高速公路视频联网平台开发研究

马高琳

(广西交通科学研究院，广西　南宁　530007)



高速公路视频联网平台开发研究

马高琳

(广西交通科学研究院，广西南宁530007)

马高琳(1971—)，工学硕士，从事软件开发和维护工作。

摘要：高速公路视频监控作为监控系统的一个重要组成部分，在智能交通管理系统中发挥着举足轻重的作用。文章基于视频监控系统的应用现状，提出开发高速公路视频监控平台联网系统，介绍了系统开发的结构框架、功能部署及应用方法，并对该系统的优势及发展方向进行了评述。

关键词：高速公路；视频联网平台；开发；功能部署；通信方式；应用

0引言

随着高速公路运行里程的不断增多，如何实现不同厂家不同路段视频监控平台大联网的问题已摆在高速公路视频联网管理部门面前。为了更好地实现各路段视频平台的有效联网，根据国内其它省份的管理和运行经验，只有制定地方的视频联网标准，规范视频设备和视频平台的控制流程，同时各路段视频监控平台基于这个标准进行开发，才能有效解决各路段视频码流的互编互解及互控。

1视频监控系统概况

从第一条高速公路开通到现在，各路段前端监控设备品牌型号繁多，视频编码及协议普遍私有化，不同阶段采用的技术手段不一，导致不同设备难以兼容于统一平台，且开发维护难度大。此外，各项目独立建设，IP地址混乱、重复，导致不同系统间存在信令差，网络间无法有效互通；与之相对应的是各地跨系统整合标准不一，实现平台联网控制厂家只能通过对各厂家SDK进行对接开发，工程量大且系统稳定性差。

目前路段上用的视频监控平台基本都是视频监控产品厂家按照自己的产品开发的平台，只能实现与自己平台的联网对接而无法与其他厂家互联，由于2012年以前视频行业没有颁布任何统一的视频标准，造成当前各路段之间存在平台异构和设备异构的问题，遵循指定标准的平台是实现全省视频联网的关键。

2视频监控联网平台

2.1　系统部署架构

视频监控平台包括的服务有：SIP服务、流媒体服务、存储服务、业务服务、报警联动服务等。系统支持弹性的部署方式，可以将应用服务、SIP服务、流媒体服务、存储服务、报警转发服务等部署到不同的机器上，也支持将其中不同服务合并部署到同一台服务器上，流媒体服务和存储服务可以根据视频图像的数量决定是集中部署或是分开部署。如何配置要根据实际业务量来进行分配。只有合理分配各服务才能保证视频的实时播放和解码上墙图像的图像质量。

2.2　视频监控平台互联网络结构图

视频监控平台系统支持互联、级联的联网模式。通过SIP消息实现不同监控域之间的互联，视频流通过流媒体服务器逐级转发RTP视频流实现。

视频平台多级网络结构如图1所示。

图1　视频平台多级互联网络结构图

2.3　系统平台功能部署架构

基于经济实用原则，在一般情况下，由于流媒体服务和存储服务的日常负载比较大，因此会部署到独立的服务器，而其他服务包括业务服务、数据库、SIP服务、报警转发服务等都会合并部署到一台服务器，其部署结构图如图2所示。

图2　视频系统部署结构图

2.4　平台互联级联通信方式

2.4.1级联(CascadedNetworking)

两个信令安全路由网关之间按照上下级关系连接，上级中心信令控制服务器通过信令安全路由网关可调用下级中心信令控制服务器所管辖的监控资源，下级中心信令控制服务器通过信令安全路由网关向上级中心信令控制服务器上传本级中心信令控制服务器所管辖的监控资源或共享上级资源，见图3~4。

图3　信令级联结构示意图

图4　媒体级联结构示意图

2.4.2互联(Peer-to-Peer Networking)

两个信令安全路由网关之间按照平级关系连接，中心信令控制服务器之间经授权可相互调用对方中心信令控制服务器的监控资源，见图5~6。

图5　信令互联结构示意图

图6　媒体互联结构示意图

2.5　各服务功能描述

SIP服务：实现系统对联网设备的注册注销功能、心跳，对设备的请求控制交互；系统级联控制的注册注销功能，以及各专业服务之间通信的控制服务协议。

(1)24小时录像：本系统支持集中存储和分布式存储两种方式，录像存储支持多种存储介质DAS、SCSI、ISCSI、FC等。

(2)本地手动录像、抓拍：支持监控员手动抓拍和录像，手动抓拍和手动录像存储在客户端硬盘上。

(3)报警录像、图像抓拍功能：对MTC、ETC车道及自动发卡机、视频事件检测器、外场监控、隧道监控系统发出的报警系统自动启动抓拍和录像，抓拍图像和录像文件存储在存储服务器上。

(4)录像回放：对保存录像文件的查询播放。

(5)录像下载：支持客户端对远程/本地下载录像服务器中的录像文件。

数据库功能：数据库服务器支持SQL SERVER 2008 R2或是ORACLE11版本的安装，保存视频监控系统所有的数据信息。

(1)人员及权限管理：增加、删除、修改监控员信息，并对新增人员赋予功能权限。

(2)路段信息管理：对本路段信息维护，包括增加、删除、修改路段信息。

(3)设备信息管理：对本路段各收费站的设备信息维护，包括增加、删除、修改设备信息。

流媒体服务：实现视频转发管理和网络传输控制管理，实现视频交换、信息路由。单机最大支持并发转发100路D1图象。媒体流(视音频和数据)统一遵循TCP/IP协议进行通信和传输H.264。本系统支持集中流媒体和分布式流媒体部署两种方式。保证同一个前端设备不会占用1路以上的带宽，保证了网络的传输资源。操作系统要求Linux Ubuntu kylin 12以上版本。

(1)车道报警转发：对高速公路收费车道(包括MTC、ETC、自动发卡机)及设备发出的报警信息记录并触发抓拍和报警录像。对接收到的报警级别按照定义的报警级别触发不同的处理流程。对于高级别的报警同时会将图像切换到电视墙显示。

(2)视频事件检测设备、外场监控、隧道监控报警转发：对视频事件检测设备、外场监控系统、隧道监控系统发出的报警信息在监控平台客户端触发报警，对于可获知报警信息源的设备报警系统自动将报警图像切换到电视墙显示。

3视频监控联网平台部署及推广应用

当前的视频系统业务已经不再局限于单纯的视频监控，同时还要考虑业务不断发展产生的新需求，因此在系统架构上做了多个应用服务分开处理的配置，利于各服务模块的升级和扩展，新增加的业务功能只需要在相应的服务中增加即可，对其他服务模块不造成任何影响，保证了整个系统的稳定性，这种架构也是现在视频监控流行的架构模式。以后需要扩展GIS服务、视频智能分析服务时只需新增两个服务功能后并入原系统即可，基本不影响系统原有业务的处理。

要求流媒体必须部署到Linux上，否则由于Windows操作系统网络的转发效率限制导致视频图像容易出现卡顿现象。存储服务器可以选择配置在Windows或是Linux系统上，Linux支持Redhat7及以上版本，Ubuntu在12或是14的版本上都做过测试，视频存储正常。客户端工作站建议配置工控机，因为系统需要24 h运行，工控机的性能较好可以保证系统的长时间运行。同时该平台已经与一些视频厂家的平台对接成功。

该平台已在最近开通的高速公路两个路段上部署实施，这两个路段处理的图像包括有800多路，这两个路段属于广西隧道群集中的路段，属于高清和标清的混合平台，视频传输通过非压缩光平台的方式完成，图像的实时性较好。整个系统的流媒体和存储服务器采用分布式部署的方式，有效解决了视频高度集中转发的压力，每个收费站采用独立的流媒体和存储服务共用的方式，用一台Linux服务器实现流媒体和存储服务器的功能。从系统运行情况看整个系统的实时流的播放延时<1 s，流媒体正常分发没有超负荷运行的情况，图像解码上墙流畅，系统的各项功能运行良好，在其中一个路段的部署中采用了级联的方式实现上下级平台之间的管理，上级查询下级单位的图像和录像下级平台都能及时传输图像信息。

视频监控联网平台的建设除了能很好地解决全省甚至更大区域的联网，还能有效解决路段视频监控存在的品牌垄断的问题。之前存在的一个视频厂家独霸一方市场的现象将得到根本改变。之前因为是基于厂家设备的私有协议开发，导致系统的升级和设备维护必须依赖当初承建的厂家，如果替换其他厂家的设备会导致平台与设备不兼容。基于标准开发的平台，只要市场上80%以上的视频设备都符合这个规范，就不存在产品垄断的问题，可极大地提高平台的兼容性。

4视频监控联网平台升级方向

如今已经进入ITS时代，如果视频监控系统仅仅只具备实现视频的实时显示和录像处理这些功能，已远远满足不了视频监控的要求，监控系统利用视频图像的优势实现与所有相关系统的联动才是终极的目标。目前系统已经将车道的报警信息转发到视频监控系统中，但高速公路上还有其他业务，比如服务区异常事件的智能监控、二义性路径识别嫌疑车辆的跟踪都应该考虑集成到视频监控系统中，使系统的集成度更高，原来五六个系统才能实现的功能可以集成在一个系统中实现，大大提高了工作人员的工作效率。

在现有系统上增加目前流行的GIS功能。基于GIS的视频监控系统把GIS技术与视频监控技术两者融合起来，实现了在电子地图上显示监控点空间位置、实时高亮显示报警监控点位置、点击地图上监控点时监控画面跳转到相应监控画面等特色功能。该功能是目前比较热门的应急联动领域的一种很好的解决方案。这在高速公路监控上也可以参照实现。

视频监控系统一个常规的业务就是24 h录像，业主花了大量存储费用保存的图像如果只是机械地删除保存，那就是没有把这些视频数据有效利用起来。目前高速公路收费偷逃通行费的现象越来越严重，手法五花八门而且基本都是些经验老道的车主反复作弊，如果从这些保存的海量视频数据中根据一些指定特征，且通过视频智能分析的算法找出有嫌疑行为的车辆并与收费系统和其他业务系统联动，就能有效打击这些偷逃通行费的车辆，保障通行费的准确征收。

视频监控业务最基本的一个功能就是海量视频数据的存储，通用的存储方式就是采用挂载IPSAN的方式，随着云存储概念的提出，这几年在安防行业平安城市建设中也有不少都涉及到了视频云存储的模式，这种模式也是未来大数据存储技术发展的趋势，新研究方向可着手将存储模式转到云存储上，解决视频监控海量数据的存储和快速检索的问题。

5结语

目前，高速公路管理部门越来越重视高速公路视频监控平台的建设，视频监控平台的投入也越来越大，如何有效整合海量却零散的信息，提高高速公路管理的能力与效率，保证通行费百分百的征收率，得到越来越多平台厂家的重视，平台建设也在不断朝着“大联网、大融合”方向发展。未来，视频监控联网管理平台在行业应用方面会得到进一步的发展，平台的系统集成度、大规模视频处理能力也将进一步提升，行业解决方案的专业性、行业适用性将进一步提升。

参考文献

[1]GB/T 28181-2011，安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求[S].

[2]公路网运行监测与服务暂行技术要求(交通运输部2012年第3号公告)[Z].

[3]高速公路监控技术要求(交通运输部2012年第3号公告)[Z].

[4]GB 50198-2011，民用闭路监视电视系统工程技术规范[S].

[5]GB/T 28181-2011，安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求[S].

[6]GB/T 25724-2010，安全防范监控数字视音频编解码技术要求[S].

Study on Expressway Video Networking Platform Development

MA Gao-lin

(Guangxi Transportation Research Institute，Nanning，Guangxi，530007)

Abstract：The expressway video surveillance as an important part of monitoring system plays an impor-tant role in the intelligent traffic management system.Based on the current application of video surveil-lance systems，this article proposed to develop the expressway video surveillance platform networking system，intro-duced the framework，function deployment，and application methods of system develop-ment，and described the advantages and development direction of this system.

Keywords：Expressway；Video networking platform；Development；Function deployment；Communica-tion means；Application

收稿日期：2015-02-04

文章编号：1673-4874(2015)05-0066-04

中图分类号：U412.36+6

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.05.019

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