楊萌

（貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000）

根據(jù)交通運輸部《關(guān)于印發(fā)<全國高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測工作實施方案>和<全國高速公路視頻云聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求>的通知》以及貴州省委省政府《關(guān)于推進貴州省視頻共享調(diào)度中臺建設工作方案》的要求，為全面建設貴州省交通領域“可視、可測、可控、可服務”的運行監(jiān)測體系，不斷提升綜合交通服務能力和監(jiān)管水平，更好地滿足人民群眾高品質(zhì)出行需求，貴州省將作為全國試點，在2020 年6 月30 日前率先開展視頻云平臺建設并與部級平臺實現(xiàn)視頻聯(lián)網(wǎng)。本文主要討論貴州交通建設集團有限公司S15 松從高速松銅段視頻上云匯聚點的建設。

1 現(xiàn)狀及需求分析

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

（1）建設規(guī)模。S15 松從高速（松銅段）分中心為松桃路段分中心，全路段共有攝像機數(shù)量為152 個，其中互通立交視頻數(shù)量5 路，服務區(qū)/停車區(qū)視頻數(shù)量8 路，橋梁/特殊路段視頻數(shù)量3 路，收費廣場視頻數(shù)量8 路，隧道視頻數(shù)量112 路，超限檢測站視頻數(shù)量4 路，ETC 門架視頻數(shù)量12 路。

（2）視頻管理體制。本項目監(jiān)控視頻系統(tǒng)采用“省中心級監(jiān)控平臺—銅仁區(qū)域中心級監(jiān)控平臺—松桃路段級監(jiān)控平臺—基層監(jiān)控單元”四級管理架構(gòu)。其中，省中心級監(jiān)控平臺、片區(qū)中心級監(jiān)控平臺由貴州省交通運輸廳統(tǒng)一建設、管理。路段分中心級和基層單位（隧道所）的視頻管理平臺由本項目完成。

（3）視頻聯(lián)網(wǎng)標準。貴州省交通行業(yè)視頻建設標準按照《貴州省交通行業(yè)高清視頻聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求》執(zhí)行，視頻傳輸均采用H.264 數(shù)字壓縮技術(shù)。

（4）視頻系統(tǒng)構(gòu)成。本項目路段分中心、基層單位的視頻管理平臺已配置接入服務器、視頻管理服務器、IP-SAN存儲、視頻交換機、解碼器、工作站、顯示屏等視頻監(jiān)控設備。貴州省視頻系統(tǒng)采用多級聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。省中心級視頻監(jiān)控平臺作為核心節(jié)點，與9 個片區(qū)中心級視頻監(jiān)控平臺級聯(lián)，片區(qū)中心級視頻監(jiān)控平臺與區(qū)域內(nèi)的路段分中心級聯(lián)，路段分中心視頻監(jiān)控平臺再與路段隧道所視頻監(jiān)控平臺級聯(lián)，基層視頻監(jiān)控平臺收斂沿線監(jiān)控攝像機，各級平臺通過SIP 協(xié)議或SDK 包進行信令和數(shù)據(jù)傳輸，由此形成視頻多級聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

1.2 通信傳輸網(wǎng)絡

原有通信傳輸網(wǎng)：本項目依托取消省界收費站項目的實施，已完成對SDH 系統(tǒng)升級改造，目前路段接入層網(wǎng)絡采用2.5G 環(huán)網(wǎng)，能夠滿足各收費站高清視頻圖像傳輸至分中心的帶寬要求。松銅高速通信傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀如表1。

1.3 網(wǎng)絡安全防護

（1）路段分中心配置下一代防火墻（配備防病毒模塊+入侵防御模塊）、日志審計設備等。

（2）收費站配置下一代防火墻（配備防病毒模塊+入侵防御模塊）及門架接入防護網(wǎng)關(guān)。

此部分已納入貴州省高速公路機電系統(tǒng)網(wǎng)絡升級改造工程項目中，不在本次設計范圍內(nèi)。

2 網(wǎng)絡架構(gòu)

結(jié)合貴州省和本項目實際情況，貴州交通行業(yè)視頻云聯(lián)網(wǎng)工程總體架構(gòu)采用“前端攝像機—路段分中心—省級云平臺—部級云平臺”架構(gòu)。

表1 松銅高速通信傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀

設計方案遵循《全國高速公路視頻云聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求》，通過新增視頻云網(wǎng)關(guān)和租用運營商VPN 專線，將視頻圖像推送至省級云平臺，結(jié)合貴州省高速公路網(wǎng)絡帶寬資源現(xiàn)狀，綜合考慮建設投資、帶寬資源、改造費用、協(xié)同施工等因素后，為實現(xiàn)貴州高速公路視頻資源100%匯聚和分發(fā)要求，視頻上云網(wǎng)關(guān)采用分布式部署方式。低碼流視頻實時推送，高清碼流視頻按需調(diào)用上云，僅在視頻圖像接入數(shù)量較多的路段分中心、隧管站部署視頻上云網(wǎng)關(guān)，對于收費站和服務區(qū)不再配置視頻上云網(wǎng)關(guān)，如圖1 所示。

通過租用通信運營商的互聯(lián)網(wǎng)VPN 加密網(wǎng)絡，實現(xiàn)路段視頻上云網(wǎng)關(guān)和省級云平臺的通訊鏈路，每個路段到云平臺平均需要按照每100 路圖像50M 帶寬租用專用VPN 加密網(wǎng)絡。后期可隨著視頻匯聚點數(shù)量及部分視頻匯聚點的視頻數(shù)量的增多，需新增租用運營商專線網(wǎng)絡及提高已租用運營商專線帶寬。

圖1 貴州省視頻云聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)圖

3 路段監(jiān)控分中心（路段匯聚點）

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

路段視頻云聯(lián)網(wǎng)建設內(nèi)容主要是在已建的各級視頻管理平臺網(wǎng)絡出口側(cè)配置視頻上云網(wǎng)關(guān)。對于直接上傳至路段監(jiān)控分中心的視頻圖像（4M 高清碼流），通過路段監(jiān)控分中心的視頻上云網(wǎng)關(guān)按照低碼流（不低于32Kbps）實時推送，高碼流（不低于1Mbps）按需推送的要求，通過運營商提供的VPN 鏈路上傳至省級云平臺。對于已在下級單位轉(zhuǎn)碼的視頻圖像則直接旁路輸出上云，不需二次轉(zhuǎn)碼。

3.2 建設方案

根據(jù)《貴州交通行業(yè)省級調(diào)度和應急指揮系統(tǒng)視頻云聯(lián)網(wǎng)工程實施方案》，視頻上云網(wǎng)關(guān)部署在視頻匯聚點—--路段分中心，根據(jù)《全國高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)檢測工作實施方案》要求，實現(xiàn)上云接入高速公路沿線視頻系統(tǒng)包括橋、服務區(qū)、收費廣場、超限檢測站點以及ETC 門架視頻，經(jīng)核實，本路段道路監(jiān)控圖像共計40 路。需在松桃路段分中心部署Ⅰ型視頻上云網(wǎng)關(guān)設備1 臺。并相應配置視頻交換機、前端準入設備、UPS 和服務器機柜等設備。

3.3 系統(tǒng)功能

視頻上云網(wǎng)關(guān)設備應實現(xiàn)以下功能：

（1）主流設備接入：支持Onvif 設備接入，支持GB/T 28181 或GB/T 28059 設備接入；支持不同廠家、不同型號的視頻監(jiān)控設備接入，兼容主流廠家的IPC、DVR/NVR/CVR；支持設備批量導入/導出；支持攝像機名稱OSD 設置，支持前端設備自動搜索發(fā)現(xiàn)。

（2）視頻接入：實時視頻流直接從IPC 接入，錄像視頻流從存儲設備接入，即能確保在路段平臺異常時，部/省級云平臺仍可獲取所有高速實時監(jiān)控視頻，又能查詢回放路段存儲的錄像視頻，提供全網(wǎng)視頻資源在線率。

（3）全量視頻轉(zhuǎn)碼：具備支持將接入的全部視頻資源轉(zhuǎn)換為不低于32Kbps 低碼流（25 幀、CIF 分辨率）和不低于1Mbps 高碼流（25 幀）兩種符合H.264 標準的碼流；轉(zhuǎn)碼服務狀態(tài)表滿足《全國高速公路視頻云聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求》附錄

3 要求。

（4）碼流分發(fā)：支持雙機制碼流分發(fā)，即部/省級云平臺的按需調(diào)閱分發(fā)以及公眾號訪問的全量分發(fā)，減少整個系統(tǒng)對網(wǎng)絡帶寬的要求。

（5）一機一檔：對接入的視頻資源單獨設置一機一檔信息，同時也支持設置本機一機一檔信息，支持所有一機一檔信息上傳至省級云平臺，支持省級云平臺遠程修改。

（6）視頻監(jiān)控截圖及管理：具備提供視頻監(jiān)控設備資源每隔5 分鐘截圖及查詢調(diào)閱截圖能力，并向視頻云平臺提供服務。支持截圖要CIF 及以上的分辨率的JPG 文件，每次截圖保留時間不少于7 天。

（7）平臺互聯(lián)：支持通過RTMP 協(xié)議向視頻云平臺傳輸視頻碼流；支持通過GB28181、GB28059 等主流協(xié)議對接第三方視頻平臺。

（8）負載均衡：支持多臺設備間級聯(lián)，實現(xiàn)系統(tǒng)負載均衡。

（9）視頻質(zhì)量診斷：實現(xiàn)接入攝像機圖像質(zhì)量檢測服務，包括丟失檢測、清 晰度檢測、噪聲檢測、亮度檢測、閃爍檢測、條紋檢測、凍結(jié)檢測、遮擋檢測等18 項視頻質(zhì)量問題，并支持將檢測結(jié)果推送至視頻云平臺。

（10）全網(wǎng)統(tǒng)一授時：具備與視頻云平臺進行時間同步功能，全網(wǎng)設備統(tǒng)一北斗授時時間。支持同步前端攝像槍時鐘。

（11）視頻加密傳輸：上云網(wǎng)關(guān)和部/ 省云平臺間控制信令全部通過VPN 隧道傳輸，視頻碼流采用URL 鑒權(quán)功能，提高視頻資源防盜能力，URL 由播放地址、驗證串組成，驗證串包含失效時間，視頻流數(shù)據(jù)在傳輸過程中使用SSL加密。

（12）標準的數(shù)據(jù)上傳接口：數(shù)據(jù)傳輸采用JSON 數(shù)據(jù)格式，傳輸過程符合請求/響應模式；提供支持https 協(xié)議的視頻推送接口；提供支持https 協(xié)議的云臺控制接口，通過此接口對攝像機進行云臺控制；提供路段內(nèi)全部攝像機的設備信息、點位信息、在線狀態(tài)等信息。

（13）主動注冊協(xié)議：控制命令鏈路、視音頻傳輸鏈路均由視頻上云網(wǎng)關(guān)主動發(fā)起連接到省級云平臺，以適應各種網(wǎng)絡環(huán)境部署。支持當前注冊狀態(tài)顯示、設備列表及變更上報、實時視頻預覽、云臺控制、錄像檢索回放、報警信息/一機一檔/電子地圖上報、透明網(wǎng)絡傳輸?shù)取?/p>

（14）平臺互聯(lián)：支持下聯(lián)國標28181 平臺，接入路段、地方公安等平臺視頻資源；支持上聯(lián)國標28181 平臺，可向地方平臺推送高速視頻。

（15）雙網(wǎng)口傳輸：支持雙網(wǎng)口視頻傳輸，其中一個網(wǎng)口接入路段等監(jiān)控私網(wǎng)，接入攝像槍視頻；另外一個網(wǎng)口接入視頻匯聚網(wǎng)，將攝像槍視頻上傳至省級云平臺，解決跨網(wǎng)絡傳輸及安全防護。支持雙網(wǎng)卡路由配置。

（16）內(nèi)嵌視頻基礎應用軟件：支持視頻預覽、截圖調(diào)閱、錄像檢索/回放/下載、云臺控制、視頻資源列表和狀態(tài)信息查看、日志管理、遠程固件升級等功能。

4 基層單位（隧道管理站）

4.1 系統(tǒng)構(gòu)成

隧道管理所：鑒于隧道管理所接入視頻圖像數(shù)量較多，為有效節(jié)省路段接入層帶寬資源，在隧道管理所統(tǒng)一配置視頻上云網(wǎng)關(guān)，將所有視頻圖像進行集中轉(zhuǎn)碼（不低于32Kbps）后全量推送至路段監(jiān)控分中心。視頻上云網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)功能和技術(shù)指標要求與監(jiān)控分中心中心配置相同，網(wǎng)關(guān)規(guī)格根據(jù)接入路數(shù)，選擇視頻上云網(wǎng)關(guān)設備。隧道圖像視頻云聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖2。

圖2 隧道圖像視頻云聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成圖

4.2 建設方案

根據(jù)《貴州交通行業(yè)省級調(diào)度和應急指揮系統(tǒng)視頻云聯(lián)網(wǎng)工程實施方案》，視頻上云網(wǎng)關(guān)部署在視頻匯聚點——隧道管理站，經(jīng)核實，本路段隧道監(jiān)控圖像共計112 路，本項目松桃在隧管站與松桃分中心同址合建，即在分中心部署Ⅰ型視頻上云網(wǎng)關(guān)設備1 臺。

5 軟件構(gòu)成

5.1 系統(tǒng)軟件

操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)管系統(tǒng)、云視頻管理控制平臺軟件、轉(zhuǎn)碼服務軟件、流媒體軟件、OAUTH 2.0 授權(quán)管理軟件、防病毒軟件。

5.2 應用軟件

系統(tǒng)管理模塊、通信模塊、攝像機信息管理模塊、視頻推送管理模塊、設備狀態(tài)管理模塊、視頻轉(zhuǎn)碼服務模塊、視頻推送服務模塊、認證授權(quán)管理模塊。