某大型機場視頻監控系統改造升級初探

杜高麗

(博康云信科技有限公司,廣東深圳 518000)

0 引言

新時代民航高質量發展要求加快推進以“平安機場、綠色機場、智慧機場、人文機場”為核心的“四型機場”建設,而智慧機場是推進“四型機場”建設的關鍵支撐和實施路徑。做為多個業務系統的底層支持,視頻監控是智慧機場建設的基礎核心系統。隨著安防技術的新發展,視頻監控的高清網絡化、智能化的已經在各個行業得到充分的應用,系統提供更多的細節和信息,為可視化管理提供了極大的空間[1]。

1 項目背景

作為國內旅客吞吐量超過5000萬人次的樞紐機場,該機場T1航站樓當前的視頻監控系統處于新老技術交替、模擬與數字設備并存的局面。監控系統從前端、傳輸網絡到后端儲存均已無法滿足實際應用需求,無論是畫面清晰度、還是符合未來發展的智能應用,現模擬系統已很難有所提升,因此需要進行全面的改造,將模擬系統升級為高清數字網絡攝像機,是十分必要且迫切的。

另外,該機場現存多個安防集成管理平臺交叉使用的情況,而從機場長遠發展及規劃角度上看,各自為營相互獨立的管理方式存在相當大的弊端,各個平臺之間不僅需要管理人員維護造成人力資源浪費,而且平臺之間功能相互重疊、沖突,不利于未來的使用與擴展,所以將機場不同平臺的架構及功能進行梳理,并且制定統一的建設原則,可以為機場未來規劃提供強有力的支持[2]。

2 改造升級內容

此次項目主要針對目前該機場視頻安防監控現狀中存在的諸多問題提出針對性的解決方案。通過整體升級改造,使機場視頻監控實現統一管理,安防管理平臺層次邏輯及架構清晰,增加智能化應用,同時滿足機場對未來功能擴展的需求。具體來說,將主要從以下四個方面提升該機場的視頻監控水平:首先是前端設備的全部高清數字網絡化升級改造,同時補充盲區位置攝像頭;其次是后端儲存建設及容量全方面擴容升級;然后是支撐全高清數字化的配套網絡同步升級改造;最后是梳理及規劃機場現有安防管理平臺的層次及架構,使其條理清晰,邏輯明確,并根據擴容的需要進行平臺升級改造。

3 改造技術方案

3.1 前端設計

機場攝像頭前端升級改造,主要為解決現有模擬攝像頭陳舊、難以維護、無法支撐新功能需求等問題,而其監控范圍及點位位置,因為同機場業務需求已磨合多年,可以說已經足夠匹配,除了部分區域要對機場改擴建新產生的盲區或機場新需求來進行補盲外,其他攝像機在此次改造設計中的主要原則為同監控區域、同點位、同監控方向范圍的設備替換,不重新設計監控點位及各個點位攝像機的監控范圍[3]。

此次前端攝像頭升級改造,均符合以下技術要求:(1)各種攝像機均符合GB/T 28181-2016國家標準,攝像機像素以400萬為主;(2)部分攝像機依據適用類型需具有寬動態、超低照度、智能分析功能等一種或多種功能;(3)前端攝像頭支持多碼流。

3.2 數據存儲

3.2.1 存儲架構

根據項目系統需求,改造的高清圖像采用FC SAN存儲系統,整個存儲系統則采用存儲云管理模式、分布式架構設計,同時支持多種儲存方案并存的建設理念進行實施。FC SAN視頻存儲系統由視頻存儲服務器、FC SAN光纖通道交換機、磁盤陣列組成。通過存儲管理云平臺統一實現對所有磁盤陣列、視頻存儲服務器、流媒體服務器的性能管理、容量管理、分配管理、故障管理及配置管理。

同時存儲管理云平臺還實現了對原有T1建設的存儲設備(NVR、SVR)、網絡存儲(IP-SAN)、光網絡存儲(FCSAN)等多種存儲形式的統一管理。作為T1航站樓安防管理平臺的存儲管理服務升級,存儲管理云平臺能夠與T1的安防管理平臺無縫對接,確保已有投資不浪費,各單位應用平滑無感知,同時項目實施不停航的前提下,完成安防存儲服務云管理的升級。

3.2.2 存儲容量

2016年開始實施的反恐法要求機場等重點目標重點區域的視頻存儲時間至少要達到90天。根據投標存儲總容量和項目增改攝像機總數情況,并結合攝像機編碼性能,在滿足使用清晰度不下降的前提下,綜合評估確定編碼率可以設置為6-8M/bps。在實際運行中還可以根據活動攝像機和固定攝像機的屬性,按需調整不同攝像機的碼率大小,靈活把握圖像清晰運動流暢,以節約存儲空間。

3.3 智能化應用

因機場的功能需求多樣化,且對部分智能分析功能要具有較高的準確性與實用性,所以,智能分析在應用方面統一規劃到系統后端安防集成管理平臺中。而前端的智能分析功能主要包括兩個部分:人臉識別抓拍功能及設備智能分析自檢測功能。

人臉識別抓拍需要前端攝像機具備人臉識別算法,要求能夠準確識別人臉,在多人同時出現時,也能夠迅速抓拍到各個人員的面部特征。人臉識別抓拍功能攝像機主要在設置在機場主要出入口,安檢通道以及值機柜臺等區域。

設備智能分析自檢測功能,檢測內容主要包括攝像頭是否被遮擋、攝像頭成像是否模糊、攝像頭功能是否正常等,一旦攝像頭本身設備出現狀況,能夠迅速將報警內容推送到管理平臺,通知相關人員迅速處理。

3.4 視頻管理平臺改造

升級改造T1航站樓視頻管理平臺能夠接入包括本次升級改造的模擬監控系統以及現有的數字高清子系統,實現統一管理。支持云端管理,平臺實現可視化云管理,為系統提供統一的可視化頁面及交互邏輯,具體包括:T1航站區平臺升級改造,管理本項目所有涉及視頻設備;視頻圖像的接入及終端訪問符合GB/T28181協議;實現各單位現有客戶端可以同時訪問T1航站區和T2航站區的視頻圖像;采用GB/T28181國標,實現新升級平臺和T2安保管理平臺之間的互聯互通。

3.4.1 云管理

新建T1航站樓安防管理平臺將原有T1航站樓視頻以外的管理功能全部移除,保證其系統功能的純粹性,具體來說提供如下的管理服務。

已有資源云管理:升級后的平臺提供此前歷次改造項目的安防資源的云管理能力,包括多個品牌的高清攝像機、DVR/NVR的單機存儲設備、IP-SAN/FC-SAN以及視頻云存儲設備。

存儲服務云管理:升級后的平臺完全支持國際、國家標準,能夠直接云化管理不同形式第三方符合標準的存儲服務,云化管理第三方異構私有存儲服務,云化管理各品牌不同架構的存儲設備。

流媒體服務云管理:升級后的平臺功能具有良好的兼容能力,能夠通過轉碼、代理等方式管理多種流媒體服務。依據優先選擇網絡延時最小、IP地址同段、負載占用最小、傳輸路徑最近等策略實現云管理、負載均衡管理,能夠充分利用網絡帶寬,減少網絡交換環節,提高視頻轉發、分發、交換和傳輸效率,有效提升流媒體服務的安全性、穩定性和可靠性。系統配置簡單具備快速擴展流媒體服務能力。

媒體分發服務功能:升級后的平臺支持基于用戶級別的資源搶占策略、基于鏈接的資源搶占策略、基于應用的分發、轉發策略、基于組播的分發、轉發策略、基于業務的流媒體負載均衡與級聯。支持負載均衡,以確保系統平臺的可靠性與穩定性。在多臺流媒體服務器之間通過負載算法,將流媒體分發請求動態均衡負載到各個流媒體服務器上。

3.4.2 T1平臺與T2平臺的互聯

要實現升級改造后的T1視頻管理平臺與T2 安防管理平臺互聯互通,改造方案確定核心層管理平臺之間采用國標GB/T28181協議實現信息相互注冊,滿足現有平臺終端可以通過權限共享使用到機場范圍內任意安防監控資源,并做到核心層管理平臺的冗余熱備。

如圖1所示,T2平臺通過GB/T28181標準協議訪問TI平臺視頻,T2平臺上根據授權實現對T1所有監控視頻實時預覽和歷史錄像點播;T1平臺通過GB/T28181標準協議訪問T2平臺視頻,在T1平臺上根據授權對T2所有監控視頻實時預覽和歷史錄像點播。

圖1 T1與T2平臺間信息流程圖Fig.1 Information flow chart between T1 and T2 platforms

TI與T2平臺互聯,相互視頻預覽、錄像點播和錄像下載時支持UDP和TCP協議,且TCP連接時支持active和passive兩種方式。

實現核心層管理平臺的容災備份,當T1平臺或T2平臺中任意一個平臺出現故障時,都能滿足最終用戶隨時使用該機場范圍內的監控視頻及相關業務。

互聯互通完成后,無論T1還是T2均可在現有的客戶終端上,使用現有終端根據授權使用機場范圍內的視頻監控資源,從而真正的實現視頻監控資源共享使用。

4 改造效果分析

改造后的視頻監控系統實現了航站樓內全高清成像、無盲區的攝像機覆蓋,實現了新建視頻與原有數字視頻的統一管理,實現了新增高清視頻圖像90天的存儲擴容,實現了視頻信息的智能化應用。同時解決了各平臺間的統一協作管理的問題,完善視頻管理平臺合理架構及功能,充分發揮原有各個平臺的作用、以最低代價完成T1、T2視頻監控的統一管理及對接。

新建視頻監控系統的功能完全立足于機場的運營管理,充分滿足當前和未來五年內機場用戶的需求,保證系統信息處理和傳遞的安全、可靠、及時、準確、完整。為相關區域圖像在各業務部門提供共享分析, 為提升機場運營效率和服務水平提供基礎直觀數據,提高了機場相關部門的工作效率,降低了機場的運營成本。

5 結語

機場視頻監視系統是機場安防系統的重要組成部分,是智慧機場的核心系統。但目前國內多數大型樞紐機場出于經濟性和延伸性考慮,仍存在模數混合的監控系統,存在多個視頻管理平臺相互獨立、各自為營的狀況。而這些現狀對智慧機場的發展造成了障礙,迫切需要進行升級改造。通過對某大型機場航站樓視頻監控系統的功能需求重新梳理,改造原有的模擬系統,采用統一的管理平臺實現視頻資源的整合、配置、調用、存儲和集成管理,表明數字視頻監控系統是機場監控系統的正確方向,它能夠滿足機場對安防系統智能化應用和集成化管理的需求,更好的為智慧機場的建設提供技術支撐。