关于视频图像运维管理的探索

安全防范

关于视频图像运维管理的探索

张懋源王岩王德育山东省青岛市公安局

摘要：为进一步加强视频图像运维保障工作，提升视频图像故障处置和综合管理效能，青岛市公安局结合视频图像运 维管理職，充分借助现代信息技术，坚持以精准化检测、全程化覆盖、多维化统计、可视化展示、实时化报 警、一站化运维和闭环化管理为引领，采用大数据、云计算和多数据库混搭等先进技术，探索建设视频图像智 能化运维系统，实现了全网视频图像的智能化运维，提升了视频图像运维管理水平。

关键词：觀图像離管理智tBiiH

2013年以来，青岛市公安局按照“党政领导、综治协

调、公封I动、社会参与”的思路，大力开展“天网”工程

建设。经过三年多的努力，全市藤图像的建设数量和建设

质量均有显著提升，目前全市共新建整合各类视频图像 56000余路。面蝴贩图像点位|遺急剧增加、技术架构曰趋

复杂、维护难度不断增大的难题挑战，传统的人工维护模式

梯故障发现滞后、原因定錄慢、升级迭代复杂和

实不清等问题，已不能很好的适应视频图像运维管理工作。

按照现代警务科技引领、信息支撑的思路，青岛市局坚持以

基础信息化为指导，探索建设视频图像智能化运维系统，从

狱支撑、数齡析、界面展示和综合管理等方面全面加强

雖管理工作，有了视频图像雖雖水平，本雄

合工作实践与大家探讨交流视频图像运维管理的相关内容。

—、精准化麵

精准化检测分为运行状态、运行质量和资源消耗三大

类。其中，运行状态是一种雛式检测，可分为正常和故障

两类，如前端摄像机、服务器硬件是否正常运行，程序服务

类软件能否正常调用等；运行质量是一种细微式翻，是在

正常运行基础上进行的二次检测判断，如摄像机画面质量清

晰度'亮度，絲等方面；资源消耗主要对服鎌资源使用

率进行检测，实时动态掌掘艮务器资源的消耗情况。

(一）运行状态麵1. ping端口 ：采用ping (网络命令）命令，通过ICMP

(网络控制报文协议）回声请求消息，侧重于硬件和网络状

态检测，是最常用的一种检测方式。2. WS接口：通过采集代理服务根据指定接口调用 WS ( Web Service )服务，判断目标服务程序是否正常，

侧重于软件辦类检测。3. DB检测：通过侦测目标数据库登录端口，通过采集

月艮务实现自动登录数据库进行DB ( Datebase )的检测，用

于判断数据库服务是否正常。4. 定时巡检：根据检测目标设定检测方式，建立并自

动执碰紐划胳，aa集中监控系统，翔爾端设备

(摄像机、抓拍主机、传输设备）、内场设备（服务器/虚

拟机、存储设备、安备、数据网络、机房动力、业务应 用系统等）进行可用度和健康度检查，如最常用的Snmp (简单网络管理协议）麵。

5. 主动上报：根据设备特性，向运维中心主动提报状

氣。6. 数据分析：对不能直接获取前端设备运行状态的情

况，通过设定阈值，采用大数据分析技术分析判断运行状

态，如市局卡口系统采用三级平台对接方式即采用数据分析 方式检测，同时由于全市卡口系统设备多、数据量大，传统 的统计方式压力较大，云计算Map-Reduce技术的应用较

好的规避了频繁查询对大数据内存堆和CPU的占用。

7. 长连接：通过检测中心开启服务与各关键的被检测

对象建立长连接通信（握手），任何一方故障（松手），则

对方实时感知，实现关键^务的实时检测，如媒体服务、采

集服务等。

(二）运行质通过设定轮巡任务，抽检切割视频图像实时录像，依 托部署在媒体服务器的视频分析程序，检测画面清晰度、亮

度、雪花干扰、信号缺失和人为遮挡等事项，并将秘频截图

和狀補息写入数据库，便于后期统计分析。1.清晰度检测：主要采用梯度的统计特征，通常梯度

值越高，画面的边缘信息越丰富，图像越清晰。当然，对监

控设备失焦检测需要人工参与标定，由运维人员设定正常的

olice echnology 2017年第4期 7

5安全防范

纹理信息后由计算机执行翻。

2. 亮度异常：主要计算灰度图的均值和方差，当存在

亮度异常时，均值会偏离均值点，方差也会偏小，均值大于 均值点时图像偏亮，小于均值点时图像偏暗；用于实现亮度

的粗略性检测。

3. 画面冻结：每隔T帧抽取一帧(防止相临帧相似度太 高而误判)，对选取的每帧进行直方图算法运算，对比相临

抽取的两帧的相似度，如果相似度大于某一比例【如 95% )时，贝IJ认为两巾贞一致并判定为冻结，反之则正常（此

检测方试存在一定的误差）。4. 偏色：基于等效圆的偏色检测方法，等效圆的概念

采用图像平均色度D和色度中心距M的比值，即偏色因子 K来衡量图像的偏色程度。

此外，画面质量检测还有人为遮挡、雪花干扰、信号

贱等目标检测，在此不再一-(三）资源消耗检测主要通过客户端方式或SNMP方式采集获取相关设备的 CDMNI (中央处理器CPU、硬盘DISK、内存memory、网

络network和输入输出1/ 0 )数据，如系统CPU占用率、 Memory/swap开销、节点网络流量、端口网络流量和 TCPAP负载等，并按照既定规则分析资源使用情况。客户

端方试优点在于检测频率高、实时性好、检测信息精确，但 对存储要求较高。SNMP方式优点在于不占用主机资源，应

用场景比较灵活。通过资源消耗检测可实时、动态掌握资源

使用情况，为动态调优提供数据支持。

二、全程化覆盖

视频图像系统具有设备种类多、依附关系强等特点，任何一^®备、环节和服务出现故障都可能会影响视频图像 正常运转。本文以2013年所建传统架构视频图像为例阐述

主要思路（图1 ) 〇

从图1中可以看出，主要环节分为①前端设备、②{专输

狐③网络设备' @{专urn⑤网络设备、©ft令服务

器、⑦媒体服#⑧#储®备、⑨¥台服务九个环节，根 据每个环节设备不同，采取不同方式检测，如表1所示。

表1检测方法和检测依据

对象前躺备网络设备服务器存搬备系统平台

狀态质量狀态硬件软件写入时间硬件软件ping 端口WS接口VV継獅VVVV主动上报VVDB_V数搬析VV链接VV麵!分析V

目前运维中心支持单点故障检测，即按照拓扑架构从

检测端开始向被检测端逐级翻，遇到不在线或设备软件不

可用时，则iAg节点擁故障。下一步粧单点獅基础上

重点发展逻辑性判断，通过分类汇总、建立模型'逻辑判断

对各故離碰一步定位。

三、多维化统计

运维中心采集汇聚了“天网”工程所有软硬件设备的

实运行状态数据，是‘‘天网”工程宏職计和数据分析的数 据来源。运维中心采用key-vdue、关系型数据库、数据搜

索引擎等混搭技术，实现了按单位、时间、类别、承建商、 故障原因、故障时长和修复时长等多维化统计。如图2为按

单位进行统计分析，图3为按故障时长统计汇总。

76 I罾親涿3 2017年第

4期图2日运维报表(-)GIS可视化

—一 '龙酱枭卜濂》小章 梓新杓

图4 GIS可视化展示GIS运维可视化主要分为基本信息、运维信息和历史信

息三部分。如图4所示，基本信息主要为物理位置、逻辑编

号、所属单位、IP地址、媒体服务器等基本属性；实时信息

主要显示当前运行状态和运行质量，如画面质量、抓拍率、

识别率難息；历史総主要显示历史総，便于历史雖

的慨掌握，台查看的繁琐操作。下一步，難托设 备血缘关系和拓扑架构，重点建设发展关联化、可视化运

图3故障时长统计维。1. Key-value:在采集器与数据分拣服务之间搭建y- vdue快速读取的存储服务，数据采集器采集获取原始数

据，经过数据中心的清洗分栋处理后保存入库。2. 搜索引擎：运维中心每日检测量将达到150万条以

上。传统普通数据库已不能很好的处理，因此引入基于索引

的适合海量数据的存储和查询统计文档存储系统。状态数据

在写入时通过智能分词技术形成元语，并在建立索引后存储

到搜索弓摩中。数据在使用时，通过索引定位、模斷W、

聚合等处理返回调用者，并同时返回匹配度。aa搜索引擎

快速查询技术，10亿状态数据中实现单条查询毫秒级以内 返回结果，统分析2秒以内返回结果。

3. 关系型数据库:采用稳定性、成熟度较高的关系型数

据库，它可以安装部署在windows、linux等多个平台上。数

据库开启曰志的归档功能，并制定全备和差备的预案对数据

库进行定期备份，当数据库发生故障时，采用归档和数据栗 快速恢复。设备信息等数据量较小的表建立索引，力n快查询

速度；设备每曰状态等数据量较大的表按照业务属性进行分 区并建立分区索引，确保2年内运维数据实现_查询。

四、可视化展示

可视化是未来信息技术发展趋势之_，同时也是公安 信息化发展方向，市局一期主要建设GIS运维可视化和机房

可视化。(二）酿可视化针对机房设备数量大、种类多、周期长、管理难度大

等问题，综合考虑建设成本和技术难易等因素，通过仿真模

型和真实数据结合实现机房监控管理，动态呈现设备运行状

态和告警信息。1 ■数据直观化展示

主要包括基本信息、运行状态和历史信息三部分，基

本信息主要展示所属系统、物理位置、网络配置等信息；运 行状态直观显示CDMNI运行情况，便于动态掌控调优；历

史信息主要记载相关设备历史狀态，便于统狀析和预警预 测。图5为机房运维縣直观化展示。

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图5机房可视化运维展示2■酉战可视化管理

下一步，将重点发展配线可视化管理功能模块，直观

呈现物理链路走向，实现非设备端口和连接线缆（基础布线

和©璣）的管理，有效提升教据中心_的管理水平。

〇丨^6(：1111〇丨〇97 2017年第4期7

7泰安全防范

五'实时化报警

按照“分级分类、定人定责"的思路开展实时化报警

模块建设，共梳理统计三级十五类视频图像故障，并制定相

应的报警和处置舰腰求，主要包括告警级别、故障类型、

故障描述、故障影响和修复时限等信息。当系统检测到托管

设备发生故障时，第一时间按既定规则向责任人手机发送故

障信息，同时系统自动计算故障时长，当责任人故障处置完

成后，系统检测正常后自动发送正常信息，责任人员也可主

动发送状态确认请求，系统将结合检测情况自动判定，遇有 故障处置时效超时情形，系统自动发送超时提醒。

图6手机报警设置界面

六'一站化运维

目前，“天网”工程硬件设备广泛分布在全市各分市 局，其中各类服务器多达1000台，传统的曰常管理和迭代升

级压力较大，为此，运维中心建设了一站式运维功能，运维 人员只需将升级的软件、补丁上传到运维仓库，通过web控

制台和驻守程序，即可实现升级工具的程序打包、自动安

装、版本更新、配置修改和交互方式等一站式运维。使单人

运维1000台以上M务器成为可能。其中典型功能如下：

(-)群集驢对“天网”工程中使用的大数据、云存储等集群化服

务进行定制，实现集群的安装部署、扩展部署、配置修改、

版本升级和集群处置等功能。可便捷集中处理集群相关的运

维減有效减少人力队(二） 单体赠流程定制结合WEB控制台，以通用的方式实现单台服

务器单个服务的部署'升级、维护和启停等操作，并实时展

示操作酿

(三） 隨驢

针对大量服务器的部署升级，增加设计批量部署、批

量升级的功能。通过客户端驻守程序屏蔽系统环境的差异，

节省人力成本和时间投入。七'闭环化管理

结合市局需求，深度融合运维流、管理流和考评流，