【摘 要】視頻監(jiān)控正朝著網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化的方向發(fā)展，監(jiān)控管理平臺的重要愈加明顯；復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求對監(jiān)控管理平臺提出了很高的要求。監(jiān)控管理平臺的基本通用功能包括用戶、設(shè)備、業(yè)務(wù)、故障、性能和系統(tǒng)等。多樣性和通用性、開放性和標準化、安全可靠性、兼容擴展性、運維方便性以及經(jīng)濟性是監(jiān)控管理平臺設(shè)計時需考慮的基本原則；采用模塊化、分層化的設(shè)計模型是一種思路。目前，市場對優(yōu)秀監(jiān)控管理平臺的產(chǎn)品需求越來越強烈，監(jiān)控管理平臺的產(chǎn)品發(fā)展思路、設(shè)計理念等還有待進一步發(fā)展和完善。因此,監(jiān)控管理平臺發(fā)展充滿了機遇和挑戰(zhàn)。
作者簡介：黃波，博士，2003畢業(yè)于東南大學(xué)無線電工程系。曾在微軟亞洲研究院、中興通訊股份有限公司、上海貝爾股份有限公司工作。目前任職于中星電子股份有限公司，任“中星貝爾”監(jiān)控產(chǎn)品部主架構(gòu)師。
1 視頻監(jiān)控與管理平臺的發(fā)展和現(xiàn)狀
視頻監(jiān)控系統(tǒng)在我國大致經(jīng)歷了模擬監(jiān)控、數(shù)字監(jiān)控及IP（網(wǎng)絡(luò)） 監(jiān)控三個主要階段。模擬監(jiān)控由于在圖像質(zhì)量和監(jiān)控范圍上存在著局限性，市場份額有較大的萎縮；數(shù)字監(jiān)控作為第二代監(jiān)控技術(shù)，在圖像質(zhì)量、視頻數(shù)據(jù)存儲時間以及可靠性等方面有較大提升，目前已經(jīng)被大量部署于金融、商業(yè)、教育等各行各業(yè)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(jiān)控覆蓋范圍、監(jiān)控點數(shù)、視頻存儲路數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)傳輸能力等的要求不斷提升，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控正成為視頻監(jiān)控市場發(fā)展的主流方向。隨著網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的發(fā)展以及百萬像素攝像機和高性能編解碼器出現(xiàn)，高清監(jiān)控也成為行業(yè)發(fā)展趨勢。高清監(jiān)控的應(yīng)用反過來又促進了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的發(fā)展，視頻監(jiān)控正朝著網(wǎng)絡(luò)化和高清化的方向發(fā)展。
在模擬監(jiān)控和數(shù)字監(jiān)控階段，監(jiān)控管理平臺并不受到重視，它一般是作為DVS和DVR等產(chǎn)品的附屬功能贈送給用戶。隨著監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)模的擴大和業(yè)務(wù)模式的復(fù)雜，在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控時代，監(jiān)控管理平臺卻扮演著越來越重要的角色，成為了安防系統(tǒng)的核心。從應(yīng)用規(guī)模來看，以往的監(jiān)控系統(tǒng)通常僅有幾十個或者幾百個監(jiān)控點。而網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控項目中系統(tǒng)規(guī)模卻可能非常大，如“平安城市”項目就需要實現(xiàn)一個城市的關(guān)鍵視頻監(jiān)控信息的聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)的匯報。視頻監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)出強大的聯(lián)網(wǎng)需求，上萬甚至是數(shù)萬個監(jiān)控點之間的聯(lián)網(wǎng)對監(jiān)控管理平臺提出了很高的要求。從業(yè)務(wù)模式來看，以往監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)主要目的是安全防范，但現(xiàn)在不少客戶越來越重視管理和業(yè)務(wù)方面的需求。比如政府建設(shè)的“平安城市”項目，不僅僅希望系統(tǒng)為公安提供破案的依據(jù)，還希望應(yīng)用于政府的應(yīng)急指揮、搶險救災(zāi)、環(huán)保部門的排污檢測等多種業(yè)務(wù)。監(jiān)控系統(tǒng)在保障人們安全的同時，越來越多地滿足各行各業(yè)的業(yè)務(wù)需求。這種復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求，對監(jiān)控管理平臺也提出了很高的要求。
隨著網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理平臺重要性的提高，國內(nèi)的標準化組織和電信運營商開始制訂監(jiān)控平臺的技術(shù)標準，指導(dǎo)和規(guī)范監(jiān)控管理平臺設(shè)計和開發(fā)。如SAC/TC100的安全防范系列技術(shù)標準，中國通信標準化協(xié)會（CCSA）視頻監(jiān)控系列標準，中國電信的“全球眼”視頻監(jiān)控規(guī)范，原中國網(wǎng)通的“寬世界”視頻監(jiān)控規(guī)范和原中國聯(lián)通的視頻監(jiān)控系列規(guī)范等等。這些標準的制定對于監(jiān)控管理平臺的設(shè)計和開發(fā)起了積極推動作用。
2 監(jiān)控管理平臺的功能
網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)被應(yīng)用于各個行業(yè)時會有不同的業(yè)務(wù)功能，這里只是談?wù)劚O(jiān)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(shè)備管理、業(yè)務(wù)管理、故障管理、性能管理和系統(tǒng)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(quán)限控制等；設(shè)備管理包括添加、刪除、修改和查詢前端設(shè)備（如IP攝像機，報警主機等）與平臺設(shè)備（流媒體服務(wù)器、存儲服務(wù)器等），設(shè)備參數(shù)配置等；業(yè)務(wù)管理主要是對監(jiān)控系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)進行管理，包括對實時視頻監(jiān)控、云鏡控制、視頻存儲和回放、報警聯(lián)動等業(yè)務(wù)管理；故障管理包括對系統(tǒng)各類設(shè)備（包括前端設(shè)備和平臺服務(wù)器設(shè)備）的故障檢測、上報等，比如設(shè)備的斷線、服務(wù)器設(shè)備的倒換等；性能管理主要是進行性能監(jiān)測，及時了解監(jiān)控系統(tǒng)平臺各服務(wù)器負載情況（如CPU和內(nèi)存的使用情況等）和實現(xiàn)性能統(tǒng)計功能；系統(tǒng)管理功能主要包括系統(tǒng)日志、數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)等。
3 監(jiān)控管理平臺的設(shè)計原則
如前所述，隨著監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)模的擴大和業(yè)務(wù)模式的復(fù)雜，對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理平臺提出了很高的要求。監(jiān)控管理平臺無論從功能上還是技術(shù)上都越來越復(fù)雜，需要考慮的問題也非常多，比如高清監(jiān)控中如何高效地實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲和查詢等。這里只是拋磚引玉，提出監(jiān)控管理平臺設(shè)計需考慮的一些基本性原則。
3.1 多樣性和通用性
監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在不同行業(yè)（如銀行、交通、環(huán)保、零售等）時，每個行業(yè)都會有其特定的需求。因此監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能是非常多樣化的，也正是業(yè)務(wù)的多樣性使安防行業(yè)充滿活力。然而對于監(jiān)控管理平臺的設(shè)計者來說，卻希望設(shè)計一個通用平臺來滿足不同行業(yè)的基礎(chǔ)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(xiàn)，但這也不表明進行平臺的通用性設(shè)計是行不通的。
解決方案之一可以考慮設(shè)計通用的基礎(chǔ)管理平臺，它包含監(jiān)控系統(tǒng)的共性功能，如實時監(jiān)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(chǔ)管理平臺上進行行業(yè)功能的開發(fā)，為不同的行業(yè)提供不同的管理平臺。這就類似于通信系統(tǒng)中的基本業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)之間關(guān)系。
同時在監(jiān)控管理平臺本身的設(shè)計上可以借鑒IMS/NGN通信系統(tǒng)中分層的設(shè)計思路來滿足多樣性和通用性需求。軟交換通信系統(tǒng)中主要的設(shè)計思想是：業(yè)務(wù)和控制分離，控制和承載分離。視頻監(jiān)控系統(tǒng)從某種意義上來看也可以被當作一個視頻通信系統(tǒng)（當然視頻監(jiān)控系統(tǒng)有其自身特點），可以分成業(yè)務(wù)層、控制層和承載層，各層之間進行分離設(shè)計。不同行業(yè)的業(yè)務(wù)需求放在業(yè)務(wù)層上實現(xiàn)，控制層實現(xiàn)會話控制，承載層實現(xiàn)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(xiàn)，各行業(yè)復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求通過設(shè)計和修改業(yè)務(wù)層的業(yè)務(wù)邏輯來滿足。
3.2 開放性和標準化
監(jiān)控管理平臺設(shè)計時要考慮開放性。一方面目前各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合是大趨勢，監(jiān)控系統(tǒng)和其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間（比如IPTV，視頻會議，應(yīng)急指揮系統(tǒng)等）也有廣泛的融合需求；另一方面，在一個行業(yè)或者一個城市中可能存在不同的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在這些不同的監(jiān)控系統(tǒng)中有互聯(lián)互通的要求；最后，在同一視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，可能存在不同廠商的設(shè)備，如中星電子等廠商的DVS、DVR等，這些設(shè)備都需要能夠接入到監(jiān)控管理平臺中來。這些需求都要求監(jiān)控管理平臺有開放性設(shè)計。
開放性設(shè)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(shè)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(jiān)控系統(tǒng)中標準化做得并不理想，實際設(shè)計時需要使用轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)。有別于原有的H.264、AVS等標準，SVAC（Surveillance Video and Audio Coding Specification，安全防范監(jiān)控數(shù)字視音頻編解碼技術(shù)要求）在音視頻內(nèi)容高保真、支持多分辨率編碼、滿足監(jiān)控特殊應(yīng)用、音視頻內(nèi)容保護等方面加以特別考慮，能夠滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)中特殊的應(yīng)用需求。SVAC（Surveillance Video and Audio Coding Specification，安全防范監(jiān)控數(shù)字視音頻編解碼技術(shù)要求）是公安部與工信部的倡導(dǎo)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(jiān)控數(shù)字視音頻編解碼技術(shù)要求）所具備的獨創(chuàng)性和自主知識產(chǎn)權(quán)不僅能填補國內(nèi)外安防行業(yè)音視頻監(jiān)控標準的空白，還將推動極大的推動產(chǎn)業(yè)鏈中各環(huán)節(jié)的廠商立足于自身的發(fā)展優(yōu)勢，率先在全球市場取得領(lǐng)先地位和話語權(quán)。
3.3 安全性
作為一種關(guān)鍵的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，在監(jiān)控管理平臺設(shè)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(yè)務(wù)系統(tǒng)需要根據(jù)自身要求來制定相應(yīng)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(tǒng)的安全，考慮各種設(shè)備（前端設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備）的物理安全，承載網(wǎng)的安全等等。從監(jiān)控管理系統(tǒng)本身來說，在進行安全性設(shè)計需要考慮系統(tǒng)安全、信令安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全等。系統(tǒng)安全設(shè)計時可以采用安全性較高的操作系統(tǒng)，采用一定的冗余備份方案，設(shè)計合理的系統(tǒng)安全訪問機制等。在監(jiān)控管理平臺中可能使用到HTTP、SIP、RTSP等信令，在信令安全設(shè)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(jiān)控管理平臺中存在大量數(shù)據(jù)，包括視頻數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)等等，可以考慮數(shù)據(jù)加密方式保證數(shù)據(jù)的安全。對于網(wǎng)絡(luò)安全，可以在承載網(wǎng)絡(luò)上采用傳輸層的機制保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩裕ɡ缋肰PN、VLAN等機制隔離視頻監(jiān)控流量和其他流量）。在特殊行業(yè)中，可采用網(wǎng)閘保障網(wǎng)絡(luò)之間的隔離。
3.4 可靠性
不同行業(yè)，不同的應(yīng)用場景對監(jiān)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(jiān)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(jiān)控管理平臺的可靠性。電信運營級的系統(tǒng)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(wěn)定可靠運行，并能在不影響系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的情況下做到模塊在線測試、更新、加載，同時系統(tǒng)要具有較強的容錯能力和良好的恢復(fù)能力。
監(jiān)控管理平臺的可靠性設(shè)計可以從多個方面考慮。比如對平臺服務(wù)器選用可靠性高的操作系統(tǒng)UNIX，LINUX等；對于重要的平臺服務(wù)器采用Cluster，HA技術(shù)進行冗余備份；也可以考慮設(shè)計服務(wù)器之間的負載均衡，當某臺服務(wù)器宕機后，其余正常工作服務(wù)器能立即接管業(yè)務(wù)；對于可靠性要求高的行業(yè)還需要考慮地理上的容災(zāi)設(shè)計。
3.5 擴展性
對于監(jiān)控管理平臺來說，擴展性可以有不同的理解，本文主要從監(jiān)控管理平臺的規(guī)模上來理解。監(jiān)控管理平臺應(yīng)用在不同的行業(yè)，不同行業(yè)的應(yīng)用規(guī)模有所不同。即使同一行業(yè)或者項目，系統(tǒng)的規(guī)模也可能發(fā)生變化。比如一個校園監(jiān)控系統(tǒng)可能有上百個監(jiān)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(jiān)控點。因此監(jiān)控管理平臺在設(shè)計時需要考慮如何方便地擴展系統(tǒng)規(guī)模，比如采用合適負載均衡技術(shù)，線性增加或減少平臺服務(wù)器或者硬件設(shè)備來滿足系統(tǒng)規(guī)模的變化等。
3.6 兼容性
兼容性也是監(jiān)控管理平臺設(shè)計時需要考慮的。一方面，對于已經(jīng)擁有監(jiān)控系統(tǒng)的客戶，每新建一個監(jiān)控管理平臺，用戶一般都會要求能將原有已建設(shè)的監(jiān)控點接入管理平臺以節(jié)約投資。另一方面對于監(jiān)控管理平臺的軟件升級需要有預(yù)見性。在監(jiān)控管理平臺設(shè)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。
3.7 運維方便性
隨著安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)的運營模式也可能發(fā)生相應(yīng)的變化。以往用戶自建一套監(jiān)控系統(tǒng)并自行維護與管理。現(xiàn)在，隨著通信運營商進入了安防行業(yè)，監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)主要由運營商來完成，運營商提供安防監(jiān)控或報警業(yè)務(wù)給最終用戶。目前也有一些報警業(yè)務(wù)供應(yīng)商提供類似的服務(wù)，如日本西科姆公司。這種業(yè)務(wù)或者運營模式的變化要求監(jiān)控管理平臺設(shè)計時考慮運營和維護方便性。運營上監(jiān)控管理平臺需要考慮用戶的開戶、銷戶、計費，統(tǒng)計報表等功能；維護方便性上需要考慮設(shè)備管理（比如有故障及時上報）、系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)控、系統(tǒng)能平滑升級擴容、系統(tǒng)安裝配置簡單等。
3.8 經(jīng)濟性
一個好的系統(tǒng)需要考慮成本。目前用戶對監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分投入比較少，因此更需要考慮監(jiān)控管理平臺的經(jīng)濟性。監(jiān)控管理平臺的開發(fā)主要涉及硬件、軟件和人力成本等。對硬件來說，監(jiān)控管理平臺可通過設(shè)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(shè)備上。對軟件來說，涉及操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫等。監(jiān)控管理平臺作為一個上層應(yīng)用系統(tǒng)，可設(shè)計成支持運行在不同操作系統(tǒng)（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(shù)據(jù)庫（如Oracle，Mysql等）。這樣就可以方便地根據(jù)用戶的投資和要求選擇合適的硬件和軟件，降低監(jiān)控管理平臺的成本。
4 監(jiān)控管理平臺的設(shè)計模型
網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控管理平臺有不同的設(shè)計思路，在一些標準和規(guī)范中有相應(yīng)的描述和要求。這里列出一種設(shè)計模型供參考，主要采用模塊化、分層化的設(shè)計思想。
監(jiān)控管理平臺從邏輯功能上分成兩部分：業(yè)務(wù)系統(tǒng)部分和運營支撐部分。業(yè)務(wù)系統(tǒng)部分實現(xiàn)監(jiān)控管理平臺的業(yè)務(wù)功能，如視頻監(jiān)控、云鏡控制、視頻存儲和回放、報警業(yè)務(wù)和各行業(yè)特殊的業(yè)務(wù)功能等；運營支撐部分實現(xiàn)這個系統(tǒng)的運營支撐功能，如用戶的開銷戶和網(wǎng)管等功能等。
對于業(yè)務(wù)系統(tǒng)部分可以借鑒通信系統(tǒng)中軟交換的思想，采取分層的設(shè)計邏輯：將業(yè)務(wù)系統(tǒng)分成接入層、媒體處理層、控制層和應(yīng)用層。接入層完成客戶端設(shè)備（包括客戶端、電視墻、移動終端等）和前端設(shè)備（IP攝像機、DVS、DVR、各類傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備等）的接入。同時接入層需要完成私網(wǎng)穿越、差異性屏蔽以及一些信令和媒體轉(zhuǎn)換等功能。接入層的設(shè)計可能比較復(fù)雜，通過接入層接入到監(jiān)控管理平臺后使用統(tǒng)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(guān)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(yīng)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(yè)務(wù)邏輯。可以使用不同應(yīng)用服務(wù)器完成不同行業(yè)的業(yè)務(wù)功能。
5 結(jié)束語
本文主要討論視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的管理平臺，包括管理平臺的現(xiàn)狀、功能、設(shè)計原則和設(shè)計模型。隨著國內(nèi)安防行業(yè)的發(fā)展，視頻監(jiān)控向著網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化的趨勢前進，市場對優(yōu)秀監(jiān)控管理平臺的產(chǎn)品需求越來越強烈。國內(nèi)一些專業(yè)公司也投入相當?shù)难邪l(fā)力量進行研究和開發(fā)，提供運營商級的平臺產(chǎn)品，比如中星電子的ViSS平臺。然而監(jiān)控管理平臺產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展時間還比較短，和其他行業(yè)（如通信行業(yè)）類似的產(chǎn)品和技術(shù)相比起來還略顯稚嫩。同時，監(jiān)控管理平臺還有待進一步發(fā)展和完善。因此監(jiān)控管理平臺發(fā)展充滿了機遇和挑戰(zhàn)，相信在廣大安防工作者的努力下，監(jiān)控管理平臺的產(chǎn)品發(fā)展思路、設(shè)計理念能不斷完善和進步，從而推動整個產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展。（黃波）
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