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华为在音视频算法领域具有11年的经验积累,其中,国际音视频压缩标准H.264协议的专利华为占了三成左右,而在最新的国际音视频压缩标准H.265上,华为的专利已经达到了67%,并具有领导地位。

在网络传输上,无论是有线传输还是无线传输,华为拥有21年的经验。视频网传技术里难免会存在丢包、抖动、时延等问题,这就会导致后端显示出现黑屏、马赛克等问题,在此方面,华为拥有FEC超强纠错、IRC智能调速、ROD断线保护、ARQ丢包重传等多项核心专利技术,可以在视频数据15%到20%的丢包情况下还原视频信息。

在存储领域,华为拥有14年的存储技术积累,自主知识产权的全系列存储服务器在国内排名第一,其中,视频监控安全存储技术中的SafeVideo和录像备份技术是安防界唯一的专利。

而在芯片领域,华为拥有15年的芯片技术积累,生产100多款芯片,出货量1.5亿,安防芯片市场国内占有率第一。

凭借上述技术优势,华为不断引领着我国安防视频监控的发展,并打造了VCN视频云节点设备。

近日,华为高调出席了第四届中国机场安全(安保)大会,华为中国区交通系统部视频监控总监周波以“全网智能,云化安全,携手打造最佳品质的机场安防解决方案”为主题,在大会上发表了主旨演讲,并从技术层面深入浅出地介绍了VCN视频云节点设备的独特优势,以及全网智能的概念,为平安民航视频监控联网整合及平台建设提供了全新的技术视野。

传统视频监控的挑战

周波表示,从厂家的角度上分析,传统机场的视频监控存在几方面挑战:

第一方面是安全挑战。一是视频监控系统本身的安全,包含了看、管、控、存是否安全,二是网络安全,这两方面是针对机场业务应用的挑战。

第二方面是体验挑战。如何才能避免看的见,但看不清的问题。随着编解码和芯片的发展,整体的发展趋势是高清智能云监控设备和系统。

第三方面是存储要求。随着《反恐法》的出台,视频监控信息的存储时间将由以往的30天转变为90天,加之高清视频监控的高码流、高存储,所需要的存储设备就面临着翻倍的问题,随之翻倍的还有机房占地面积,功耗等各方面成本成倍上涨的挑战。

与此同时,海量摄像机的接入和管理,传统的视频方案需要购买一系列通用服务器,比如接入服务器、存储服务器、管理服务器,如此多服务器类型造成了应用方投入成本的大幅上升,而且管理困难。

第四方面是智能高效的应用挑战。面对海量的视频信息,如何进行智能有效的应用与运维管理,发挥视频监控最大的用武之地是必要的,这就要求系统具备智能分析的功能。

基于上述应用过程的挑战,华为打造了VCN视频云节点设备,该设备集看、管、控、存业务一体化,仅用一台设备就实现了上述功能,不但成本有效降低了,而且更加智能和方便。

华为VCN视频云节点优势浅析

据介绍,VCN视频云节点设备可以实现海量视频监控数据的接入、存储与管理,并实现了计算、存储、平台、应用融合一体化的强大功能,同时具备自组网、单点固障自动按负载均衡分配视频资源的智能调度、业务7*24小时不中断、固障预警迁移、集群/节点失效保护等多重可靠性。

设备在软件上,分为三层,底层进行了存储统一的拉升,中间层建设了云计算资源池,最上层采用了轻量级虚拟化方案,以此实现资源平台端口的共享;在硬件方上,为了提升系统整体性能和稳定性,所有硬件都采用了双路云。

其次,VCN视频云节点设备采用了模块化无线缆设计方式,所有的硬件都像抽屉一样可以随时更换,其好处在于可预防硬件久用之后的老化问题,并保证硬件的使用性、可靠性更好。每台云节点设备最多可支持38块硬盘,其中两块300GB固态硬盘为系统盘,并可兼容当前市面上单块最大4TB容量硬盘,实现了大容量储存,有效节约机房存储空间,大大降低了投入成本,非常高效。

 第三,在安全管理方面,首先,VCN视频云节点设备可以端口自动迁移。也就是如果VCN设备中的某个硬盘死机或坏了,该设备可以自动将数据转移到其它的硬盘,保证数据不丢失。但如果当管理节点坏了,设备就会进行自动浮动,从而保证业务不受影响。

其次,传统的存储方式就像视频录像,以一种文件的方式存储,其优势在于用播放器可以直接播放,而劣势在于如果在传输当中存在丢包、抖动、时延的问题,整个录像文件可能都会被损坏。为了避免丢包概率,通常的解决方案是把录像打包成小文件,会导致另外一个问题,就像海量的数据,要求存90天,录像文件会非常多且复杂。如果打包文件数量较少的话(一般是两个包),检索起来反应时间非常久,需要2到3秒钟,而如果采用VCN视频云节点设备就可以避免文件系统那一套打包成大文件或者打包成小文件两难的境界,同时还可以达到秒级检索。

此外,对于反复输入输出造成的磁盘碎片问题,VCN视频云节点设备还具备闪电式索引功能。这个功能还具有超强的数据还原功能,也就是当发现其中的硬盘出现故障以后,其中的30%-50%坏了,不用担心,可以通过索引功能把剩下的文件还原回来,从而导致录像不丢失。

云监控跟传统监控的区别

视频监控数据的存储服务器中包含多个硬盘,简单地说,视频监控的数量及存储时间决定了存储服务器的容量,也就是硬盘的数量。而硬盘是易损件,使用3-5年后肯定会批量损坏,这是不可否认的事实。往往在使用中,到了3-5年没有及时更换新硬盘,就会出现很多问题。主要的问题是:当服务器中一块硬盘坏了的时候没有问题,可以进行重构。但在重构的过程中,服务器中的其它几块硬盘再出现坏的情况就会导致硬盘中好的数据也无法读出来,整个视频都无法读取。但是通过VCN视频云节点设备这套系统本身,能保证好的数据不出现问题,还可以原原本本读取出来。这对于事后定责来说非常有效。

在此方面周波讲述了一个实际的案例:前几年,北京地铁2号线鼓楼大街有一个小孩子跳到地铁轨道里,被轨道内的高压电死了。因为当时的硬盘坏了,而采用视频文件切片提取后发现这段数据完全读不出来,无法判定该小孩是自己跳进去,还是人为推进去的,整件事件完全没办法定责,最终导致该事件不断发酵,事情过去了大概两三年小孩子还没埋。

这个案例充分地说明了视频文件存储安全的重要性。如果采用VCN视频云节点设备这套系统,上述因为定责而发生的类似事件就不会出现,丢了其中的一部分视频后,可以通过视频媒体文件切片提取,至少可以把其中好的数据还原回来。

据周波介绍,这项技术叫做掉帧不掉图,哪怕丢了视频中的几帧图像,但整体视频是没有问题的。

第二项技术叫坏盘不中断。一台服务器设备可能有36块硬盘,甚至38块硬盘,在使用的过程中要把这些硬盘划分成多个组。当其中一组硬盘坏了以后,按照传统的方案,存入该组里的所有录像业务就会全部中断,以往存入的数据也会全部丢失。但VCN视频云节点设备遇到这样的情况时它能够自动迁移到同一台设备的另外两个组里面,保证业务不会中断不会丢失。

第三项技术叫节点全迁移。VCN视频云节点设备组成了云化以后,当其中一部VCN视频云节点设备坏了以后,所有业务会随行迁移到其他的云节点里面,也就是从一台VCN视频云节点设备转移到另外一台VCN视频云节点设备。

对于上述的技术问题和华为VCN视频云节点设备强大的技术功能,周波坦言,从传统的架构一直走到云化架构,华为发现传统架构多多少少都会存在一些单点故障,比如某个存储服务器、管理服务器或者接入服务器坏了以后,就需要系统维护人员进行手工配置,这样很可能所有的视频存储业务都会面临中断。而华为VCN视频云节点设备不仅实现了所有视频数据的储存、接入、转发、管理都融合到云节点里,不但保障设备坏了止损的问题,并保证不发生单点故障。可以说,这就是云化安全的核心意义。

结构化摄像机大幅提升系统智能化水平

除了真正意义上的安全、可靠、高效之外,基于VCN视频云节点设备的华为全网智能视频监控系统解决方案在智能化水平上,也具备同样强大的功能。

据周波介绍,智能视频监控系统的核心是智能视频分析,是实现视频监控系统高效、充分运用的关键,其中,一部分是行为分析,另外一部分是数据分析。按照传统的方案,智能视频监控系统即采用一个通用服务器,在服务器上面运行一些智能化的软件,业界通用的说法叫做单核单高清。而华为在智能视频监控系统中却采用了CPU进行数据分析,并把行为分析移到了前端的摄像机上,即从视频数据一产生既已智能,可想而知,华为智能视频监控系统的强大优势。

据周波介绍,其实行为分析很容易,但数据分析很耗CPU。数据分析要经过一系列的处理,包括解码、评分、建模建模后的数据分析等庞大的工作量,按照传统后端集中分析的方式,仅解码一项就几乎占用了CPU60%的能耗,真正用于智能分析算法的计算性能不到40%,而且后端分析24小时的数据需要12小时的分析时间,时效性很差。

为了解决上述系统存在的缺陷,华为推出了全网智能方案,该方案将前端摄像机在编码之前就对所采集到的数据进行结构化和背景建模,利用前端摄像机的部分DSP计算性能,把识别类的智能分析直接在前端进行分析,比如在视频数据采集时就将背景、人、车、物等信息进行分离,并且将这些信息进行结构化,后台智能分析系统主要完成分析类的智能分析,可直接调用前端结构化数据及建模数据,大大提高智能分析整体效率。其好处在于:一是可以充分运用前端所有摄像机的CPU;二是不用把所有的视频信息的分析集中在后端处理,为后端释放资源,后端CPU基本上无解码消耗,这样系统的整体性能得到了大幅度提升。比如,同样的性能的后端服务器,按照传统方案,视频数据集中在后端分析的话,能接入500视频数据,而华为的方案可以接入800视频数据。

目前,华为全网智能方案的前端摄像机支持的智能行为分析包括:徘徊、移走、遗留、越界、入侵等。而后端的华为智能分析平台,支持视频摘要、视频快速检索等非结构化大数据挖掘,支持电梯逆转、视频质量诊断、人脸识别、行为异常、人流逆行、客流拥挤、客流统计、三维地图技术等智能行为分析。其中,视频质量诊断功能是华为系统里附带的功能,实现了前端海量摄像机的自动巡检功能,一旦发生了摄像机断网、断电、雪花点、没聚焦等异常情况,系统会自动提醒。

据介绍,在前端进行智能分析上,球机是最需要技术含量的。因为球机是立体的PGC(专业生产内容),需要进行软件的物理建模,这就要求球机机芯的精准度要非常高。如果转360度后,无法回到原来位置,相当于原来做的智能分析全都失效。为此,华为依托三维建模和硬件机身精准度两项技术优势,实现了球机上的智能分析,也是业界第一家在球机上实现智能分析功能的企业。

华为全网智能的概念

此外,大会上,周波还向与会人士充分分享了华为全产品线和大联网解决方案的具体优势。

其中,在摄像机领域,华为摄像机具有以下优势:

1、高清:星光级超低照度、超宽动态、强光抑制、自动去雾、隐形红外、图像防抖、走廊模式、媒体流超强纠错,从不同光照条件下的各种成像优化技术,到不同应用场景下的图像质量保证技术,提升各种光照条件、应用场景下的高清视频体验。

2、智能:内嵌五种行为智能检测,有效提高预警及时性;颜色识别、人车分类等元数据智能提取,为平安城市、交通等大数据业务实战提供丰富元数据;带宽自适应、码流平滑iPCA专利技术,智能监测视频传输质量、诊断网络故障边界。 

3、易用:从安装时免镜头调焦聚焦(电动变焦、自动聚焦、ABF后调焦)、快速参数配置(码流参数套餐、ISP参数套餐及计划任务设置),到SFP接口光纤接入、光电串接接口减少施工布线、自洁净视窗玻璃减少摄像头维护投入,部署省心、维护便捷、大大节约用户投。

在此方面,华为视频监控还做到了无需电线,用网线即可实现供电的优势。

4、可靠:基于华为公司各种室内外产品在全球无数恶劣&极端场景下应用而积累的丰富经验和技术,华为IPC在高低温、供电电压、EMC防护、气密性、元器件寿命、高盐雾腐蚀、防暴力破坏、系统备份等方面均有非凡品质表现,运行更可靠、寿命更长久。

5、安全:基于对网络安全的深透理解和技术积累,华为IPC采用7种安全机制、8种安全技术、13类108条网络安全测试,确保IPC的系统安全和数据安全,构筑全方位的IPC安全防范体系,打造业界安全防范手段最丰富的IPC。

同时,在视频监控系统的安全上,近年来发生了多起入侵事案,完全考验了视频监控系统自身的网络信息安全。在此方面,周波表示,为了实现安全加固,用户以后会更倾向于选择安全性高的产品,但是仅仅保障所有选用产品都是安全还是远远不够的,因为安全是一个系统工程,不可能从局部解决,单纯的安全产品叠加依然会漏洞百出。加固系统自身的安全、避免出现安全漏洞,只有通过构建端到端立体式网络安全体系才能达到极致安全。也就是稳定的产品+全面的安全技术方案+高效的安全管理手段采购构建完善的安全体系。众所周知,为了满足全球化市场需求,华为的信息安全在业界一直是走在前列,为了通过国际安全标准组织最严苛的安全检测,华为制定了安全红线,包括13类108项检测标准,华为产品是必须全满足才能发布。

在复杂性非常高的视频监控联网整合方面,华为能提供极致安全和最完善的解决方案,包含视频监控业务系统的对接联网、联网组网设计及IP地址重新规划、内外网隔离方案等,具体如下:

1、模拟、非标、平台对接:模拟系统,模拟摄像机通过编码器、DVR,通过GB/T 28181或者onvif协议接入到大联网统一管理平台;网络非标系统,通过信令转换网关、媒体流转换网关,实现非标准的协议标准化接入到大联网统一管理平台;平台之间互联,通过GB/T 28181协议接入到大联网统一管理平台。

2、有效解决各条线路子系统网络IP地址重叠冲突问题:

各线路由于独立建设及运营,无法做到各线路网络规划,在大联网中势必存在网络线路IP地址重叠冲突问题,华为云监控大联网解决方案通过网络之间NAT转换,转换后实现IP地址全网通过统一管理规划,有效避免各线路IP地址冲突问题,同时华为云监控大联网解决方案支持视频媒体流NAT。

3、内外网隔离方案:端口隔离,通过防火墙NAT转换,实现内外网之间IP地址无法直达;内容隔离,采用网闸实现内外网之间数据摆渡,内外网之间无IP实时链接;物理隔离,通过串行网关互传调度信令;通过编解码器实现模拟视频互联。

鉴于华为全网智能视频监控系统的强大优势,德国慕尼黑机场、吉隆坡国际机场、巴西首都机场全部都采用了该套系统。

【文章根据第四届中国机场安全(安保)大会现场速记整理,如有不当,还请随时联系】

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来源:中国机场安防网

作者 赵辛

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