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“大楼监控”综合视频监控平台方案最终版.doc

“大楼监控”综合视频监控平台方案最终版

diana春霞
2017-09-30 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《“大楼监控”综合视频监控平台方案最终版doc》,可适用于综合领域

“大楼监控”综合视频监控平台方案最终版“大楼监控”综合视频平台解决方案南京云创存储科技有限公司“大楼监控”综合视频平台解决方案目录目录、项目必要性及需求分析接入需求接口开放性无线视频数据接入稳定性错误~未定义书签。呈现需求多终端支持及实时转码全屏多画面、单画面视频流分发功能处理需求智能识别前端设备状态读取及控制录像及存储功能智能分析结果告警子平台扩展管理维护需求摄像机状态维护客户端系统支持摄像头多级目录管理账号登录权限管理升级扩容改造管理服务器状态监控、负载均衡和数据备份系统性能需求系统扩展性系统鲁棒性系统响应速度系统接入能力和并发处理能力存储能力视频传输时延南京云创存储科技有限公司“大楼监控”综合视频平台解决方案智能分析处理能力智能分析统计误报率、漏报率系统架构系统拓扑图系统模块示意图系统模块功能描述前端设备接入服务器中心服务器存储服务器集群处理服务器集群流媒体服务器客户端系统方案系统逻框图子系统描述接入系统存储系统处理系统中心调度管理系统流媒体服务器集群多客户端支持平台对接错误~未定义书签。与调度平台的对接错误~未定义书签。与政务专网子平台的对接错误~未定义书签。无线网络视频传输性能优化错误~未定义书签。总体性能视频高效存储性能负载均衡性优异的可扩展性系统鲁棒性、无单点故障接口开放性稳定性和可靠性南京云创存储科技有限公司“大楼监控”综合视频平台解决方案云转码的灵活性系统响应速度建设方案错误~未定义书签。建设方案拓扑图错误~未定义书签。上下级平台部署错误~未定义书签。软硬件部署错误~未定义书签。部署方式错误~未定义书签。政务专网子平台规划错误~未定义书签。大楼监控中心总平台规划错误~未定义书签。网络通信部署错误~未定义书签。与第三方平台的通信部署错误~未定义书签。与第三方平台的网络部署错误~未定义书签。与移动终端的通信部署错误~未定义书签。维护制度错误~未定义书签。前端设备命名错误~未定义书签。建设周期错误~未定义书签。错误~未定义书签。应用接口和对接报价清单南京云创存储科技有限公司、项目必要性及需求分析楼宇的安防监控是指以建筑为平台以集中监视集中控制集中管理为目的将各种安防设备与系统通过组成或者集成构成一个综合性的安全技术防范系统。而视频监控系统是安防系统的主要基础它保证了大楼内所有活动都在监控中心的可视范围内同时又保证了出现相关事故后所有视频录像文件可供查证写请求元数据服务器根据其管理的存储节点的工作和使用情况根据负载均衡的原理在相关存储节点上创建一些新的数据块相关存储节点服务器创建成功将结果返回给元数据服务器元数据服务器一方面备份和同步此元数据信息另一方面将相关存储节点信息返回给客户端客户端根据得到的存储节点信息向对应存储节点发出数据写请求并向存储节点发送数据存储节点接收数据并存储到相应块同时也向其他存储节点发起备份当本地写以及备份均成功后存储节点将成功信息返回给客户端客户端收到成功信号后即完成数据的存储。下图为cStor客户端读数据流程图如下所示:控制流数据流元数据服务器元数据服务器数据在哪里,数据在X存储服务器返回数据内容存储服务器存储服务器存储服务器存储服务器客户端读数据请求图cStor客户端读数据流程总的来说cStor云存储系统的控制流和数据流是分离的一方面降低了元数据服务的负担使得其处理能力更强另一方面将数据读写的负担分担到各存储节点使得系统的整体性能得到了提高与节点数目成正相关。存储性能cStor云存储系统的性能指标如下表所示:表cStor云存储性能指标cStor云存储系统软件性能指标主特性子特性功能说明能够在主元数据服务器故障情况下自动切换至高可用保证主备双机备用元数据服务器对外服务不停止运行Windows客户端程序在Windows系统Windows挂载上显示为一本地海量磁盘空间挂载(接口开放性)LinuxUnixFreeB运行LinuxUnixFreeBSMacOS挂载程序在系SMacOS挂载统上对应为一本地目录元数据日志本地持久化可根据元数据日志恢元数据日志复元数据支持元数据日志异机备份可根据备份日志恢元数据日志备份可靠性保证复元数据采用副本冗余方式或编解码方式容错当磁盘块数据备份损坏副本数减少时系统自动重建副本数到配置的值保证数据安全可靠、服务不间断系统NM编解码配置下磁盘有效容量=N(NM)×裸容量如编码情况下磁盘空间利用率磁盘有效容量利用率为。若采用传统副本方式:N容错则磁盘有效容量为(N)×裸容量。吞吐量系统整体吞吐量随系统规模增加呈线性增长高性能保证写性能单客户端写性能高于MBs读性能单客户端读性能高于MBs存储节点动态扩能够在不停止服务的情况下进行扩容或收缩规动态扩展展模在线增加和减少存储节点支持挂载为LinuxUnix本地文件目录或支持POSIX规范Windows磁盘用户使用和操作与本地文件系统相同访问接口支持支持FTP访问支持FTP访问方式支持NFS访问支持NFS访问方式支持CIFS访问支持CIFS访问方式存储节点可兼存储节点可兼作存储节点可兼作服务节点对外提供数据访问作服务节点服务节点服务负载均衡负载自动均衡根据空间利用情况进行负载均衡并发访问时流量流量分担并发访问时流量自动分担至不同的存储节点自动分担身份标识和鉴别系统的管理监控中心具有身份标识和鉴别功能正常访问控制系统具有对系统正常访问的控制能力安全性屏蔽非法操作系统具有对未预期的非法操作的控制能力数据备份和恢复系统可以配置备份因子设置数据存储的份数日志管理系统元数据服务器具有日志功能设备监控监控设备的运行状态管理监控磁盘监控监控设备的磁盘状态空间监控监控系统的空间使用状态文件监控监控和统计系统的文件状态块级监控监控系统的数据块状态、坏块统计和定位录像存储及回看功能通过web客户端可以提供摄像机定时录制存储设置功能提供历史记录查询、回看等如下图所示。基于高性能集群架构的云存储系统采用多节点冗余架构设计支持多节点自动负载均衡及故障转移任意节点发生故障可在不间断业务情况下进行修复。图历史录像查询录像存储工作流程中心服务器获取到用户录像指令将对应任务通过JobKeeper进行任务的调度和分发。Jobkeeper挑选合理的存储服务器运行存储客户端软件获取取到相应流媒体服务器输出的视频流并将其存放于cStor云存储集群上。录像视频按每半小时生成一个视频文件便于索引和定位。在存储系统中录像工作流程可大体如下图所示。图录像存储工作流程示意图录像回看工作流程对于存放在cStor云存储中的录像文件可以在“大楼监控平台”的Web客户端进行回看回看的工作流程如下图所示:图录像回看工作流程示意图中心服务器获取到用户录像回看指令将对应任务通过JobKeeper进行任务的调度和分发。JobKeeper挑选合理的流媒体服务器运行流媒体软件将存放于cStor云存储中的相应录像文件流化输出并推送给用户。处理系统处理子系统综述图存储处理模块图上图描述了存储处理模块的工作流程与各个分模块之间的关系。前端设备采集信息接入服务器Jobkeeper与存储服务器和处理节点进行交互。处理服务器集群根据客户需求对采集到的信息进行实时处理在Jobkeeper的综合调度控制下处理节点进行分布式计算完成内容识别、云端转码、数据分析等任务。存储服务器集群和处理服务器并行处理采集到的信息存储客户端软件将采集到的信息实时存储到cStor云存储集群中。处理节点组通过RPC的远程调用获取各自节点的任务处理目标并实时的和处理节点上的任务处理目标进行对比控制程序的执行和结束。处理节点组会在一个设定的心跳间隔内主动的和管理节点组联系一次报告节点存活状态。如果在若干个心跳间隔后管理节点组仍然没有获取到处理节点心跳报告那么该处理节点将会被踢出处理节点组同时该节点处理的所有处理任务也会被重新调度。随着集群处理数据量的不断增大处理节点组提供了简单高效的自动化部署方案当新机器加入处理集群后会主动的与管理节点组同步心跳信息从同一配置服务器ZooKeeper上获取相关配置信息通过WebServer服务获取任务列表开始执行数据处理工作。云端转码由于视频转码计算量很大单一的计算机不可能实现整个监控系统内的摄像头实时视频数据的转码。cVideo研发了云端转码技术将视频转码计算放大云端实现整个系统内的实时视频转码以满足用户对不同分辨率不同码流不同终端的使用需求。视频接入模块首先将不同厂家的前端设备接入进来对于支持RTSP的采集设备我们利用标准的流媒体协议接口实现视频和音频数据的传输。对于不支持RTSP的采集设备我们利用设备厂商提供的SDK进行接入。然后在cProc云计算平台上利用高效的转码技术将采集到的高清视频信号解码后采用H、H、MPEG、MPEG等常用标准视频编码方式和AAC、MP、WMA、MPEG等常用标准音频编码方式对视频重新编码在满足用户需求的同时降低对网络带宽的消耗。同时将转码后的视频流推送给流媒体服务器分发出去。这样可以提供给终端不同分辨率需求的视频流支持常用的音视频编码格式支持标准解码器解码从而支持常用播放器的播放(如支持网络功能的MPlayer、VLC等)。转码处理节点编图图编数码像像码据RTSP前端流媒体RTSP分解转封分SDK设备服务器析码码装发图云转码流程在cProc云平台基础上可以实现动态转码过程保障无线视频数据的稳定接入系统可根据实时的网络状态自适应转码调整合适的分辨率和码率也可根据用户设置的流畅度优先或者清晰度优先合理控制实时数据的流量以保障在无线数据传输的环境下视频信号正常传输不受到影响。处理子系统功能描述大致可以分为接入分析、数据处理和结果分发三个子模块主要负责对完成对接入视频的各项处理任务。,标准视频流接入:将标准rtsp视频流接入并实时转发到流媒体服务器提供后续转码、识别、存储等。,非标准rtsp视频流的接入:使用厂商提供的SDK接入视频流并重新封装成标准流然后通过流媒体服务器实时转发。少量的厂商不提供linux平台SDK的视频流由接入服务器完成有针对性的转换。,内容识别:利用计算机通过图像处理和分析理解画面内容将安保人员从繁重的监控任务中解脱出来。,实时转码:将视频转码计算放到云端实现整个系统内的实时视频转码以满足用户对不同分辨率不同码流不同终端的使用需求。,视频数据存储录像:将处理转换后的标准视频流进行实时存储按时间段保存为视频文件并保存到存储服务器上以提供日后回调查看。,状态监控:监控各个处理节点的运行状态负载均衡高效工作。处理子系统性能描述,负载均衡性:由中心JobKeeper统一调度管理根据每台处理服务器的负载进行自动的负载均衡。,动态伸缩性:拔掉或者加入一台处理服务器时系统自动辨识将其踢出或纳入计算资源池仍保持均匀地向各处理节点分发任务。,稳定性:*小时不间断工作故障自动转移服务不中断。,可靠性:所有处理节点(包括中心JobKeeper调度主节点)均为多台服务器互为主备任意节点宕机后备用节点自动接替其继续工作系统工作正常不停机。,扩展性:虚拟化的处理资源池由中心JobKeeper统一调度管理总体处理性能会随着处理节点的数量增加而线性增长。中心调度管理系统中心管理调度系统简介图中心调度管理系统架构图中心调度管理系统主要是对各个资源的整合和调用用户通过在前端发起操作请求请求被提交到中心服务器中心服务器调度管理系统根据具体的请求调度系统的资源进行处理最后将处理结果返回给用户显示查看同时它还提供了丰富的接口服务大大提高了扩展性、伸缩性更加方便其他平台对接。例如:用户使用实时监控功能前台操作后后台通过调用JK任务调度服务器去执行视频转码任务任务结束后中心服务器把得到的视频流的地址返回给前端播放器播放器播放对应的视频。根据图系统架构图所示中心调度管理系统是系统的一个重要的部分它是系统的枢纽用来联系系统的其他不同模块把他们有机的联接在一起。中心服务器系统模块中心调度管理系统设备主要包括:数据库服务器集群、Web服务器集群、JobKeeper处理服务器。数据库服务器集群为了保证服务的高可用和高性能以及处理大数据量的能力。应用层访问数据库服务的时候能够读写分离并排除读和写服务器的单点故障平台采用数据库服务器集群。数据库服务器集群架构图数据库服务器集群如上图所示:)SQL结点(SQLnode):分布式数据库。包括自身数据和查询中心结点数据。)数据结点(Datanodendbd):集群共享数据(内存中)。)管理服务器(ManagementServer–ndbmgmd):集群管理SQLnode,Datanode。数据库服务器主备切换本集群的结构为一个主服务器(Master)服务器与另一个或多个从属服务器(Slave)建立复制(replication)连接主服务器与从属服务器实现一定程度上的数据同步多个从属服务器存储相同的数据副本实现数据冗余提供容错功能。部署开发应用系统时对数据库操作代码进行优化将写操作(如UPDATE、INSERT)定向到主服务器把大量的查询操作(SELECT)定向到从属服务器实现集群的负载均衡功能。如果主服务器发生故障从属服务器将转换角色成为主服务器使应用系统为终端用户提供不间断的网络服务主服务器恢复运行后将其转换为从属服务器存储数据库副本继续对终端用户提供数据查询检索服务。数据库服务器集群优势,可伸缩性当服务器的负载增长系统可以通过扩展来满足需要而不降低服务质量。,高可靠性通过能够自动处理部分故障从而能够在非人工干预下自动恢复而不影响正常的使用。,负载均衡能够自动分配资源平衡负载分担每个节点服务器的压力。,配置管理方便保证数据的完整性一致性。,兼容性支持面向大数据高速处理的NoSQL形式数据库同时也支持传统关系型据库以及两者的混合模式。基于此之上可以构建复杂的业务逻辑承载更丰富的应用场景。Web服务器集群Web服务器集群主要分成三大类:高可用集群(HighAvailabilityClusterHA)负载均衡集群(LoadBalanceCluster)高性能计算集群(HighPerformanceComputingClusterHPC)Web集群分类()高可用集群(HighAvailabilityClusterHA):一般是指当集群中有某个节点失效的情况下其上的任务会自动转移到其他正常的节点上。还指可以将集群中的某节点进行离线维护再上线该过程并不影响整个集群的运行。常见的就是个节点做成的HA集群有很多通俗的不科学的名称比如"双机热备","双机互备","双机"高可用集群解决的是保障用户的应用程序持续对外提供服务的能力。()负载均衡集群(LoadBalanceCluster):负载均衡集群运行时一般通过一个或者多个前端负载均衡器将工作负载分发到后端的一组服务器上从而达到将工作负载分发。这样的计算机集群有时也被称为服务器群(ServerFarm)。一般web服务器集群、数据库集群和应用服务器集群都属于这种类型。这种集群可以在接到请求时检查接受请求较少不繁忙的服务器并把请求转到这些服务器上。从检查其他服务器状态这一点上看负载均衡和容错集群很接近不同之处是数量上更多。()高性能计算集群(HighPerformanceComputingClusterHPC):高性能计算集群采用将计算任务分配到集群的不同计算节点而提高计算能力因而主要应用在科学计算领域。这类集群致力于提供单个计算机所不能提供的强大的计算能力。Tomcat集群通常Tomcat集群有三种方式:使用DNS轮询使用apacherproxy代理方式使用apachemodjk方式。()DNS轮询的缺点:当集群中某台服务器停止之后用户由于DNS缓存的缘故便无法访问服务必须等到DNS解析更新或者这台服务器重新启动。还有就是必须把集群中的所有服务端口暴露给外界没有用apache做前置代理的方式安全并且占用大量公网IP地址而且tomcat还要负责处理静态网页资源影响效率。优点是集群配置最简单DNS设置也非常简单。()Rproxy的缺点:当其中一台tomcat停止运行的时候apache仍然会转发请求过去导致网关错误。但是只要服务器再启动就不存在这个问题。()modjk方式的优点:Apache会自动检测到停止掉的tomcat然后不再发请求过去。缺点就是当停止掉的tomcat服务器再次启动的时候Apache检测不到仍然不会转发请求过去。Rproxy和modjk的共同优点是可以只将Apache置于公网节省公网IP地址资源。可以通过设置来实现Apache专门负责处理静态网页让Tomcat专门负责处理jsp和servlet等动态请求。共同缺点是:如果前置Apache代理服务器停止运行所有集群服务将无法对外提供。Rproxy和modjk对静态页面请求的处理都可以通设置来选取一个尽可能优化的效果。这三种方式对实现最佳负载均衡都有一定不足modjk相对好些可以通过设置lbfactor参数来分配请求任务。modjk方式图modjk的集群方式原理:前端发起请求请求提交到webserver端先经过ModJK请求调度器分别将不同的处理交给相应的webserver处理轮询交替处理同时webserver之间为了保障信息的一致性自动进行session的复制使得webserver之间session同步保证访问任意一个节点都是等价的这样通过调度器轻松地将压力分摊如果一个节点出现故障不会出现无法访问的情况其他节点照旧轮询处理从而提高了系统的稳定性。Web集群优势,可以提高整体web服务器性能将动态页面交给tomcat处理将静态文件交给apache处理可以大大提高服务器的静态文件处理性能。,可以实现web服务器的负载均衡服务器可采用集群的方式来响应客户端请求。Apache的作用是做代理将请求分发给各个tomcat处理tomcat作为集群服务器处理请求。这样可以提高整体web服务器性能和访问量。,可以实现无缝升级应用程序和容错处理在tomcat集群中如果有一个tomcat挂掉了用户还可以通过其他tomcat来进行访问同时如果我们想升级应用程序我们可以通过升级每个tomcat的应用程序来实现升级在升级的过程中不会影响web服务器的访问。JobKeeper服务器如何保证在云计算平台中部分硬件或软件发生故障的情况下仍不影响系统的正常运行如何保证在云计算平台中高效稳定的合理化分配和执行任务同时能够完全解决系统单点故障问题负载均衡自动调度与部署的高效云调度平台JobKeeper服务器最大的作用即是解决云计算系统中的单点故障和任务调度的问题。Jobkeeper系统架构Jobkeeper的系统架构如下图所示:图Jobkeeper架构图上图中对Jobkeeper进行了分层对每层进行具体阐述,虚拟化资源层:将机器进行虚拟化形成更大范围的服务集群。,存储层:存储数据的处理结果集或其他中间结果集的单元。,数据处理层:独立的数据处理程序是对不同需求数据的统一处理方案由JobKeeper调度平台进行统一的配置管理。,业务层:对于应用层的相关功能的业务化数字化处理用于将应用层的需求任务进行规则化划分形成统一的处理化模式。,应用层:一组用于管理和结果反馈的显示组件。是整个系统面向用户和开发人员的基础承载。Jobkeeper任务分发JobKeeper的任务分发流程如下图所示:图JobKeeper任务分发流程图当用户在应用层下发任务给管理节点管理节点调度机器处理任务将任务扔给具体的处理节点处理节点将结果返回给管理节点管理节点整理结果而后返回给应用层。服务器节点组:负责对处理节点的系统信息以及任务处理信息进行实时的跟踪和保存对应的信息镜像存储在基于cStor或者NFS服务的存储系统上。处理节点组:通过RPC的远程调用获取各自节点的任务处理目标并实时的和处理节点上的任务处理目标进行对比控制程序的执行和结束。处理节点组会在一个设定的心跳间隔内主动的和管理节点组联系一次报告节点存活状态。Jobkeeper优势分析,高可靠性:采用“多主多备负载均衡”的管理节点从而保证无论管理节点还是处理节点都不存在任何单点故障问题。,低依赖性:采用模块化设计思想通过统一化配置和API接口的方式向用户提供服务。,低干预性:采用基于事件化的统一管理模式。在系统无人值守的情况下自动完成故障处理等功能。,高实时性:在机器性能允许的范围内所有任务的控制工作基本都在秒级完成具有前所未有的高效性。Jobkeeper故障处理机制图JobKeeper故障处理当任务处理节点宕机或者该任务被初始化时系统产生相应错误继而该任务会返还到任务调度层交给调度节点重新分配。如果任务处理节点宕机或者子任务出现未知错误那么该任务将返回到任务处理节点上由任务节点机器重新分配该子任务。而所有的任务信息和处理节点信息都会定时写入到磁盘文件因此不会出现做了一半的任务终止后需要重新执行的问题系统会自动根据上次执行的情况将错误前的状态迁移到另一台处理节点上使整个任务继续进行下去。由于JobKeeper主节点由多台组成互为主备热备镜像。当工作的主节点发生故障时备用的会自动进行接替成为新的主节点确保处理任务不会中断服务不会停止。中心服务器功能模块用户管理功能管理登录系统的用户对用户进行添加、删除、修改、查询、权限设置、配置用户组的基本功能。用户管理功能我们可以设置用户组通过对用户组的权限控制。从而使得配置更加简单灵活避开了每个用户依次配置权限的重复操作。设备管理功能,设备的基本管理:增加设备、修改设备、删除设备、查询设备。,设备组的基本管理:添加设备组修改设备组删除设备组查询设备组。,设备组权限:为了使得不同的用户管理不同的设备“大楼监控平台”通过设备组来实现。方便的组织各个设备从而在用户管理权限的时候给用户进行设备组的权限赋予操作。,远程参数配置:用来设置用户的设备通道参数和网络参数如通道名称、码流类别、码流类型、分辨率、图像质量、IP地址、DNS等。日志管理管理系统产生的日志信息分为记录用户登陆、操作项目相关的操作日志以及记录异常状况产生的警报日志。并可根据时间用户等分类来方便查看系统所记录的详细日志信息从而进行系统的故障诊断等。实时监控,实时流监控实时地获取设备列表中的摄像头的流把流显示在播放器里面从而进行实时地监控。当用户点击一路摄像头后台在得到这次操作的任务请求时从数据库先得到这里设备的具体参数信息而后通过设置任务参数封装成一个具体的转码任务封装完之后将任务提交给我们的JobKeeper任务处理服务器JobKeeper任务处理服务器再根据具体的情况去实时分布处理任务处理完之后同时后台后台将处理之后的流地址返回给用户前端播放器就能够看到流对于的视频监控画面。,同步设备列表实时方便快速地获取第三方平台的设备列表及时同步到数据库很简单地就可以实现跟第三方平台的通信。,云台控制通过和接入服务器的交互,实现有云台摄像头的云台相关功能。,录像对一路摄像头进行录像将录像文件保存在对于的存储服务器上。智能识别功能调用后台智能识别的相关功能通过浏览器的访问方式来展示车流统计道路检测等智能识别功能。服务器运行状态监控定期地检测服务器的内存、CPU使用、当前启动情况、网络带宽使用率等状态监控服务器的运行情况。大屏监控实现视频上墙的功能能够灵活的指定一路设备的解码器从而实现解码器和设备的自由绑定。设备状态管理定期和接入服务器交互轮询查看各个设备的运行状态及时更新到数据库从而了解每一路设备的运行状况。对外接口,移动端接口:通过开发移动端的权限认证设备列表、转码任务等接口满足移动端的需要从而实现移动端的监控功能。,接入服务器接口:实现和接入服务器的通讯实现云台第三方平台设备列表获取等功能。,其他平台的接口:实现其他平台的对接提高系统的伸缩性中心调度系统主要任务流程任务流程图图调度平台任务流程图浏览器请求,实时监控:a、查询数据库找到这路设备的详细信息b、提交这路设备的视频转码任务给JK任务调度系统c、JK任务处理服务器处理后告知webServer转码成功d、WebServer将转码后的地址输送到浏览器的播放器用户此时就可以看到监控的画面了。,服务器状态监控:a、后台轮询开始发起任务给JobKeeper任务服务器b、JobKeeper服务器接收到请求得到指定服务器的状态信息并返回信息给后台。c、后台得到状态信息更新到数据库d、前端获知数据库的更新及时更改用户显示界面。,设备状态监控:a、后台轮询状态开始先跟接入服务器建立连接b、连接建立之后开始通信向接入服务器查询指定设备的状态信息c、接入服务器得到指定设备的ID后查询它的状态信息之后返回给后台。d、后台及时更新状态到数据库保存起来显示到前端。,录像回调:a、后台接收到前台的参数从存储服务器去查找对应的录像文件在显示到前台形成列表展示出来。b、用户点击列表中的录像文件录像文件通过流媒体服务器得到流地址返回给前端播放器播放录像。,用户管理设备管理:用户在前端进行增加用户、更改用户、增加设备、修改设备、添加设备组等操作服务器通过获取这些具体的操作执行对应的处理单元完成相关功能。移动客户端请求当用户使用移动客户端访问时客户端通过为iPadAndroid等移动客户端提供一系列的服务接口相当于服务转接处理来完成对于功能的调用。,权限验证用户输入用户名、密码封装数据通过接口提交给中心调度管理系统后台解析数据进行验证返回验证信息给移动端。,获取设备列表分为获取组列表、获取组对应的设备列表。设备组列表:用户登录后发起设备组获取请求后台先进行权限验证通过之后从数据库获取用户的设备组列表封装起来返回给移动端移动端解析数据并呈现列表。设备组对应的设备列表:点击对于的设备组将获取请求提交给中心服务器中心服务器先进性权限验证验证通过后对设备列表进行分页并封装返回给移动端移动端在进行显示。,发起转码任务移动端发起一路视频流请求后台获取请求将相应的转码任务封装封装完之后提交给JobKeeper任务服务器JobKeeper处理完之后告知后台后台将得到的流地址推送给移动端移动端通过播放器就可以播放。系统应用技术解析中心服务器采用的是JEE的三层架构实现系统主要分为表现层(UI)、业务逻辑层(BLL)、据访问层(DAL)的架构设计表现层(UI)通俗讲就是展现给用户的界面实时监控、录像回调、设备管理、用户管理等用户操作界面都是使用JSP页面来完成的用来给用户发起请求事件。表现层我们主要采用JSPJqueryAjax来实现。,其中JSP技术它将网页逻辑与网页设计和显示分离使基于Web的应用程序的开发变得迅速和容易。,AJAX即“AsynchronousJavaScriptandXML”(异步JavaScript和XML)它用于创建更好更快以及交互性更强的Web应用程序的技术。业务逻辑层(BLL)这层主要针对具体问题的操作也可以说是对数据层的操作对数据业务逻辑处理。业务层主要采用StrutsSpringHibernate来实现相关的接口实现还采用了XMLRPC技术和Socket套接字。,Struts是MVC框架MVC即ModelViewController的缩写是一种常用的设计模式。MVC减弱了业务逻辑接口和数据接口之间的耦合以及让视图层更富于变化。,Spring主要提供的IoC容器我们可以将对象之间的依赖关系交由Spring进行控制避免硬编码所造成的过度程序耦合。,Hibernate是一个ORM框架采用统一的接口来操纵任何主流的数据库增加了项目的可移植性。,xmlrpc是使用http协议做为传输协议的rpc机制使用xml文本的方式传输命令和数据实现方法的分布。数据访问层(DAL)该层所做事务直接操作数据库针对数据的增添、删除、修改、查找等。该层采用MYSQL集群对并发处理和大数据量处理提供可靠支撑同时数据库采用双机热备在出现故障的情况下能够自动切换保证系统的正常运行提高了系统的稳定性。流媒体服务器集群流媒体服务器作为流媒体应用的核心系统是视频监控系统向用户提供视频服务的关键平台。其主要功能是提供RTSPHTTP流媒体服务其中RTSP提供实时视频流及录像回调视频流HTTP则只提供录像回调视频流。流媒体服务器集群主要功能流媒体集群工作流程图图流媒体集群工作流程图,负载均衡、高并发访问:通过负载均衡各节点运行状态提高系统工作效率满足系统的高并发访问需求。,监控视频流实时转发:前端视频数据经处理系统处理后流媒体服务器将处理后的监控视频流进行实时转发给用户满足各种客户端需求。,历史视频数据流化推送提供录像调回的视频流推送服务。,服务器状态(负载、链接数)等信息获取。视频流实时转发流媒体服务器实现把前端经处理服务器处理后的视频流通过网络转发给Web客户端、iOS客户端、Android客户端和cStor集中存储服务器等端应用设备。流媒体转发服务器采用了先进RTPRTSP流媒体网络传输技术解决了有限的带宽下多个用户并发访问同一个监控点问题。解决了网络带宽瓶颈问题可实现分布式集群部署达到在低带宽网络中高效流畅的传输实时视频流功能。由于嵌入式DVR、视频编码器、IPC等设备无法以自己的网络和IO处理能力提供多个用户的网络访问而出现宕机和故障的现象。通过处理服务器可以将某一路视频流推送给流媒体服务器对于多个用户的访问需求可以复制分发给各个用户。历史视频数据推送流媒体服务器可以提供对历史视频数据的推送。存储系统将历史视频数据保存在cStor存储集群上将cStor挂载到流媒体服务器上流媒体服务器就可以像访问本地文件一样访问到cStor上的历史视频数据。当用户需要查看历史录像时流媒体服务器可以将这些视频文件流化通过rtsp或者http协议推送给用户实现用户查看远程历史录像的需求。流媒体服务器集群系统构架以集群的形式对外提供负载均衡的标准RTSP流媒体并发推流服务用户根据相应的流媒体RTSP地址即可实时地获取系统处理完后的实时视频数据和存储的历史视频数据以供监控和远程访问。本系统输出为标准RTSP视频流通过构建流媒体服务器集群和负载均衡机制使得多台流媒体服务器可以共同对外提供服务支持高并发访问。图流媒体输出子系统描述针对PC机和解码上墙此类需求一般为高清码流因此布设在环保视频专网内走局域网保证清晰度和实时性。针对移动终端由于其会经过公网因此采用APN方式连接APN的英文全称是AccessPointName中文全称叫接入点是移动终端上网时必须配置的一个参数它决定了移动终端通过哪种接入方式来访问网络。如:使用联通的G网络(WCDMA)使用APN接入方式并于其鉴定协议就可根据用户名判定生成虚通路连接进入环保视频专网从而通过流媒体服务器获得视频流。图流媒体服务器集群系统构架图流媒体负载均衡流媒体服务器集群采用LVS负载均衡来进行管理对外提供虚拟网络服务。在服务器中设置一台负载均衡服务器使用一个虚拟IP地址连接所有节点服务器所有应用程序都使用该虚拟IP地址作为服务器集群地址。用户通过虚拟IP地址(VirtualIPAddress)访问服务时访问请求的报文会到达负载调度器由它进行负载均衡调度从一组真实服务器选出一个将报文的目标地址VirtualIPAddress改写成选定服务器的地址报文的目标端口改写成选定服务器的相应端口最后将报文发送给选定的服务器。真实服务器的回应报文经过负载调度器时将报文的源地址和源端口改为VirtualIPAddress和相应的端口再把报文发给用户。图LVS应用架构为解决负载均衡服务器发生故障后整个集群瘫痪问题我们配置了两个负载均衡节点它们以“主从”模式配合工作平时只有主负载均衡服务器在工作从负载均衡服务器在待命一旦主负载均衡服务器宕机从负载均衡服务器马上进入工作状态。要实现负载均衡所使用的软件有heartbeat和ldirectordldirectord(LinuxDirectorDaemon)可以对服务和物理服务器进行监测被广泛地用于http和https等服务。它是专门为LVS(LinuxVirtualServer)监控而编写的不仅能从heartbeat的配置文件etchadxxxcf中读取所有有关IPVS(IPVirtulServer)路由表配置的信息还可以方便地被heartbeat管理(比如由heartbeat来启动和停止ldirectord服务)。heartbeat可以通过以太网(或者串行接口)来监控节点的健康状况。如果有多个heartbeat节点(heartbeat及后续版本已经能够支持两个以上节点)我们既可以使用串行线又可以使用以太网连接它们这样将大大提高系统的可用性。视频流分发功能流媒体服务器可以对接入的同一路视频流进行多路的分发当不同客户对同一路流发出请求时流媒体服务器可以对视频流进行复制并根据不同客户端的处理能力推送符合客户端需求的视频流降低接入侧传输带宽的占用。流媒体服务器性能测试环境:千兆局域网内向流媒体服务器发送一百路P视频流。图流媒体服务器内存测试结果图流媒体服务器CPU测试结果图流媒体服务器网络测试结果从测试结果看当流媒体服务器接收一百路视频流时内存和CPU性能远未达到使用瓶颈主要的制约因素是网络带宽的峰值已快达到千兆。我们将通过多个网络端口聚合和提高单个网口带宽两种方法来提高网络带宽提高流媒体服务器的性能。多客户端支持客户端包括PC终端(支持Linux、Windows、MacOS等主流操作系统)、平板电脑终端(支持iOS、Android、Windows等操作系统)、智能手持终端(支持iOS、Android等操作系统)和大屏终端。主要功能有显示视频设备列表、播放视频流、与用户交互云台控制、多路视频播放等。客户端监控流程客户端主要实现用户登录获取设备群组及设备信息列表向中心服务器请求实时视频流地址以及解码并显示视频流等功能。其中移动终端客户端的系统示意图如下图所示:图移动终端系统示意图客户端与中心服务器通过JSON协议进行交互用户登录后服务端返回一个UserID以后各次请求数据将以这个UserID作为识别依据。同时进入主页之后客户端向服务端请求设备群组及设备信息列表客户端通过树形结构、多级管理的方式来显示群组和设备列表。用户点击列表里某个视频设备之后客户端向中心服务器发送请求该路设备的实时视频流地址而后中心服务器对前端设备调度以及对JobKeeper的任务分发得到处理之后的地址返回给客户端。客户端根据这个地址向流媒体服务器集群请求实时视频流而后进行RTSP解码转化成可以显示的图片通过客户端页面控件显示出来。客户端功能描述,用户管理功能:根据用户信息表管理用户登录、用户的权限可以管理用户信息、增删用户等。,设备管理功能:采用树形结构根据摄像机和用户的权限管理当前用户授权的前端设备状态、节点运行状态并进行实时的更新。,服务器状态监控:定期轮询服务器检测他们的状态保证服务器稳定运行。,实时监控:通过Jobkeeper调度任务分发任务处理获得接入的视频流同时通过和接入服务器的交互完成云台、速度等相关的设备控制。,移动接口:为了保证适应移动设备不同的分辨率我们要对其进行实时解码通过Jobkeeper来分发转码任务返回转码的地址流反馈给移动客户端。,日志管理:完备的日志记录可以了解系统的运行状况以及现系统的bug对调试等都有很大的帮助。,录像回调:调阅已经录制的录像。,监控大屏幕:控制解码器将制定视频流推送给解码器解码上墙。云台控制功能针对移动客户端当用户在视屏播放窗口进行上、下、左、右、放大、缩小手势时相应地将向服务端发送向上、向下、向左、向右、放大焦距、缩小焦距等命令。服务端通过调用前端设备的SDK接口来控制摄像头云台。而针对PC客户端用户只需要通过点击相关云台按钮即可操控云台。智能识别功能调用后台智能识别的相关功能通过浏览器的访问方式来展示智能识别的结果。并可根据预置的报警门限进行及时告警如交管摄像头检测到车流量超过告警门限时产生窗口提醒告警和日志记录并对告警时的视频进行录像。客户端单画面、多画面支持IPAD客户端、PC客户端以及视频墙分别实现了多画面监控播放支持多画面模式里双击某路画面展现全屏效果。平台支持高并发的视频访问能力并且根据客户端的不同处理能力实时转码瞬时动态调整视频的分辨率满足用户需求的同时降低网络带宽的消耗。图移动客户端单画面图移动客户端多画面图PC客户端多画面摄像头的目录采用树形结构、多级管理。摄像头名称体现视频来源、摄像头地理位置、摄像头制式、编号等信息便于快速检索。当我们计划在主线程完成很多工作的时候程序将消耗很多资源用户一直在等待可能系统也会强制关闭客户端借助多线程的好处我们把任务分开到不同的后台线程这样可有效提高客户端的体验效果及性能增强程序的实时处理能力。客户端引入了超时处理机制当视频流迟迟打不开、播放时断掉或者网络出现问题子线程将会自动停止。由于主线程控制着页面显示功能解码、处理等步骤在子线程中运行同时通过锁等一系列安全机制保证了程序稳定可靠不出现卡顿的现象。监控大屏功能描述监控大屏功能可以将平台中的视频流通过解码器将画面显示在电视墙上。首先客户在web客户端上进入大屏监控管理界面选择解码器并配置需要显示的画面数将对应的摄像头配置到解码器的各个窗口里当客户请求解码上墙后中心服务器通过jobkeeper调度启动一个任务从流媒体服务器上获取监控点的标准rtsp流再将这些视频流重新编码成解码器需要的数据推送给解码器解码器被动解码还原出模拟信号由VGA输出给大屏的某一个通道通过大屏控制器指定电视墙的某一块区域完成平台中视频流的上墙功能。这样可以解决传统的解码器只能接同一个厂家摄像头的问题。图监控大屏配置界面总体性能整个“大楼监控平台”采用海量存储的cStor存储系统和jobKeeper中心调度系统使得“大楼监控平台”整体的性能呈现得极其优越。视频高效存储性能“大楼监控平台”底层基于cStor高性能分布式云存储系统支持高并发、高带宽大数据在多个节点上并行读写读写性能随节点数增加而线性增长。并且cStor也支持多重数据保护包括磁盘级的数据冗余节点级的数据冗余等同时也支持:、:、N:NM等多种备份冗余模式。存储节点的数据具有多个副本(默认为个可设置)。任意节点出现故障系统将会自动复制数据副本到新的节点上不会丢失数据。元数据管理节点采用双机镜像模式容错如果有某一节点出现故障另一节点会自动接替继续工作。数据读写性能随着存储节点数量的增加而自动增长单客户端的总体写性能不低于MBs总体读性能不低于MBs。参考章节cStor云存储系统。负载均衡性“大楼监控平台”在中心管理和JobKeeper云调度系统的统一监管下对各台服务器的资源使用情况综合把握、充分调度实现云内各服务器的负载均衡。当增加新的服务器节点后“大楼监控平台”也能自动将其资源纳入整个“大楼监控平台”中来管理实现所有任务的均匀分配。存储负载均衡参考章节负载自动均衡技术处理负载均衡参考章节JobKeeper服务器流媒体负载均衡参考章节流媒体负载均衡。优异的可扩展性平台具有较强的可扩展性接入服务器通过整合不同厂家的SDK来接入新的设备或平台并对平台提供统一的接口。并且可以在不停止服务的情况下动态加入新的存储处理服务器节点无需任何操作即实现系统容量处理性能的自动增长也可以摘下任意节点数据任务会自动备份分配到其他节点上系统容量处理性能会自动缩小而数据不会丢失。随着对IO能力需求的不断增加只需要增加服务器数量即可将压力化解。接入可扩展性参考章节多台分布式部署存储可扩展性参考章节在线伸缩处理可扩展性参考章节JobKeeper服务器流媒体可扩展性参考章节流媒体服务器集群系统架构。系统鲁棒性、无单点故障平台采用了cStor存储系统和JobKeeper中心云调度系统确保在任意数量平台或设备的SDK开发包和RTSP视频流接入的情况下保证系统稳定运行。同时平台使用集群部署方式工作的服务器为多台且所有的主节点均至少有台服务器互为主备并通过虚拟IP技术对外提供统一的访问地址。因此在任意节点(包括主节点)发生故障的情况下均有可自动替换的副本使得整个系统仍然能够稳定处理数据保证系统不宕机服务不中断。参考章节SDK容错、章节高可用技术和章节JobKeeper服务器。接口开放性“大楼监控平台”作为“大楼监控”综合平台中的视频部分与上层调度平台实现内部的系统对接。同时“大楼监控平台”还封装了标准些协议的对外接口以供其他第三方平台的对接。其中“大楼监控平台”的视频流和控制流分开视频以标准的RTSP流媒体协议封装控制流以HTTP协议、JSON方式封装。上层第三方平台需要进行二次开发时只需按照标准的HTTP协议方式发送控制、监控请求即可根据获得的反馈消息得知操作结果并通过返回的RTSP地址获取标准的视频流。参考章节接口开放性和章节通用易用。稳定性和可靠性“大楼监控平台”基于云计算架构所有节点均互为冗余任意节点损坏或者丢失(包括主节点)均不影响系统的正常运行。JobKeeper云调度主节点部署了台互为冗余任意丢失台不会影响系统运行处理和存储节点或硬盘损坏数据自动迁移任务自动重新分配实现故障转移“大楼监控平台”可以满足提供*小时不间断稳定服务。接入稳定性和可靠性参考章节多台分布式部署存储稳定性和可靠性参考章节高可靠性和章节高可靠性保障技术处理稳定性和可靠性参考章节JobKeeper服务器、章节日志管理和章节设备状态管理流媒体稳定性和可靠性参考章节流媒体服务器集群系统架构和章节流媒体负载均衡。云转码的灵活性为了应对用户对不同终端的视频监控需求cVideo云转码技术以X标准服务器加软件的方式呈现避免了冗杂繁多的固件具有非常好的灵活性如前端视频流转码可支持对分辨率码率的动态调整即可适应网络状况也可由用户指定今后随着系统规模的扩大需要级联或者量级增加只需动态增加标准的X服务器即可无需添置其他设备“大楼监控平台”内部交互均通过网络因此布线只需要考虑无线网、有线网以及电源线一些新功能模块的添加也仅需要对软件进行升级不需要更换硬件设备。参考章节云端转码。系统响应速度“大楼监控平台”构建于cVideo云视频监控系统之上通过jobKeeper云调度系统的控制充分调度云内计算和存储资源可以最大限度地使用系统资源使用户发出的请求得以迅速的执行响应时长不超过秒。同时平台提供标准接口与GIS地图进行对接确保信息更新时间间隔不超过秒。参考章节接入子系统性能、处理子系统性能描述、章节智能视频分析性能、章节云端转码、章节流媒体服务器性能。建设方案建设方案拓扑图系统对大楼现有视频监控前端和平台进行对接实现路P高清视频接入。对上述视频监控平台的视频接入后经过集群处理实现转码处理、路人脸识别、路人流量统计(由智能前端完成)和数据存储回看等功能以满足不同终端的访问需求、实现人脸识别、人流量统计功能并对关键数据进行存储、以及实现大屏控制等功能。系统建设拓扑图如下图所示:处理系统智能识别处理系统处理节点处理节点PC客户端NVS处理节点处理节点„„内网内网流媒体接入处理节点N处理节点N系统服务器集群交换机存储系统调度系统移动终端存储节点调度节点公网调度节点存储节点公网流媒体„服务器集群„公安局前端监控调度节点NNVS存储节点NNVS图系统建设拓扑图智能识别系统建设拓扑图如下图所示:图人脸识别系统建设拓扑图大楼智能监控管理平台规划楼宇智能监控管理平台需要能够允许访问所有部署在监狱的监控摄像机支持最高同时并发路接入系统“平台”最高对路视频进行实时分析和存储支持联动报警。接入服务器部分接入服务器的用途是实现设备状态检测、设备信息获取、云台控制、平台接入等功能同时保持与中心服务器的通信。针对路的视频接入台服务器即可处理完毕。后期可增加台服务器做容灾备份。智能识别服务器部分大楼的智能监控管理平台需要处理的为路实时人脸识别以及路的实时人流统计分析。针对P高清视频的智能视频分析路实时人脸识别分析需要的服务器数量为台(附件中的每台服务器最高可支持别路p高清视频或的人脸识分析)路人流统计使用前端智能设备解决。处理服务器部分大楼监控平台需要处理的为路实时转码路人脸识别路人流量统计。单台处理服务器平均可以转码路高清视频实时转码路需要的服务器数量为:=台(约台)流媒体服务器部分系统并发的源视频流(由前端接入)为路p视频平台内部需要首先进行一次转发供不同模块使用以保证只从视频源取一次视频流。同时流媒体服务器还需提供针对用户提供路高清p的并发推流能力总计需求路高清流的推流能力。单台流媒体服务器的平均推流能力为路因转码的输入和存储的输入也从流媒体服务器取流(降低前端和带宽的压力)因此还需要台服务器故路所需要的服务器数量为:=台中心云调度服务器部分台服务器做中心云调度服务器进行中心管理调度实现对云中资源的统一调度和控制并提供web客户端以及http协议的用户接口。另加台做负载均衡和容灾。因此中心服务器总计需要部署台服务器。存储部分现阶段按照存储时间为一个月计算P的高清视频一个月存储空间约需要TB按T配置:冗余备份实际需要的存储容量为TB后期可以根据需求增加扩容十分方便。(Mbits)***(s月)*(路)(bitByte)(MG)(GT)=TB存储系统使用cStorC云存储T配置(个主控节点个存储节点每个存储节点TB裸容量)TB的裸容量按:冗余备份实际有效容量为TB。其中台存储节点和处理服务器、流媒体服务器、处理服务器共用作多网卡配置提高内存、cpu、电源配置。所以存储系统另需台服务器。规划综述系统总体配置如下大楼智能监控管理平台除存储系统外共需要台服务器。其中接入服务器台处理服务器需要台智能识别系统服务器台。流媒体服务器需要台中心云调度服务器需要台存储系统共台服务器其中台主控节点服务器台存储节点服务器。其中台服务器和处理服务器、流媒体服务器共用另增加台主控节点服务器。整个平台共需台服务器。同时最终部署以集群方式呈现每个U标准机柜可装载台左右的服务器因此台服务器需要套集群集成套件。软硬件部署部署方式“平台”的硬件为多台基于X架构的同构服务器组成的集群软件则安装在对应的服务器上人流量统计功能则基于前段摄像机完成无特定软件部署。人脸识别系统安装规范为了获得最佳的人脸识别效果摄像头应严格按照规范来安装如下图所示:图摄像头安装角度和人员流行图环境光,人员流行固定、有序建议通道式,摄像头到人脸的距离米,摄像头到地面高度米,摄像头水平夹角不大于度,亮度控制在lux,光线均匀、柔和无逆光与移动终端的通信部署需要与运营商达成协议使用G和APN技术建立虚通路接入系统实现移动终端的访问和控制同时保障网络安全和保密要求。维护制度,试运行期间我方安排工程师在维护点现场上班进行运行维护,我方在工程交付时提供操作说明等资料并安排培训,在工程交付后按甲方的要求进行定期现场维护,系统使用过程中若出现故障我方在第一时间提供技术支持若远程协助不能解决将安排工程师在小时内到达现场提供服务,现场维护时若需要硬件维护、升级等操作需要进入服务器设备所部署的机房进行操作若需要软件维护需要接入系统所在的网络或在该网络上的某个维护点的工作站上进行维护操作前端设备命名系统具有设备管理功能用户可以再客户端上进行查看和管理。摄像机设备在接入系统后录入厂商、型号、类型、名称、ip地址、经纬度等属性信息同时经由第三方平台的设备在同步到设备列表后有对应的属性进行区分用户在客户端中可以查看设备所属平台的信息。系统对所接入的视频的命名由录入时用户指定并且在设备管理中可以修改。用户可以自行定制设备组并和用户组、权限组进行关联自由地使用系统。建设周期系统安装、部署、调试共需三个月。服务器配置服务器配置设备配置设备型号部件清单详细参数主板Intel芯片组CPU至强核线程内存G视频接入服务器硬盘>=G电源W冗余电源机箱U标准机架式服务器机箱主板Intel芯片组CPU至强核线程内存G处理和云调度服务器硬盘>=G电源W冗余电源机箱U标准机架式服务器机箱主板Intel芯片组CPU至强核线程内存G元数据服务器硬盘G企业盘×电源W冗余电源存储服机箱U标准机架式服务器机箱务器主板Intel芯片组CPU至强核线程存储节点内存G服务器G转SATA×硬盘TB转MBSATA×扩展卡PCItoMiniSAS×电源W冗余电源冗余机箱U标准机架式服务器机箱主板Intel芯片组CPU至强核线程内存G流媒体服务器硬盘>=G电源W冗余电源机箱U标准机架式服务器机箱主板Intel芯片组CPU至强核线程内存G中心处理服务器硬盘>=G电源W冗余电源机箱U标准机架式服务器机箱交换机思科口千兆交换机配套设施KVMLED液晶切换机机柜U网络服务器机柜报价清单详见附件
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