云邊協(xié)同 構(gòu)建安防專有視頻云平臺
一、安防專有視頻云平臺的由來
云計算是與信息技術(shù)、軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一種服務(wù)，這種計算資源共享池叫做“云”，云計算把許多計算資源集合起來，通過軟件實現(xiàn)自動化管理，只需要很少的人參與，就能讓資源被快速提供。也就是說，計算能力作為一種商品，可以在互聯(lián)網(wǎng)上流通，就像水、電、煤氣一樣，方便地取用，且價格較為低廉。
應(yīng)該說，云計算通過“硬件的資源池化”、“軟件的分布化、并行化”和“部署的自動化”，對于硬件資源的利用率，以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建和部署，都帶來了更細粒度的控制和更高的效率。
因此，在云計算已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢之下，構(gòu)建合理的云平臺成了任何IT領(lǐng)域構(gòu)建系統(tǒng)時的一種共識。同樣，對于安防領(lǐng)域來說更是如此。
從2015年開始，相關(guān)部門就視頻監(jiān)控信息化建設(shè)給出多個指導(dǎo)意見。而在這其中，以云計算為基礎(chǔ)能力，進而為更上層的業(yè)務(wù)應(yīng)用構(gòu)建堅實的云平臺能力是最根本的高瞻訴求。
圖1 公共安全視頻建設(shè)政策
二、安防專有視頻云的業(yè)務(wù)特點
1、海量實時多媒體數(shù)據(jù)傳輸及存儲
對一套安防系統(tǒng)而言，數(shù)以萬計甚至幾十萬計的相機接入，數(shù)據(jù)洪流源源不斷，需要應(yīng)對并滿足的性能挑戰(zhàn)包括以下：對圖像的調(diào)度時間要求保持在1秒以內(nèi)；對編解碼以及整網(wǎng)傳輸延時不能超過300ms；監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模擴展都不能影響上述指標；多維度的內(nèi)容組織及挖掘，前端及后端智能結(jié)合，內(nèi)容大數(shù)據(jù)索引化。這些都構(gòu)成視頻云對專業(yè)響應(yīng)和可靠性能的重大保障要求。
2、數(shù)據(jù)的高度安全可靠性
圖像數(shù)據(jù)需要專業(yè)存儲設(shè)備存儲，并用RAID甚至多節(jié)點糾刪卷進行保護。數(shù)據(jù)存儲重要性必須永遠放在第一位進行保證，因此無論錄像還是圖片，都需要優(yōu)異的讀寫分離體系作為支持。另外，端到端接入授權(quán)、全鏈路數(shù)據(jù)加密的安全保障也是至關(guān)重要一環(huán)，無論是中間網(wǎng)絡(luò)截獲還是存儲介質(zhì)暴露，均須做到無法直接恢復(fù)出有效數(shù)據(jù)，保證最高級別的安防數(shù)據(jù)可靠性。
圖2 邊緣計算發(fā)展時間軸
3、圖片與結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)爆炸式增長
人工智能的深入應(yīng)用，給人工視頻調(diào)閱式的信息理解方式帶來了機器理解，這讓視頻的信息利用率一下子提升了成百上千倍。早在2016年，pg科技發(fā)布了“SMV安防機器視覺戰(zhàn)略”。其中很重要的前瞻之識，就是充分預(yù)見了人工智能對于安防數(shù)據(jù)的變革訴求，提出了視圖服務(wù)化體系模式。2018年初，pg進一步提出了“安防IT化3.0”，即智慧化云平臺服務(wù)體系。此外，得益于視頻的內(nèi)容理解、視頻被數(shù)據(jù)化和信息化，因而在這樣的視圖大數(shù)據(jù)平臺上，視圖大數(shù)據(jù)平臺上的安防監(jiān)控業(yè)務(wù)應(yīng)用體系也得到了爆炸式增長。
圖3 多級視頻云部署結(jié)構(gòu)
三、安防專有視頻云的部署模式
正是上述安防數(shù)據(jù)的實時特點，必然需要引入邊緣計算，去作為中心服務(wù)云做部分功能卸載，并就近集成安防業(yè)務(wù)相關(guān)的特殊功能？欏＝尤氡咴蕩惺萁惺凳被滴竦耐，其與中心云“統(tǒng)一云計算服務(wù)框架”承接，并繼續(xù)數(shù)據(jù)的互通，從而協(xié)同分析挖掘，形成進一步的業(yè)務(wù)服務(wù)&數(shù)據(jù)服務(wù)。通過這樣的模式，達到中心云計算與邊緣計算的優(yōu)勢互補：
. 云計算：成本低、高擴展和高可靠，適用于計算非實時、長周期場景;
. 邊緣計算：低延時、高可靠和更安全，適用于計算實時性、短周期場景;
. 邊緣計算與云計算中心協(xié)同工作，提供更優(yōu)質(zhì)體驗服務(wù)。
梳理整個邊緣計算的發(fā)展，應(yīng)該說，安防監(jiān)控領(lǐng)域成了邊緣計算最成熟的應(yīng)用場景，結(jié)合邊緣計算，現(xiàn)有安防專有視頻云的部署模式也基本成型。
四、pg視頻云平臺的構(gòu)建
1、 一云兩庫N平臺的組成模型
以pg獨有的IMOS多媒體操作系統(tǒng)為基。鑰墑又腔畚锪蚣，pg視頻云平臺發(fā)展出面向數(shù)據(jù)的智能物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)(Data Intelligent Internet of Thing ），并延伸出1+2+N模型。
2、云邊統(tǒng)一的云計算服務(wù)框架
合理利用云計算與超融合的架構(gòu)，以統(tǒng)一的軟件定義計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)的框架，合理利用專有硬件卸載實時計算需求，兼顧中心云計算和邊緣計算的訴求，以統(tǒng)一界面建設(shè)視頻云。充分利用云、邊、端全路徑的智能異構(gòu)資源進行多媒體的實時處理，讓數(shù)據(jù)信息最大化，同時基于算法倉、服務(wù)倉靈活部署，有效實現(xiàn)計算、存儲資源的全拉通。
3、以“數(shù)據(jù)湖”架構(gòu)構(gòu)建安防云存儲系統(tǒng)
“數(shù)據(jù)湖”是一種在系統(tǒng)或存儲庫中以自然格式存儲數(shù)據(jù)的方法，它有助于以各種模式和結(jié)構(gòu)形式配置數(shù)據(jù)，通常是對象塊或文件。“數(shù)據(jù)湖”的主要思想是對企業(yè)中的所有數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲，從原始數(shù)據(jù)（這意味著源系統(tǒng)數(shù)據(jù)的精確副本）轉(zhuǎn)換為用于報告、可視化、分析和機器學(xué)習(xí)等各種任務(wù)的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。湖中的數(shù)據(jù)包括：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如關(guān)系數(shù)據(jù)庫（行和列）、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（CSV、XML、JSON的日志）、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（電子郵件、文檔、PDF）和二進制數(shù)據(jù)（圖像、音頻、視頻），從而形成可容納所有形式數(shù)據(jù)的集中式數(shù)據(jù)存儲。
圖4 1+2+N架構(gòu)模型
結(jié)合安防監(jiān)控的數(shù)據(jù)特點，從數(shù)據(jù)湖架構(gòu)出發(fā)，我們設(shè)計了帶數(shù)據(jù)緩沖池的原始數(shù)據(jù)池、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)池、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)池和歸檔數(shù)據(jù)池。數(shù)據(jù)緩沖池作為原始數(shù)據(jù)池的有效補充，著重提升原始數(shù)據(jù)短期密集寫入和讀取需求時的消峰處理，通過對原始數(shù)據(jù)池的IA分析識別，構(gòu)建多媒體的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)池，以支持更有效的業(yè)務(wù)應(yīng)用。半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)池自身會進一步進行分析和清洗，提升業(yè)務(wù)的靶向性，從而滿足業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)建模的需要，構(gòu)建業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
此外需要說明的是，這幾個數(shù)據(jù)池都是邏輯上的業(yè)務(wù)區(qū)分，并不要求嚴格意義上的介質(zhì)分離建設(shè)，如半結(jié)構(gòu)化形成的短視頻/圖片依然可以使用原始數(shù)據(jù)池的內(nèi)容，僅僅形成無模式數(shù)據(jù)存儲的元數(shù)據(jù)即可，這樣能保證整個云存儲系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的高效性。
4、安防特點的數(shù)據(jù)治理框架
安防監(jiān)控主要的數(shù)據(jù)來源，除了音視頻的結(jié)構(gòu)化分析，還包括各種車輛等卡口信息，和案件警情、MAC、RFID等外圍采集信息。因此，必須要構(gòu)建靈活的多維數(shù)據(jù)接入框架，同時在合理的數(shù)據(jù)中臺管理框架下，保證數(shù)據(jù)的合理內(nèi)化，從而為整個安防衍生業(yè)務(wù)提供完整的數(shù)據(jù)平臺支持，這也是視頻云框架中DAAS建設(shè)重點。
圖5 云邊統(tǒng)一的云計算框架
圖6 資源池組織框架
圖7 安防數(shù)據(jù)湖架構(gòu)
5、安防業(yè)務(wù)驅(qū)動的深度安全運維管控框架
隨著GB 35114-2017《公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)要求》的發(fā)布和執(zhí)行，以及智能在安防行業(yè)的數(shù)據(jù)信息化，車牌、軌跡等各種信息安全問題，都不得不讓人對安防行業(yè)的安全管控提到前所未有的高度，更別說維護社會治安的系統(tǒng)不安全更是無法讓人接受了。但傳統(tǒng)安全往往都過于關(guān)注設(shè)備的漏洞、防入侵防攻擊等領(lǐng)域，對于安防視頻本身的業(yè)務(wù)體系涉足太少。因此，有必要基于安防業(yè)務(wù)特點出發(fā)，構(gòu)建深度的視頻安全管控框架，具體如圖9所描述，實現(xiàn)云、邊、端的全鏈路安全防控運維體系，具體包括芯片級密鑰管理發(fā)放、視頻傳輸加擾、大數(shù)據(jù)安全、準入安全等，同時結(jié)合可視化呈現(xiàn)，實現(xiàn)全網(wǎng)可視綜合態(tài)勢感知平臺。
圖8 視頻云數(shù)據(jù)中臺管理框架
圖9 深度視頻安全管控框架
五、總結(jié)
正如pg科技CEO張鵬國在pg2019AIoT合作峰會上所說：“安防就像核反應(yīng)堆，內(nèi)涵在不斷裂變，外延在迅速擴張?！卑卜佬袠I(yè)的內(nèi)涵已經(jīng)從事后取證調(diào)查，向預(yù)判、預(yù)警和預(yù)防演進。與此同時，可以發(fā)現(xiàn)視頻監(jiān)控不僅僅是用于公共安全，還有如視頻的直播和對講、食品衛(wèi)生監(jiān)督管理、工業(yè)自動化、生產(chǎn)自動化、司法公正、警務(wù)公開、政務(wù)公開等等。
圖10 pg綜合態(tài)勢感知平臺
如此龐大的外延業(yè)務(wù)，必然需要一個強而有力的云平臺的支撐，而以IMOS為核心的pg視頻云平臺正是基于這樣的目的構(gòu)建起來的。
浙公網(wǎng)安備 33010802004032號
