公安視頻圖像信息聯網應用運維管理平臺檢測工具的設計與實現

■ 文/公安部檢測中心 何迪 鄭征

關鍵字：公安視頻圖像信息 運維管理平臺 檢測工具

1 引言

隨著視頻監控系統的普及和發展，各級公安機關已經建成大量的公安視頻監控系統，利用視頻監控進行偵查破案有效提升了公安機關的核心戰斗力。目前，全國公安機關已建成部、省、市三級視頻圖像監控聯網平臺，并基本覆蓋了公共區域、重點單位和要害部位。面對越來越龐大的前端設備、網絡設備、存儲設備、平臺設備和平臺軟件，如何管理維護、避免系統成為“睜眼瞎”成為擺在各級公安機關面前的首要問題。

為應對新形式、新需求，公安部按照“總體規劃、標準先行”的原則，成立了“公安視頻圖像信息聯網與應用標準體系編制組”，啟動了“公安視頻圖像信息聯網與應用標準體系”中各標準的制訂工作。其中關于公安視頻圖像信息聯網應用運維管理平臺（以下簡稱運維管理平臺）相關的有兩部分——《公安視頻圖像信息聯網應用運維管理平臺技術要求》和《公安視頻圖像信息聯網應用運維管理平臺軟件測試規范》，上述兩個標準已處于報批階段。

根據運維管理平臺技術特點，公安部安全與警用電子產品質量檢測中心（以下簡稱公安部檢測中心）研制了一套公安視頻圖像信息聯網應用運維管理平臺檢測工具（以下簡稱檢測工具），本文首先介紹了運維管理平臺標準，然后從系統架構、技術難點及解決方法、實驗等方面對檢測工具進行論述。

2 運維管理平臺介紹

運維管理平臺功能主要由采集功能、應用功能和管理功能三部分組成，見圖1。采集功能實現前端設備、網絡設備、存儲設備、平臺設備和平臺軟件運行信息的采集。應用功能包括設備管理、設備及鏈路監測、視頻質量檢測、可視化展現、巡檢、告警、工單管理和統計等功能。管理功能包括用戶管理和日志管理功能。

圖1 運維管理平臺功能組成圖

圖2 運維管理平臺外部連接關系圖

運維管理平臺與其他平臺、系統、設備的連接關系見圖2。檢測工具的設計原理是根據標準中定義的接口要求，模擬聯網平臺/共享平臺、視圖庫、應用平臺/分析系統、存儲設備和級聯運維管理平臺，實現對運維管理平臺的標準符合性檢測。

3 系統總體設計

3.1 系統架構

檢測工具系統總體模塊設計圖見圖3，系統主要由協議層、接口層、業務層和UI 層組成。

3.1.1 協議層

協議層用于實現GB/T 28181 協議的通信協議，包括進行視音頻傳輸及控制時應建立的兩個傳輸通道：會話通道（SIP）和媒體流通道（RTP/RTCP）；用于實現數據服務接口、運維接口和級聯接口則是基于REST 架構協議模型。REST是一種通過采用統一方式將所有信息抽象為資源來創建服務的方法，任何能夠被命名的信息都能夠作為一個資源。REST 協議模型應符合GA/T 1400.4-2017 的附錄A的要求。

3.1.2 接口層

接口層實現如下接口：

（1）GB/T 28181 協議。實現GB/T 28181 協議的系統注冊、系統心跳、系統實時點播、系統目錄查詢和系統錄像文件檢索和系統錄像文件回放等。

圖3 系統總體模塊設計圖

（2）數據服務接口。實現GA/T 1400.4-2017 中5.3 規定的“數據服務接口”：系統注冊、系統保活、批量查詢采集設備、批量查詢圖像信息、批量查詢視頻片段等。

（3）運維接口。實現《公安視頻圖像信息聯網應用運維管理平臺技術要求》中的“運維接口”：注冊資源、注銷資源、保活、平臺軟件監測指標注冊、平臺軟件上報數據消息和存儲設備運行狀態上報等。

（4）級聯接口。實現《公安視頻圖像信息聯網應用運維管理平臺技術要求》中的“級聯接口”：注冊、注銷和數據推送等。

3.1.3 業務層

業務層位于接口層之上，對接口層提供的接口加入相關業務邏輯處理，向UI 層提供完整的調測功能接口及異常處理邏輯，能夠模擬前端設備、存儲設備和平臺軟件的運行異常。

3.1.3.1 級聯接口測試平臺

級聯接口測試平臺模擬一個支持“級聯接口”的級聯運維管理平臺。通過直接向受測運維管理平臺依次發送相應協議文本請求，根據通訊返回的報文結果判斷是否符合《公安視頻圖像信息聯網應用運維管理平臺技術要求》的規定要求。

3.1.3.2 GB/T 28181 協議測試平臺

GB/T 28181 協議測試平臺模擬一個GB/T 28181 協議的聯網平臺/共享平臺。受測運維管理平臺通過與此GB/T 28181協議測試平臺通訊，獲取前端設備視頻流、通斷狀態、錄像狀態。

3.1.3.3 數據服務接口測試平臺

數據服務接口測試平臺模擬一個支持“數據服務接口”的視圖庫。受測運維管理平臺通過與此數據服務接口測試平臺通訊，獲取在線視頻圖像設備的當前時間、通斷狀態、視頻片段或圖像。

3.1.3.4 運維接口測試平臺

運維接口測試平臺分別模擬一個支持“運維接口”的應用平臺/分析系統和存儲設備。通過直接向受測運維管理平臺依次發送相應協議文本請求，根據通訊返回的報文結果判斷是否符合《公安視頻圖像信息聯網應用運維管理平臺技術要求》的規定要求。

3.1.4 UI 層

UI 層提供調測的用戶接口，完整的調測過程和結果的消息展示，可生成報告單。

3.2 系統實現

檢測工具分為前端操作界面+服務端軟件形式。前端客戶端使用C++圖形用戶界面應用程序開發框架QT 進行開發，后臺服務使用C++（64 位）開發，數據庫采用的是MySQL。檢測工具系統架構圖如圖4 所示。

圖4 系統架構圖

4 技術難點及解決方法

檢測工具的技術難點主要有模擬運行異常和實現對運維管理平臺的性能檢測。

4.1 模擬運行異常

運維管理平臺的核心功能是能夠及時、準確的對前端設備、平臺設備、存儲設備和平臺軟件等進行狀態監測，以及異常的識別與處理。因此，檢測工具需要能夠模擬設備和平臺的運行異常，比如前端設備質量異常等。檢測工具模擬的設備和平臺的運行異常包括兩類。

4.1.1 前端設備異常

前端設備異常主要包括前端設備離線、視頻圖像質量異常和前端設備錄像狀態異常。

運維管理工具判定前端設備離線主要有兩種方式：一個是收到前端設備離線狀態通知，一個是實時點播被拒絕。因此，檢測工具模擬前端設備離線支持兩種方法：

（1）檢測工具通過GB/T 28181協議系統訂閱通知信令，向運維管理平臺發送前端設備離線狀態通知；

（2）當運維管理平臺向檢測工具發送GB/T 28181 協議實時點播信令請求時，檢測工具回復“400 Bad Request”，拒絕運維管理平臺請求。

視頻圖像質量異常包括8 大類：視頻信號丟失、視頻遮擋、視頻丟幀、視頻干擾、亮度異常、色彩失真、視頻模糊和場景變更。檢測工具通過GB/T 28181 協議模擬有視頻質量異常的前端設備供運維平臺進行視頻圖像質量監測。其中，視頻質量異常數據是從多個運維平臺項目中收集并后期加工成分辨率為D1、編碼格式為H.264 的視頻文件。

前端設備錄像狀態異常是指視頻錄像完整率低于預設閾值。運維管理平臺判定設備錄像狀態異常主要通過錄像時長與錄像文件檢索時間范圍比值是否低于預設閾值。檢測工具能夠設定每次錄像文件檢索返回的錄像時長與錄像文件檢索時間范圍比值，通過GB/T 28181協議錄像文件檢索信令返回錄像文件檢索結果。

4.1.2 存儲設備/平臺軟件異常

存儲設備異常包括運行狀態異常（如設備離線、系統資源使用率超過設定閾值等）和存儲狀態異常（如磁盤使用量超過設定閾值、設備硬盤異常等）。平臺軟件異常是指平臺軟件運行狀態異常，如服務停止、異常退出等。

運維管理平臺應支持通過運維接口采集存儲設備的運行狀態和存儲狀態，以及采集平臺軟件的運行狀態。檢測工具通過運維接口中的“存儲設備運行狀態上報”接口向運維管理平臺發送存儲設備的CPU 使用率、內存使用率、總存儲容量、存儲空間已使用容量和已安裝硬盤健康度等運行狀態信息，實現存儲設備異常模擬。平臺軟件異常則是通過“平臺軟件監測指標數據上報”接口進行模擬。

4.2 性能檢測

運維管理平臺的性能檢測需要模擬多路前端設備，且前端設備應支持模擬視頻質量異常情況。檢測工具通過GB/T 28181 協議模擬多路前端設備，前端設備數量、視頻質量和連通性可配置。運維管理平臺通過GB/T 28181 協議獲取前端設備目錄信息和視頻流。

5 實驗

5.1 測試環境

檢測工具還需要搭配平臺設備、網絡設備和存儲設備，才能對運維平臺進行完整的功能和性能測試。運維平臺測試環境連接示意圖如圖5 所示。

圖5 測試環境連接示意圖

測試環境及說明如表1 所示。

表1 測試環境說明

5.2 測試

為了驗證有效性，檢測工具通過與SPVMN 調測軟件（GB/T 28181 標準符合性檢測工具）進行GB/T 28181 協議標準對接，通過與公安視頻圖像信息應用系統接口測試工具（GA/T 1400標準符合性檢測工具）進行數據服務接口對接，驗證了接口層協議的標準符合性。

在研發過程中，檢測工具還對部分廠商的運維管理平臺進行摸底測試，全方面驗證了檢測工具的有效性。

6 結語

隨著《公安視頻圖像信息聯網應用運維管理平臺技術要求》和《公安視頻圖像信息聯網應用運維管理平臺軟件測試規范》標準的頒布實施，運維管理平臺標準化建設的重要性將被提上日程。無論是各地公安機關、安防廠家進行自建設備、系統的運維管理平臺標準符合性測試，還是到國家級檢測機構進行標準符合性檢測，都需要標準規范符合性驗證工具輔助支持。未來，公安部檢測中心將根據實際應用過程中發現的問題和檢測新需求，繼續優化檢測工具功能和性能，特別是在模擬大并發高清視頻流性能檢測方面做深入研究。