基于“媒体制作”的城市新视频监控系统

      平安城市是一个覆盖整个城市的大型综合监控系统，按功能主要分为城市治安监控系统、道路卡口监控系统和智能交通管理系统。所有系统都应与城市各级派出所、分局、市局联网，保证事件发生时，各级公安机关可以第一时间了解现场情况，及时决策、协同作战。 

      此外，平安城市不仅可以保证整个城市市民的工作和生活安全，还可以为改善和提高市民的工作和生活质量提供便利，一些涉及市民工作、生活的监控信息，如道路卡口的监控信息，可以向市民公开，更好体现.“一心为民，以民为本”的服务意识。 

       对基于DVR和DVS两种城市网络视频监控解决方案的分析 

      服务于平安城市的监控系统的核心是网络。随着宽带网络普及速度的加快，计算机处理能力的提高以及视频信息处理技术的不断成熟，基于IP网络的数字化、网络化城市视频监控系统是大势所趋。使用IP网络传输视频具有费用低、易于扩容、组网方便等特点。目前基于IP网络的城市视频监控系统方案主要有基于DVR和基于DVS两种解决方案。 

      基于DVR的城市视频监控系统是一种传统集中监控系统，按照公安现行组织架构进行组网，一般以派出所为一级监控中心，视频前端采集以模拟方式接入监控中心，然后分别接入DVR和电视墙。派出所值班人员通过电视墙实时监控，DVR主要用于录像存储。采用具有网络功能的DVR，可以多级组网。位于二级、三级监控中心的分局、市局通过网络对一级监控中心进行实时浏览或录像回放。 

      基于DVR的城市视频监控系统的不足 

      1、信息孤岛。主要表现在两个方面，一个是DVR生产厂家众多，所采用的编码标准、录像格式、操作系统各异，没有一个统一标准，导致各厂家之间的互联互通十分麻烦，需要额外的投资。另一个是DVR主要以局域网应用为主，而平安城市视频监控系统则以广域网应用为主。由于IP网络只提供尽力而为的服务，无法保证实时性要求很高的视频监控业务的服务质量（QoS），导致DVR通过互联网联网效果不佳，从而造成各基层监控中心形成一个个信息孤岛。 

      2、网络冗余。基于DVR的城市视频监控系统，市局、分局一般都可以通过专网浏览、查询位于派出所监控中心的DVR的视频和录像，所需要的带宽都可以事先分配，在系统建设初期得到保证。但当某监控中心区域出现重大社会治安案件时，对该监控中心的视频监控访问就会成倍增加，由于每增加一个访问，对监控中心的上传网络带宽需求就增加一倍，一旦当初规划的网络带宽或网络性能无法满足需求，就会影响各级决策单位对现场信息获取的及时性和统一性，无法获得高效率的协同作战效果。如果为应对这种低概率的突发事件都按最多用户数量所需预留带宽，不仅增加各监控中心的网络建设投资，而且在正常监控期间，不仅导致大量传输资源闲置，还会付出一笔不小的网络占用开支。 

      3、信息安全。基于DVR的城市视频监控系统，所有录像资料都分别地保存在各监控中心的DVR。由于视频监控所需存储容量非常大，DVR由于配备的硬盘容量有限，无法保证录像资料能长期保存，一般都要定期进行删除或备份等操作。这样，所有录像资料就面临两个信息安全问题，一个是录像资料本身的安全，一旦录像资料查询不到，很难清楚确认是工作人员操作失误，还是DVR设备本身存在问题。另一个是录像内容的安全，一些涉及重大治安事件的录像资料，一旦通过非法渠道散播到社会，将会造成意想不到的严重后果。 

      基于DVS的城市视频监控系统的不足 

      基于DVS的城市视频监控系统是一种全数字化的视频监控系统。其核心是以实际网络架构进行组网。视频前端采集经DVS转换为视频压缩码流，通过IP网络传输到网络监控中心。网络监控中心一般配有流媒体服务器。流媒体服务器的主要作用有两个，一个是负责视频监控信息的录像，一个是负责视频监控信息的转发。包括派出所、分局、市局在内的所有相关单位都通过网络访问流媒体服务器进行视频浏览和录像回放。 

      与基于DVR的城市视频监控系统相比，基于DVS的城市视频监控系统较好地解决了网络冗余问题和信息安全问题。首先，DVS输出的视频压缩码流只需要上传到网络监控中心，因此DVS传输所需带宽就只和用户需要的视频质量以及视频编码器的性能相关，不再考虑多用户突发访问时造成的网络拥塞，也不必预留额外带宽。流媒体服务器所处的网络监控中心除了正常监控所需的网络带宽外，只需预留一定的带宽用以应对突发访问。与基于DVR的城市视频监控系统相比，不再需要为每一个监控中心都预留带宽，而只要在网络监控中心预留一定带宽。随着城市视频监控系统的不断扩大，因节约带宽而带来的网络建设和使用费用十分可观。此外，视频流媒体一般都采用专业存储设备和专业存储管理模块，配备专业维护人员，可以很好地避免因设备原因和人为原因造成录像资料遗失。由流媒体转发的视频监控信息通过防拷贝技术手段可以有效防止非授权用户盗录，避免视频监控信息泄漏。 

      但是DVS系统也有其固有的不足点： 

      1、成也网络，败也网络。基于DVS的城市视频监控系统是通过网络进行信息传递的，一旦网络出现意外，监控系统就无法正常运转，特别是前端采集和网络监控中心之间的网络如出现意外，监控系统就丧失了最基本的监控功能，而且无法挽救。而基于DVR的城市视频监控系统至少还有本地录像供事后回放、分析。 

      2、机械转发。基于DVS的城市视频监控系统采用流媒体进行转发。当多用户同时访问时，流媒体服务器只是简单地将同一个视频源原样复制给不同用户，没有考虑不同用户之间的网络带宽差异。导致所有用户都必须满足同样的带宽要求才能正常接收同样码流的视频监控信息。但实际上，用户所处位置不同，上网接入方式多样，因此和网络监控中心之间的实际带宽是不尽相同的。这样，要么为获得好的视频监控质量，屏蔽一些无法满足带宽要求的用户，要么将全网的视频监控码率调整到所有用户都能可靠接收的范围，降低全网的视频监控质量。无论那种方式，都对视频监控系统的建设和推广有一定影响。 

      综上所述，基于DVR的城市视频监控系统，在建设初期可以获得较好的使用效果，但随着系统规模的不断扩大，其使用效果将会越来越受限。基于DVS的城市视频监控系统，则严重依赖网络建设，如果网络规划、网络建设无法和城市视频监控系统协调一致，系统的近一步扩展和应用也会受到制约。 

      为更好服务城市视频监控系统，本文提出一种基于“媒体制作”的城市视频监控系统。基于“媒体制作”的城市视频监控系统以基于DVS城市视频监控系统为基础，通过引入“媒体制作服务器”来解决城市视频监控系统面临的互联互通和多用户差异访问等问题。 

       媒体制作服务器

      如图1媒体制作服务器工作原理框图所示，媒体制作服务器分为4个功能元： 

      1、媒体解压缩单元（MDU，media decompression unit）。按照网络传输协议（TCP、UDP等）接收符合MPEG4、H.264等标准的音、视频压缩码流，经过解压缩还原为标准数字音、视频信号。 

      2、媒体压缩单元（MCU，media compression unit）。按照MPEG4、H.264等标准将标准数字音、视频压缩，然后按照网络传输协议（TCP、UDP等）发送。 

      3、媒体输出单元（MOU，media output unit）。对标准音、视频数字信号进行编码转换（D/A），输出标准音、视频模拟信号。 

      4、媒体设备互连单元（MIU，media interconnect bus）。为媒体解压缩单元MDU和媒体压缩单元MCU以及媒体输出单元MOU之间进行数字音、视频信号交换提供一个接口规范，包括电器接口和编程接口。 

      媒体制作服务器的工作流程 

      1、媒体浏览。媒体服务器位于网络监控中心，前端DVS输出码流经网络传输进入媒体制作服务器的MDU，经解压缩后通过MOU输出到网络监控中心电视墙进行监控。 

      2、流媒体转发。媒体服务器位于网络监控中心，前端DVS输出码流经网络传输进入媒体制作服务器的MDU，解压缩后的数字信号通过MCU二次压缩后再转发客户端进行监控或存储服务器进行存储。 

      由此不难看出，媒体制作服务器的特点可以用一句话概括，音、视频数字信号的二次压缩。 

      媒体制作服务器针对互联互通的解决方案 

      目前视频监控遇到的互联互通问题主要是不同品牌的DVS对音、视频压缩标准以及音、视频同步等问题的实现方法有差异，导致相互之间无法互联互通。 

      针对PC客户端的解决方案是安装所有DVS厂商的音、视频解压缩模块和监控软件，由用户自己按照监控内容选择监控软件，十分不方便。 

      针对电视墙用户的解决方案是配置DVS厂家提供的数字视频客户端DVC，输出模拟信号上电视墙。 

      按一个监控中心可以监控M路视频计算，如果全网只有一个品牌的DVS，则只需要配M路DVC，如果有两个品牌，则最多必须配2*N个DVC，假定全部监控系统有N个不同品牌，则每一个监控中心最多要配N*M个DVC，将多出（N-1）*M个DVC需求。这些多配的设备不仅增加了建设投资，而且大部分时间闲置。 

      如采用媒体制作服务器，只要将MDU配置成对应厂家的DVC，然后再按照统一标准的MCU进行压缩和发送，全网客户端就都可以只用一种监控软件进行监控，使PC客户端操作流程得到简化。各监控中心只需要配和监控路数一样多的通用DVC即可对全网任意品牌的DVS进行实时监控。（付出的代价是媒体制作服务器，可以按3路DVC计算。也就是说，只要全网DVS品牌超过三个或无法互联互通的DVS超过三种就有显著的经济效益） 

      媒体制作服务器针对多用户差异访问的解决方案 

      由于不同用户的网络条件存在差异，为使不同用户获得和其网络条件相当的监控效果，就必须按照用户实际网络条件提供相应的码流。 

      媒体服务器的MCU可以由多个音、视频压缩单元组成，所有压缩单元都按统一的压缩标准压缩，但每个压缩单元的压缩模式可以根据不同用户需求进行调整，例如对网络带宽充裕的用户可以按照2Mbps、D1分辨率压缩，对网络带宽紧张的用户，可以按照512Kbps、CIF分辨率压缩。每个MCU拥有的压缩单元可以通过MIU进行交换、调度。这样，在某一时间段，可以使一个MCU拥有更多的压缩单元，提供更多不同码率和监控效果的码流来应对超多差异用户对热点监控通道的访问。 

      媒体制作服务器对城市视频监控系统稳定性的提高 

      基于DVS的城市视频监控系统除了前面提到的严重依赖网络稳定性之外，更严重依赖前端采集设备DVS的稳定性。DVS的稳定性包括硬件稳定性和软件稳定性。 

      随着视频监控系统的不断发展，DVS硬件可靠性设计已积累了大量成功经验，完全可以通过城市视频监控系统对DVS的认证测试。相比DVS硬件可靠性设计，软件可靠性设计比较困难。主要原因有：1）DVS不仅面向网络传输，而且面向终端用户，导致DVS用户需求一多，二杂，三耦合；2）DVS软件设计严重依赖底层硬件，导致完全相同的用户需求有着完全迥异的软件设计；3）DVS数目众多，分布广泛，新的软件版本发布必须通过远程升级实现，增加了DVS软件版本发布和管理难度。 

      在基于媒体制作服务器的城市视频监控系统中，DVS和终端用户被媒体制作服务器完全隔离，DVS不再面向终端用户，DVS的用户需求简化为DVS和媒体制作服务器之间可靠连接的简单需求，由此降低了DVS软件设计复杂度，提高了DVS软件设计可靠性。不仅如此，DVS的需求简化也简化了它的硬件需求，硬件设计也会相应简单，成本降低、可靠性提高。 

      此外，承载监控信息传输的网络传输设备由于不再受多用户突发访问的流量冲击，也可以选用成本更低的传输设备满足传输要求。 

      综上所述，基于媒体制作服务器的城市视频监控系统不仅可以选用成本更低的DVS，而且可以获得更高的系统稳定性。 

      基于“媒体制作”的城市视频监控系统组成 

      如图2基于“媒体制作”的城市视频监控系统示意图所示，基于“媒体制作”的城市视频监控系统包括两个网络监控中心，在网络监控中心配有媒体制作服务器以及视频管理服务器、视频存储服务器和电视墙等设备。各网络监控中心的前端配有DVS。所有视频监控信息都通过专网、VLAN等传输网络由DVS向网络监控中心上传。网络监控中心控制媒体制作服务器按不同码率二次编码后转发给所有授权用户。所有授权用户可以分布在可以接入Internet的任何地方。所有授权用户既可以用统一的DVS解压缩后通过电视墙进行实时监控，也可以用统一的客户端监控软件解压缩后进行实时监控。无论采用何种接入方式上网，都可以收到适合用户自己网络带宽的视频监控信息。 

      结论  

      以上对基于DVR和DVS的城市视频监控系统进行了分析，罗列了各自的特点。在此基础上提出了一种基于“媒体制作”的城市视频监控系统，详细介绍了媒体制作服务器的工作原理，工作流程和特点。着重论述了基于媒体制作的城市视频监控系统对互联互通和多用户差异访问等问题的解决方案。 

      基于“媒体制作”的城市视频监控系统解决方案不仅保证了视频监控系统对网络传输资源的合理利用，而且保证了视频监控系统内部监控信息的安全性，避免重要监控信息的遗失和流传，可以有效降低DVS的需求和成本，提高了DVS和城市视频监控系统的工作稳定性。随着城市视频监控系统规模的不断增大，基于媒体制作的城市视频监控系统可以显著降低城市视频监控系统的设备采购成本、网络建设成本以及系统使用维护成本，并且可以有效地管理和传播视频监控信息，产生巨大社会效益。 

(编辑：编辑部 来源:互联网)