术实现,具备高吞吐量和高实时响应能力,支持大规模并发的点播和直播请求访问,并具备全面的兼容能力,兼容无线网、宽带网等不同的网络接入,兼容手机、PAD、PC等不同终端的接入,支持RTMP、HLS、RTSP等多种视频流媒体协议。

实现高吞吐量,单台流媒体服务器支持3000路以上并发访问,实现流媒体高复用以及基于性能线性增长的云分发。

1.  自适应的流媒体推送速率控制

实现自适应流媒体推送速率控制方法,可自适应地调整各个转码进程的转码速度,也即控制单一进程对CPU、内存的占用,实现对CPU资源的分时复用,以达到最大并发进程数,提升系统总体的并发容量。

2.  免装客户端播放

自动适配终端操作系统、浏览器和自带播放器,支持免装客户端播放,降低用户使用门槛,突出便捷性。

也可以选择安装客户端播放,进行数据加密,突出安全性。

存储服务及关键技术

直播录像云端存储,满足视频取证、内容的安全管控与跟踪分析。

统一配置和管理存储资源和存储策略,满足海量文件分布式存储的需求,提供高效、可靠的存储服务。

为了提升存储服务的I/O吞吐量,平台在写入数据时,首先写入内存中,然后再批量从内存写入存储资源,并且尽量做到数据在集群内的不迁移,进一步减少I/O和网络资源消耗。

应用服务

平台具有移动应急、指挥调度、移动监控、监控录像等应用服务,应急管理人员通过智能终端在任意位置接受远程图像,实现随时随地的参与管理。在最短的时间调动多个部门、单位相互协调、共同实施,有效解决突发公共事件。

平台提供加密版的全终端云播放器。

1.   全终端:支持手机(安卓和苹果)、PAD、PC、监控大屏等终端。

2.   全格式:支持各种主流音视频格式,满足点播业务需求。

3.   流媒体:支持RTMP、RTSP、HLS等各种流媒体协议,满足直播业务需求。

4.   云播放:支持云端内容的实时适配播放,并实时将播放流量、 时长、状态等业务信息上传到云端。

5.   加密:支持视频数据的加解密,增强安全性。

6.   插件:支持以播放器插件方式集成到APP中。

运维管理服务

平台具有统一的运维管理能力,包括权限管理、接入管理、资源管理、内容管理、服务管理、转码管理、统计报表、和监控告警等功能。

权限管理

业务运营系统设计全方位访问接入、权限管理,管理员能灵活管理各个用户接入准入、访问权限。

1.   能统一管理平台上各种类型的权限、帐号分类管理 ,并可通过操作者的角色和特点灵活配置权限;

2.   支持设置帐号异常登录、密码暴力破解的安全防范策略。

3.   支持集成执法人员管理系统,例如网格化系统。直播服务端针对用户的登录帐号和密码,访问网格化系统的服务接口进行身份验证,获取用户区域ID信息。根据业务需求在直播服务端定制用户观看范围的分析规则,通过分析用户的区域ID,判断用户可以观看的直播、录存视频列表范围。用户区域ID为 18位数,包括了省、市、县、乡、村等5级行政区划编码,用户只能观看所在行政区域以及下属区域的视频内容。客户端通过专网接入访问服务端,手机直播服务系统充当了安全智能网关的作用,保证客户端与服务端之间的数据安全。

接入管理

平台提供标准、开放、安全的业务接入接口,接入服务将任务提交给云调度。业务接入时需要申请业务密钥,利用密钥进行安全签名,才能访问接口。

资源管理

平台视频获取设备多样,系统能实时对接入的采集端(如:智能手机、直播流、摄像机、编码器等)实时监控,同时将信息登记入资源库,可供历史查询、统计。

内容管理

按照业务要求、时间、空间、应用范围等多维度组合产生视频内容管理目录。

服务管理

对接入、控制中心、转码、流媒体、存储等服务进行全局的统一命名、配置管理、实时监控和全局调度,可以按照业务、区域和网络等进行部署,可以使用虚拟服务器、虚拟存储和虚拟网络等虚拟化资源,达到可伸缩、高弹性的云资源分配和调用。

 转码管理

对实时转码、离线转码、缓存、截图、水印等各种任务类型模板进行配置和管理,并定义各种任务类型下的不同策略,提供给业务应用使用。

统计报表

实现多方位业务统计并通过报表、统计图输出。所有分析能输出多种表达形式和格式文件,包括但不限于:柱形图、饼状图、线形图、热力图等。

系统可预先定义常用统计维度,满足常规统计需求。预定义统计项包含:

1.   全平台的细粒度数据访问与运营分析

2.   全平台流量数据分析

3.   全平台空间利用分析

4.   全平台服务响应情况分析

监控告警

全面实时监控云平台各个层面的服务器、网络、服务、任务和数据,实现多层面、全程的监控、告警。

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