公安视频图像信息联网应用运维管理平台检测工具的设计与实现
文／ 何迪 郑征
摘要：本文根据公安视频图像信息联网应用运维管理平台技术特点，研究运维管理平台接口、功能和性能测试方法，从系统架构、技术难点及解决方法、实验等方面对运维管理平台检测工具进行论述。
关键字：公安视频图像信息 运维管理平台 检测工具
一、引言
随着视频监控系统的普及和发展，各级公安机关已经建成大量的公安视频监控系统，利用视频监控进行侦查破案有效提升了公安机关的核心战斗力。目前，全国公安机关已建成部、省、市三级视频图像监控联网平台，并基本覆盖了公共区域、重点单位和要害部位。面对越来越庞大的前端设备、网络设备、存储设备、平台设备和平台软件，如何管理维护、避免系统成为“睁眼瞎”成为摆在各级公安机关面前的首要问题。
为应对新形式、新需求，公安部按照“总体规划、标准先行”的原则，成立了“公安视频图像信息联网与应用标准体系编制组”，启动了“公安视频图像信息联网与应用标准体系”中各标准的制订工作。其中关于公安视频图像信息联网应用运维管理平台（以下简称运维管理平台）相关的有两部分——《公安视频图像信息联网应用运维管理平台技术要求》和《公安视频图像信息联网应用运维管理平台软件测试规范》，上述两个标准已处于报批阶段。
根据运维管理平台技术特点，公安部安全与警用电子产品质量检测中心（以下简称公安部检测中心）研制了一套公安视频图像信息联网应用运维管理平台检测工具（以下简称检测工具），本文首先介绍了运维管理平台标准，然后从系统架构、技术难点及解决方法、实验等方面对检测工具进行论述。
二、运维管理平台介绍
运维管理平台功能主要由采集功能、应用功能和管理功能三部分组成，见图1。采集功能实现前端设备、网络设备、存储设备、平台设备和平台软件运行信息的采集。应用功能包括设备管理、设备及链路监测、视频质量检测、可视化展现、巡检、告警、工单管理和统计等功能。管理功能包括用户管理和日志管理功能。
运维管理平台与其他平台、系统、设备的连接关系见图2。检测工具的设计原理是根据标准中定义的接口要求，模拟联网平台/共享平台、视图库、应用平台/分析系统、存储设备和级联运维管理平台，实现对运维管理平台的标准符合性检测。
三、系统总体设计
3.1系统架构
检测工具系统总体模块设计图见图3，系统主要由协议层、接口层、业务层和UI层组成。
3.1.1 协议层
协议层用于实现GB/T 28181协议的通信协议，包括进行视音频传输及控制时应建立的两个传输通道：会话通道（SIP）和媒体流通道（RTP/RTCP）；用于实现数据服务接口、运维接口和级联接口则是基于REST架构协议模型。REST是一种通过采用统一方式将所有信息抽象为资源来创建服务的方法，任何能够被命名的信息都能够作为一个资源。REST协议模型应符合GA/T 1400.4-2017的附录A的要求。
3.1.2 接口层
接口层实现如下接口：
（1）GB/T 28181协议。实现 GB/T 28181协议的系统注册、系统心跳、系统实时点播、系统目录查询和系统录像文件检索和系统录像文件回放等。
（2）数据服务接口。实现GA/T 1400.4-2017中5.3规定的“数据服务接口”：系统注册、系统保活、批量查询采集设备、批量查询图像信息、批量查询视频片段等。
（3）运维接口。实现《公安视频图像信息联网应用运维管理平台技术要求》中的“运维接口”：注册资源、注销资源、保活、平台软件监测指标注册、平台软件上报数据消息和存储设备运行状态上报等。
（4）级联接口。实现《公安视频图像信息联网应用运维管理平台技术要求》中的“级联接口”：注册、注销和数据推送等。
3.1.3业务层
业务层位于接口层之上，对接口层提供的接口加入相关业务逻辑处理，向UI层提供完整的调测功能接口及异常处理逻辑，能够模拟前端设备、存储设备和平台软件的运行异常。
3.1.3.1 级联接口测试平台
级联接口测试平台模拟一个支持“级联接口”的级联运维管理平台。通过直接向受测运维管理平台依次发送相应协议文本请求，根据通讯返回的报文结果判断是否符合《公安视频图像信息联网应用运维管理平台技术要求》的规定要求。
3.1.3.2 GB/T 28181协议测试平台
GB/T 28181协议测试平台模拟一个GB/T 28181协议的联网平台/共享平台。受测运维管理平台通过与此GB/T 28181协议测试平台通讯，获取前端设备视频流、通断状态、录像状态。
3.1.3.3 数据服务接口测试平台
数据服务接口测试平台模拟一个支持“数据服务接口”的视图库。受测运维管理平台通过与此数据服务接口测试平台通讯，获取在线视频图像设备的当前时间、通断状态、视频片段或图像。
3.1.3.4 运维接口测试平台
运维接口测试平台分别模拟一个支持“运维接口”的应用平台/分析系统和存储设备。通过直接向受测运维管理平台依次发送相应协议文本请求，根据通讯返回的报文结果判断是否符合《公安视频图像信息联网应用运维管理平台技术要求》的规定要求。
3.1.4 UI层
UI层提供调测的用户接口，完整的调测过程和结果的消息展示，可生成报告单。
3.2系统实现
检测工具分为前端操作界面+服务端软件形式。前端客户端使用C++图形用户界面应用程序开发框架QT进行开发，后台服务使用C++（64位）开发，数据库采用的是MySQL。检测工具系统架构图如图4所示。
四、技术难点及解决方法
检测工具的技术难点主要有模拟运行异常和实现对运维管理平台的性能检测。
4.1模拟运行异常
运维管理平台的核心功能是能够及时、准确的对前端设备、平台设备、存储设备和平台软件等进行状态监测，以及异常的识别与处理。因此，检测工具需要能够模拟设备和平台的运行异常，比如前端设备质量异常等。检测工具模拟的设备和平台的运行异常包括两类。
4.1.1 前端设备异常
前端设备异常主要包括前端设备离线、视频图像质量异常和前端设备录像状态异常。
运维管理工具判定前端设备离线主要有两种方式：一个是收到前端设备离线状态通知，一个是实时点播被拒绝。因此，检测工具模拟前端设备离线支持两种方法：
（1）检测工具通过GB/T 28181协议系统订阅通知信令，向运维管理平台发送前端设备离线状态通知；
（2）当运维管理平台向检测工具发送GB/T 28181协议实时点播信令请求时，检测工具回复“400 Bad Request”，拒绝运维管理平台请求。
视频图像质量异常包括8大类：视频信号丢失、视频遮挡、视频丢帧、视频干扰、亮度异常、色彩失真、视频模糊和场景变更。检测工具通过GB/T 28181协议模拟有视频质量异常的前端设备供运维平台进行视频图像质量监测。其中，视频质量异常数据是从多个运维平台项目中收集并后期加工成分辨率为D1、编码格式为H.264的视频文件。
前端设备录像状态异常是指视频录像完整率低于预设阈值。运维管理平台判定设备录像状态异常主要通过录像时长与录像文件检索时间范围比值是否低于预设阈值。检测工具能够设定每次录像文件检索返回的录像时长与录像文件检索时间范围比值，通过GB/T 28181协议录像文件检索信令返回录像文件检索结果。
4.1.2 存储设备/平台软件异常
存储设备异常包括运行状态异常（如设备离线、系统资源使用率超过设定阈值等）和存储状态异常（如磁盘使用量超过设定阈值、设备硬盘异常等）。平台软件异常是指平台软件运行状态异常，如服务停止、异常退出等。
运维管理平台应支持通过运维接口采集存储设备的运行状态和存储状态，以及采集平台软件的运行状态。检测工具通过运维接口中的“存储设备运行状态上报”接口向运维管理平台发送存储设备的CPU使用率、内存使用率、总存储容量、存储空间已使用容量和已安装硬盘健康度等运行状态信息，实现存储设备异常模拟。平台软件异常则是通过“平台软件监测指标数据上报”接口进行模拟。
4.2性能检测
运维管理平台的性能检测需要模拟多路前端设备，且前端设备应支持模拟视频质量异常情况。检测工具通过GB/T 28181协议模拟多路前端设备，前端设备数量、视频质量和连通性可配置。运维管理平台通过GB/T 28181协议获取前端设备目录信息和视频流。
五、实验
5.1测试环境
检测工具还需要搭配平台设备、网络设备和存储设备，才能对运维平台进行完整的功能和性能测试。运维平台测试环境连接示意图如图5所示。
测试环境及说明如表1所示。
5.2测试
为了验证有效性，检测工具通过与SPVMN调测软件（GB/T 28181标准符合性检测工具）进行GB/T 28181协议标准对接，通过与公安视频图像信息应用系统接口测试工具（GA/T 1400标准符合性检测工具）进行数据服务接口对接，验证了接口层协议的标准符合性。
在研发过程中，检测工具还对部分厂商的运维管理平台进行摸底测试，全方面验证了检测工具的有效性。
六、结语
随着《公安视频图像信息联网应用运维管理平台技术要求》和《公安视频图像信息联网应用运维管理平台软件测试规范》标准的颁布实施，运维管理平台标准化建设的重要性将被提上日程。无论是各地公安机关、安防厂家进行自建设备、系统的运维管理平台标准符合性测试，还是到国家级检测机构进行标准符合性检测，都需要标准规范符合性验证工具辅助支持。未来，公安部检测中心将根据实际应用过程中发现的问题和检测新需求，继续优化检测工具功能和性能，特别是在模拟大并发高清视频流性能检测方面做深入研究。
参考文献
[1] GB/T 28181-2016.公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求[S].北京：中国标准出版社，2016.
[2] GA/T 1400.4-2017.公安视频图像信息应用系统 第4部分：接口协议要求[S].北京：中国标准出版社，2017.
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