程若廳，江新樂，夏 雷，王學(xué)斌，傅 鵬

（1. 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司 科技和信息化部（總工程師室），上海 200071；2. 上海申鐵信息工程有限公司，上海 200071）

音視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種主動(dòng)探測(cè)手段，可以把多個(gè)探測(cè)結(jié)果關(guān)聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，所記錄的信息具有完整性和真實(shí)性，不僅可記錄事件發(fā)生時(shí)的狀態(tài)，還可記錄事件發(fā)展的過程和處置結(jié)果，常作為事后調(diào)查的證據(jù)。為此，音視頻監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于多種安全生產(chǎn)管理場(chǎng)景，成為作業(yè)過程控制、安全管理的重要技術(shù)手段。

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸能力不斷增強(qiáng)、移動(dòng)互聯(lián)和圖像智能分析技術(shù)飛速發(fā)展，音視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路企業(yè)中的應(yīng)用場(chǎng)景更加多樣化，與其它應(yīng)用系統(tǒng)的信息融合更加緊密。房建、車務(wù)、貨運(yùn)、工務(wù)、機(jī)務(wù)、客運(yùn)、車輛、供電、非運(yùn)輸企業(yè)等為實(shí)現(xiàn)對(duì)重要設(shè)備設(shè)施、生產(chǎn)作業(yè)場(chǎng)所、重點(diǎn)安防區(qū)域等處所的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，配置了大量音視頻監(jiān)控資源（攝像機(jī)、拾音器、數(shù)字對(duì)講機(jī)、執(zhí)法記錄儀、手持終端等）及應(yīng)用系統(tǒng)。這些音視監(jiān)控頻資源和應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)用，為鐵路運(yùn)輸指揮、生產(chǎn)作業(yè)、公安保衛(wèi)等各項(xiàng)工作的有序開展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障，有效提升了鐵路安全生產(chǎn)管理水平[1]。

然而，大量音視頻監(jiān)控資源的分散和重復(fù)建設(shè)，造成資源浪費(fèi)、資源不能共享、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用安全不可控等問題，迫切需要從鐵路局集團(tuán)公司層面對(duì)鐵路企業(yè)既有的音視頻監(jiān)控資源加以深度集成和有效融合，制定技術(shù)規(guī)范和平臺(tái)運(yùn)用管理辦法，實(shí)現(xiàn)音視頻監(jiān)控資源的統(tǒng)一管理、維護(hù)，進(jìn)一步挖掘音視頻監(jiān)控資源的應(yīng)用價(jià)值[2]。

為此，提出“一套標(biāo)準(zhǔn)、一個(gè)平臺(tái)、一張專網(wǎng)”的集成平臺(tái)建設(shè)思路，開展鐵路企業(yè)音視頻監(jiān)控集成平臺(tái)（簡(jiǎn)稱：集成平臺(tái)）方案研究，在中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱：上海局）層面實(shí)現(xiàn)既有音視頻監(jiān)控資源的整合，構(gòu)建統(tǒng)一的安全認(rèn)證體系，研發(fā)以綜合監(jiān)控、圖像智能分析、資源管理、智能運(yùn)營維護(hù)（簡(jiǎn)稱：運(yùn)維）為核心的業(yè)務(wù)應(yīng)用，面向鐵路各級(jí)用戶的應(yīng)用需求開發(fā)定制化服務(wù)，為監(jiān)督檢查、應(yīng)急指揮和決策分析提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

1 現(xiàn)狀調(diào)查及問題分析

1.1 現(xiàn)狀調(diào)查

對(duì)上海局及其下屬各單位既有的除綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)之外的音視頻監(jiān)控資源及應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)用情況進(jìn)行全面調(diào)研，調(diào)研結(jié)果如表1所示。

表1 上海局音視頻監(jiān)控資源調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

上述音視頻監(jiān)控資源和應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)投資模式較為復(fù)雜，包括鐵路投資、外單位投資、租賃視頻廠商服務(wù)、鐵路投資與租賃組合等；其主要應(yīng)用場(chǎng)景包括：鐵路外部場(chǎng)所監(jiān)控（設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、公共場(chǎng)所安保監(jiān)控、新線建設(shè)施工監(jiān)控、道口、貨場(chǎng)等）、車間工廠等鐵路內(nèi)部場(chǎng)所監(jiān)控（車站內(nèi)場(chǎng)所監(jiān)控、站場(chǎng)區(qū)域監(jiān)控、鄰近營業(yè)線施工安全監(jiān)控等）以及其他場(chǎng)景監(jiān)控等。

1.2 問題分析

（1）信息安全缺乏保障：部分單位建設(shè)或租用的音視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境上，大部分不滿足網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)要求，缺乏完善的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施，安全防護(hù)能力和管控能力較弱，易遭受外部網(wǎng)絡(luò)攻擊，可能造成鐵路企業(yè)數(shù)據(jù)泄露，對(duì)企業(yè)形象造成不良影響；有些系統(tǒng)涉及鐵路敏感數(shù)據(jù)，卻直接部署在路外廠商機(jī)房中，存在一定的數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）音視頻監(jiān)控信息共享難以實(shí)現(xiàn)：由于缺乏統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，前端音視頻監(jiān)控設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、系統(tǒng)應(yīng)用的廠家眾多，各站段單位使用的音視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專線、局域網(wǎng)、辦公網(wǎng)等不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，系統(tǒng)之間難以互聯(lián)互通；這些系統(tǒng)基本是封閉運(yùn)行，缺乏統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)編碼不統(tǒng)一，系統(tǒng)接口不規(guī)范，無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和有效聯(lián)動(dòng)，給音視頻監(jiān)控資源的統(tǒng)一接入、音視頻文件集中存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)共享造成不便；對(duì)于部分站段單位租賃的路外單位建設(shè)的音視頻監(jiān)控資源，其信息接入和共享的難度更大。

（3）音視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維管理分散而混亂：目前，各站段單位使用的音視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維管理較為混亂，有些單位直接將系統(tǒng)委托給路外單位維保，但對(duì)委托單位缺乏有效管理和監(jiān)督；有些系統(tǒng)無專人負(fù)責(zé)運(yùn)維管理，設(shè)備故障或系統(tǒng)功能喪失后不能及時(shí)得到處理，設(shè)備或系統(tǒng)更不能有效開展計(jì)劃性維護(hù)保養(yǎng)，給使用和監(jiān)管單位帶來不便，也造成系統(tǒng)使用效率低和資源浪費(fèi)，給后續(xù)集中管控、開發(fā)智能分析應(yīng)用等帶來較大困難。

（4）音視頻監(jiān)控資源管理缺失：各站段單位建設(shè)的音視頻監(jiān)控資源規(guī)模龐大，應(yīng)用系統(tǒng)繁多，著重滿足本單位監(jiān)控業(yè)務(wù)需求，音視頻監(jiān)控資源缺乏規(guī)范化管理，大多數(shù)未建立設(shè)備臺(tái)賬管理，無法全面準(zhǔn)確掌握各類前端音視頻監(jiān)控設(shè)備的詳情及運(yùn)行狀況，無法給音視頻監(jiān)控資源改擴(kuò)建提供準(zhǔn)確決策依據(jù)，造成音視頻監(jiān)控資源的重復(fù)和無序建設(shè)。

2 建設(shè)目標(biāo)

研究建設(shè)一個(gè)統(tǒng)一、安全、高效、實(shí)用、智能的音視頻監(jiān)控集成平臺(tái)，為上海局各單位提供安全生產(chǎn)管控工具，滿足日趨緊迫的安全管理需求。

2.1 提升音視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力

集成平臺(tái)構(gòu)建“云管端”三位一體安全認(rèn)證體系，從“云管端”3個(gè)層級(jí)進(jìn)行全流程的安全管控，按照等保2.0標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，注重主動(dòng)防御，做到事前、事中、事后全流程管理，具備安全可信、動(dòng)態(tài)感知和全面審計(jì)等功能。

2.2 實(shí)現(xiàn)音視頻監(jiān)控資源的統(tǒng)一接入和數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)

集成平臺(tái)能夠接入支持國標(biāo)協(xié)議和主流廠商私有協(xié)議的設(shè)備，并為非國標(biāo)、非主流廠商的設(shè)備接入提供國標(biāo)網(wǎng)關(guān)模塊[3]，實(shí)現(xiàn)對(duì)既有音視頻監(jiān)控資源最大范圍的接入；依托上海局的音視頻私有云平臺(tái)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)管理，為音視頻監(jiān)控信息共享和集成應(yīng)用開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

2.3 實(shí)現(xiàn)音視頻監(jiān)控資源的信息共享和集成應(yīng)用

針對(duì)鐵路企業(yè)用戶（包括上海局及所屬站段）各類應(yīng)用場(chǎng)景中對(duì)音視頻監(jiān)控信息資源的訪問需求，集成平臺(tái)提供定制化信息共享服務(wù)；同時(shí)，集成平臺(tái)提供集成框架和統(tǒng)一規(guī)范，支持第三方應(yīng)用快速集成，滿足橫向和縱向的無縫擴(kuò)展要求，適應(yīng)智能化應(yīng)用等新技術(shù)的快速發(fā)展，為鐵路企業(yè)安全生產(chǎn)管理提供廣泛的音視頻資源共享服務(wù)。

2.4 提供音視頻監(jiān)控資源的統(tǒng)一運(yùn)維管理

對(duì)接入集成平臺(tái)的音視頻監(jiān)控資源實(shí)行統(tǒng)一運(yùn)維管理，按照統(tǒng)一規(guī)范建立既有音視頻監(jiān)控資源的履歷檔案，開發(fā)音視頻監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷、維護(hù)保養(yǎng)及更新改造的管理工具，提供統(tǒng)一的音視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維管理服務(wù)，支持音視頻監(jiān)控資源全生命周期管理，并為音視頻監(jiān)控系統(tǒng)的改擴(kuò)建決策提供準(zhǔn)確可靠的參考依據(jù)。

3 平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 技術(shù)架構(gòu)

音視頻監(jiān)控集成平臺(tái)依托上海局私有云平臺(tái)資源構(gòu)建，采用“一基座三中臺(tái)”架構(gòu)設(shè)計(jì)?！耙换信_(tái)”包括一個(gè)承載中臺(tái)的基于微服務(wù)的集群部署架構(gòu)的私有云能力基座、媒體中臺(tái)、數(shù)據(jù)中臺(tái)、解析中臺(tái)，如圖1所示。

圖1 集成平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)示意

（1）私有云能力基座：基于云計(jì)算環(huán)境部署，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化部署、高可用、彈性調(diào)度、路由管理、存儲(chǔ)管理及監(jiān)控告警，并為上層應(yīng)用提供基礎(chǔ)服務(wù)能力支撐，包括統(tǒng)一設(shè)備、統(tǒng)一配置、統(tǒng)一權(quán)限、統(tǒng)一工單、統(tǒng)一項(xiàng)目及統(tǒng)一日志。

（2）媒體中臺(tái)：提供統(tǒng)一的媒體服務(wù)能力，專注于實(shí)現(xiàn)各種不同媒體資源統(tǒng)一接入和處理。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控平臺(tái)、視頻會(huì)議平臺(tái)等只能接入某一種前端媒體數(shù)據(jù)，而媒體服務(wù)中臺(tái)支持多種協(xié)議接入，可同時(shí)接入視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議等，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一轉(zhuǎn)碼、分發(fā)、調(diào)??；并能提供標(biāo)準(zhǔn)的無插件媒體服務(wù)，可方便地實(shí)現(xiàn)任何資源點(diǎn)信息的一鍵調(diào)閱。

（3）數(shù)據(jù)中臺(tái)：提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問服務(wù)，以分布式云存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫為核心，數(shù)據(jù)讀寫性能更好，數(shù)據(jù)可靠性更高；采用各種可擴(kuò)展的大數(shù)據(jù)分析組件，支持?jǐn)?shù)據(jù)建模，實(shí)現(xiàn)各種多維大數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，同時(shí)提供可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)分析服務(wù)，能夠支撐豐富的視頻大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

（4）解析中臺(tái)：提供統(tǒng)一的智能分析服務(wù)框架，支持算法倉庫，可統(tǒng)一管理和調(diào)度車輛分析、人像分析、結(jié)構(gòu)化分析等不同的分析算法引擎，也可同時(shí)管理調(diào)閱圖形處理器分析資源，并提供統(tǒng)一的算法調(diào)度接口，為前端應(yīng)用提供快捷的算法服務(wù)，以快速實(shí)現(xiàn)各種智能分析應(yīng)用。

3.2 部署架構(gòu)

集成平臺(tái)按照中心節(jié)點(diǎn)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)分布式架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，部署架構(gòu)如圖2所示。

圖2 集成平臺(tái)部署架構(gòu)示意

中心節(jié)點(diǎn)機(jī)房作為集成平臺(tái)的中心節(jié)點(diǎn)，其各類系統(tǒng)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫部署在上海局自建的私有云平臺(tái)上，為集成平臺(tái)提供計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和安全等資源；在杭州、南京等區(qū)域節(jié)點(diǎn)機(jī)房部署區(qū)域節(jié)點(diǎn)平臺(tái)，就近接入該區(qū)域內(nèi)音視頻監(jiān)控資源。中心節(jié)點(diǎn)采用GB/T 28181-2016國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，接入下層的區(qū)域節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)上海局管轄區(qū)域內(nèi)各類音視頻監(jiān)控資源的匯聚接入。

私有云平臺(tái)采用超融合基礎(chǔ)架構(gòu)，用軟件定義技術(shù)來構(gòu)建計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和安全的統(tǒng)一資源池，并提供運(yùn)維管理、容災(zāi)備份、智能監(jiān)控等特性，為集成平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)用提供穩(wěn)定、可線性擴(kuò)容、安全、高效的私有云資源服務(wù)[4]。

4 網(wǎng)絡(luò)安全體系設(shè)計(jì)

集成平臺(tái)構(gòu)建“云管端”三位一體安全認(rèn)證體系，注重主動(dòng)防御，做到事前、事中、事后全流程管理，具備安全可信、動(dòng)態(tài)感知和全面審計(jì)等功能。所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)安全體系既能滿足國家的法律法規(guī)和中國國家鐵路集團(tuán)有限公司的要求，又要確保用戶方便使用，同時(shí)建設(shè)成本可控，全面保障音視頻監(jiān)控集成平臺(tái)的安全[5]。

4.1 設(shè)備準(zhǔn)入安全

為確保聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的接入安全，制定嚴(yán)格的設(shè)備準(zhǔn)入規(guī)則。準(zhǔn)入認(rèn)證機(jī)制具備主動(dòng)掃描現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備（IPC、PC、NVR等）的功能，以構(gòu)建資產(chǎn)庫，采用設(shè)備特征指紋技術(shù)，對(duì)前端設(shè)備的身份進(jìn)行合規(guī)性認(rèn)證，有效防范前端設(shè)備的非法私接仿冒行為。對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行深度協(xié)議過濾，準(zhǔn)入認(rèn)證設(shè)備部署在網(wǎng)絡(luò)匯聚層，對(duì)所有前端設(shè)備流量進(jìn)行深度檢測(cè)，只放行音頻、視頻、圖片等數(shù)據(jù)流，阻止病毒、惡意流量進(jìn)入專網(wǎng)環(huán)境，設(shè)備準(zhǔn)入機(jī)制如圖3所示。

圖3 設(shè)備準(zhǔn)入機(jī)制示意圖

準(zhǔn)入認(rèn)證設(shè)備具備前端設(shè)備身份認(rèn)證、傳輸數(shù)據(jù)協(xié)議過濾、高可靠性、彈性擴(kuò)展、圖形化展示等功能。即使有攻擊者通過偽造身份冒名接入網(wǎng)絡(luò)，攻擊行為也會(huì)被準(zhǔn)入認(rèn)證設(shè)備實(shí)時(shí)阻斷并告警，確保安全防護(hù)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。

4.2 網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)

平臺(tái)側(cè)安全設(shè)備和安全策略按照網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)三級(jí)要求進(jìn)行配置和部署。搭建邏輯隔離的軟件 定 義 廣 域 網(wǎng)（SD-WAN，Software Defined Wide Area Network）視頻專網(wǎng)通道，前端音視頻監(jiān)控設(shè)備和用戶監(jiān)控終端通過視頻專網(wǎng)鏈路通道實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)接入；設(shè)立網(wǎng)絡(luò)隔離安全區(qū)，集團(tuán)公司互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站群應(yīng)用與音視頻監(jiān)控集成平臺(tái)在隔離區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，保證應(yīng)用和數(shù)據(jù)的安全。

4.2.1 有線傳輸安全

集成平臺(tái)的有線傳輸采用直連光纖、鐵路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專線或SD-WAN加密通道（SD-WAN組網(wǎng)架構(gòu)如圖4所示），除了對(duì)具備條件的應(yīng)用場(chǎng)景采用直連光纖和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專線進(jìn)行物理隔離外，其他場(chǎng)景均采用SD-WAN專網(wǎng)加密通道進(jìn)行傳輸，對(duì)認(rèn)證過程和傳輸過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，并在虛擬專線上傳輸，以保證數(shù)據(jù)的私密性和安全性[6]。

圖4 SD-WAN組網(wǎng)架構(gòu)示意

4.2.2 無線接入安全

對(duì)于前端音視頻監(jiān)控設(shè)備不具備有線聯(lián)網(wǎng)條件的，均采用虛擬專有撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)（VPDN，Virtual Private Dial Network）無線專網(wǎng)流量方式進(jìn)行傳輸。從運(yùn)營商申請(qǐng)的物聯(lián)網(wǎng)卡開通私有接入點(diǎn)（APN，Access Point Name）用于VPDN業(yè)務(wù)，并為用戶配置一個(gè)VPDN專用域名，建立起虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN，Virtual Private Network）專用隧道，實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)通道的邏輯隔離，確保安全的無線數(shù)據(jù)傳輸。

4.3 平臺(tái)應(yīng)用安全

集成平臺(tái)的安全準(zhǔn)入?yún)⒖艰F路企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CR 722-2019《鐵路移動(dòng)智能終端互聯(lián)網(wǎng)安全接入平臺(tái)技術(shù)條件》[7]和上海局對(duì)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)安全管理要求，在聯(lián)網(wǎng)層面保證音視頻監(jiān)控資源和終端用戶的可信接入，數(shù)據(jù)傳輸過程完整可靠，針對(duì)特定點(diǎn)位可實(shí)現(xiàn)從傳輸?shù)酱鎯?chǔ)全程加密。集成平臺(tái)具備資產(chǎn)管理和安全管控等功能，資產(chǎn)管理主要包括終端資產(chǎn)注冊(cè)、注銷和管理；安全管控主要包括用戶認(rèn)證和行為監(jiān)控，用戶登錄時(shí)啟動(dòng)準(zhǔn)入檢查，通過數(shù)字證書認(rèn)證、用戶名/口令綁定設(shè)備標(biāo)識(shí)碼認(rèn)證等方式，對(duì)用戶進(jìn)行身份認(rèn)證，保證數(shù)據(jù)安全共享。

5 應(yīng)用功能設(shè)計(jì)

音視頻監(jiān)控集成平臺(tái)是一套集成化、智能化的信息融合系統(tǒng)，以地理信息系統(tǒng) （GIS，Geographic Information System）地圖為載體，融合各系統(tǒng)能力，滿足音視頻監(jiān)控豐富的基礎(chǔ)應(yīng)用和智能應(yīng)用需求。通過接入各類音視頻監(jiān)控資源，實(shí)現(xiàn)安防信息化集成與聯(lián)動(dòng)，應(yīng)用功能主要包括8個(gè)模塊：匯聚接入、綜合監(jiān)控、運(yùn)維管理、設(shè)備履歷管理、配置管理、圖像分析、性能優(yōu)化、日志管理，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意

5.1 匯聚接入

完成媒體網(wǎng)關(guān)、離線轉(zhuǎn)儲(chǔ)、節(jié)點(diǎn)匯聚的功能配置，實(shí)現(xiàn)音視頻監(jiān)控資源的整合接入。

（1） 媒體網(wǎng)關(guān)：配置國標(biāo)媒體網(wǎng)關(guān)功能模塊，實(shí)現(xiàn)非國標(biāo)、非主流廠商的音視頻監(jiān)控設(shè)備的國標(biāo)轉(zhuǎn)碼接入。

（2） 離線轉(zhuǎn)儲(chǔ)：在用戶端配置采集站設(shè)備，對(duì)離線音視頻監(jiān)控設(shè)備存儲(chǔ)的音視頻文件進(jìn)行集中存儲(chǔ)管理，采集站通過有線專網(wǎng)鏈路接入集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)離線音視頻文件集中存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程調(diào)用。

（3） 節(jié)點(diǎn)匯聚：各區(qū)域節(jié)點(diǎn)接入的音視頻監(jiān)控資源通過有線專網(wǎng)鏈路統(tǒng)一匯聚到中心節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)音視頻監(jiān)控資源的集中接入和統(tǒng)一管理。

5.2 綜合監(jiān)控

提供實(shí)時(shí)視頻預(yù)覽、錄像回放與檢索、云鏡控制、語音對(duì)講、電視墻管理等基本功能，方便各類用戶訪問所需的音視頻監(jiān)控信息資源。

（1） 實(shí)時(shí)視頻預(yù)覽：用戶可對(duì)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行圖片抓拍、快速上屏、即時(shí)回放、碼流選擇、窗口輪巡、畫面布局自定義、桌面預(yù)案、定時(shí)任務(wù)等操作。

（2） 錄像回放與檢索：用戶可對(duì)指定監(jiān)控點(diǎn)的錄像文件進(jìn)行多功能回放、隨機(jī)回放、單幀回放，回放時(shí)可進(jìn)行暫停、快放、慢放等操作。

（3） 云鏡控制：用戶可對(duì)指定監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行云臺(tái)和快球的方向控制、自動(dòng)掃描、光圈焦距管理、鏡頭縮放、云臺(tái)速度調(diào)節(jié)、預(yù)置位巡航設(shè)置、焦距調(diào)節(jié)等操作。

（4） 語音對(duì)講：用戶可對(duì)指定監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)語音對(duì)講和客戶端語音主動(dòng)呼叫操作。

（5） 電視墻管理：根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際電視墻布置，選擇相應(yīng)顯示風(fēng)格的電視墻，并配置好對(duì)應(yīng)通道的解碼器，按照不同用戶需求，提供基于電視墻的畫面瀏覽、電視墻窗口輪巡等功能。

5.3 運(yùn)維管理

支持無插件視頻預(yù)覽和基于電子地圖的查詢調(diào)閱，提供監(jiān)控點(diǎn)巡檢、視質(zhì)分析、告警管理，方便運(yùn)維人員實(shí)現(xiàn)音視頻監(jiān)控資源的統(tǒng)一運(yùn)維管理。

（1） 監(jiān)控點(diǎn)巡檢：開發(fā)智能巡檢算法，對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的在線狀態(tài)、設(shè)備告警狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞葏?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，提供監(jiān)控點(diǎn)在線數(shù)、離線數(shù)、告警數(shù)等分類統(tǒng)計(jì)信息展示。

（2） 視質(zhì)分析：開發(fā)圖像質(zhì)量分析算法，能夠檢測(cè)和分析設(shè)備碼流狀態(tài)、圖像狀態(tài)（視頻遮擋、視頻模糊、場(chǎng)景變更、視頻信號(hào)丟失、亮度異常等），定期分析圖像質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖像質(zhì)量問題。

（3） 告警管理：告警中心對(duì)各類告警信息進(jìn)行集中管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)告警、歷史告警、告警配置、告警知識(shí)庫等告警信息管理功能。

5.4 設(shè)備履歷管理

完成設(shè)備數(shù)據(jù)錄入、設(shè)備查詢、統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)音視頻監(jiān)控資源的“一機(jī)一檔”規(guī)范化管理，詳細(xì)記錄音視頻監(jiān)控設(shè)備的履歷參數(shù)，提供全生命周期的履歷臺(tái)賬管理，為音視頻監(jiān)控系統(tǒng)的改擴(kuò)建決策提供準(zhǔn)確可靠依據(jù)。

（1） 數(shù)據(jù)錄入：既有音視頻監(jiān)控資源建設(shè)單位完成設(shè)備數(shù)據(jù)的錄入，再由專業(yè)部門主管單位對(duì)錄入的設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行單條或批量審核。

（2） 設(shè)備查詢：提供對(duì)不同類型的音視頻監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)的查詢、錄入、編輯、查看詳情、刪除、導(dǎo)入導(dǎo)出、模板設(shè)置、地圖操作等功能，可查看指定類型的設(shè)備數(shù)據(jù)，設(shè)備類型、篩選條件、設(shè)備列表展示字段均可靈活設(shè)置。

（3） 統(tǒng)計(jì)分析：可按監(jiān)控區(qū)域、設(shè)備類型、聯(lián)網(wǎng)方式、專業(yè)部門等不同維度，對(duì)音視頻監(jiān)控設(shè)備信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并以圖表形式直觀展示。

5.5 配置管理

集成平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，支持多終端應(yīng)用訪問（包括網(wǎng)頁端、客戶端、移動(dòng)端、數(shù)據(jù)大屏），提供統(tǒng)一認(rèn)證和權(quán)限管理，支持靈活的系統(tǒng)組織架構(gòu)設(shè)置，以及細(xì)粒度的用戶和角色管理，方便系統(tǒng)管理員按照信息共享方案，控制不同用戶信息訪問權(quán)限。

（1） 組織架構(gòu)：設(shè)置所屬機(jī)構(gòu)的單位名稱、單位級(jí)別、單位類型、單位簡(jiǎn)稱、所屬轄區(qū)、單位編號(hào)、單位地址、聯(lián)系人名稱、聯(lián)系人電話、單位描述，提供組織機(jī)構(gòu)的增、刪、改和查詢功能。

（2） 用戶管理：提供用戶增、刪、改和查詢功能；一個(gè)用戶可以關(guān)聯(lián)多個(gè)角色，可設(shè)置用戶的有效期限及綁定IP；可設(shè)置用戶登錄后的業(yè)務(wù)主頁及同時(shí)播放的實(shí)時(shí)視頻路數(shù)。

（3） 角色管理：可為集成平臺(tái)用戶設(shè)置不同角色名稱、角色級(jí)別、角色描述，可為不同角色的用戶設(shè)置其登錄平臺(tái)后指定的菜單管理權(quán)限及功能使用權(quán)限；用戶可按視頻分組、視頻設(shè)備、設(shè)備屬性進(jìn)行視頻資源訪問授權(quán)；可設(shè)置不同角色對(duì)視頻資源的操作權(quán)限，包含實(shí)時(shí)查看、歷史回放、PTZ（Pan/Tilt/Zoom）控制、錄像下載等。

5.6 圖像分析

使用智能圖像分析算法，通過數(shù)據(jù)標(biāo)注、算法訓(xùn)練和應(yīng)用開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)音視頻監(jiān)控設(shè)備采集的圖像信息的分析處理，將分析結(jié)果進(jìn)行記錄或與其他信息進(jìn)行聯(lián)動(dòng)[8]。

（1） 數(shù)據(jù)標(biāo)注：利用矩形框標(biāo)注、多邊形標(biāo)注、關(guān)鍵點(diǎn)標(biāo)注等方法對(duì)動(dòng)態(tài)圖片、靜態(tài)圖片中的目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確框定，通過人工方式，可在人臉特征點(diǎn)的規(guī)定位置上標(biāo)注關(guān)鍵點(diǎn)，訓(xùn)練人臉識(shí)別模型。

（2） 算法訓(xùn)練：主要對(duì)圖像分類模型、物體檢測(cè)模型、圖像文字識(shí)別模型、圖像比對(duì)模型、視頻分類模型、視頻行為分析模型等進(jìn)行算法訓(xùn)練；算法主要識(shí)別圖片中是否含有指定物體、狀態(tài)或場(chǎng)景，物體的位置和標(biāo)記點(diǎn)名稱，提取圖片中的文字進(jìn)行識(shí)別，提取前景圖與背景圖中差異的像素區(qū)域，識(shí)別視頻中的對(duì)象屬性或場(chǎng)景屬性等信息。

（3） 異常檢測(cè)與預(yù)警：針對(duì)鐵路企業(yè)安全生產(chǎn)的各種應(yīng)用場(chǎng)景，基于圖像分析算法，定制各類異常檢測(cè)與預(yù)警應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、站場(chǎng)區(qū)域的煙霧、火光、大機(jī)侵線、移動(dòng)偵測(cè)、越界報(bào)警、扶梯逆行檢測(cè)、人群密度報(bào)警、電子圍欄周界警戒等異常情況的實(shí)時(shí)檢測(cè)和預(yù)警聯(lián)動(dòng)。

5.7 性能優(yōu)化

利用碼流轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，有效降低前端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，利用時(shí)間同步機(jī)制為實(shí)時(shí)采集的音視頻數(shù)據(jù)準(zhǔn)確標(biāo)記時(shí)間戳，保證集成平臺(tái)的可用性和用戶體驗(yàn)。

（1） 層級(jí)碼流轉(zhuǎn)發(fā)：某個(gè)監(jiān)控點(diǎn)視頻可能會(huì)被多個(gè)不同層級(jí)的不同用戶并發(fā)調(diào)閱，例如A-B-C三級(jí)域，A和B都調(diào)閱C的一個(gè)前端監(jiān)控點(diǎn)，C需要同時(shí)向A和B發(fā)送兩路碼流，帶寬消耗大；鑒于前端監(jiān)控點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源有限，使用層級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)后，C只需要向B發(fā)送一路碼流，B再向A轉(zhuǎn)發(fā)碼流。

（2） 時(shí)間同步：集成平臺(tái)提供網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP，Network Time Protocol）同步機(jī)制，實(shí)現(xiàn)中心節(jié)點(diǎn)上層平臺(tái)與區(qū)域節(jié)點(diǎn)下層平臺(tái)時(shí)間同步，中心節(jié)點(diǎn)平臺(tái)到用戶監(jiān)控終端時(shí)間同步，中心節(jié)點(diǎn)平臺(tái)到前端音視頻監(jiān)控設(shè)備時(shí)間同步。

5.8 日志管理

制定統(tǒng)一的操作日志和系統(tǒng)日志規(guī)范，提供日志查看、調(diào)用鏈分析等功能，方便系統(tǒng)管理員掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況及用戶使用情況，為故障診斷、系統(tǒng)調(diào)優(yōu)、用戶使用情況分析、安全審計(jì)提供支持。

（1） 操作日志查看：可按指定條件查詢操作日志，列表查看詳細(xì)的日志記錄，包括日志時(shí)間、操作用戶名、登錄IP地址、操作動(dòng)作、操作對(duì)象類型、操作對(duì)象、操作結(jié)果、操作內(nèi)容詳情及操作（查看詳情或調(diào)用鏈）等信息。

（2） 系統(tǒng)日志查看：可查看指定服務(wù)器、組件和服務(wù)的系統(tǒng)日志信息，通過其中的錯(cuò)誤碼可詳細(xì)了解系統(tǒng)錯(cuò)誤情況及相應(yīng)的處理建議。

（3） 調(diào)用鏈分析：支持查看操作日志及系統(tǒng)日志中的調(diào)用鏈，方便系統(tǒng)管理員了解一次業(yè)務(wù)操中涉及到的所有組件間的調(diào)用關(guān)系，以及這些組件的異常狀況及相關(guān)日志，以快速定位異常問題原因。

6 結(jié)束語

音視頻監(jiān)控集成平臺(tái)對(duì)各專業(yè)部門獨(dú)立建設(shè)和運(yùn)用的既有音視頻監(jiān)控資源進(jìn)行接入和整合，實(shí)現(xiàn)音視頻監(jiān)控資源分區(qū)域、分專業(yè)和全局共享，提高了上海局范圍內(nèi)的音視頻監(jiān)控資源利用率，充分滿足各專業(yè)部門、各級(jí)安全生產(chǎn)指揮中心對(duì)音視頻監(jiān)控資源的不同使用需求，成為鐵路運(yùn)輸指揮、生產(chǎn)

作業(yè)監(jiān)控、治安防范、安全生產(chǎn)監(jiān)督的重要輔助手段，對(duì)提升管理效能具有重要意義。集成平臺(tái)從“云管端”3個(gè)層級(jí)進(jìn)行全方位安全管控，保證鐵路企業(yè)音視頻數(shù)據(jù)的安全；通過實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)一運(yùn)維管理和規(guī)范化履歷管理，大大提升音視頻監(jiān)控資源使用效率，可為音視頻監(jiān)控系統(tǒng)的改擴(kuò)建決策提供準(zhǔn)確依據(jù)，有助于改變以往音視頻監(jiān)控資源分散建設(shè)、重復(fù)投資的不利局面。

按照“一套標(biāo)準(zhǔn)、一張專網(wǎng)、一個(gè)平臺(tái)”的建設(shè)原則，集成平臺(tái)旨在集團(tuán)公司層面實(shí)現(xiàn)各類音視頻監(jiān)控資源的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一調(diào)閱、統(tǒng)一分析、統(tǒng)一運(yùn)維、統(tǒng)一管理和統(tǒng)一防護(hù)。為規(guī)范和加強(qiáng)管理，充分發(fā)揮集成平臺(tái)在鐵路運(yùn)輸安全和生產(chǎn)指揮中的作用，特制定《中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司音視頻監(jiān)控平臺(tái)（系統(tǒng)）建設(shè)管理指導(dǎo)意見》和《中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司音視頻監(jiān)控平臺(tái)運(yùn)用維護(hù)管理辦法》，明確規(guī)定前端設(shè)備接入、專網(wǎng)傳輸通道、后臺(tái)服務(wù)等運(yùn)用及維護(hù)管理的具體要求。