雪亮工程公共视频联网应用系统建设方案

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乡镇“雪亮工程”公共视频应用联网

建
设
方
案



2018年

       
目      录
1        项目概述        7
1.1        项目背景        7
1.2        项目建设需求        7
1.3        建设原则        8
1.3.1        统一平台，资源共享        8
1.3.2        法规遵从，统一规范        8
1.4        设计原则        8
1.5        设计依据        10
2        项目总体设计方案        12
2.1        总体建设思路        12
2.2        “雪亮工程”总体架构及设计        13
2.2.1        采集子系统        14
2.2.2        视频存储子系统        14
2.2.2.1        存储方案设计        14
2.2.2.2        监控存储容量计算        15
2.2.3        传输网络子系统        15
2.2.4        显示与控制子系统        15
2.2.5        业务管理平台子系统及图像综合研判应用系统        16
2.2.6        运维管理与视频诊断平台子系统        16
2.2.7        监控系统的社会资源接入        16
3        “雪亮工程”系统前端设计        18
3.1        高清监控前端系统分类设计        18
3.1.1        道路监控系统        18
3.1.1.1        功能分析        18
3.1.1.2        点位设计        19
3.1.2        复杂场所监控系统        20
3.1.2.1        功能分析        21
3.1.2.2        点位设计        21
3.1.3        重点单位监控系统        22
3.1.3.1        功能需求分析        22
3.1.3.2        点位设计        22
3.2        智能视频监控前端设计        23
3.2.1        高空瞭望监控系统        23
3.2.1.1        系统功能先容        23
3.2.1.1.1        高空巡检        23
3.2.1.1.2        警情核实        23
3.2.1.1.3        协作配合功能        24
3.2.1.1.4        综合调度功能        24
3.2.2        智能跟踪特写采集系统        24
3.2.2.1        系统功能先容        25
3.2.2.1.1        双高清实时跟踪        25
3.2.2.1.2        定标设置        25
3.2.2.1.3        守望功能        26
3.2.2.1.4        多级警戒区域        26
3.2.2.1.5        多种跟踪模式        27
3.2.2.1.6        参数设置        27
3.2.2.2        道路监控系统        27
3.2.2.2.1        功能分析        28
3.2.2.2.2        点位设计        28
3.2.2.3        复杂场所监控系统        30
3.2.2.3.1        功能分析        30
3.2.2.3.2        点位设计        31
3.2.2.4        重点单位监控系统        31
3.2.2.4.1        功能需求分析        31
3.2.2.4.2        点位设计        32
3.2.3        前端智能感知视频摘要        32
3.3        前端摄像机选型建议及典型部署        34
3.3.1        摄像机选型建议        34
3.3.2        典型点位部署        37
3.3.2.1        重点单位出入口        37
3.3.2.2        治安复杂区域        39
3.3.2.3        城市道路路口        41
3.3.2.4        街道社区        43
4        平台建设设计        44
4.1        平台基础服务        44
4.1.1        视频接入服务        44
4.1.2        报警接入服务        44
4.1.3        视频转发服务        44
4.1.4        视频转码服务        44
4.1.5        视频存储服务        45
4.1.6        业务调度服务        45
4.1.7        地图联动服务        45
4.1.8        平台管理服务        46
4.1.8.1        设备管理服务        46
4.1.8.2        在线配置服务        46
4.1.8.3        时钟同步服务        46
4.1.8.4        存储管理服务        47
4.1.8.5        系统管理服务        47
4.1.8.6        后台管理服务        47
4.1.9        平台智能服务        47
4.1.9.1        视频摘要服务        47
4.1.9.2        视质轮巡服务        48
4.1.9.2.1        视质检测系统概述        48
4.1.9.2.2        视频质量检测类型        49
4.1.9.3        车辆分析服务        50
4.1.9.4        人脸识别服务        51
4.1.10        平台安全服务        51
4.1.10.1        安全审计服务        51
4.1.10.2        数据加密服务        52
4.1.10.3        视频加密服务        52
4.1.10.4        鉴权认证服务        52
4.1.10.5        数据完整性服务        52
4.2        “雪亮工程“系统应用设计        53
4.2.1        视频图像应用基础构建        53
4.2.1.1        图像资源主目录库        53
4.2.1.2        地图建设和资源路网关联        53
4.2.1.2.1        GIS基础功能        53
4.2.1.2.2        设备多样化选择        55
4.2.1.2.3        基于路网模型的智能快速搜索引擎        57
4.2.1.3        图像综合应用        58
4.2.1.3.1        基于GIS的视频设备操作        58
4.2.1.3.2        基于GIS的卡口设备操作        59
4.2.1.3.3        智能快速搜索引擎        61
4.2.2        图像侦查业务服务        62
4.2.2.1        图像综合研判基础信息库构建        62
4.2.2.1.1        视图库构建        62
4.2.2.1.2        线索库建设        63
4.2.2.2        图像综合研判工具集构建        63
4.2.2.2.1        视频浓缩摘要分析        64
4.2.2.2.2        万能转码和万能播放        64
4.2.2.2.3        视频剪辑        64
4.2.2.2.4        视频增强工具        65
4.2.2.2.5        图像增强工具        65
4.2.2.2.6        快速视频分析定位        66
4.2.2.3        图像综合研判实战应用        66
4.2.2.3.1        计算机辅助案事件研判分析        66
4.2.2.3.2        线索相似案件比对        67
4.2.2.3.3        线索相似性比对研判        67
4.2.2.3.4        案事件串并关联分析和管理        68
4.2.2.3.5        线索和案事件时空分析和统计        68
4.2.2.4        系统信息业务集成        68
4.2.3        运维管理业务服务        69
4.2.3.1        视质轮巡检测        70
4.2.3.2        设备运维管理        72
4.2.3.3        监控点管理        72
4.2.3.4        部门管理        72
4.2.3.5        用户管理        72
4.2.3.6        角色管理        73
4.2.3.7        行为审计        73
4.2.3.8        绩效考核        73
4.2.3.9        运维统计分析        73
4.2.3.10        点位采集标注和覆盖分析        77
4.2.3.10.1        前端高精度位置信息采集        77
4.2.3.10.2        精确点位分布图        78
4.2.3.10.3        覆盖范围分析        79
4.2.3.10.4        基于GIS的前端信息在线编辑        79
4.2.3.11        综合评分        80
4.2.3.12        长期故障点管理        80
5        云存储技术应用        82
5.1        云存储文件系统架构        82
5.2        云存储数据的存取        84
5.2.1        文件读取与写入        85
5.2.2        垃圾回收机制        85
5.3        云存储流媒体直写技术        86
5.4        数据安全设计        86
5.4.1        数据冗余保护        86
5.4.2        元数据节点的热备机制        88
5.4.3        极端容灾处理        88
5.5        云存储系统特点        90
5.5.1        全局命名        90
5.5.2        数据安全性        91
5.5.3        系统高可用性        91
5.5.4        在线灵活扩展        91
5.5.5        数据动态分布        92
5.5.6        海量存储空间        92
5.5.7        高性能        92
5.5.8        易管理，易使用        92

1        项目概述
1.1        项目背景
目前，针对各类社会治安突出问题，山东省各级政法综治部门注重“打防结合”，积极构建立体化社会治安防控体系。持续组织开展“打黑恶、反盗抢、防诈骗、扫毒害、追逃犯”系列安民行动，严厉打击各类违法犯罪行为；狠抓公共安全管理，加大隐患路段、重点车辆、重点人员摸排管控力度，与此同时，创新推进综治“雪亮工程”，积极推进以县乡村三级综治中心联网为纽带，以视频监控联网应用为核心，与专业化公安“金盾工程”联动互补的群众性综治“雪亮工程”建设，进一步提升了立体化治安防控体系实战效能。
针对城际、县际、乡镇、村未能实现全覆盖，而且未能形成网格化监控布点，再者是目前系统图像应用程度相对较低，前期项目主要是加大监控系统的覆盖面，较少涉及智能识别方面的应用，当出现案情时，需要从海量的视频资源中查找，费时费力，亟需一套实战性强，业务功能丰富的图像综合研判应用系统为应用。
1.2        项目建设需求
一 、项目主要是在县辖区内各镇、各村（小区、院落）以及主要的出入口、道路、公共活动场所等新建1080P及以上的高清网络摄像机，实行24小时监控，主要建设内容如下。
（1）        县辖区内各镇、各村（小区、院落）以及主要的出入口、道路、公共活动场所等新建1080P及以上的高清网络摄像机。
（2）        县辖区内各镇、各村主要的出入口、道路部署智能化感知人员卡口（人脸检测对比系统）及车辆卡口系统实现对人、车辆图像抓拍结构化描述。
（3）        对各村（小区、院落）部署感知人员卡口系统、智能跟踪系统。
二、“雪亮工程”系统采用分层架构、物理分布部署、逻辑统一管理；形成省、地市、区县政法委视频监控管理平台、乡镇综治办分控中心（或村警务室）四级架构建设，实现各级监控管理系统能独立运行、上级平台对下级平台设备具有管理、监控、实况查看、录像回放、远程维护等功能，同时在地市部署图像综合运用系统，实现图像分析、研判、应急指挥等功能应用。
三、系统图像资源分为两类监控资源
（1）        自建视频监控资源即新建视频监控点和已建平安城市监控点；
（2）        社会视频监控资源接入，如行业单位、小区/社区等。
四、地市平台建设图像综合研判应用系统，系统集成了多种图像实战应用能力，包括视频监控业务、图像侦查应用，智能分析应用等。
五、地市平台建设IPC网络摄像机准入控制系统，保证“雪亮工程”系统的数据安全性。
1.3        建设原则
1.3.1        统一平台，资源共享
建立统一图像信息综合共享应用管理平台，对各类重要视频监控、社会资源进行整合接入和管理，避免重复建设和资源浪费，实现社会治安防控和应急指挥视频图像资源的一体化调用和共享，最大限度地发挥系统建设的整体效能。
1.3.2        法规遵从，统一规范
系统建设必须遵循国家的相关法律法规，所有前端建设必须在公共部位，不允许侵犯公民及单位的隐私权；在前端点建设附近必须有明确标识提示，不扰民、不侵民。
系统建设应首先遵循国家规范，然后遵循国际上较为通用的通用技术标准。不同建设主体新建设的图像综合平台，应遵循统一的技术标准，以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》为基础，以系统架构、信令处理、媒体流交互等核心技术为核心，以图像信息综合应用为体现，实现互联互通、资源共享。
新建的前端接入应遵循ONVIF标准实现无缝接入，视频编码方式应遵循H.264视频编码标准，平台间互联应遵循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》，网络管理应遵循SNMP简单网管协议，并有完善的MIB库。通过标准的遵从，实现多种前端、多种平台的数字互通。
1.4        设计原则
系统在设计时遵循以下设计原则：
建设应以“实用、可靠、先进、经济、开放、安全”为引导思想，并综合考虑施工、维护以及操作因素，使得设计方案具有科学性、合理性、可操作性。
        实用性原则：监控系统覆盖面和图像质量须满足管理部门实战需求，图像质量必须满足监控使用要求，提供清晰、可分辨的图像。
        可靠性原则：监控系统采用的主要安防设备须经过具有公安部批准的相应资格产品检测中心的测试，质量达标，性能稳定，能持续有效运行。
        先进性原则：采用成熟、主流的技术构建系统平台，充分兼顾需求和技术的发展，充分考虑与其他系统的连接，建设可扩展的、开放的平台。主要设备可采用搭积木的模块式方便扩容，保护原有投资。
        经济性原则：在确保实用性、可靠性、先进性的前提下，注重系统建设成本和投入的阶段性，以技术建设与应用机制的协调发展，确保系统效益。
        开放性原则：系统应遵循开放系统的原则。系统应符合国家标准和行业规划，能提供App、硬件、通信、网络、操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口和工具，使系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。
        安全性原则：在考虑系统的安全性和保密性时，除应考虑各种外界干扰外，还需在各个环节提供安全、保密措施。系统的安全性和保密性可从以下方面加以保证。
1）网络的安全性
数字图像网络借助于单位数据专网，因此不允许与其他非内部专网进行物理链接。
2）App系统的安全性
操作系统级的安全规范必须满足国际C2级标准，可以保证不被身份不明的黑客所攻击。数据库的超级用户帐号即密码由服务器的系统管理员设定，数据库的一般用户帐号和权限由数据库超级用户（数据库管理员）设定。系统维护人员可随时方便地对数据进行备份和恢复。
3）应用程序级的安全性
所有的操作人员进入系统前均应登录自己的帐号和密码，并通过权限管理服务器认证，核对准确后方可进入系统。所有的操作人员均应规定相应的级别及权限，任何越权的操作必须被拒绝。所有的操作、错误均应有日志记录，并可以根据工号或操作查询。除了用户管理的基本资料外，工作人员不得对用户的其它资料和数据进行更改和操作，除非有用户指定授权人的授权。
        灵活性原则
对任何一种设备，都可以通过管理服务器进行集中配置，管理服务器可以对指定范围内的设备进行批量的配置。
1.5        设计依据
本次系统建设中，主要遵循国家相关法律规章、国家和行业相关标准、相关研究成果等资料进行规划建设，具体如下：
1)        城市联网监控报警系统设计方面：
        《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB28181-2011）
        《城市监控报警联网系统建设通用技术要求》（GA/T 669-2008）
        《城市报警与监控系统建设引导性技术文件》
        《城市报警监控系统建设方案设计要素》
        公安部关于城市报警与监控系统的建设、管理、应用规范性文件（公安部科技信息化局汇编2009年3月）
        《关于加强公共安全视频监控建设联网应用工作的若干意见》【发改高技996-2015】
2)        交通安全相关法规
        《中华人民共和国交通安全法》
        《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》
3)        交通相关标准规范：
        《公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求》（GA/T651-2006）
        《公安交通管理外场设备基础施工通用要求》（GA/T652-2006）
        《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T497-2009）
        《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T 832—2009）
        《机动车号牌图像自动识别技术规范》（GA/833-2009）
        《机动车测速仪》（GBT21255-2007）
        《交通电视监视系统工程验收规范》（GA/T 514-2004）
        《公路交通安全设施设计技术规范》（JTJ 074-2003）
        《中华人民共和国公共安全行业标准》GA38-92
        《全国道路交通管理信息数据库规范》（GA329.3第3部分）
4)        安防视频监控系统设计方面：
        《中华人民共和国公安部行业标准》（GA70-94）
        《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367-2001）
        《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198-94)
        《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-87）
        《安全防范系统通用图形符号》（GA/T75-2000）
        《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T 832—2009）
        《机动车号牌图像自动识别技术规范》（GA/833-2009）
        《闯红灯自动记录系统通用技术条件》GA/T496-2009
        《建筑及建筑群综合布线工程设计规范》 （GB/T50311-2000）
        公安部《警用地理信息系统系列标准规范》
5)        视频监控图像质量方面：
        《电视视频通道测试方法》（GB3659-83）
        《彩色电视图像质量主观评价方法》（GB7401-1987）
6)        视频系统网络设计方面：
        《信息技术开放系统互连网络层安全协议》（GB/T 17963）
        《计算机信息系统安全》（GA 216.1－1999）
        《计算机App开发规范》（GB8566-88）
7)        视频系统工程建设方面
        《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
        《安全防范工程技术规范》(GB 50348-2004)
        《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93）
        《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)
        《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)
        《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》(GA/T670-2006)
        《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)
8)        视频系统工程验收方面：
        《公安交通电视监视系统验收规范》（GA/T509）
        《安全防范系统验收规则》（GA308/2001）
        《中国电气装置安装工程施工及验收规范》（GBJ232-90.92）
        《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》 (GB/T50312-2000)
9）其他说明
上述技术标准和规范如有不足之处或未能达到国际最新标准时，应使系统的设计、施工及选用的设备和材料符合最新版本的国际和国家标准、规范，并提供所采用的国际和国家标准，规范以及所采版本的有关技术资料。
2        项目总体设计方案
2.1        总体建设思路
本次项目建设拟在区县辖区内各个区域、乡镇及村（小区、院落）新建高清摄像；县辖区内各镇、各村主要的出入口、道路部署智能化感知人员卡口及车辆卡口系统实现对人、车辆图像抓拍结构化描述；对各村（小区、院落）部署感知人员卡口系统、智能跟踪系统。
县区设立平台并对本辖区内的各个乡镇以及村（小区）的监控资源进行统一控制和运维管理，县平台与地市平台、省平台对接；另外，部分已建设监控系统的社会资源也需要接入到县局平台。
地市平台建设图像综合研判应用系统，系统集成了多种图像实战应用能力，包括视频监控业务、图像侦查应用，智能分析应用等。同时地市平台建设网络摄像机准入控制系统。
2.2        “雪亮工程”总体架构及设计
如上图所示：考虑到本次项目的广泛性和复杂性，采用分布式存储、统一控制的架构，一方面能够本地流量集中、节省网间流量和线路租用成本，另一方面分控中心与各上级控制中心能够协同作战，当所辖区内出现紧急事件时，领导可通过总控中心指挥调度各方资源、“现场指挥”等，同时当县局中心出现网络故障等情况的时候派出所分控中心完成本地警务自治。在管理上以乡镇派出所为单位，能够对本辖区内的监控资源进行统一管理和运维，强化一线的警务责任意识。
2.2.1        采集子系统
(一)        辖区内主要路口、广场部署1080P以上分辨率的高清摄像头，接入 NVR设备进行本地管理和存储。并且摄像头增加报警按钮，当触发警情后，监控中心能自动弹出报警信息，同时自动将报警发生前后的录像存储到NVR设备上和县级控制中心的存储设备IP SAN上。
(二)        本辖区内各个区域、乡镇及村（小区、院落）新建高清摄像；县辖区内各镇、各村主要的出入口、道路部署智能化感知人员卡口及车辆卡口系统实现对人、车辆图像抓拍结构化描述；对各村（小区、院落）部署感知人员卡口系统、智能跟踪系统，信号接入乡镇NVR设备和地市级图像综合研判应用系统。
2.2.2        视频存储子系统
2.2.2.1        存储方案设计
存储系统是视频监控监控系统中非常重要的一个子系统，视频监控系统中大部分都是无用信息，如果以人力去不断浏览每一路前端实时图像，是非常困难也是不现实的，因此事后录像回溯和调查取证是非常重要的。这就要求存储系统必须具备大容量、高可靠性、高安全性等特性。
根据项目建设要求，本次大家采用集中存储和前端分布式存储。每个乡镇部署台NVR或视频存储服务器做本地化存储，将存储与信令处理、媒体转发处理相分离，且可以用来减少前端存储占用的带宽。针对录像的高可用性需求和高可靠性需求，提供完善的RAID磁盘保护技术，重要点位、重要时间段、报警录像可采用双存储和备份的方式存储到县局监控中心，实现异地存储备份。
县级中心采用NVR或视频存储服务器或IPSAN作为备份存储设备，强大的存储性能和全面的RAID冗余技术、磁盘热备技术引擎能够提供超大规模路数的监控存储带宽和99.999％的电信级高可用性。
2.2.2.2        监控存储容量计算
本系统前端均采用全IP高清摄像机，支撑H.264 High Profile编码或H.265编码，采用高性能的视频压缩技术，压缩比更高，且处理非常灵活，在低码流下可以保持较高的图像质量，并极大节省视频存储空间，在相同画质下，存储空间可节省一半以上。1080p清晰度的视频码流可以降到2-4M；720p清晰度的视频码流可以降到1-2M。按照2M进行计算：
存放30天的数据总量  ∑(TB)=2Mbps÷8 × 3600秒 × 24小时 ×30天÷1024÷1024≈0.618TB
2.2.3        传输网络子系统
整个系统采用IP网络传输监控视频图像，不存在图像衰减问题，同时可以通过媒体转发方式支撑多个监控终端（客户端）对同一监控点的并发监看，系统可实现无阻塞交换，避免瓶颈，保障这样大规模监控系统的“监、控、查、管”综合性能。
2.2.4        显示与控制子系统
“雪亮工程”项目采用分布式显示与控制方式。
在乡镇选用NVR为中心设备构建经济型显示与分控中心，提供HDMI、VGA、等多路视频输出接口，支撑1080P、720P的显示分辨率对前端图像进行预览、云台控制、回放、多画面轮巡、报警处理、语音广播与对讲。
在县级部署统一监控中心，以液晶拼接大屏为核心显示设备，对监控资源进行安全防范与指挥调度。中心配置嵌入式多路高清解码器或万能解码器，将前端的压缩图像还原解码成模拟图像接入中心电视墙，通过客户端的灵活控制和系统报警联动，实现数字矩阵的功能（预览、云台控制、回放、多画面轮巡）。同时，通过客户端实现报警处理、报警联动、以及与前端的语音广播与对讲。
2.2.5        业务管理平台子系统及图像综合研判应用系统
在省级、地市级、区县部署综合业务监控管理平台对监控系统进行统一管理和维护。
综合业务监控管理平台是整个监控业务系统的核心信令服务器，用于整个系统的认证注册管理、系统设备管理、WEB服务以及相应的实战应用。合业务监控管理平台还需要支撑对已有设备的利旧接入和其他厂家设备的统一接入。
媒体交换服务器主要用于构建监控媒体流的集群系统，提供非监控专网单播客户对监控专网组播视频源的转换访问和分发服务。
地市级部署图像综合研判应用系统，实现警情录入、案件串并联、GIS地图、视频巡逻、动态可视域、网格追踪、轨迹重现、现场还原、图像优化处理、视频摘要、浓缩的应用。
2.2.6        运维管理与视频诊断平台子系统
运维管理、视频诊断平台都是为了方便后期监控系统维护而建设的平台。
运维管理服务器能够提供设备的批量配置和管理、支撑对摄像机录像的批量下载、设备拓扑分析，视频质量诊断管理、录像状态侦测管理、设备状态检测、设备异常告警、设备远程控制等功能。
视频诊断服务器能够提供视频质量诊断（视频亮度异常检测、偏色检测、视频信号丢失检测、遮挡检测、对比度异常检测、画面冻结检测)、录像状态侦测（前端的录像状态检测、平台接入的第三方前端的录像状态检测、高速的录像巡检）、统计查询（视频诊断结果的实时查询、录像状态侦测结果的实时查询）等功能。
2.2.7        监控系统的社会资源接入
在建设本次系统前，部分行业自行建设的视频系统，有覆盖局部特定区域的系统，也有纵向广域的大系统，它们都针对特定行业的监控需求部署。例如人防监控系统、环保污染源视频监控系统、政府和各行业应急指挥视频监控系统、网吧监控、娱乐场所监控、楼宇智能监控、小区监控、各社区监控、超市治安监控、商铺监控等，本系统需要整个原有杂乱的社会资源监控系统，以便县控中心监管、调阅前端视频资源、应急指挥等。
2.2.8        IPC准入控制系统
由于视频专网在建网时往往只构建了高速传输网络，传统终端准入设备及安全设备的性能、组网能力、管理复杂度等种种限制，导致视频专网基本处于“裸奔”状态，特别是IPC（网络摄像头）接入端常年暴露在公众视野中，缺少准入控制机制，容易被非法入侵者利用从而对视频专网造成破坏。
IPC（网络摄像机）准入控制系统是响应“发改委、中央综治办、公安部等九部委联合下发《关于加强公共安全视频监控建设联网应用工作的若干意见》，要求加强视频监控系统安全防护能力，严格安全准入机制”而建设的“雪亮工程”安全防护系统，实现对前端摄像机接入的有效管理和非法私接的有效控制。


待续