多源異構安防系統一體化集成設計研究

程存學 朱錦泉 劉世棟

（92117部隊 北京 100072）

多源異構安防系統一體化集成設計研究

程存學 朱錦泉 劉世棟

（92117部隊 北京 100072）

在充分研究安全技術防范系統現狀和發展趨勢的基礎上，本文提出各類安防子系統的一體化集成設計思想和技術架構，定義了基本構件與實現機制，將不同格式的視頻資源、異構報警系統以及不同種類的安全技術防范設備在統一平臺上進行集成，實現數據視圖和通用功能操作，具備良好的擴展性和健壯性，為安全技術防范系統綜合集成奠定技術基礎。

多源異構 安全技術防范 集成設計 構件

1 引言

隨著微電子、計算機、網絡、通信、視頻壓縮、報警探測以及報警聯動技術的迅速發展，以網絡為基礎，以數字視頻壓縮、傳輸、存儲和智能處理為核心，以全要素報警聯動為目標的新型監控報警系統不斷涌現，引發了安全技術防范行業的技術革命，受到了學術界、產業界和使用部門的高度重視。安全技術防范產品進入了一個快速發展時期，由原來的模擬產品（探測、報警、視頻監控）發展到網絡攝像機、智能視頻設備、有線/無線傳輸設備等多種產品。可以說，數字化、網絡化和智能化主導了安全技術防范產品和系統的發展方向[1]。但是，由于歷史原因，在安全技術防范領域長期缺乏可供遵循的統一權威標準，設備種類繁多、品牌混雜，不同廠家的設備技術體系不一致，采用的標準各異，相互之間難以兼容。已建成的安全技術防范系統由于采用了不同廠商的設備和系統，相互之間難以實現互聯互通互操作，無法達到信息資源的共享。因此，運用一體化綜合集成技術，設計實現覆蓋整個城市或整個行業的安全技術防范綜合集成平臺十分必要，該平臺既能夠集成已經建成的多種技防系統和設備，同時又能夠著眼技防產業未來發展。為此，本文綜合論述多源異構安全技術防范系統集成平臺設計思想，將不同格式的視頻資源、異構報警系統以及不同種類的安全技術防范設備，集成為一個統一系統，屏蔽差異，向上提供統一的調用接口，使接入集成平臺的所有技

防資源對用戶操作一致，界面統一、報警輸出和處置預案管理一致[2]。對使用該平臺的用戶而言，調用資源與設備無關、與網絡無關、與格式無關。這個集成平臺既要屏蔽或兼容原有系統的數據源和探測、監控、報警機制，實現技術、架構、探測、報警與處置通用化、標準化，還能夠給決策者提供實時、統一的數據視圖和通用功能操作，具備良好的擴展性和健壯性。

2 平臺設計

該集成平臺可以實現整個城市或整個行業跨區域的統一監控、統一報警、統一存儲、統一管理、統一處置預案、統一出警管理、統一效能評估、統一資源共享，為城市管理者和各行業管理決策者提供一種全新集成平臺[3]。集成平臺主要由三類主要服務器組成。

（1）核心服務器。該服務器主要完成對接入系統平臺內的所有設備和各類子系統（監控子系統、報警子系統等）的管理，其管理內容包括對子系統和設備的注冊認證、監控調度接入平臺內所有子系統和設備的工作狀態，各個子系統擁有者和系統管理員以及系統用戶的角色注冊管理，對訪問中心管理服務平臺客戶進行授權認證和軌跡記錄。

（2）存儲服務器。該服務器是系統的存儲管理中心，由于接入集成平臺的子系統和設備部署分散，依據單位、行業地理分布和邏輯分布形成了若干的存儲模塊，所有的存儲模塊都接受中心存儲服務器的調度管理，存儲服務器實時監視這些存儲模塊的存儲空間，并根據網絡中數據流量、存儲模塊空間的情況生成合理的存儲策略和方案，以便充分利用網絡資源。此外，存儲服務器外接高可靠性的存儲設備，對一些重要信息進行遠程異地備份，確保信息的安全。

（3）系統設備維護服務器。該服務器對接入集成平臺的各個子系統和各類設備實時監視其工作狀態，按照巡檢策略，定時對接入系統服務平臺的各類子系統和設備運行狀態進行監測，顯示各類子系統與設備的基本運行參數，形成系統運行狀態日志，對發生的故障能夠自動識別、分類報警，減少接入子系統故障的處理時間。

集成平臺基本類定義及層次關系如圖1所示。

圖1 集成平臺基本構件定義及層次關系

為了確保集成平臺具有良好的健壯性、可伸縮性和擴展性，便于日后依據用戶數量和使用類型進行維護和修改，必須對系統進行層次結構的劃分。各層包含不同的構件群[4]，上一層所需的服務由下一層提供，最下面一層的構件與各前端接入子系統和設備動態鏈接通信，各層之間按照系統定義的協議進行數據交換。

3 功能和構件設計

3.1 接口層構件設計

負責前端各類子系統（視頻監控子系統、報警子系統以及各類設備）的無縫接入和集成化控制，通過定義各類動態鏈接庫和協議解釋，為上層提供支撐服務。主要進行動態鏈接庫和協議的導入，并進行鏈接封裝。對上層而言，鏈接關系和協議均已經封裝，呈現只是調用接口。主要類定義如下：

（1）以網絡視頻錄像機(NVR：Network Video Recorder)和硬盤錄像機（DVR:Digital Video Recorder）為核心視頻監控系統接入功能類（VideoXVRInterface）,提供以NVR（DVR）為核心的視頻監控系統協議解析，包括監控系統視頻流媒體協議解析、設備控制（包括矩陣）策略解釋生成、報警聯動策略生成、設備巡檢路由生成、視頻流分發路由策略生成等。

在以NVR和DVR為核心的視頻監控系統接入功能類定義中，各個操作的功能如下：

①CreateVideoList()操作主要完成接入視頻監控系統所有設備列表，主要控制關系表，封裝在一個完整的鏈表中，供功能層調用服務。

②InitVideoPort()完成接入集成平臺端口分配，端口信息存儲在系統平臺生成的外部系統端口列表數據庫中，在集成平臺中預留此端口，供上層功能調用服務。

③VideoProtocalInterpret()完成接入系統視頻壓縮標準解釋、監控系統中所有矩陣設備協議解釋、所有云臺控制協議解釋，形成完整的平臺接入協議解釋鏈表，存儲在平臺對應的設備控制數據表中，供上層調用服務。

④VideoAlarmConnect()完成接入系統所有監控視頻與報警聯動策略生成，形成報警聯動視頻關聯矩陣，存儲在集成平臺的報警聯動數據表中，為上層調用服務。

⑤VideoDistribute()完成接入視頻監控系統視頻分發策略的解釋，形成集成平臺的視頻分發和調用的基礎策略，以接入視頻系統監控點為信源，為集成平臺生成視頻訂閱、分發、視頻流路由關聯表，存儲在集成平臺視頻分發數據表中，供上層調用服務。

⑥VideoControl()完成接入視頻監控系統設備控制策略的解析，形成集成平臺控制各個接入視頻監控系統設備的關聯

表，存儲在集成平臺的設備控制數據庫中。供上層調用服務。

⑦VideoDeviceCheck()完成接入視頻監控系統設備巡檢策略的解析，形成集成平臺對前端設備自動和手動定時巡檢的策略表，存儲在集成平臺的設備巡檢及設備狀態數據表中，為上層調用服務。

⑧VideoLinkReslut()完成接入視頻監控系統與平臺集成鏈接得到的結果生成表，存儲在集成鏈接數據表中，為上層系統維護提供依據。

⑨VideoErrorInformation()完成鏈接出錯信息收集，形成鏈接出錯信息表，存儲在集成平臺的錯誤信息表中，為系統修改提供服務。

（2）報警聯網系統接入功能（AlarmNETInterface）,提供報警聯網系統協議解析，設備控制策略解釋及生成，報警分發策略生成、設備巡檢路由生成等。其各個類的屬性與操作涵義同視頻監控系統類。

（3）報警設備接入功能類（AlarmDeviceInterface），提供報警設備協議解析，設備控制策略解釋及生成，報警分發策略生成、設備巡檢路由生成等。

（4）其他接入類（GeneralInterface）提供基于運營商基礎設施所有監控報警應用系統的接口，完成系統或設備協議解析，報警聯動策略生成、系統或設備巡檢等。

3.2 核心服務層

核心服務層是集成平臺里最重要的一層，在該層接收底層接口類生成的各類關聯表以及協議解析內容，將接入集成平臺的各類視頻監控子系統、報警子系統、以及其它各類設備報警隊列、視頻調度策略、報警與視頻聯動策略、報警與視頻分發策略等與相應電子地圖關聯、與集成平臺報警處置預案關聯、與公安公共處置平臺關聯（例如110、119、122）、與平安城市指揮中心關聯（或與城市應急指揮系統關聯），同時進行信息分類和分級，視頻調用啟用視頻策略，將視頻流分發到相應的端口和客戶機，報警調用啟動報警策略，將報警信息分級、分類，按照報警級別，級別高的優先，同時啟動報警聯動策略，調用對應的視頻監控場景，并將報警信息按照設備級、事件級封裝啟動上級聯動策略。所有處置均屏蔽了各子系統提供的接口差異，對功能進行整理和分類，向上提供統一的調用接口。

（1）GIS關聯類（GISLinkClass）：調用底層視頻監控、聯網報警以及其他底層接口類生成的關聯表，在對應的電子地圖圖庫中標注集成平臺防范區域的所有態勢，聯動數據庫中相關數據表，形成報警區域的警力分布、道路分布、報警點區域地志分布等信息。

（2）報警關聯類（AlarmQueueClass）：調用底層各類生成的報警信息表，依據預先定義的報警等級劃分策略，對報警信息進行排隊，級別高的優先提供給上層展示，同時啟動本級報警分發類，轉發報警到城市應急指揮中心（或平安城市指揮中心）或公安的三臺合一系統。

（3）視頻聯動類（VideoCoupledClass）：調用底層各類生成的視頻聯動表，依據預先定義的視頻聯動策略，啟動視頻聯動分發策略，轉發視頻到上層綜合展示或啟動本層報警視頻分發類轉發到城市應急指揮中心（或平安城市指揮中心）。

（4）設備控制類（DeviceControlClass）：調用底層各類生成的設備表，依據預先定義的設備控制策略，生成控制流程，供上層設備維護控制類對全網所有可控設備進行控制。

（5）處置預案類（SupportPlanClass）,根據本級提供的報警類型，報警級別以及報警聯動GIS與視頻的信息，啟動對應的警情處置預案，供上層綜合展示類實用。

（6）數據庫關聯類（DBCoupledClass）：提供和數據庫相關的各種功能，將低層形成的各類數據表和本級形成的各類關聯表統一管理。

（7）報警視頻分發類（InforDispenseClass）：根據本級生成的報警級別及聯動關系，將報警信息、視頻聯動信息、報警處置預案信息等統一轉發到公安對應臺位、城市應急指揮中心以及各個接入系統的處置部門，同時記錄各類分發要素（例如分發時間、事件類型、發送與接收者基本信息等）。

（8）設備巡檢類（DeviceCheckClass）:依據底層生成的所有接入集成平臺的設備列表以及設備或分系統聯動關系表，生成所有設備巡檢的關系表，供上層設備控制維護類進行自動或手動巡檢。

3.3 應用層

應用層主要包括六類，分述如下。

（1）角色管理類（SystemRoleClass）,實現全網用戶級別、角色劃分、用戶權限管理，用戶身份認證以及用戶使用軌跡跟蹤和記錄。

（2）數據維護類（DataDefendClass）,實現集成平臺本級所有數據的維護業務，包括GIS維護管理，報警信息、視頻信息、設備信息、系統運行信息的維護管理，所有設備表的維護管理以及所有人員信息的維護管理。

（3）信息檢索類（InforRetriveClass）,實現報警信息、視頻信息的檢索，回放，以及集成平臺所有信息的查詢和輸出等。

（4）綜合展示類（GeneralShowClass）,調用核心服務層報警、報警聯動等類生成關聯策略表，實現集成平臺本級視頻、報警、處置預案、信息、處置效能、人員考評等信息綜合展示和報警處置態勢展示。

（5）設備控制維護類（DeviceShowClass），調用核心服務層生成的設備表、設備關聯表以及分系統關聯表，定期對接入集成平臺的所有設備進行巡檢，形成設備運行報告表。

（6）處置效能評估類（DisposeEffectClass），依據集成平臺系統定義的處置效能評估指標體系和評估模型，調用核心服務層的所有信息，對報警處置結果，做綜合型評估，形成對該類警情的處置報告。

各類之間原理關系如圖2所示。

圖2 各類之間原理關系

4 結束語

集成平臺從軟件應用層面上對多種安全技術防范資源進行綜合集成，運用接口解析與封裝屏蔽了所有外部系統的接口差異，實現了不同廠家、不同標準、不同結構的監控報警系統的一體化集成。通過在集成平臺建立封裝轉發服務器，使安全技術防范集成平臺系統可以與城市應急、平安城市、數字化城管以及其他監管平臺的互聯互通互操作；通過在集成平臺中建立集中存儲和管理服務器，使接入集成平臺的所有系統的信息可以集中存儲，統一使用；通過系統效能評估指標體系和評估模型，可以有效評估系統運行以及管理過程的漏洞，為系統完善，提高防范效能提供參考依據。

[1]Moset T,Biffl S.Semanatic Integration of Software and Systems Engineering Environments[J].Systems,Man,and Cybemetics,Part C:Application and Reviews,IEEE Transactions on,IEEE Transactions on,2012,42(1):38-50.

[2]汪洋洋,李霞.多源異構視頻整合技術的應用[J].計算機工程,2008,34(23):235-237.

[3]胡銳敏.平安城市視頻監控構建原則以及關鍵技術[Z]. (2007-03-20).http://www.c-ps. net/trade/content/2007/3/4385.html.

[4]文仁君.基于組件的安防系統軟件平臺[J].計算機工程, 2004,30(2):141-143.

Research on end-to-and Integrated Design in Multiple Sources and Heterogeneity Security Technology and Protection System

CHENG Cun-xue，ZHU Jin-quan，LIU Shi-dong
(Unit 92117 of PLA,Beijing 100072，China)

Based on the study of current situation and trend of development in security technology and protection system,in this paper the end-to-end integrated design idea and technical architecture of all sorts of security technology and protection subsystem are presented,the basic components and the realization mechanism are defined,these could integrate different formatted video sources、heterogeneous alarming system and different security technology and protection devices on the unified platform,realize data view and universal function operation with good Expansibility and robustness.All those could lay the technical foundations for the comprehensive integration in security technology and protection system.

multiple sources and heterogeneity;securitytechnology andprotection;integrated design;components

TP393.08

A

1008-1739（2014）18-70-4

定稿日期：2014-08-26