青島海關(guān)視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決方案第二稿

第一章背景需求....................................................3

第二章系統(tǒng)概述....................................................4

2.1系統(tǒng)整體概述...............................................4

2.2系統(tǒng)功能概述...............................................5

第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)....................................................9

3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則...............................................9

3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案...............................................9

3.2.1邏輯架構(gòu)..............................................10

3.2.2系統(tǒng)架構(gòu)..............................................12

3.2.3網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)..............................................18

3.3方案優(yōu)勢(shì)..................................................20

第四章關(guān)鍵技術(shù)...................................................22

4.1cVideo智能識(shí)另!]...........................................22

4.1.1簡(jiǎn)介..................................................22

4.1.2應(yīng)用案例..............................................23

4.2cVideo云端轉(zhuǎn)碼...........................................25

4.2.1視頻轉(zhuǎn)碼簡(jiǎn)介..........................................25

4.2.2云轉(zhuǎn)碼................................................26

4.3JobKeeper云調(diào)度..........................................28

4.3.1簡(jiǎn)介..................................................28

4.3.2JobKeeper主要優(yōu)勢(shì)....................................28

4.3.3JobKeeper架構(gòu)........................................29

4.4eProc云處理..............................................32

4.4.1eProc簡(jiǎn)介............................................32

4.4.2eProc主要優(yōu)勢(shì).........................................32

4.4.3eProc系統(tǒng)架構(gòu).........................................33

4.5cStor云存儲(chǔ)..............................................37

4.5.1cStor簡(jiǎn)介.............................................37

4.5.2C1000系列產(chǎn)品特性...................................38

4.5.3cStor系統(tǒng)構(gòu)架.........................................40

第五章規(guī)劃部署...................................................42

5.1規(guī)劃分析..................................................42

5.2規(guī)劃綜述..................................................43

第一章背景需求

海關(guān)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是海關(guān)監(jiān)控指揮中心的重要組成部分，用于提供監(jiān)管場(chǎng)

所、通關(guān)現(xiàn)場(chǎng)、旅檢通道和重大事件現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控圖像，為領(lǐng)導(dǎo)決策、應(yīng)

急指揮、監(jiān)管場(chǎng)所管理和各部門(mén)應(yīng)用提供視頻圖像信息服務(wù)。

2008年，青島海關(guān)各隸屬關(guān)初步建成關(guān)區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)手

段和網(wǎng)絡(luò)傳輸條件限制，存在以下不足：一是各關(guān)利用電信運(yùn)營(yíng)商提供的公共平

臺(tái)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸監(jiān)控視頻，網(wǎng)絡(luò)帶寬低，經(jīng)過(guò)環(huán)節(jié)多，圖像質(zhì)量較差。二是

由于不在海關(guān)內(nèi)網(wǎng)傳輸，無(wú)法滿足與總署互聯(lián)互通的要求，也無(wú)法滿足各部門(mén)通

過(guò)管理網(wǎng)調(diào)用。三是缺少統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，各隸屬關(guān)采用的技術(shù)手段和傳輸方式不

同，總關(guān)監(jiān)控中心需要通過(guò)不同管理界面查看不同海關(guān)的監(jiān)控圖像，操作繁瑣。

四是缺少綜合管理平臺(tái)，無(wú)法滿足不同部門(mén)分級(jí)授權(quán)、資源共享的要求安全。

現(xiàn)決定整合改造關(guān)區(qū)現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，建設(shè)"總關(guān)-隸屬關(guān)"兩級(jí)視頻監(jiān)

控管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)關(guān)區(qū)監(jiān)控視頻的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一授權(quán)。規(guī)范各監(jiān)管場(chǎng)所視頻圖

像傳輸標(biāo)準(zhǔn)，滿足統(tǒng)一接入的要求。搭建視頻監(jiān)控專網(wǎng)，完成監(jiān)控視頻傳輸從互

聯(lián)網(wǎng)向關(guān)區(qū)內(nèi)網(wǎng)的遷移，提高視頻圖像質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)安全性，實(shí)現(xiàn)與總署指揮中心

的互聯(lián)互通。

第二章系統(tǒng)概述

2.1系統(tǒng)整體概述

建設(shè)”總關(guān)-隸屬關(guān)"兩級(jí)視頻監(jiān)控管理平臺(tái)，其中青島海關(guān)二級(jí)監(jiān)控中心

1個(gè)，各隸屬海關(guān)三級(jí)監(jiān)控中心7個(gè)，實(shí)現(xiàn)關(guān)區(qū)監(jiān)控視頻的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一授權(quán)。

同時(shí)搭建視頻監(jiān)控專網(wǎng)，完成監(jiān)控視頻傳輸從互聯(lián)網(wǎng)向關(guān)區(qū)內(nèi)網(wǎng)的遷移，提高視

頻圖像質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)安全性，實(shí)現(xiàn)與總署指揮中心的互聯(lián)互通。并且規(guī)范各監(jiān)管場(chǎng)

所順圖像傳輸標(biāo)準(zhǔn)，滿足統(tǒng)一接入的要求。

圖2-1青島海關(guān)視頻雌該平臺(tái)拓?fù)鋱D

通過(guò)不同用戶的權(quán)限控制，表現(xiàn)兩級(jí)視頻監(jiān)控管理平臺(tái)的差異，例如：隸屬

關(guān)的用戶只能操作、觀看本關(guān)區(qū)內(nèi)接入的攝像頭，青島海關(guān)的用戶可以操作、觀

看全關(guān)內(nèi)的所有攝像頭；某些用戶只能看，不能操作。等等。

為滿足模擬攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的分布式存儲(chǔ)和本地化管理的需要，將

DVR、NVR等設(shè)備放置在監(jiān)管場(chǎng)所（或隸屬海關(guān)機(jī)房），同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備

（IPSAN）放置在青島海關(guān)機(jī)房（或部署在各隸屬海關(guān)），滿足對(duì)重要崗位和突

發(fā)事件圖像的集中存儲(chǔ)。以利于減少關(guān)區(qū)骨干網(wǎng)傳輸壓力，保障視頻監(jiān)控的實(shí)際

應(yīng)用。關(guān)區(qū)監(jiān)控視頻數(shù)量估算在500路左右。錄像存儲(chǔ)時(shí)間初步計(jì)劃按標(biāo)清格

式存儲(chǔ)90天。

針對(duì)用戶需求，系統(tǒng)將設(shè)計(jì)為同時(shí)滿足大屏顯示、PC客戶端查看及移動(dòng)終

端調(diào)取方式，對(duì)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖2-2大屏顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)情況

2.2系統(tǒng)功能概述

1、遠(yuǎn)程圖像傳輸

系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，可應(yīng)用在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之上。

視頻服務(wù)器提供RJ-45以太網(wǎng)接口，可直接接入局域網(wǎng)交換機(jī)或者HUB上，同

時(shí)，設(shè)備可任意設(shè)置網(wǎng)關(guān)，完全支持跨網(wǎng)段、有路由器的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控環(huán)境。監(jiān)

控中心安裝視頻監(jiān)控服務(wù)器，局域網(wǎng)中的授權(quán)用戶可通過(guò)IE瀏覽器監(jiān)控遠(yuǎn)程現(xiàn)

場(chǎng)。不同的監(jiān)控用戶可根據(jù)自己的監(jiān)控需求靈活切換到任意一個(gè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，可多

人同時(shí)觀看一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)，也可以不同用戶選擇任意現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。

2、遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控

監(jiān)控用戶可分配給不同的控制權(quán)限?？刂茩?quán)限高的用戶可優(yōu)先對(duì)設(shè)備進(jìn)行控

制，如控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)選擇監(jiān)視區(qū)域?qū)ο螅徽{(diào)節(jié)攝像機(jī)鏡頭改變監(jiān)視范圍和觀察效

果；還可以對(duì)指定的其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制等。

3、多畫(huà)面監(jiān)視

系統(tǒng)具有在同一客戶終端上同時(shí)監(jiān)視四路、八路或者十六路前端圖像的功

能。用戶點(diǎn)擊某一路圖像時(shí)可放大實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4、多畫(huà)面輪巡

監(jiān)控用戶可將監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)在特定的時(shí)間間隔內(nèi)按順序輪流切換,也可在一個(gè)圖

像框內(nèi)輪巡顯示全部的攝像機(jī)畫(huà)面。畫(huà)面切換間隔時(shí)間可靈活設(shè)置，畫(huà)面間隔時(shí)

間可調(diào)節(jié)。

5、控制優(yōu)先權(quán)機(jī)制

管理機(jī)制完善，可以給不同級(jí)別的用戶分別分配相應(yīng)的控制權(quán)限。

6、錄像與回放

用戶可以按時(shí)間、攝像機(jī)號(hào)、報(bào)警事件等條件智能化快速檢索回放記錄的錄

像資料，可以用軟件內(nèi)置的播放器進(jìn)行播放。圖像播放速度可手動(dòng)調(diào)節(jié)。

＞計(jì)劃錄像

系統(tǒng)管理員可設(shè)定多個(gè)時(shí)間段對(duì)多個(gè)監(jiān)控前端的圖像進(jìn)行錄制，圖像數(shù)據(jù)

保存在圖像監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器的硬盤(pán)上。定時(shí)方式可選擇單次錄像和每天定

時(shí)錄像，各個(gè)時(shí)段可以單獨(dú)設(shè)置。錄像速度可以調(diào)節(jié)。

＞報(bào)警自動(dòng)錄像

若某一報(bào)警探測(cè)器布防時(shí)選擇錄像功能，則當(dāng)該報(bào)警探測(cè)器有報(bào)警發(fā)生

時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行錄像，錄像時(shí)間用戶可以事先設(shè)定，錄像速度也可以調(diào)節(jié)。

報(bào)警自動(dòng)錄像文件保存在圖像監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器的硬盤(pán)上。

＞手動(dòng)錄像

監(jiān)控終端用戶可根據(jù)需要隨時(shí)選擇系統(tǒng)各個(gè)監(jiān)控前端進(jìn)行錄像控制，圖像

數(shù)據(jù)保存在客戶端本地的硬盤(pán)上。

＞錄像回放

用戶可以按時(shí)間、攝像機(jī)號(hào)、報(bào)警事件等條件智能化快速檢索回放記錄的

錄像資料，可以用軟件內(nèi)置的播放器進(jìn)行播放。圖像播放速度可手動(dòng)調(diào)節(jié)。

＞錄像管理

采用cStor海量存儲(chǔ)，保證視頻數(shù)據(jù)無(wú)限擴(kuò)展的同時(shí)，系統(tǒng)安全可靠、數(shù)

據(jù)安全有效

7、手動(dòng)抓圖功能

在系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)，提供手動(dòng)抓圖的快捷鍵。用戶可以在監(jiān)控的同時(shí)，將一

些重點(diǎn)情況保存。

8、遠(yuǎn)程報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制

當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，可聯(lián)動(dòng)一個(gè)或者幾個(gè)設(shè)備協(xié)同工作。報(bào)警信號(hào)輸入可來(lái)自煙

感探測(cè)器、紅外防盜報(bào)警探測(cè)器等各種報(bào)警檢測(cè)設(shè)備，輸出控制信號(hào)可配置與各

個(gè)報(bào)警信號(hào)相關(guān)聯(lián)。當(dāng)監(jiān)視點(diǎn)發(fā)生報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)各種對(duì)應(yīng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)備，

自動(dòng)錄像。監(jiān)控客戶終端可顯示報(bào)警信息，并有聲音報(bào)警提示。

9、用戶管理功能

提供安全完善的用戶帳號(hào)密碼管理功能和嚴(yán)格的控制權(quán)限分級(jí)制度。只有經(jīng)

過(guò)授權(quán)、擁有帳號(hào)密碼的用戶才能瀏覽或控制攝象機(jī)。

10、密碼保護(hù)功能

系統(tǒng)采用嚴(yán)格的操作密碼保護(hù)機(jī)制?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備一視頻服務(wù)器，有用戶級(jí)

密碼保護(hù)。維護(hù)人員如需修改設(shè)備設(shè)置，必須輸入授權(quán)的用戶名和密碼。

系統(tǒng)訪問(wèn)認(rèn)證：用戶進(jìn)入遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須事先進(jìn)行輸入用戶名和密

碼，系統(tǒng)管理員根據(jù)用戶授予相應(yīng)的權(quán)限監(jiān)視和控制權(quán)限。

第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

＞整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)先進(jìn)，配置合理，符合標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、現(xiàn)代化的要

求。

＞系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型，充分考慮系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性。

＞分布式監(jiān)控，集中式管理，智能化設(shè)置、人性化操作。

＞系統(tǒng)中局部故障不影響系統(tǒng)全局的正常工作，系統(tǒng)穩(wěn)定，易維護(hù)。

＞系統(tǒng)具備很強(qiáng)的擴(kuò)展能力，為以后的系統(tǒng)更新、升級(jí)、擴(kuò)展，預(yù)留了很大的

空間。

＞多種網(wǎng)絡(luò)接入方式，適合各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

鑒于此項(xiàng)目500路標(biāo)清視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控并長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)，在保證監(jiān)控質(zhì)量的同

時(shí)，監(jiān)控平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和視頻數(shù)據(jù)回調(diào)均有較高的要求，因此建議采用南京云

創(chuàng)存儲(chǔ)公司自行研發(fā)和設(shè)計(jì)的大規(guī)模高清視頻監(jiān)控解決方案。依托本公司的

cStor云存儲(chǔ)平臺(tái)，以及eProc云處理平臺(tái)，使得cVide。構(gòu)架下的綜合調(diào)度和

云端轉(zhuǎn)碼可以完美地滿足超大規(guī)模視頻監(jiān)控、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、以及遠(yuǎn)距離監(jiān)控的

要求。同時(shí)，cVideo研發(fā)了國(guó)際領(lǐng)先的智能圖像識(shí)別算法，采用大規(guī)模分布式

云處理，使得計(jì)算機(jī)對(duì)視頻數(shù)據(jù)達(dá)到了空前的識(shí)別和認(rèn)知水平，對(duì)于蓄意破壞視

頻監(jiān)控設(shè)備的人員、企圖破壞監(jiān)測(cè)儀器的人員、和不法盜竊人員等等可實(shí)現(xiàn)視頻

智能識(shí)別，自動(dòng)報(bào)警。

3.2.1邏輯架構(gòu)

應(yīng)用層

API層

中心控制調(diào)度控制層

數(shù)據(jù)分發(fā)分發(fā)控制

數(shù)

eProc分布式計(jì)算架構(gòu)

據(jù)

處

數(shù)

理

據(jù)cStor云存儲(chǔ)存儲(chǔ)控制

層云轉(zhuǎn)碼內(nèi)容識(shí)別

存

儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)流控制

信令流控制

接入層業(yè)務(wù)資源接入視頻流接入

資源層

圖3-lcVide。系統(tǒng)架構(gòu)圖

cVideo云視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用cStor云存儲(chǔ)和eProc云處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)高清視

頻監(jiān)控，是在服務(wù)器集群上部署一整套基于云架構(gòu)的視頻處理軟件，上圖為簡(jiǎn)化

的cVideo云平臺(tái)框圖，其核心內(nèi)容是對(duì)接入視頻的實(shí)時(shí)處理分析。

基于云計(jì)算的模式，采取海量分布式JobKeeper云調(diào)度架構(gòu)，以集群的形

式共同對(duì)外服務(wù)。以實(shí)現(xiàn)諸如視頻內(nèi)容識(shí)別、云端轉(zhuǎn)碼、智能分析等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、

動(dòng)態(tài)伸縮等需求。最后將處理好的圖像信息以流媒體的形式輸出，并提供給上層

各類應(yīng)用對(duì)應(yīng)的接口。

?資源層：包括攝像頭、卡口等前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備所采集到的原始視頻圖像數(shù)

據(jù)，以及響應(yīng)業(yè)務(wù)信息，如：人力、車輛、區(qū)域分布等資源信息。

?接入層：整合數(shù)據(jù)資源、業(yè)務(wù)資源、存儲(chǔ)資源，使其符合系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)不

同資源的接入。

?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層：即cStor云存儲(chǔ)系統(tǒng)，提供海量的存儲(chǔ)空間，以備歷史數(shù)據(jù)的

回看與處理。

?數(shù)據(jù)處理層：即eProc云處理系統(tǒng)，提供高效的視頻轉(zhuǎn)碼、內(nèi)容識(shí)別等大規(guī)

模數(shù)據(jù)處理能力。

?數(shù)據(jù)分發(fā)：以流媒體服務(wù)器的形式提供標(biāo)準(zhǔn)的RTSP流媒體輸出，可以支持

高并發(fā)訪問(wèn)。

?API層：提供API接口，實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用對(duì)底層資源的透明操作，提供業(yè)務(wù)應(yīng)

用的開(kāi)發(fā)支持。

?調(diào)度控制層：實(shí)現(xiàn)對(duì)以上各層的綜合調(diào)度與控制，以實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)機(jī)制。

?應(yīng)用層：主要包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)閱查詢、內(nèi)容識(shí)別等視頻相關(guān)應(yīng)用，為用戶

提供友善的界面、人性化的操作方式，能夠讓用戶簡(jiǎn)單高效的監(jiān)控多個(gè)視頻

源。功能如下：

1）信息采集設(shè)備的管理，監(jiān)控控制端對(duì)視頻中心服務(wù)器中的設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)

行操作，實(shí)現(xiàn)添加和刪除系統(tǒng)中的卡口和攝像頭。

2）用戶管理，監(jiān)控控制端對(duì)視頻中心服務(wù)器中的用戶數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，實(shí)

現(xiàn)用戶注冊(cè)、注銷以及權(quán)限設(shè)置。

3）按時(shí)間檢索歷史記錄，提供按時(shí)間檢索記錄的窗口，向視頻中心服務(wù)器

發(fā)送檢索命令，獲取歷史記錄的相關(guān)信息。

4）歷史記錄回放，根據(jù)歷史記錄的相關(guān)信息，播放cStor中的歷史記錄

5）錄像，監(jiān)控控制端通過(guò)中心服務(wù)器向存儲(chǔ)管理端發(fā)送錄像命令，存儲(chǔ)管

理端控制設(shè)備進(jìn)行錄像，獲取的數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)到cStor中。

3.2.2系統(tǒng)架構(gòu)

cVideo云視頻平臺(tái)主要由七個(gè)模塊組成：前端設(shè)備、接入服務(wù)器、處理服

務(wù)器集群、存儲(chǔ)服務(wù)器集群、流媒體服務(wù)器、中心服務(wù)器和客戶端。

控制流

再健修組cVideo

品控處理平=^^^■1數(shù)據(jù)流

存儲(chǔ)程務(wù)器

存儲(chǔ)服務(wù)器

而嫌便服務(wù)匏

前端設(shè)備

存儲(chǔ)冊(cè)務(wù)口

外網(wǎng)移動(dòng)終端

流媒體服務(wù)器

如慳事組

7

前端攝像機(jī)

處理節(jié)點(diǎn)1內(nèi)網(wǎng)

7流媒體服務(wù)器

B/S客戶端

搜入版片器處理節(jié)點(diǎn)2

處理節(jié)點(diǎn)N

■其它平臺(tái)■重

視猱矩陣電視墻

[JobKeeper1卬口滑度解碼上搞

[JobKeeperj

Web

[JobKeeperj數(shù)據(jù)庫(kù)Server

I

中心服務(wù)器

圖3-2cVideo總體描述圖

cVideo云視頻監(jiān)控系統(tǒng)是南京云創(chuàng)存儲(chǔ)公司自行研發(fā)和設(shè)計(jì)的大規(guī)模高清

視頻監(jiān)控解決方案。依托本公司的cStor云存儲(chǔ)平臺(tái)，以及eProc云處理平臺(tái),

使得cVideo構(gòu)架下的綜合調(diào)度和云端轉(zhuǎn)碼可以完美地滿足超大規(guī)模視頻監(jiān)控、

海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、以及遠(yuǎn)距離監(jiān)控的要求。同時(shí)，cVideo研發(fā)了國(guó)際領(lǐng)先的智能

圖像識(shí)別算法，采用大規(guī)模分布式云處理，使得計(jì)算機(jī)對(duì)視頻數(shù)據(jù)達(dá)到了空前的

識(shí)別和認(rèn)知水平。

(1)模塊功能描述：

?前端設(shè)備：

前端設(shè)備在中心服務(wù)器的調(diào)度下進(jìn)行信息采集編碼，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸。媒體

數(shù)據(jù)流以RTSP的形式傳輸給存處理服務(wù)器，或者以SDK的形式傳輸給接入服

務(wù)器、處理服務(wù)器；同時(shí)SDK提供設(shè)備參數(shù)、狀態(tài)、云臺(tái)控制等信令控制接口。

（前端設(shè)備包括：模擬攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、卡口設(shè)備、第三方平臺(tái)等）

?接入服務(wù)器：

整合各種前端設(shè)備，將不同廠家不同平臺(tái)的前端設(shè)備通過(guò)RTSP、SDK的方

式接入本"平臺(tái)"，以實(shí)現(xiàn)多種前端攝像機(jī)、已有平臺(tái)的統(tǒng)一接入，供本平臺(tái)內(nèi)

其他模塊統(tǒng)一調(diào)用，并以輪詢的方式監(jiān)聽(tīng)前端設(shè)備，如有異常測(cè)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

＞獲取設(shè)備參數(shù)信息：接收中心服務(wù)器發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，通過(guò)前端設(shè)備廠家的協(xié)議

獲取設(shè)備參數(shù)信息，反饋給中心服務(wù)器。

＞狀態(tài)信息輪詢：輪詢前端設(shè)備的狀態(tài)，及時(shí)獲取前端設(shè)備是否掉線，反饋給

中心服務(wù)器，由中心服務(wù)器告警、記錄、顯示。

＞云臺(tái)控制協(xié)議轉(zhuǎn)換：將系統(tǒng)接收的用戶控制信令轉(zhuǎn)換為設(shè)備廠家對(duì)應(yīng)的協(xié)

議，并發(fā)送給前端設(shè)備，從而使用戶實(shí)現(xiàn)云臺(tái)方向控制。

＞接入第三方平臺(tái)：提供系統(tǒng)與第三方平臺(tái)的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。通過(guò)

接入第三方平臺(tái)的前端監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)控制。獲取視頻數(shù)據(jù)流的地址，

以及第三方平臺(tái)設(shè)備的列表、信息、狀態(tài)。

＞對(duì)少量的不支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議且不提供linuxSDK的前端設(shè)備有針對(duì)性的接入,

采用SDK接收流并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)流。

?中心服務(wù)器：

平臺(tái)的核心控制部分，實(shí)現(xiàn)了與客戶端的信令交互、通過(guò)JobKeeper云調(diào)

度系統(tǒng)來(lái)調(diào)度云集群節(jié)點(diǎn)處理各項(xiàng)任務(wù)、并實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)平臺(tái)的統(tǒng)一管理和監(jiān)控。

＞用戶管理功能：根據(jù)用戶信息表，管理用戶登錄、用戶的權(quán)限，可以管理用

戶信息、增刪用戶等。

＞前端信息采集設(shè)備管理功能：根據(jù)攝像機(jī)和用戶的權(quán)限，管理當(dāng)前用戶所能

涉及的前端設(shè)備狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新。

＞與用戶和前端設(shè)備的信息交互功能：更新前端信息，并根據(jù)客戶需求進(jìn)行對(duì)

前端設(shè)備調(diào)度，以及對(duì)JobKeeper的任務(wù)分發(fā)。同時(shí)，進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的處

理，以完成整個(gè)平臺(tái)的調(diào)度工作。

＞對(duì)服務(wù)器集群進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度管理，獲取每臺(tái)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)機(jī)器的

運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)度和部署，負(fù)載均衡，提高機(jī)器的使用率，進(jìn)而提高服

務(wù)器的梳理效率。

＞解決服務(wù)器集群信息處理的冗余狀態(tài)，查錯(cuò)排錯(cuò)，保證系統(tǒng)的無(wú)人值守、自

動(dòng)生長(zhǎng)的高效性。

?云存儲(chǔ)系統(tǒng)：

使用cStor云存儲(chǔ)系統(tǒng)，提供統(tǒng)一的存儲(chǔ)資源池，用以存儲(chǔ)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，提供

歷史視頻的回看以及相關(guān)數(shù)據(jù)的下載服務(wù)。同時(shí)，作為分布式文件系統(tǒng)，提供其

他模塊的支持，如流媒體服務(wù)器集群的支持。

?處理服務(wù)器集群：

大致可以分為接入分析、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分發(fā)三個(gè)子模塊，主要負(fù)責(zé)對(duì)完成

對(duì)接入視頻的各項(xiàng)處理任務(wù)。

＞內(nèi)容識(shí)別：利用計(jì)算機(jī)通過(guò)圖像處理和分析理解畫(huà)面內(nèi)容將安保人員從繁重

的監(jiān)控任務(wù)中解脫出來(lái)。

＞實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼：，各視頻轉(zhuǎn)碼計(jì)算放大云端，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)時(shí)視頻轉(zhuǎn)碼，以

滿足用戶對(duì)不同分辨率，不同碼流，不同終端的使用需求。

＞視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：將處理后的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，方便日后回調(diào)查看。

＞狀態(tài)監(jiān)控：監(jiān)控各個(gè)處理節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，負(fù)載均衡，高效工作。

?流媒體服務(wù)器集群：

以集群的形式對(duì)外提供負(fù)載均衡的標(biāo)準(zhǔn)RTSP流媒體并發(fā)推流服務(wù)，用戶根

據(jù)相應(yīng)的流媒體RTSP地址，即可實(shí)時(shí)地獲取系統(tǒng)處理完后的實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)和存

儲(chǔ)的歷史視頻數(shù)據(jù)，以供監(jiān)控和遠(yuǎn)程訪問(wèn)。

＞負(fù)載均衡、高并發(fā)訪問(wèn)：通過(guò)負(fù)載均衡各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，提高系統(tǒng)工作效率,

滿足系統(tǒng)的高并發(fā)訪問(wèn)需求。

＞監(jiān)控視頻流實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)：前端視頻數(shù)據(jù)經(jīng)處理系統(tǒng)處理后，流媒體服務(wù)器將處

理后的監(jiān)控視頻流進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給用戶，滿足各種客戶端需求

＞歷史視頻數(shù)據(jù)流化推送：

＞服務(wù)器狀態(tài)（負(fù)載、鏈接數(shù)）等信息獲?。?/p>

?客戶端

支持windows、linux、ios、android等主流操作系統(tǒng)，提供B/S架構(gòu)客

戶端等，實(shí)現(xiàn)與用戶的直接交互。

（2）工作流程描述：

1）客戶端發(fā)送命令:

客戶端向中心服務(wù)器發(fā)送命令，中心服務(wù)器根據(jù)客戶端信息進(jìn)行分析判斷,

得知用戶的客戶端類型、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、信息要求等，從而根據(jù)需求對(duì)前端設(shè)備、

JobKeeper等進(jìn)行調(diào)度控制。

2）中心服務(wù)器調(diào)度：

中心服務(wù)器響應(yīng)客戶端命令，對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行調(diào)度控制。根據(jù)用戶的指令，

把客戶需求的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，同時(shí)使用JobKeeper進(jìn)行對(duì)集群的任務(wù)分發(fā),

完成對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)、處理或監(jiān)控等請(qǐng)求。

3）中心服務(wù)器調(diào)度存儲(chǔ)/處理集群：

a）存儲(chǔ)服務(wù)器集群接收命令工作

中心服務(wù)器響應(yīng)客戶端命令，向JobKeeper發(fā)送命令。JobKeeper根據(jù)

存儲(chǔ)服務(wù)器集群的工作狀態(tài)，選擇負(fù)載較小的服務(wù)器進(jìn)行高清存儲(chǔ)。

b）處理服務(wù)器集群接收命令工作

中心服務(wù)器響應(yīng)客戶端命令，向JobKeeper發(fā)送命令。JobKeeper根據(jù)處

理服務(wù)器集群的工作狀態(tài)，選擇負(fù)載較小的處理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、識(shí)別轉(zhuǎn)碼，

并根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分發(fā)到對(duì)應(yīng)的流媒體服務(wù)器。進(jìn)而，流媒體服務(wù)器將客戶

所需的處理過(guò)后的實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻傳遞給客戶端。

3.2.3網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖3-3cVideo數(shù)據(jù)流圖

>接入服務(wù)器：傳統(tǒng)視頻監(jiān)控和防范報(bào)警系統(tǒng)建設(shè)具有投資大、技術(shù)要求高、設(shè)計(jì)用戶廣、

鏈接環(huán)節(jié)多等特點(diǎn)。同時(shí)，不同廠商間的設(shè)備對(duì)視頻接入要求不同，因此要整合現(xiàn)有平

臺(tái)，提供標(biāo)準(zhǔn)輸出。將前端各類設(shè)備采集到的視頻數(shù)據(jù)接入到cVide。系統(tǒng)中。同時(shí)，

實(shí)現(xiàn)與其他平臺(tái)的對(duì)接，完成信令流的轉(zhuǎn)換。

>中心服務(wù)器：負(fù)責(zé)獲取用戶從客戶端或者其他的上層系統(tǒng)發(fā)出的指令，綜合調(diào)度各個(gè)服

務(wù)器，實(shí)現(xiàn)整套cVideo的控制機(jī)制。

>cStoi■存儲(chǔ)服務(wù)器：用以長(zhǎng)期存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù)，以備視頻回看、重新處理等需求。

>eProc處理服務(wù)器：提供諸如視頻轉(zhuǎn)碼、內(nèi)容識(shí)別、行為檢測(cè)、智能分析等所需的大規(guī)

模數(shù)據(jù)處理能力，為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)架構(gòu)下難以實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用提供支持。

>分發(fā)服務(wù)器:以流媒體的形式將處理后的視頻數(shù)據(jù)提供對(duì)外接口，支持標(biāo)準(zhǔn)RTSP協(xié)議。

客戶端：與用戶的交互平臺(tái)，用以向中心服務(wù)器發(fā)送各種控制指令。

A其他平臺(tái)：指其他的可能需要與cVideo對(duì)接亦或上層應(yīng)用的系統(tǒng)

圖3-3簡(jiǎn)要描述了cVideo云視頻監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)流。其中支持RTSP

標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等前端設(shè)備，可以直接接入cVideo綜合處理云平臺(tái)中；

模擬攝像頭經(jīng)過(guò)編碼器編碼后接入到平臺(tái)中其他平臺(tái)或前端設(shè)備可以經(jīng)過(guò)SDK

整合后接入。經(jīng)過(guò)接入服務(wù)器后，進(jìn)入云處理集群進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)視

頻流的內(nèi)容識(shí)別、轉(zhuǎn)碼、智能分析等功能，并經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器以流媒體的形式對(duì)

外提供服務(wù)。對(duì)于經(jīng)過(guò)cVideo處理后流出的視頻數(shù)據(jù)，如果是終端設(shè)備（手機(jī)、

IPAD等）需求，則直接由cVideo的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器發(fā)送轉(zhuǎn)碼后的視頻流；如果是

上電視墻顯示的需求，將視頻流推送給解碼器進(jìn)行解碼上墻。

3.3方案優(yōu)勢(shì)

＞高性價(jià)比和動(dòng)態(tài)伸縮性

cVideo構(gòu)建于cStor云存儲(chǔ)、eProc云計(jì)算平臺(tái)之上，有著低廉、高可靠

性的海量存儲(chǔ)能力、數(shù)據(jù)處理能力和無(wú)限可擴(kuò)展能力，當(dāng)用戶存儲(chǔ)需求增長(zhǎng)時(shí),

也僅需添加存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)即可，并且支持熱插拔、服務(wù)不停動(dòng)態(tài)升級(jí)等功能，這將大

幅降低用戶的投資及升級(jí)維護(hù)費(fèi)用。

＞海量視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理

高清視頻監(jiān)控中的主要問(wèn)題是如何處理龐大的高清視頻數(shù)據(jù)。如果采用

1080P的高清視頻監(jiān)控，使用能獲得最高壓縮比的H.264圖像壓縮技術(shù)處理收

集的高清視頻，則壓縮輸出碼率最高可達(dá)到6Mbps,也就是每臺(tái)攝像機(jī)每天將

大約產(chǎn)生50GB左右的數(shù)據(jù)量，這對(duì)于存儲(chǔ)、處理的壓力是十分巨大的。

cVideo系統(tǒng)基于分布式的架構(gòu)，以集群的形式共同對(duì)外提供服務(wù)，將海量

實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)的壓力均勻分散到每個(gè)處理節(jié)點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)

都處于高效的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。根據(jù)實(shí)時(shí)性的要求，我們將數(shù)據(jù)接入、處理、轉(zhuǎn)發(fā)等模

塊做了優(yōu)化，盡量做到數(shù)據(jù)在集群內(nèi)不遷移，減少10和傳輸操作，進(jìn)一步確保

實(shí)時(shí)性的要求。

＞基于應(yīng)用層的協(xié)議交互

為了應(yīng)對(duì)跨平臺(tái)使用以及第三方應(yīng)用開(kāi)發(fā)的需求，cVideo對(duì)外的接口使用

標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議。cVideo省去了繁雜的SDK,而是在系統(tǒng)內(nèi)部搭建RPC服務(wù)器，

以響應(yīng)Webserver服務(wù)器收到的請(qǐng)求，提供遠(yuǎn)程請(qǐng)求方法調(diào)用的形式，只需要

以協(xié)議發(fā)送請(qǐng)求（即相應(yīng)的URL地址），系統(tǒng)就會(huì)將結(jié)果返回，使得操作十分簡(jiǎn)

便。

＞云端轉(zhuǎn)碼技術(shù)

為了盡可能優(yōu)化系統(tǒng)性能，cVideo將根據(jù)用戶客戶端的監(jiān)控需求瞬時(shí)動(dòng)態(tài)

地調(diào)整視頻分辨率，從而在滿足用戶需求的同時(shí)降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗，因而支

持更高的系統(tǒng)規(guī)模。

對(duì)于攝像頭采集的高清視頻信號(hào),cVideo將在eProc云計(jì)算平臺(tái)上采用高

效實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼技術(shù)，將采集到的各路高清視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合監(jiān)控客戶端需求的信

號(hào)，并實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，這樣可以有效地減小監(jiān)控端處的解碼壓力，使得監(jiān)控更為流暢，

并能有效地支持諸如手機(jī)等移動(dòng)終端的監(jiān)控需求。

＞智能內(nèi)容識(shí)別

cVide。的智能圖像檢索采用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)并結(jié)合模式識(shí)別對(duì)已有的

海量視頻進(jìn)行事件檢索，實(shí)現(xiàn)了對(duì)事件發(fā)生視頻的切片回放、運(yùn)動(dòng)幀提取和對(duì)象

跟蹤。目前cVide?？梢詫?duì)煙、火、運(yùn)動(dòng)物體、遺留物、車輛統(tǒng)計(jì)和特定行為等

情況下的識(shí)別達(dá)到很高的識(shí)別度，錯(cuò)檢率和誤檢率幾乎為零。

cVideo的智能圖像處理構(gòu)架于JobKeeper云調(diào)度和eProc云處理架構(gòu)之

上，使許多傳統(tǒng)模式下難以處理的識(shí)別應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。諸如在犯罪嫌疑人識(shí)別問(wèn)

題中，cVideo研發(fā)了國(guó)際領(lǐng)先的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)DNA算法，首先分析監(jiān)控視頻中目

標(biāo)人物的運(yùn)動(dòng)模式，建立運(yùn)動(dòng)DNA序列，為后續(xù)分析處理提供基礎(chǔ)。后續(xù)分析

包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)優(yōu)化、運(yùn)動(dòng)軌跡分析、運(yùn)動(dòng)特征提取、步態(tài)建模等等。

第四章關(guān)鍵技術(shù)

以上系統(tǒng)架構(gòu)中，涉及到的具體技術(shù)包括了cVideo的智能識(shí)別技術(shù)、

cVideo的云端轉(zhuǎn)碼技術(shù)、JobKeeper云調(diào)度方法、cStor云存儲(chǔ)技術(shù)、以及eProc

云處理框架。其中cVideo的智能識(shí)別和云端轉(zhuǎn)碼技術(shù)負(fù)責(zé)對(duì)視頻流的進(jìn)一步處

理，cStor實(shí)現(xiàn)對(duì)海量視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，而JobKeeper和eProc負(fù)責(zé)綜合管理

和統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)云內(nèi)計(jì)算機(jī)的聯(lián)動(dòng)和各類保障，共同對(duì)外提供服務(wù)。

4.1cVideo智能識(shí)別

4.1.1簡(jiǎn)介

隨著平安城市的建設(shè)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)已經(jīng)初具規(guī)模并且仍在迅速

擴(kuò)大，幾十萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)個(gè)攝像頭所得到的視頻監(jiān)控影像資料是龐大的，要從中

獲取事件相關(guān)的信息需要花費(fèi)巨大的時(shí)間和人力。視頻內(nèi)容分析技術(shù)(Video

ContentAnalysis,VCA)來(lái)源于計(jì)算機(jī)視覺(jué)，它能夠在圖像及圖像描述之間建立

映射關(guān)系，從而使計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)圖像處理和分析來(lái)理解畫(huà)面中的內(nèi)容，其實(shí)質(zhì)

是"自動(dòng)分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息"。視頻內(nèi)容分析技術(shù)將大量的、枯燥

的視頻內(nèi)容分析工作交給了編碼器或計(jì)算機(jī),將保安人員從傳統(tǒng)的繁重監(jiān)控任務(wù)

中解脫出來(lái)，它對(duì)傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控技術(shù)是一個(gè)“顛覆性”的創(chuàng)新，改變了多年來(lái)

人們應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的習(xí)慣。

cVideo的智能圖像檢索采用國(guó)際先進(jìn)的圖像處理技術(shù)并結(jié)合模式識(shí)別技術(shù)

對(duì)已有的海量視頻進(jìn)行事件檢索，實(shí)現(xiàn)了對(duì)事件發(fā)生視頻的切片回放、運(yùn)動(dòng)幀提

取和對(duì)象跟蹤。

4.1.2應(yīng)用案例

＞特定人物視頻檢索

cVideo自行研發(fā)的視頻DNA算法，應(yīng)用在犯罪嫌疑人識(shí)別問(wèn)題中，首先

分析監(jiān)控視頻中目標(biāo)人物的運(yùn)動(dòng)模式，建立運(yùn)動(dòng)DNA序列，為后續(xù)分析處理提

供基礎(chǔ)。后續(xù)分析包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)優(yōu)化、運(yùn)動(dòng)軌跡分析、運(yùn)動(dòng)特征提取、步態(tài)建模

等等。

圖4-1目標(biāo)運(yùn)動(dòng)DNA序列圖4-2目標(biāo)運(yùn)動(dòng)圖譜

圖4-3目標(biāo)運(yùn)動(dòng)DNA序列圖4-4目標(biāo)運(yùn)動(dòng)圖譜

＞人流/車流統(tǒng)計(jì)

由于車輛的急劇增加，雖然道路基礎(chǔ)設(shè)施得到了很大程度的改善，但是交通

擁擠的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，簡(jiǎn)單的道路視頻監(jiān)控已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需要。為了改善

這種局面，為道路狀況提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的信息成為更加迫切的需求，推廣實(shí)施各

重要交通道口區(qū)域?qū)崟r(shí)交通狀況圖像監(jiān)控是非常必要的。即在城市各重要交通道

口安裝一套智能交通監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)圖像傳輸通道將路面交通狀況實(shí)時(shí)上傳到道

路監(jiān)控指揮中心，中心值班人員可以據(jù)此及時(shí)了解各區(qū)域路面狀況，并據(jù)此調(diào)整

各路口車輛流量，保持道路通暢。

圖4-5交通道口車流檢測(cè)統(tǒng)計(jì)

這項(xiàng)技術(shù)同樣可以應(yīng)用于人流統(tǒng)計(jì)、以及對(duì)旅游景點(diǎn)、鬧市區(qū)和大型展會(huì)的

人員密度分析等。視頻分析的結(jié)果受到監(jiān)控視頻圖像質(zhì)量的影響，雨雪等惡劣天

氣條件下得到的監(jiān)控視頻圖像質(zhì)量要比晴朗天氣條件下的圖像質(zhì)量要差很多。于

是，如何消除霧雨雪等惡劣天氣的影響是至關(guān)重要的。

圖4-6霧雨雪等惡劣天氣檢測(cè)

＞事件檢測(cè)

事件檢測(cè)是cVideo智能視頻分析的又一個(gè)成功例子。事件檢測(cè)包括禁區(qū)檢

測(cè)、過(guò)線檢測(cè)、遺留物檢測(cè)、物品丟失檢測(cè)、打架/徘徊檢測(cè)等，事件的成功檢

測(cè)能夠大大降低危險(xiǎn)事件的發(fā)生率，將犯罪扼殺在搖籃里。我們采用的事件檢測(cè)

方法具有參數(shù)自適應(yīng)且錯(cuò)檢率低的優(yōu)點(diǎn)。

圖4-7行為檢測(cè)（遺留錢(qián)包）

4.2cVideo云端轉(zhuǎn)碼

4.2.1視頻轉(zhuǎn)碼簡(jiǎn)介

隨著前端攝像機(jī)的清晰度不斷提升，其碼流和數(shù)據(jù)量成倍增長(zhǎng)。然而一些終

端的處理能力有限，無(wú)法支持高清的分辨率；或者需要用到公網(wǎng)傳輸，帶寬無(wú)法

滿足高清的碼流的需求等。

視頻轉(zhuǎn)碼是一種將已壓縮的視頻數(shù)據(jù)從一種格式轉(zhuǎn)換為另一種格式的技術(shù)，

視頻的編碼格式主要的有MPEG、H264、DivX、WMA、RM等，封裝格式主

要有avi、ps、ts、mov、mkv、mpg等，而不同的播放器對(duì)格式的支持也不同，

因此不同終端對(duì)視頻流格式也有著特殊的需求。

視頻轉(zhuǎn)碼是一個(gè)高運(yùn)算負(fù)荷的過(guò)程，需要對(duì)輸入的視頻流進(jìn)行全解碼、視頻

過(guò)濾/圖像處理、并且對(duì)輸出格式進(jìn)行全編碼。最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)碼過(guò)程僅僅涉及到解

碼一個(gè)比特流和用不同的編解碼器重新編碼兩個(gè)步驟。這種硬轉(zhuǎn)碼看似很簡(jiǎn)單,

只需要一個(gè)解碼器和一個(gè)編碼器，但是最終顯示結(jié)果并不理想，因?yàn)橐曨l數(shù)據(jù)解

碼后重新編碼會(huì)降低畫(huà)質(zhì)。

硬解碼無(wú)法利用捷徑，所以和采用智能轉(zhuǎn)碼算法的方法相比，要求更高的處

理器性能并且產(chǎn)生更大的功耗。如果全部通過(guò)軟件進(jìn)行臨時(shí)處理，需要2GHz

頻率的處理器。以現(xiàn)在PC上的CPU的運(yùn)算能力，在運(yùn)行其他程序的情況下，

是無(wú)法支持實(shí)時(shí)的高清視頻轉(zhuǎn)碼

4.2.2云轉(zhuǎn)碼

由于視頻轉(zhuǎn)碼計(jì)算量很大，單一的計(jì)算機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的攝像

頭實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)碼。cVideo研發(fā)了云端轉(zhuǎn)碼技術(shù)，將視頻轉(zhuǎn)碼計(jì)算放大云

端，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)時(shí)視頻轉(zhuǎn)碼，以滿足用戶對(duì)不同分辨率，不同碼流,不

同終端的使用需求。

圖4-8轉(zhuǎn)碼前圖4-9轉(zhuǎn)碼后

視頻接入模塊首先將不同廠家的前端設(shè)備接入進(jìn)來(lái)，對(duì)于支持RTSP的采集

設(shè)備，我們利用標(biāo)準(zhǔn)的流媒體協(xié)議接口實(shí)現(xiàn)視頻和音頻數(shù)據(jù)的傳輸。對(duì)于不支持

RTSP的采集設(shè)備，我們利用設(shè)備廠商提供的SDK進(jìn)行接入。然后在eProc云

計(jì)算平臺(tái)上利用高效的轉(zhuǎn)碼技術(shù)，將采集到的高清視頻信號(hào)解碼后再重新編碼,

在滿足用戶需求的同時(shí)降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗。同時(shí)將轉(zhuǎn)碼后的視頻流推送給流

媒體服務(wù)器分發(fā)出去。

前端設(shè)備

流媒體RTSP,

服務(wù)器

圖4-10云轉(zhuǎn)碼流程

4.3JobKeeper云調(diào)度

4.3.1簡(jiǎn)介

如何保證在云計(jì)算平臺(tái)中部分硬件或軟件發(fā)生故障的情況下仍不影響系統(tǒng)

的正常運(yùn)行；如何保證在云計(jì)算平臺(tái)中高效穩(wěn)定的合理化分配和執(zhí)行任務(wù)；如何

設(shè)計(jì)一套無(wú)人值守，自動(dòng)生長(zhǎng)的高效系統(tǒng)。

這是云創(chuàng)團(tuán)隊(duì)在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)思考的問(wèn)題。最終在無(wú)數(shù)次失敗又無(wú)數(shù)次

鉆研的過(guò)程中我們?cè)O(shè)計(jì)研發(fā)出了一套能夠完全解決系統(tǒng)單點(diǎn)故障問(wèn)題。負(fù)載均

衡，自動(dòng)調(diào)度與部署的高效云調(diào)度平臺(tái)，這就是JobKeeper。

4.3.2JobKeeper主要優(yōu)勢(shì)

＞高可靠性：平臺(tái)采用"多主多備，負(fù)載均衡"的管理節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)模式，和"處

理實(shí)時(shí)跟蹤"的處理節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)模式,從而保證無(wú)論管理節(jié)點(diǎn)還是處理節(jié)點(diǎn)都

不存在任何單點(diǎn)故障問(wèn)題。

＞低依賴性：平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，通過(guò)統(tǒng)一化配置和API接口的方式向

用戶提供服務(wù)。無(wú)論用戶應(yīng)用是用何種語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，何種處理方式，都可以交

由平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度管理。

＞低干預(yù)性：平臺(tái)采用基于事件化的統(tǒng)一管理模式。無(wú)論是動(dòng)態(tài)擴(kuò)展集群處理

系統(tǒng)能力，還是單點(diǎn)故障的任務(wù)轉(zhuǎn)移，又或者是任務(wù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)分配,

都將在系統(tǒng)無(wú)人值守的情況下自動(dòng)完成。

＞高實(shí)時(shí)性：平臺(tái)在高效率并行分布式軟件的支撐下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)的實(shí)時(shí)

分配，實(shí)時(shí)調(diào)度，實(shí)時(shí)處理。在機(jī)器性能允許的范圍內(nèi)，計(jì)算任務(wù)不會(huì)出現(xiàn)

堆積的顯現(xiàn)，所有任務(wù)的控制工作基本都在秒級(jí)完成，具有前所未有的高效

性。

4.3.3JobKeeper架構(gòu)

數(shù)

據(jù)eProc分加式并行計(jì)算框架

處

理視然處理應(yīng)用一］1共他四計(jì)應(yīng)用］

層

OracleMySQLDB2cStorHDFS

圖4-11JobKeeper架構(gòu)圖

上圖為JobKeeper的基本架構(gòu)圖，下面對(duì)其各層作一定描述。

>應(yīng)用層：一組用于管理和結(jié)果反饋的顯示組件。用于顯示任務(wù)的處理情況以及集群中機(jī)

器的活動(dòng)情況，同時(shí)其也是一個(gè)上層應(yīng)用和底層服務(wù)的對(duì)接平臺(tái).是整個(gè)系統(tǒng)面向用戶

和開(kāi)發(fā)人員的基礎(chǔ)承載。

>業(yè)務(wù)層：對(duì)于應(yīng)用層的相關(guān)功能的業(yè)務(wù)化，數(shù)字化處理，用于將應(yīng)用層的需求任務(wù)進(jìn)行

規(guī)則化劃分，形成統(tǒng)一的處理化模式。

>數(shù)據(jù)處理層：獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理程序，是對(duì)不同需求數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理方案，他的運(yùn)行與監(jiān)

控的工作將由JobKeeper調(diào)度平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一的配置管理。

A存儲(chǔ)層：用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的處理結(jié)果集或者其他中間結(jié)果集的單元。

A虛擬化資源層：將實(shí)體的機(jī)器進(jìn)行虛擬化，形成更大范圍的服務(wù)集群。

JobKeeper調(diào)度平臺(tái)是建立于虛擬化資源層之上，統(tǒng)一調(diào)度，統(tǒng)一配置的

管理平臺(tái)，用于對(duì)集群中任務(wù)實(shí)時(shí)的處理調(diào)度，實(shí)時(shí)結(jié)果集的反饋，集群的負(fù)載

均衡，失敗調(diào)度，集中管理，集中配置的平臺(tái)。用來(lái)保證整個(gè)集群的超低人員干

預(yù)。同時(shí)，提供完善的集群伸縮機(jī)制為整個(gè)服務(wù)提供更高的可靠性。

圖4-12JobKeeper調(diào)度平臺(tái)任務(wù)流程

>JobKeeper調(diào)度平臺(tái)任務(wù)流程如上圖，它是由一組管理節(jié)點(diǎn)(Master

Node)和一組處理節(jié)點(diǎn)(TaskNode)組成，管理節(jié)點(diǎn)組是一組基于

Webserver的RPC(注：RPC采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式。請(qǐng)求程序就是一個(gè)

客戶機(jī)，而服務(wù)提供程序就是一個(gè)服務(wù)器。首先，客戶機(jī)調(diào)用進(jìn)程發(fā)送一個(gè)

有進(jìn)程參數(shù)的調(diào)用信息到服務(wù)進(jìn)程，然后等待應(yīng)答信息。在服務(wù)器端，進(jìn)程

保持睡眠狀態(tài)直到調(diào)用信息的到達(dá)為止。當(dāng)一個(gè)調(diào)用信息到達(dá)，服務(wù)器獲得

進(jìn)程參數(shù)，計(jì)算結(jié)果，發(fā)送答復(fù)信息，然后等待下一個(gè)調(diào)用信息，最后，客

戶端調(diào)用進(jìn)程接收答復(fù)信息，獲得進(jìn)程結(jié)果，然后調(diào)用執(zhí)行繼續(xù)進(jìn)行X

＞服務(wù)器節(jié)點(diǎn)組，負(fù)責(zé)對(duì)處理節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)信息以及任務(wù)處理信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟

蹤和保存，對(duì)應(yīng)的信息鏡像存儲(chǔ)在基于cstor或者NFS服務(wù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)上,

保證每個(gè)管理節(jié)點(diǎn)中的鏡像信息的實(shí)時(shí)同步。同時(shí)架設(shè)在管理節(jié)點(diǎn)上的

ZooKeeper服務(wù)（注：ZooKeeper是一個(gè)分布式的，開(kāi)放源碼的分布式應(yīng)

用程序協(xié)調(diào)服務(wù)，包含一個(gè)簡(jiǎn)單的原語(yǔ)集。分布式應(yīng)用可以使用它來(lái)實(shí)現(xiàn)諸

如：統(tǒng)一命名服務(wù)、配置管理、分布式鎖服務(wù)、集群管理等功能），用于對(duì)

整個(gè)管理節(jié)點(diǎn)組進(jìn)行統(tǒng)一的配置化管理。

＞處理節(jié)點(diǎn)組通過(guò)RPC的遠(yuǎn)程調(diào)用獲取各自節(jié)點(diǎn)的任務(wù)處理目標(biāo)，并實(shí)時(shí)的

和處理節(jié)點(diǎn)上的任務(wù)處理目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，控制程序的執(zhí)行和結(jié)束。處理節(jié)點(diǎn)

組會(huì)在一個(gè)設(shè)定的心跳間隔內(nèi)主動(dòng)的和管理節(jié)點(diǎn)組聯(lián)系一次，報(bào)告節(jié)點(diǎn)存活

狀態(tài)。如果在若干個(gè)小跳間隔后管理節(jié)點(diǎn)組仍然沒(méi)有獲取到處理節(jié)點(diǎn)跳報(bào)

告，那么該處理節(jié)點(diǎn)將會(huì)被踢出處理節(jié)點(diǎn)組，同時(shí)該節(jié)點(diǎn)處理的所有處理任

務(wù)也會(huì)被重新調(diào)度。隨著集群處理數(shù)據(jù)量的不斷增大，處理節(jié)點(diǎn)組提供了簡(jiǎn)

單高效的自動(dòng)化部署方案，當(dāng)新機(jī)器加入處理集群后，會(huì)主動(dòng)的與管理節(jié)點(diǎn)

組同步心跳信息，從同一配置服務(wù)器ZooKeeper上獲取相關(guān)配置信息，通

過(guò)Webserver服務(wù)獲取任務(wù)列表，開(kāi)始執(zhí)行數(shù)據(jù)處理工作。

JobKeeper調(diào)度平臺(tái)提供了一套基于Web的管理化界面，可以實(shí)時(shí)的觀察

各個(gè)處理節(jié)點(diǎn)的任務(wù)運(yùn)行狀態(tài)，以及任務(wù)列表的分配情況，機(jī)器的負(fù)載情況等。

用戶在管理系統(tǒng)界面上可以完成所有的工作，如新任務(wù)的添加，任務(wù)的手動(dòng)調(diào)度

以及集群日志的查看與分析等。

任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)之間維護(hù)一個(gè)心跳時(shí)間，實(shí)時(shí)向管理節(jié)點(diǎn)匯報(bào)任務(wù)

處理信息，同時(shí)，任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)在每個(gè)心跳時(shí)間內(nèi)向管理節(jié)點(diǎn)獲取該處理的任務(wù)

列表，并和本機(jī)正在處理的任務(wù)列表進(jìn)行比對(duì)，完成相關(guān)的任務(wù)調(diào)度工作。若一

個(gè)處理節(jié)點(diǎn)在多個(gè)心跳時(shí)間范圍內(nèi)仍然沒(méi)有主動(dòng)的和管理節(jié)點(diǎn)相互聯(lián)系，那么管

理節(jié)點(diǎn)將會(huì)根據(jù)各機(jī)器的負(fù)載情況，將失去心跳連接的處理節(jié)點(diǎn)上的任務(wù)進(jìn)行任

務(wù)的重新分配和執(zhí)行。

4.4eProc云處理

4.4.1eProc簡(jiǎn)介

eProc是一種處理海量數(shù)據(jù)的并行編程模型和計(jì)算框架，用于對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)

集的并行計(jì)算。eProc通過(guò)把對(duì)數(shù)據(jù)集的大規(guī)模操作分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)

現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)周期性的把完成的工作和狀態(tài)的更新報(bào)告回來(lái)。隨著節(jié)

點(diǎn)的增多，eProc的處理能力將成倍數(shù)增長(zhǎng)。

4.4.2eProc主要優(yōu)勢(shì)

＞實(shí)時(shí)性：平臺(tái)在高效率并行分布式軟件的支撐下，可以實(shí)時(shí)完成數(shù)據(jù)計(jì)算

和分析工作，如數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)查詢、和統(tǒng)計(jì)分析等。數(shù)據(jù)計(jì)算不會(huì)出現(xiàn)數(shù)

據(jù)堆積現(xiàn)象，各類分析和查詢工作基本都在秒級(jí)完成，具有前所未有的高效

性。

＞高可靠性：基于對(duì)云計(jì)算可靠性深厚的研究積累，徹底解決了當(dāng)前分布式計(jì)

算平臺(tái)易出現(xiàn)的單點(diǎn)故障問(wèn)題。任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將自動(dòng)屏蔽，

而且不會(huì)出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。

＞可伸縮性：在不停機(jī)的情況下，增加節(jié)點(diǎn)，平臺(tái)的處理能力自動(dòng)增加；減少

節(jié)點(diǎn)，平臺(tái)的處理能力自動(dòng)縮減。這樣，可以做到與資源池的無(wú)縫對(duì)接，根

據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)任務(wù)動(dòng)態(tài)地申請(qǐng)或釋放資源，最大限度地提高資源利用率。

＞高性價(jià)比：采用X86架構(gòu)廉價(jià)計(jì)算機(jī)構(gòu)建云計(jì)算平臺(tái)，用軟件容錯(cuò)替代硬件

容錯(cuò)，大大節(jié)省成本。在目標(biāo)性能和可靠性條件下，可比傳統(tǒng)的小型機(jī)加商

用數(shù)據(jù)庫(kù)方案節(jié)省10倍左右的成本。

＞全業(yè)務(wù)支持：采用NOSQL+關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)混合模式，絕大部分海量數(shù)據(jù)存放

于分布式平臺(tái)并進(jìn)行分布式處理，少量實(shí)時(shí)性要求很高的數(shù)據(jù)存放于關(guān)系數(shù)

據(jù)庫(kù)，可支撐各種類型的業(yè)務(wù)。不僅支撐查詢、統(tǒng)計(jì)、分析業(yè)務(wù)，還可支撐

深度數(shù)據(jù)挖掘和商業(yè)智能分析業(yè)務(wù)。

4.4.3eProc系統(tǒng)架構(gòu)

云存儲(chǔ)層包括公司自主研發(fā)的云儲(chǔ)存系統(tǒng)cStor和apache開(kāi)源云儲(chǔ)存系統(tǒng)

HDFS;而在數(shù)據(jù)管理層中，包含數(shù)據(jù)立方、Hbase;數(shù)據(jù)處理層包含JobKeeper

和MapReduce;最后的監(jiān)控協(xié)調(diào)層則包括zookeeper和Chukwa來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整

個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理。

下圖為eProc云處理平臺(tái)架構(gòu)：

應(yīng)用層

虛擬資源層

通過(guò)數(shù)據(jù)立方，可以對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、清理、分割。

對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)任意關(guān)鍵字索引，形成一個(gè)多維數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)立方的命名也

由此而來(lái)。數(shù)據(jù)立方是獨(dú)立于eProc云處理平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)，用戶可以選擇性

采用數(shù)據(jù)立方，也可以單獨(dú)采用Hbase、Hive等技術(shù)框架，通過(guò)數(shù)據(jù)立方或

Hbase,可以將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)看成一張無(wú)限大的表，操作這張表跟操作傳統(tǒng)關(guān)系型

數(shù)據(jù)庫(kù)一樣，上層應(yīng)用無(wú)需修改，完全符合用戶原來(lái)操作習(xí)慣。

對(duì)于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，eProc云處理平臺(tái)采用公司自主研發(fā)的超安存算法，對(duì)

這些數(shù)據(jù)塊進(jìn)行分割，散亂存儲(chǔ)到云儲(chǔ)存系統(tǒng)上，然后采用分布式并行處理，對(duì)

數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，eProc云處理平臺(tái)的處理性能隨著節(jié)點(diǎn)的增多而成倍數(shù)增

長(zhǎng)。

eProc云處理平臺(tái)擁有以下特點(diǎn)：

1）對(duì)任意多關(guān)鍵字實(shí)時(shí)索引

2）支持類SQL復(fù)雜并行組合查詢

3）分布式萬(wàn)兆實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流秒級(jí)處理

4）高可靠性，系統(tǒng)無(wú)單點(diǎn)，確保意外情況下，系統(tǒng)的正常運(yùn)行

以上特點(diǎn)由云創(chuàng)公司自主研發(fā)的下面幾大功能來(lái)提供保證，分別是數(shù)據(jù)立

方，分布式數(shù)據(jù)處理,調(diào)度均衡器、數(shù)據(jù)傳輸接口等。

數(shù)據(jù)立方對(duì)數(shù)據(jù)建立高效的索引結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)立方是云創(chuàng)公司研發(fā)的高效數(shù)據(jù)

結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)成功解決了海量數(shù)據(jù)的快速索引和查詢問(wèn)題，使得百億條記錄級(jí)的

數(shù)據(jù)能夠秒級(jí)處理。

分布式數(shù)據(jù)處理是云創(chuàng)公司研發(fā)的處理海量數(shù)據(jù)的處理框架，用于對(duì)大規(guī)模

數(shù)據(jù)集的并行處理。處理能力可以通過(guò)增加或減少機(jī)器達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)整。采用先進(jìn)

的容錯(cuò)技術(shù)，確保處理任務(wù)的可靠性，即使在異常情況下，如機(jī)器宕機(jī)、斷網(wǎng)的

情況下，確保處理任務(wù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

調(diào)度均衡器是云創(chuàng)公司研發(fā)的解決單點(diǎn)故障的一項(xiàng)技術(shù)，用于解決系統(tǒng)內(nèi)的

單點(diǎn)問(wèn)題，確保某機(jī)器的應(yīng)用程序狀態(tài)在宕機(jī)或斷網(wǎng)時(shí)，可將狀態(tài)從異常機(jī)器轉(zhuǎn)

移到其他機(jī)器上，中間無(wú)數(shù)據(jù)丟失。

數(shù)據(jù)傳輸接口是云創(chuàng)公司經(jīng)過(guò)多年積累，專門(mén)針對(duì)地面數(shù)據(jù)傳輸研究出高性

能可靠文件傳輸協(xié)議，采用并行流水線方式、將傳輸與存儲(chǔ)作聯(lián)合優(yōu)化，并支持

多點(diǎn)中繼高效傳輸。經(jīng)過(guò)多項(xiàng)實(shí)地遠(yuǎn)程傳輸試驗(yàn)，結(jié)果表明該技術(shù)的傳輸效率在

IGb/s光纖線路上達(dá)到了帶寬的80%左右，處于國(guó)際最高水平。

幾大功能相輔相成，高效且可靠地處理海量數(shù)據(jù)，確保響應(yīng)迅速，傳輸速度

快，處理結(jié)果準(zhǔn)確。

4.5cStor云存儲(chǔ)

4.5.1cStor簡(jiǎn)介

cStor云存儲(chǔ)系統(tǒng)是南京云創(chuàng)存儲(chǔ)科技有限公司自主研發(fā)的高科技產(chǎn)品，是

一種軟件與硬件相結(jié)合的系統(tǒng)，其中專有技術(shù)和軟件是高附加值部分。與目前國(guó)

際上知名的云存儲(chǔ)技術(shù)相比，具有超高性價(jià)比、高可靠、通甩免維護(hù)的優(yōu)勢(shì)，

可以廣泛應(yīng)用于需要存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)合（如安防、廣電、電信、互聯(lián)網(wǎng)、

銀行等領(lǐng)域\特別地，cStor每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架的最高容量可達(dá)1024TB以上，是

國(guó)際最高水平的3倍，擁有成本和運(yùn)營(yíng)成本都僅為同類產(chǎn)品的幾分之一。

下圖1-1為cStor云存儲(chǔ)產(chǎn)品C1000系列存儲(chǔ)機(jī)柜。

圖4-14cStorC1000系列產(chǎn)品存儲(chǔ)機(jī)柜

4.5.2C1000系列產(chǎn)品特性

C1000系列云存儲(chǔ)產(chǎn)品是南京云創(chuàng)存儲(chǔ)科技有限公司的第一代云存儲(chǔ)產(chǎn)

品，它具有如下特性：

高可靠性

系統(tǒng)中采用廉價(jià)的大容量存儲(chǔ)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)cStor系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理

和容錯(cuò)，提供高效、穩(wěn)定服務(wù)。與使用專用服務(wù)器相比，可以將系統(tǒng)構(gòu)建成本節(jié)

省5-10倍以上，且規(guī)模越大，優(yōu)勢(shì)越明顯。在降低系統(tǒng)的構(gòu)建成本的同時(shí)，系

統(tǒng)的可靠性不僅沒(méi)有收到影響，相反，通過(guò)一系列的可靠性保障機(jī)制，使