中國(guó)電信股份有限公司上海分公司　曾　瑩

如何構(gòu)架運(yùn)營(yíng)商智能視頻分析平臺(tái)

中國(guó)電信股份有限公司上海分公司曾瑩

在高速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的海量視頻數(shù)據(jù)出現(xiàn)，為智能視頻應(yīng)用提出了需求，特別是運(yùn)營(yíng)商如何把握這次契機(jī)，構(gòu)架一個(gè)云化的智能視頻分析平臺(tái)，如何在保證兼容性的情況下，進(jìn)行能力的開(kāi)發(fā)，本文通過(guò)對(duì)全球眼（視頻監(jiān)控）平臺(tái)現(xiàn)狀分析入手，提出了構(gòu)架云化智能視頻平臺(tái)的方案，為后續(xù)智能視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

智能視頻監(jiān)控；云化；構(gòu)架；運(yùn)營(yíng)商

隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，智慧城市的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)得到了極大的發(fā)展，因而產(chǎn)生了大量的視頻數(shù)據(jù)，對(duì)于海量的數(shù)據(jù)，我們?nèi)绾螌⑵嬗行Ю?，光靠人員投入來(lái)觀看視頻，無(wú)法形成有效的分析結(jié)果，而電信已經(jīng)幫助我們的客戶(hù)建立了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，如何讓這些平臺(tái)發(fā)揮更大的作用，我們需要將現(xiàn)有的平臺(tái)加入智能分析的模塊，以滿(mǎn)足用戶(hù)更多的需求。針對(duì)整個(gè)視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展，我們不難發(fā)現(xiàn)以下趨勢(shì)：

1.標(biāo)準(zhǔn)化

針對(duì)之前廠商的各自私有化的協(xié)議的情況，不同的行業(yè)都出現(xiàn)相關(guān)的視頻監(jiān)控技術(shù)規(guī)范，以確保平臺(tái)的云化及接入智能化，如公安系統(tǒng)的《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》GB/T 28181-2011，《安全防范視頻監(jiān)控?cái)?shù)字視音頻編解碼（SVAC）制技術(shù)要求》GB/T 25724-2010等，還有ONVIF（Open Network Video Interface Forum，開(kāi)放型網(wǎng)絡(luò)視頻接口論壇）所發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

2.平臺(tái)云化

隨著海量視頻數(shù)據(jù)處理的需求，以及云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)云平臺(tái)計(jì)算資源的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)彈性視頻轉(zhuǎn)碼和分發(fā)、基于分布式云存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)海量視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、對(duì)外提供開(kāi)放接口成為運(yùn)營(yíng)級(jí)平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.智能化、高清化

智能監(jiān)控前后端智能化、視頻大數(shù)據(jù)成為重要趨勢(shì)；系統(tǒng)分辨率從CIF、D1格式向百萬(wàn)高清發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到4K高清，這些都為智能視頻分析奠定了基礎(chǔ)。

4.融合化

視頻監(jiān)控和傳感器網(wǎng)絡(luò)的疊加應(yīng)用是一種典型應(yīng)用，將視頻與數(shù)據(jù)兩種感知形勢(shì)或現(xiàn)場(chǎng)或利用人工輔助實(shí)現(xiàn)結(jié)合，開(kāi)創(chuàng)更多、更新的行業(yè)應(yīng)用模式。

一、視頻監(jiān)控面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

鑒于上述新趨勢(shì)，作為電信運(yùn)營(yíng)商必須思考如何利用自身的網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)勢(shì)，打造一個(gè)視頻智能分析平臺(tái)呢？接下來(lái)看看我們現(xiàn)有全球眼（視頻監(jiān)控）平臺(tái)面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)：

1.平臺(tái)協(xié)議私有

目前全球眼（視頻監(jiān)控）平臺(tái)協(xié)議專(zhuān)用，前端設(shè)備按接入平臺(tái)定制不同的軟件版本。

2.廠商支撐能力較弱

針對(duì)新功能的定制開(kāi)發(fā)能力均有待提高，中興則由于業(yè)務(wù)戰(zhàn)略調(diào)整已明確不承接新的改造開(kāi)發(fā)需求。

3.智能化應(yīng)用缺少規(guī)模推廣能力

智能監(jiān)控離提供給客戶(hù)系統(tǒng)的解決方案仍有一定距離。

4.大容量高清視頻存儲(chǔ)有瓶頸

當(dāng)前全球眼（視頻監(jiān)控）存儲(chǔ)系統(tǒng)主要采用前端存儲(chǔ)，視頻數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)，故障點(diǎn)多等問(wèn)題凸顯。

5.平臺(tái)隔離有限

全球眼（視頻監(jiān)控）目前僅實(shí)現(xiàn)了訪問(wèn)隔離，難以滿(mǎn)足用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)隔離、計(jì)算隔離、存儲(chǔ)隔離等需求。

為了更好的提升我們產(chǎn)品以及系統(tǒng)能力，我們需要對(duì)現(xiàn)有的平臺(tái)做以下的能力提升：

（1）支持GB/T28181和ONVIF標(biāo)準(zhǔn)。

（2）支持高清監(jiān)控。

（3）支持前后端智能。

（4）支持視頻大數(shù)據(jù)。

（5）支持與傳感器網(wǎng)絡(luò)融合。

（6）支持視頻云存儲(chǔ)。

（7）支持LSN分布式和系統(tǒng)云化部署。

（8）支持民用互聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。

二、建立智能監(jiān)控視頻分析平臺(tái)

為了業(yè)務(wù)的整體發(fā)展，充分考慮視頻監(jiān)控發(fā)展的整體趨勢(shì)，我們必須規(guī)劃一套適合運(yùn)營(yíng)商整體發(fā)展思路的智能云視頻監(jiān)控分析的平臺(tái)，并逐步完善。經(jīng)過(guò)反復(fù)技術(shù)討論，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的云計(jì)算技術(shù)，以及運(yùn)營(yíng)商的LSN、云資源池，我們初步考慮將平臺(tái)規(guī)劃如圖1所示：

圖1　

首先，按照云計(jì)算三層架構(gòu)重新規(guī)劃，在原有的基礎(chǔ)能力層的基礎(chǔ)上新增了資源層、應(yīng)用服務(wù)層；

其次是基礎(chǔ)能力層，基于微軟IOT架構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，融合視頻監(jiān)控能力模塊、數(shù)據(jù)調(diào)度能力模塊、智能算法能力模塊，并實(shí)現(xiàn)在資源層的云化部署；

再次是應(yīng)用服務(wù)層，它包括應(yīng)用層和服務(wù)層，其中基礎(chǔ)應(yīng)用工具中的視頻轉(zhuǎn)碼支持微信客戶(hù)端、CDN分發(fā)等；

最后是實(shí)現(xiàn)雙重能力開(kāi)放，在基礎(chǔ)能力層（PAAS）提供對(duì)外提供能力調(diào)用開(kāi)發(fā)接口，在應(yīng)用服務(wù)層（SAAS）對(duì)外提供服務(wù)調(diào)用開(kāi)發(fā)接口，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的開(kāi)放性，也可以更好實(shí)現(xiàn)能力復(fù)用，提升系統(tǒng)利用率。

在基礎(chǔ)能力平臺(tái)中的數(shù)據(jù)處理單元中主要考慮以下模塊：

· 前端數(shù)據(jù)接收模塊（DAG）

這個(gè)模塊主要負(fù)責(zé)與前端信息采集設(shè)備RTU/PU進(jìn)行數(shù)據(jù)互交，完成采集數(shù)據(jù)/圖片的入庫(kù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)預(yù)處理及控制信息發(fā)送功能；

· 數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊（DAU）

數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊包括業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)組織和交換，數(shù)據(jù)組織和交換用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組織和發(fā)布，支持以下數(shù)據(jù)應(yīng)用功能：

√ 實(shí)時(shí)記錄信息；

√ 顯示設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)的連接/未連接狀態(tài)；

√ 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（日統(tǒng)計(jì)，星期統(tǒng)計(jì)），柱狀圖顯示；

√ 數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊可進(jìn)行單一或組合方式的精確或模糊查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)，并能對(duì)各類(lèi)信息進(jìn)行顯示；

√ 對(duì)記錄進(jìn)行備份；

√ 根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行硬盤(pán)空間管理，由系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)過(guò)期數(shù)據(jù)格式化，硬盤(pán)自動(dòng)循環(huán)使用；

· 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心（CBD）

數(shù)據(jù)中心主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及圖片/視頻文件的存儲(chǔ)和管理，包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器，圖片/視頻數(shù)據(jù)保留到存儲(chǔ)服務(wù)器，信息數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)保存前端的數(shù)據(jù)信息以及圖片位置信息，提供管理與應(yīng)用模塊的數(shù)據(jù)列表，包括用戶(hù)列表、設(shè)備列表、記錄列表等。

在基礎(chǔ)能力平臺(tái)中的智能分析能力模塊，我們主要考慮以下單元：

· IVM（智能分析管理單元）

IVM可實(shí)現(xiàn)虛擬IVU的動(dòng)態(tài)裝卸與算法License管控、IVU算法實(shí)現(xiàn)對(duì)外接口的標(biāo)準(zhǔn)化，具體實(shí)現(xiàn)中心智能圖像識(shí)別單元（IVU）管理、前端智能識(shí)別單元（PIV）管理、用戶(hù)應(yīng)用策略管理、與視頻監(jiān)控中心管理單元（CMS）接口。

· IVU（智能分析算法單元）

IVU可實(shí)現(xiàn)基于視頻感知技術(shù)的嵌入式智能視頻服務(wù)，裝入智能算法的軟件模塊，完成視頻索引和智能分析功能?？蓪?shí)現(xiàn)從輸入的視頻或圖片中識(shí)別所需信息，并輸出識(shí)別結(jié)果給IVM，IVU可識(shí)別信息包括事件觸發(fā)類(lèi)信息及數(shù)據(jù)獲取類(lèi)信息。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)摘要、結(jié)構(gòu)化分析等。

· AS（應(yīng)用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)）

接收平臺(tái)傳出的數(shù)據(jù)，可配置數(shù)據(jù)分析算法和策略，如超門(mén)限等，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，并在需要時(shí)向CMS返回報(bào)警信息，由各類(lèi)智能分析管理模塊、WEB業(yè)務(wù)報(bào)表分析服務(wù)、智能預(yù)警分析服務(wù)組成，具體第三方DA系統(tǒng)需利用客戶(hù)現(xiàn)有系統(tǒng)改進(jìn)或按需為客戶(hù)構(gòu)建，提供客戶(hù)基于WEB方式的報(bào)表處理系統(tǒng)，提供行業(yè)應(yīng)用相關(guān)報(bào)表應(yīng)用、預(yù)警報(bào)警聯(lián)動(dòng)服務(wù)（短信、郵件）等。

在應(yīng)用服務(wù)層平臺(tái)中，我首先考慮以下的基礎(chǔ)服務(wù)工具：

· 視頻播放工具：

提供視頻播放功能，具備視頻剪輯、視頻截屏、暫停、快進(jìn)、慢放等功能。在視頻播放時(shí)支持快速標(biāo)注功能，標(biāo)注后的視頻可以一鍵上傳至平臺(tái)保存，兼容主流廠家多種視頻格式。

· 視頻轉(zhuǎn)碼工具：

支持標(biāo)準(zhǔn)格式的轉(zhuǎn)碼（h264、mpeg4、mp4、3G/4Gp）、支持私有格式的轉(zhuǎn)碼（MP4（海康）、DAV（大華）、H264（大華）、H264（漢邦）、mbf（東方網(wǎng)力），統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成AVI格式文件；支持RTSP協(xié)議轉(zhuǎn)換為HLS，以支持CDN、微信客戶(hù)端等。

· 視頻搜索摘要工具：

采用分布式結(jié)構(gòu)，從監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)獲取視頻錄像文件（支持IPC、DVR、NVR等視頻采集與存儲(chǔ)設(shè)備信號(hào)）后，系統(tǒng)調(diào)度層對(duì)后端的智能濃縮與檢索服務(wù)器進(jìn)行管理，向服務(wù)器單元分配任務(wù)，并指定錄像文件的存儲(chǔ)路徑。后臺(tái)的智能濃縮與檢索服務(wù)器在完成任務(wù)后，將生成的濃縮錄像文件與快照信息存儲(chǔ)進(jìn)調(diào)度層指定的地址，供客戶(hù)端調(diào)看任務(wù)的結(jié)果。

鑒于目前接觸的行業(yè)客戶(hù)需求，在應(yīng)用服務(wù)層提供以下幾類(lèi)典型的應(yīng)用：

· 智能識(shí)別應(yīng)用類(lèi)：

√ 客流分析

√ 車(chē)輛違章

√ 視頻大數(shù)據(jù)

· 內(nèi)部應(yīng)用類(lèi)

√ 營(yíng)業(yè)廳客流

√ 機(jī)房監(jiān)控

√ 傳感數(shù)據(jù)融合類(lèi)

√ 智能小區(qū)

√ 智能停車(chē)場(chǎng)

在資源層，我們計(jì)劃提供視頻云存儲(chǔ)模塊（接口），如圖2所示。

圖2　

云存儲(chǔ)系統(tǒng)主要包括管理平臺(tái)MSMP、元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)MDN、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)DN、網(wǎng)管系統(tǒng)和客戶(hù)端，前端視頻流存入數(shù)據(jù)單元有兩種方式：

√ 一種為PU直接存入數(shù)據(jù)單元，此方式要求數(shù)據(jù)單元內(nèi)嵌流媒體接收模塊；

√ 另一種為PU視頻流先經(jīng)過(guò)NRU，NRU上會(huì)安裝一個(gè)存儲(chǔ)模塊，經(jīng)此存儲(chǔ)模塊存入數(shù)據(jù)單元。

同時(shí)在資源層采用云資源調(diào)度模塊，通過(guò)計(jì)算平臺(tái)云，多個(gè)智能分析應(yīng)用可以共享計(jì)算平臺(tái)云內(nèi)的計(jì)算資源，通過(guò)分布式計(jì)算的能力提高應(yīng)用性能，同時(shí)通過(guò)云平臺(tái)上應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)展的能力，動(dòng)態(tài)的在多個(gè)分析應(yīng)用之間調(diào)配計(jì)算能力；將實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼、分發(fā)服務(wù)的應(yīng)用構(gòu)建在云基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)上，監(jiān)控用戶(hù)對(duì)于實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼、分發(fā)服務(wù)器的請(qǐng)求數(shù)量，通過(guò)云平臺(tái)計(jì)算資源的自動(dòng)的擴(kuò)展和收縮，動(dòng)態(tài)的調(diào)整視頻服務(wù)器的數(shù)量。此外，平臺(tái)管理模塊集中部署在電信GSN資源上；VTDU、NRU能力模塊部署在LSN或其他分布式云資源池內(nèi)，采用MPLS-VPN或LSN方式，確保各模塊間IP三層可達(dá)。

另外從運(yùn)營(yíng)整體需求，把視頻診斷子系統(tǒng)也納入考慮，利用視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備資源的綜合管理與運(yùn)維，通過(guò)配置巡檢計(jì)劃，定期對(duì)監(jiān)控資源進(jìn)行信息采集，實(shí)現(xiàn)信息的展現(xiàn)與異常報(bào)警；通過(guò)以事件管理為中心的管理功能和流程，提高管理人員對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)維能力。

三、總結(jié)

網(wǎng)絡(luò)帶寬的高速發(fā)展為視頻、特別是高清視頻的分發(fā)奠定了基礎(chǔ)，海量的高清視頻數(shù)據(jù)為智能視頻分析提出了要求，云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展為動(dòng)態(tài)分配資源，實(shí)現(xiàn)智能視頻分析平臺(tái)化提供了有效的手段，運(yùn)營(yíng)商具有自身的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，云資源優(yōu)勢(shì)，這些都為我們建設(shè)智能視頻監(jiān)控分析平臺(tái)提供了保障，考慮到客戶(hù)的設(shè)備的多樣化，我們?cè)谄脚_(tái)建設(shè)中更多的參照視頻相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，如國(guó)標(biāo)、ONVIF等，同時(shí)支持支持720p、1080P、4K高清視頻流，而作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的提供者，我們力爭(zhēng)將視頻分發(fā)的QoS、動(dòng)態(tài)計(jì)算資源分配等做得最好，結(jié)合專(zhuān)業(yè)的視頻廠商，逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化、業(yè)務(wù)生態(tài)化、運(yùn)營(yíng)智慧化。

接下來(lái)我們基于這個(gè)智能視頻監(jiān)控分析平臺(tái)與傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)會(huì)展開(kāi)進(jìn)一步的融合，目前融合應(yīng)用大致分為兩種：

1、在視頻監(jiān)督傳感器應(yīng)用模式中，視頻與傳感器數(shù)據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)的前端設(shè)備中實(shí)現(xiàn)結(jié)合，視頻與數(shù)據(jù)被忠實(shí)地記錄在一起，使查證工作直觀準(zhǔn)確。

這一應(yīng)用可以在客流分析等場(chǎng)景得到很好的應(yīng)用。

2、在視頻輔助傳感器應(yīng)用模式中，視頻與傳感器的作用通過(guò)遠(yuǎn)端人的操作聯(lián)系起來(lái)，系統(tǒng)為人延伸了視覺(jué)與測(cè)量工具的使用范圍，并自動(dòng)向操作者返回測(cè)量數(shù)據(jù)。

這一應(yīng)用可以在遠(yuǎn)程指揮，網(wǎng)格化管理等方面進(jìn)行應(yīng)用。

未來(lái)的視頻應(yīng)用，也許不再僅限于單純的視頻監(jiān)控，很有可能與VR/AR相結(jié)合，將現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界相連，我們將通過(guò)智能分析平臺(tái)帶您走人虛擬世界，真正去還原某時(shí)某地的真實(shí)場(chǎng)景，讓我們的生活也充滿(mǎn)智慧。

［1］安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求.（GB/T28181-2011）.

［2］李麗婷.視頻監(jiān)控管理平臺(tái)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析［J］.中國(guó)安防，2014，06：110-112.

［3］SVAC產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品介紹［J］.中國(guó)公共安全，2014，16：178-180.

曾瑩（1977-），女，研究生，工程師，現(xiàn)供職于中國(guó)電信股份有限公司上海分公司新興業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理部，產(chǎn)品經(jīng)理。長(zhǎng)期從事產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及運(yùn)營(yíng)，特別是針對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、視頻監(jiān)控等領(lǐng)域進(jìn)行研究，對(duì)新技術(shù)、新應(yīng)用有獨(dú)特的見(jiàn)解，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。