温 鑫

(民航成都电子技术有限责任公司，成都 611435)

机场最突出的特点就是占地面积非常之大，大型机场围界长度可达数十公里。这一特性决定了机场视频监控系统的特点之一就是监控点跨度大、信号传输距离较远、监控点位多、设备分布广。机场的另一个关键特性为涉及使用单位及用户较多，各个单位和人员对视频监控系统的要求侧重有所不同。

视频监控系统是一个先进的、易操作、易维护的视频监控系统，使其作为一个有机的整体对进行监控和管理，这是建设机场视频监控系统的重要达到的目标。有效地对所有通道进行科学有序的管理；利用监控系统的可视手段满足监督管理要求及发生案件后的查证；从而有效地提高预防和抵抗事故和加强防御控制的能力；提高工作效率、综合利用安保人员为机场的运营提供安全服务[1]。

1 视频监控系统在机场的发展

1.1 基于模拟的机场视频监控系统

视频监控系统出现与20世纪后期，在最近十几年中得到了快速发展及广泛应用。

1.2 基于网络的机场视频监控系统

近年来计算机网络技术迅速发展，因而构建在计算机网络平台上的视频监控系统应运而生并得到了广泛的应用。

2 系统组成

视频监控系统主要由应用软件、摄像机、报警设备、存储、显示设备、工作站等组成。

图1 系统组成

视频监控系统存储按照每路4M码流[2]，按照最新《民用运输机场安全保卫设施》(MH/T7003-2017)标准设定存储时间不少于90天配置，配置支持RAID5[3]存储设备。

3 运行支撑环境

网络环境：提供关键网络设备、通信线路的硬件冗余，设备冗余放在不同的物理位置，线路冗余不同的物理路由。

计算环境：提供物理机硬件设备冗余及第三容灾设备，采用虚拟机HA或容错集群提供虚拟机计算资源冗余备份。

存储环境：集中式存储：提供本地数据同步备份、远程异步备份、远程存储双活三种模式。

分布式存储：提供不同物理位置保留多份拷贝。

业务系统以上述条件为基础，按照深化设计确定的备份恢复方案进行实施。

视频监控(报警)系统为B类运行系统。

B系统级备份和恢复要求如下：

● 数据层

数据库文件：主运行机房通过一个存储上RAID1等方式提供数据冗余，备份机房在第二个物理存储上提供远程异步备份(数据库级)。

● 虚拟机(含应用、数据库实例)镜像文件：提供主运行机房、备份机房存储双活，应用日志等频繁变化的有状态文件既可以通过直接写入LUN实现存储双活也可以通过写入镜像文件实现存储双活。

● 应用层

数据库实例主运行机房HA集群，应用软件HA集群或负载均衡。

4 系统功能

4.1 接入管理

高清视频监控系统是开放式的视频管理系统，能够接入并管理目前国内外主流的前端高清IP摄像机(摄像机种类包括但不限于定焦摄像机、变焦摄像机、鱼眼摄像机、一体化全景摄像机、热成像摄像机)、网络设备以及存储设备。

系统能够通过SNMP协议接收安防相关网络设备的运行状态。

系统软件支持H.265、H.264、MJPEG等不少于四种以上的视频压缩格式，能够集成国内外主流品牌。

监控管理软件接入第三方摄像机时，软件与摄像机通过标准的ONVIF[5]协议或者GB/T28181[6]协议直接接入。

系统支持在运行两种操作系统(IOS[7]、Android[8])的智能终端上 (智能手机、平板) 的摄像头视频，通过无线网将实时视频传输回监控中心，作为安保巡更、摄像机无法覆盖或应急事件时的补充，并能将其录像与保存，以便即时应对任何突发状况。

监控管理软件支持ONVIF或者GB/T28181通讯协议标准摄像机。接入监控系统的摄像机具有批量导入功能，不需要单独进行IP地址的配置导入。

4.2 可视化管理

系统兼容机场地理信息系统电子地图信息，可以基于整个机场的详细地图，准确定位摄像机点位，调用视频。

电子地图可实现不同用户根据权限调用。

分层电子地图应支持相互链接，如点击电子地图某一区域可链接至另一层电子地图。

4.3 PTZ控制

系统可集成所需控制的PTZ 摄像机。

系统支持多种PTZ 摄像机控制，系统兼容多种高清摄像机。

4.4 系统管理

4.4.1 配置管理

系统配置文件管理：系统设置提供设置一个或多个时间还原点，当系统发生设置错误时，可一键还原至原先正确的设置，无需备份设置或重新导入设置。

摄像机配置：定义摄像机的实时视频和记录视频的图像质量，分辨率，帧频，移动检测，报警输入/输出，音频开/关，数据通道等。具体参数包括：名称、编码参数(码率[9]、制式[10]、分辨率[11]、帧率[12]、画质[13])、图像参数(亮度[14]、对比度[15]、饱和度[16]、色彩[17])、云台协议等。

存储配置：可以对每路图像定义存储规则，包括：存储质量、存储周期、事后存储的长度和触发条件、存储规则、音频开/关等。灵活的分配存储设备的每个分区的存储空间大小，支持多个录像计划的创建、录像时间的灵活配置，支持批量创建录像计划，支持子码流录像配置。

权限配置：视频监控软件能够建立不少于20 个权限级别的账号并能详细设定该账号的各种应用许可，如对摄像机的PTZ控制权限、读取实时视频权限、回放权限、删除视频权限、查看警报事件、导出视频等。系统对用户权限的控制，细化到定义用户的不同功能，如是否可回放录像、日志查询、图像抓拍等功能，系统操作权限设置包括可以观看的摄像头的点位，录像回放、视频导出及PTZ摄像机的控制优先级，提供不低于操作用户类别数量的优先级，当高优先人员进行操作时，低优先人员无法操作，高优先级人员闲置10秒后，控制权限自动释放。

4.4.2 监控管理

系统可监控管理应用软件的运行状态、故障情况、资源使用情况等。具有运行事件、提示、报警、日志检索及报表功能。

4.4.3 系统安全管理

● 账户管理

系统能灵活定义及管理使用本系统的各个用户，定义及修改用户的各项属性，包括但不限于用户名、密码、所属部门及其他用户。

● 授权管理

系统能够按机场用户的岗位和角色来定义各自的权限，并提供了相应的权限管理方式如下：

管理内容授权：每个资源类、资源对象均能够实现权限控制，并能够根据实际需要进行管理内容授权；能将不同应用子程序的菜单、字段、显示信息(不同的用户登录，只可以查看或操作相应权限内的记录)、按钮、鼠标键功能、快捷键功能等编号分组，形成权限组。

● 用户行为审计

能够对每个用户的登录、退出、操作、配置修改等动作都会记录在操作日志中，并提供日志浏览、搜索和查询功能。

● 安全防护

支持由信息安全系统提供的防病毒、防火墙、访问控制、入侵检测、漏洞修复等进行安全防护。

4.5 录像及查询功能

4.5.1 录像功能

系统支持定时存储还能结合其他两种存储方式以便更灵活的处理每天多个不同时段的存储需要。其他安防子系统可以触发事件驱动的存储。

系统支持多个系统工作站，当系统正在存储的时候，多个联网授权用户可以同时访问系统，播放实时视频或者回放存储，以及运行应用软件。

视频数据可按重要度设置保存时长。

报警事件存储：在有联动报警事件及系统图像分析事件发生时，启动录像，报警事件发生时，在视频服务器上打上报警事件标签，采用25 帧/秒、1 080 P分辨率存储。

按需存储：实现数据可靠性和磁盘利用率的最佳组合，按时间冗余：可设置近期数据冗余存储，过期数据正常存储；按摄像机点位冗余：对重要点位的摄像机数据冗余存储，普通摄像机数据正常存储。

对录像可按帧标记，在回放的任意瞬间可打上人工标记。

4.5.2 回放功能

● 时间轴播放方式

系统通过鼠标拖拽客户端界面上的时间条，即可快速回放录像文件。

系统要通过简单的时间条拖拽就可以完成检索时间的变更，从而检索和浏览到存储在存储设备中的所有录像资料，无须为视频检索输入和变更起始时间和终止时间。

● 秒级定位

系统支持秒级场景定位和检索：通过输入时间点(精确到秒)，从发起检索到得到该时间点所对应的场景图片所花费的时间应小于1秒，没有明显的等待时间。系统支持不少于四路的摄像机场景秒级同步定位。

● 多路同步回放

在发生某个事件时，围绕事件发生地可能存在几只摄像机，用户需要在同一时间获得这几个摄像机的录像场景，通过多路视频图像的同步回放功能，在最短的时间内获得更多的事件信息，为事件的定位提供有效帮助。

● 图像局部放大

回放历史图像时，支持对正在播放的视频图像实施局部区域放大，方便更清楚的查看录像细节。

● 录像下载及后期编辑

支持多种备份方式，选择本地备份则保存在本地文件，选择ftp上传备份则会上传到指定ftp服务器的指定目录里。备份速度与同时开启备份通道数可以根据用户不同的需求自主配置。支持录像下载跨天。

4.6 工作站操作显示

实时捕捉网络中的视频流，并在计算机显示器上显示。

支持多屏显示功能(至少双屏)，即可将报警图像或电子地图等与实时监控图像分别在不同的显示器上显示，提高工作人员工作效率。

支持远程控制(指本系统网络范围)。

支持文件输出。

支持多画面显示：支持同时显示的画面数不小于16。

4.7 存储管理

所有视频云存储[18]节点的存储资源虚拟化[19]为一个大的分布式存储资源池。云存储系统硬件资源按照计算资源、存储资源、网络资源分类池化，业务应用部署在容器上，对具体硬件环境不感知；通过容器虚拟化，支持灵活部署不同功能以及数量的存储、转发服务模块,使硬件资源利用率最大化。

前端网络摄像机或编码器统一写入视频云存储资源池，由云存储资源池将存储流动态的均衡分布到各存储节点而不是固定存入某台存储节点设备。由于摄像机的录像均匀的分布在每个存储节点设备，各节点同时读写数据，因而大幅提升录像读取的速度和并发访问能力。

支持云存储系统故障快速重建，支持将故障的云存储节点承载业务迁移到新的节点上，保证录像和业务数据恢复，减少硬件更换和数据恢复的时间消耗。

在存储节点设备内部将节点内的磁盘资源虚拟化，磁盘热备空间均匀分布在所有硬盘，当数据盘出现故障时，提升数据恢复速度，降低数据丢失的风险。

采用操作系统虚拟化[20]的容器技术[21]，不同容器业务内核级隔离，并提供独立的虚拟的操作系统运行环境和接口，容器内业务进程不占用系统内存。

视频云存储支持多样化接入，系统兼容强，可以通过ONVIF和GB/T28181无缝兼容接入标清/高清网络数字视频，满足安防监控业内所有视频类型的接入。

系统支持在线对存储节点设备进行扩展，业务不中断。

5 前端设备

视频前端设备包括4 k高清球型瞭望摄像机、半球型固定摄像机、枪型固定摄像机、电梯专用摄像机、人脸抓拍摄像机、球型一体化摄像机等。前端摄像机具体配置原则如下：

5.1 值机区

● 航站楼出入口设置固定摄像机。

● 柜台(订票、值机、问询等)设置固定摄像机，并支持人脸抓拍。

● 值机区上下扶梯设置固定摄像机。

5.2 安检区

● 验证柜台设置固定摄像机，并支持人脸抓拍。

● 安检通道设置固定摄像机。

● 放手提行李区域设置固定摄像机。

● 拿手提行李和开包台区域设置固定摄像机。

5.3 候机区

● 登机口柜台设置固定摄像机，并支持人脸抓拍。

● 候机区设置固定摄像机。

● 候机区上下扶梯设置固定摄像机。

5.4 近机位区

● 登机桥通道设置固定摄像机。

● 登机桥固定端设置球型摄像机、固定枪型摄像机。

● 部分近机位设置被动红外成像摄像机。

● 近机位车道设置固定摄像机。

5.5 行李装卸区

● 行李装卸区进出口设置固定摄像机。

● 行李装卸区车道设置固定摄像机。

● 行李装卸台区域设置固定摄像机、球型一体化摄像机。

5.6 行李提取区

● 行李提取走道和区域设固定摄像机和球型一体化摄像机。

● 行李提取出口设固定摄像机。

5.7 到达区

● 到达区出入口设置固定摄像机。

● 到达大厅商业用房上设置球型一体化摄像机。

● 柜台(服务、问询等)设置固定摄像机。

● 到达区上下扶梯设置固定摄像机。

● 到达区大巴候车区设置球型一体化摄像机、固定摄像机。

5.8 中转区

● 中转柜台设置固定摄像机。

● 中转区进出口设置固定摄像机。

● 中转候机区设置云台摄像机。

5.9 办公区

● 办公区出入口设置固定摄像机。

● 办公区走道设置固定摄像机。

● 功能中心进出门设置固定摄像机。

6 实现过程

6.1 用户权限

点击添加用户按钮，添加新用户。

你可以为增加的用户设定用户名、密码、登录名，同时为用户分配不同的权限，权限有三种，即：完全控制、画面浏览、控制浏览 。其中：完全控制为系统管理员的权限。画面浏览为普通用户图像浏览权限，不可以控制摄像机云台镜头。控制浏览则即可以对图像进行浏览，也可以控制云镜，但不能进行系统管理。具体权限设定可以点击界面上的来详细查看。

用户权限和密码的修改，只需要选中用户，用鼠标左键点击用户管理，即可以修改用户密码和权限等

6.2 接入管理

“名称”，根据实际需求命名方便在分组中进行查找。

“类型”，选择为不同设备在不同的需求中选择不同的类型，此处BOSCH品牌摄像机对应选择“bosch”，SONY品牌摄像机对应选择“sony-h264-1.5”。

“IP地址”，根据实际网络摄像机或者网络编码器的IP地址填写。

“端口”，一般为默认的80。

“用户名”和“密码”，为摄像机内部设置的用户名和密码便于通过该用户名和密码安全获取视频信息。

“显示名称”，为最终在客户端中显示出来的名称，便于视频图像域名称地址对应。

“数据端口”，根据摄像机定义的实际端口值来填写，不同摄像机端口号也不一定相同，通常在摄像机说明书或其配置页面可以查到，此处BOSCH和SONY摄像机填写值“554”,ersuo全景视频填写“18550”。

“视频通道”，一般默认为1，但有些设备不同的编码所处的通道不同，根据需要选择。

“云台”，在添加完摄像机其他信息“确定”完成后，单独设置。

7 结束语

本文着重从机场领域出发，对视频监控系统在做了部分设计与实现，视频监控系统已成为各机场管理的重要手段，同时随着人工智能时代的到来，以及民航局印发《推进四型机场建设行动纲要(2020-2035)》的主导性文件，推进机场高质量发展，涉及的方方面面的技术和环节比较复杂，在具体建设过程中，需要做好统筹规划，才能少走弯路，相信未来视频监控系统必然会成为机场建设的更加重要的支撑系统。