机场IP监控解决方案

文 | 李浩

　　近年来，民航产业的发展进入快车道，作为民航业配套设施的机场建设，也进入快速发展的阶段。机场规模的不断扩大，对机场配套的安防监控系统也提出了更高的需求。模拟视频监控系统已无法满足机场数千路监控系统的集中管理及灵活调用需求，高性能的IP 视频监控系统解决方案正在推动机场视频监控系统解决方案的迅速变革。

　　从目前机场行业的建设经验来看，机场监控系统建设的主要矛盾不仅仅体现在技术路线的选择，更重要的是建设模式及建设思路的刷新。模拟监控系统时代，行业产业链经历数十年的磨合，已处于相对稳定的状态：各模块之间主要采用通用接口，可选用不同厂家优势产品灵活组合。因此，在机场监控系统建设中，通常将监控系统拆分为前端设备、传输设备、矩阵设备、显示设备、存储设备等多个模块以保证每一模块均选用行业领先产品。

　　然而IP 网络监控系统绝不是各个产品的简单组合，机场监控系统在资源统一接入、设备统一管理、业务高效处理等方面有着更加深入的需求，要求联网监控系统的各个组成部件能够基于统一基础架构紧密配合，形成更加贴近业务需求、深度融合的整体解决方案。

　　凭借在行业内多年的IP 网络、IP 存储、IP 多媒体和业务软件平台产品开发经验，宇视科技对机场安防监控系统进行了重新的设计和规划，提出从联网监控的整体架构角度对网络、存储、视频编解码和管理软件四大组成部分进行融合设计，推出了能够高效、稳定实现大规模联网监控看、控、存、管、用基本业务的IP 监控解决方案，以满足机场视频监控系统需求。

需求分析

　　作为高风险对象安防场所，诸多国家标准及行业标准给机场安防提出了极高的要求。其中，要求视频监控系统覆盖的区域包括：

• 进行安检的旅客、行李、证件及检查过程；
• 航站楼旅客迎送大厅、售票处、值机柜台、行李传送装置区、旅客候机隔离区、重要出入通道及其他特殊需要的部位；
• 飞行区、围界及其出入口；
• 飞行区飞机着陆进港和起飞离岗的过程；
• 机场的货运库、维修机库、停车场、进场交通要道、塔台等。

由于机场监控点位规模庞大且结构复杂，对监控系统的建设提出诸多要求：

兼容性及资源利旧要求

　　伴随着机场规模的扩大及多个航站楼的单独建设，机场视频监控系统的规模和密度都比以往增加了许多，也使得基于IP 的联网监控逐渐成为主流。同时，大部分机场原有模拟监控系统建成时间不长，主要设备仍处于生命周期内。因此，实现不同技术路线监控资源的整合、多区域监控系统的跨域联网需求也越来越多。

兼容多种接入模式要求

　　机场的建筑特点是面积大、区域广、高挑空，视频监控点位部署环境复杂，需根据现场情况灵活选择接入模式。如：室内密集点位监控，可使用双绞线直接连接至弱电间接入层交换机；飞行区分散点位监控，可使用光纤连接扩展传输距离；围界监控，可使用光纤组成RRPP环网，节省光纤部署的同时，提高连接可靠性。

多路视频同时调看要求

　　机场视频监控系统业务部门广泛，对于关键部位监控点，经常会面临机场指挥中心、机场公安分局、航站楼运管部、安检信息机房等多个客户端同时调用的压力。部分基于流媒体转发的数字化监控系统在应用过程中存在延时大、黑屏及图像丢失等问题。为了满足全系统数字图像低延时（毫秒级）快速调用切换的需求，需保证良好的监控系统网络属性，实现系统架构与网络设备的有效融合，提高系统传输及交换效率。

开放性及应用整合的要求

　　视频技术、安防技术以及IT 技术不断发展，一方面机场用户对视频监控系统本身的操控体验要求越来越人性化，如高清画面显示、基于事件的录像快速检索精确定位、三维仿真GIS 等；另一方面，机场行业对视频监控系统的定位也不再是孤立的视频图像采集再现系统，而是安防系统或者其他专业应用系统的有机组成部分，视频监控系统需要与安防系统的其他子系统（如门禁、报警、消防等），或者专业应用系统的其他子系统（如人员安检系统、行李分拣系统、图像体育分析系统等）完成充分的整合。要求视频监控系统在保证稳定可靠底层监控平台架构的基础上，向上层应用提供开放的系统接口。

大规模可靠存储的要求

　　机场作为高风险等级监控场所，录像存储时间通常不少于30 天。为保证大规模存储的性能及可靠性，需单独构建监控系统专用的存储区域网络（SAN）。在SAN 技术的选择上，FC SAN 采用封闭协议，需单独搭建存储网络，虽性能强大，但投资成本极高且后期维护复杂；IP SAN 基于IP 网络部署，简化投资及管理，但要规避网络带宽及安全性问题。

机场监控应用发展趋势

高清

　　国内营运的175 个机场当中，年旅客吞吐量2000 万以上的有8 个（北京首都、广州白云、上海浦东、上海虹桥、成都双流、深圳宝安、昆明巫家坝、西安咸阳）；年旅馆吞吐量1000 万以上的超过20 个。在机场诸多大人流现场，传统标清监控无法满足安防系统对于图像细节的要求，使得高清视频监控系统在机场应用广泛。当然，标清向高清的升级需要逐步替代。目前，大部分机场仅在航站楼、飞行区、围界等区域逐步尝试使用高清IPC。若能解决低照度、宽动态及成本等劣势，高清IPC 会迅速成为机场监控系统主流。

安防平台集成

　　通用的机场安防系统由视频监控系统、报警系统、门禁系统及电子巡更系统组成。为实现事前预防、事中联动、事后检索的安防管理效果，机场领域积极探索构建集中安防平台，实现安防各子系统的集中管理及业务联动。作为安防系统的重要组成部分，视频监控系统在搭建时，应着重基础平台及架构建设，并提供基于监控系统图像业务的API/SDK 开发接口，由专业大安防平台厂商实现多样化安防业务集成，提升用户安防系统应用价值。

IP 分布式存储

　　早期的机场监控系统建设，为保证存储性能及可靠性，通常选用高端FC SAN 设备构建存储区域网络。然而FCSAN 存储设备专为数据中心大规模存储系统设计，应用于视频监控存储时往往面临诸多问题：

a．FC SAN 需单独构建光纤存储网络，采用封闭的专用协议，不仅建设成本不菲，后续维护成本也极高；

b．FC SAN 专为数据中心存储设计，关键性能偏向瞬时读写带宽；而监控存储要求提供多路并发的持续写入带宽占用，无法确定FC SAN 可以提供的持续写入性能；

c．FC SAN 集中部署于机场指挥中心机房，而存储服务器分布式部署于各个分控机房内，难以集中管理及维护；

d．录像存储需要通过存储服务器进行打包处理，再存入FCSAN 当中，存储效率较低。且随着存储时间的推移，文件数量快速增长，文件检索及管理效率也会下降。

因此，部分机场已选用针对视频监控业务设计的IP SAN 存储系统，以提高存储系统性价比及可靠性。

a．IP SAN 存储系统与视频监控系统基于统一IP 架构搭建，通过通用IP 协议承载数据及管理，可由视频监控系统管理平台实现统一管理，便于系统配置及后续维护；

b．无需单独搭建存储系统承载网络，在不降低系统性能及可靠性的前提下，节省建设成本；

c．可基于IP 全交换架构实现媒体信息的快速写入及查询，提高录像管理及查询效率，可实现灵活快速的录像检索；

d．针对监控系统业务特点应用优化的磁盘容错机制，减少无谓的硬盘报错及RAID 重建，提高录像存储可靠性。

视频监控存储的核心需求在于：如何提供更高性价比的存储；如何提供更高可靠性的存储；如何实现更加快速的录像查询。IP SAN 存储在成本、可靠性、效率上相对FC SAN 均占有一定优势。

Uniview 机场IP 监控解决方案

　　Uniview 通过多媒体操作系统IMOS（IP Multimedia Operation System）的通信、信息处理、存储和多媒体技术以及基于开放的中间件平台，提供了包括前端采集编码设备、网络存储设备、网络系统和管理平台四大基础组件的IP 网络监控解决方案，实现了四大组件的特性融合和架构优化，打造针对机场行业的一体化IP 全交换监控解决方案。

IMOS 多媒体操作系统

　　Uniview 依靠自身对IT 和IP 技术的深层理解，将各种IT 和IP 领域的先进基础技术应用于监控领域，开发出了适用于各种多媒体应用开发的开放中间件平台IMOS--IP 多媒体操作系统。IMOS 基于联网监控需求对整个监控系统的所有组件进行融合优化，满足各种联网监控系统的全局看、控、存、管、用业务需求，它的出现能够解决当前网络监控系统不可逾越的瓶颈，满足多媒体融合应用的需求，同时更好的支持合作伙伴面对客户提供个性化增值应用解决方案。

　　基于IMOS 的IP 监控解决方案在整体先进性、灵活性、可扩展性和开放性等各方面相对于普通平台软件和业界同类软件为核心的监控解决方案都有了质的提升, 最终给用户带来高品质的监控产品和全新的业务体验。

方案组成

Uniview 的机场行业监控解决方案整体结构如下：

一个典型的机场网络监控解决方案的组成和基本功能如下：

1．前端系统

　　Uniview 前端产品包含功能丰富的标清、高清网络摄像机及全系列视频编码器产品。近年来的机场应用当中，对高清监控的需求非常旺盛，在航站楼、飞行区、安检区及行李分拣等重点区域采用720P 或1080P 高清网络摄像机，可显著提升机场安防的监视效果。

　　在机场周界道路及主要出入口可部署高清卡口系统，对进出车辆时间、地点、车牌等信息进行记录。

　　可根据前端情况灵活进行选择。通常在办公区等一般场所监控当中，常选用模拟摄像机加编码器或标清网络摄像机产品；机场周界及飞行区因范围较广，可选择支持SFP 光纤、RRPP光环网或EPON 等光纤接口的网络摄像机或编码器产品。

2．网络系统

　　所有前端编解码器通过网络系统和监控中心相连，实现各种信息的传递。Uniview 提供了丰富的网络设备，包括接入交换机、核心交换机和路由器，针对EPON 无源光网络组网需求提供了低成本的盒式OLT 交换机和集成在S75E 核心交换机中的插卡式OLT。

　　这些设备内嵌了丰富的安全特性并针对监控的需求对组播等应用进行了优化，同时还可以为广域网组网提供完善的VPN 解决方案，从而为监控系统提供了一个安全、可靠、灵活和高性能的基础网络平台。

3．监控中心

　　监控中心的核心是IMOS 管理平台，含括VM 视频管理服务器、DM 数据管理服务器、MS 媒体交换服务器和客户端等。除此之外，监控中心还可以分布式部署Uniview IP SAN存储设备和电视墙控制设备。

• 视频管理服务器
　　监控中心的核心管理设备首先是VM 视频管理服务器，作为整个系统的核心信令管理服务器。VM 视频管理服务器单域支持5000 路视频和3000 台编解码设备的管理，该服务器主要用于系统认证、配置、控制、报警等所有核心信令的处理。

• 数据管理服务器
　　作为监控中心另外一个核心管理设备DM 数据管理服务器，主要功能为对全系统分布式部署的IP SAN 磁盘阵列进行统一的资源管理，配置和故障检测，并对外提供备份转发和检索服务。

• 客户端
　　各监控中心最主要的人机界面通过IMOS 管理平台中的B/S 架构客户端软件实现。视频管理客户端根据用户权限反馈对应的功能界面，可以实现完善的监、控、查、管、用日常业务操作和管理功能。

• 流媒体交换服务器
　　根据项目需求，IMOS 管理平台可以提供MS 流媒体交换服务器组件，在单播网络环境下，该服务器可以提供单播视频流的复制分发，同时对于外网访问，该服务器还可以提供内网组播转外网单播服务以及面向外域和其它业务系统的VOD 点播服务器功能。

• IP SAN 磁盘阵列
　　Uniview 创新的将iSCSI 直存技术引入IP SAN 磁盘阵列中，前端Uniview 系列编码器应该可以直接通过iSCSI协议将压缩的数字视频信息以裸数据块的方式写入IP SAN 盘阵中，客户端可以直接访问IP SAN 盘阵实现快速回放，这种端到端的IP SAN 架构，无需传统方案的转存服务器，系统架构更加简洁高效和可靠。

• 电视墙
　　中心可以配置Uniview 单路或多路解码器，接收客户端通过VM 管理服务器发来的指令，实现将前端各种格式Uniview 系列编码器或IPC 传送过来的压缩图像还原解码成模拟图像接入中心电视墙，通过客户端的灵活控制和系统报警联动，实现数字矩阵的功能。

Uniview 机场行业监控解决方案特点

Uniview 机场行业IP 监控解决方案相对传统监控应用，具备以下特点：

1．先进可扩展的体系架构

　　系统借鉴IMS 体系架构，采用分层、模块化的设计，遵循标准SIP 协议规范，将媒体交换处理同系统的控制、管理信息相分离，具备灵活的可扩展性，单台视频管理服务器即可满足5000 路视频接入及管理能力，一次建设即可满足监控系统后续扩容的需求。

　　系统采用双流的工作机制任意分配实时流和存储流的码流格式、码率等参数，并通过组播和iSCSI 数据流端到端进行传输，避免了矩阵、流媒体服务器等系统瓶颈造成的“哑铃效应”，消除了监控系统的单一故障点。系统运行过程中，管理服务器发生故障不会影响正在进行的录像存储，极大的提高了系统的可靠性。

2．统一资源管理

　　系统采用资源化管理框架，具备强大的网络管理能力。实际应用中，可将系统当中各个物理设备分解成多个基本资源的集合，根据抽象出的资源类型（如摄像机资源、监视器资源、告警源资源、存储资源、地图资源等）进行分类。通过机场监控承载网的合理分区设计，实现资源的分布式部署统一管理。在机场实际应用当中，可将监控管理平台部署在机场指挥中心，而将存储设备及分控系统部署于区域监控中心，实现本地化存储及管理，提升机场安防管理效率，避免大规模网络带宽占用，实现区域安防系统的快速应急处理；同时，不影响跨区域的视频图像及录像信息调用。

3．创新的存储技术

　　Uniview 机场行业监控方案基于存储虚拟化技术，采用标准IP SAN 存储设备，实现大量视频存储设备的分布式部署和集中管理，以及存储空间的动态分配及调整。

　　将iSCSI 块存储的存储方式引入监控中，通过端到端直存的方式，取消了服务器转发，提高了存储可靠性，实现了对于媒体流这种非结构化数据的结构化存储，使得监控录像可以秒级精确检索和即时回放。

4．网络与监控的融合

　　Uniview 机场行业监控方案将IP 组播技术、网络Qos 技术、IP 网管技术引入视频监控系统，在机场复杂的资源管理模式下，通过可控的组播技术，实现快速灵活的视频资源调用。针对机场监控点的不同环境，采用相对应的接入技术。前端编码器可以通过LAN、SFP、EPON、RRPP 环网、WLAN 等方式灵活地接入承载网络。

5．业务应用整合能力

　　Uniview 机场行业监控方案采用SOA 框架，对外提供全方位的平台级中间件接口，包含了监控平台完整的管理接口与业务接口，可以将视频资源开放给更多的行业应用处理使用，如GIS 系统、安防报警系统、机场安检系统、周界防范系统、专业管理系统、视频体育分析系统等。各种行业化应用可以在监控系统提供的SDK 上进行各种层次的开发。

6．高可靠的系统保证

　　为了满足室外环境的要求，前端采集编码设备提供了高环境适应性（高低温、潮湿腐蚀、EMC 电磁兼容等）。通过双网口链路上行、环网等接入方式，实现网络链路的高可靠冗余。系统通过视频管理软件平台的热备份及媒体服务器的集群管理，提升了核心系统软件的可靠性。