高速视频云联网解决方案
2021/4/12   华为      关键字:高速 视频云 方案      浏览量:
通过智慧视觉技术,实现高速公路信息化管理智能化、高清化、全覆盖,为高速公路建设、养护、维修、交通管理等业务提供系统的整体解决方案,提供路侧感知的精准数据,同时为社会提供广泛的出行公众服务信息,提高高速公路的管理和服务水平。
  一、方案概况
  2019年,交通运输部办公厅关于印发《全国高速公路视频联网监测工作实施方案》和《全国高速公路视频云联网技术要求》的通知,指导和规范公路网运行监测与服务系统的建设、运行与管理,保障全国高速公路和重要国省干线公路以及重要公路设施的稳定运行,实现国家干线公路网“可视、可测、可控、可服务”的发展目标,不断提升服务能力和监管水平。
  通过智慧视觉技术,实现高速公路信息化管理智能化、高清化、全覆盖,为高速公路建设、养护、维修、交通管理等业务提供系统的整体解决方案,提供路侧感知的精准数据,同时为社会提供广泛的出行公众服务信息,提高高速公路的管理和服务水平。
  二、需求描述
  1.视频转码上云
  (1)路段内的所有摄像机均应满足上云汇聚需求。
  (2)路侧摄像机视频数据汇聚到路段分中心的管理系统,视频上云网关通过GB/T28181标准协议获取视频流。
  (3)视频上云网关将码流转换成不低于32kbp(25帧)和不低于1Mbps(25帧)符合H.264编码标准的码流,通过RTMP协议推送给省级云平台。
  (4)省级云平台通过直播服务和CDN服务能力,为交通运输部和其他终端客户提供支持HTTP-FLV/HLS等协议的视频调阅。
  (5)部级云平台可以按需调用不低于1Mbps(25帧)高分辨率的视频。
  2.视频质量分析与摄像机管控
  (1)路侧全部摄像机接入路段中心管理平台,确保所有视频资源同时在线和可控。
  (2)向部级云平台提供摄像机点位控制服务,对云台控制操作要进行日志记录。
  (3)视频上云网关具备视频质量分析功能,结果上报给省级云平台统一管理。
  (4)提供路段所辖摄像机的设备信息、点位信息、在线运行状态信息等;如果信息发生变更需自动同步至部级平台。
  3.智能分析
  (1)基于路段摄像机3~12Mbps高清视频码流,提供高质量智能分析服务,对拥堵事件、交通事件、平均速度、公路流量、公路气象等开展监测分析,并将分析的结构化数据上传至上级云平台。
  (2)省级云平台汇聚路段分中心智能分析后的视频结构化数据,形成高速公路摄像机元数据。
  (3)省级平台基于元数据,依托大数据技术形成主题库、专题库。数据分析结果提供给综合监控、态势感知、监控大屏、应急指挥等应用。
  三、系统构架
  为满足部级视频联网监测应用需求,本方案将构建“云、管、端”一体化的部、省两级视频云联网平台。通过云服务实现全国高速公路沿线视频监测设备资源汇聚并联网应用的云平台。
  1.部级云平台:支持向各省视频云平台和路段视频系统提供视频共享服务。
  2.省级云平台:通过云服务实现全省公路沿线视频监测设备资源和移动视频图像资源汇聚并联网应用。向部级云平台提供视频调用、控制服务。
  3.视频上云网关:部署在路段中心,对接不同厂商、不同型号的摄像机设备,获取设摄像机视频流后,以统一、标准的视频压缩格式和传输协议,将视频流推送至省级云平台或部级云平台。
  具体架构如图1所示。
  图1 视频联网架构图
  四、系统功能
  1.路段分中心视频上云网关
  路段中心的视频上云网关支持视频转码、管控和视频智能分析等功能,实现高清视频结构化,进而上传到省级视频云平台做视频共享和智能分析。在路段侧实现对车脸、路况、事件和气象等特征库的提取,基于此特征库对交通事故、交通事件、平均速度、公路流量、公路气象等开展监测分析,同时可以扩展至车流量监测、拥堵治理、收费稽核等场景。
  按照交通部标准,本次视频云网关需要具备设备对接、媒体转码、设备管理等基本功能,将高速公路现网摄像机进行对接、注册、转码、转协议、推流。
  2.路侧感知摄像机
  按照路段监控的需求,在高速公路沿线部署/改造高清化、智能化摄像机,主要分为以下几种类型:
  (1)交通态势监控摄像机
  视频监控是交通管理可视化的有效手段,采用高清视频监控技术,实现视频图像信息的高清采集、编码、传输、存储、显示;前端基于IP网络传输技术,实现全网调度、管理及智能化应用,实现智能交通的可视化管理。部署于高速沿线路旁、高速交汇区,用于交通态势监控,拥堵/事故等事件检,安装高度8-18米。
  (2)交通流量监测摄像机
  基于视频的车辆检测摄像机,安装于常规杆件上,可覆盖3车道流量检测。支持饱和度、车流量、车道平均速度、车头时距、车头间距、车道时间占有率、车道空间占有率、车辆类型、车辆排队长度、交通状态等信息的检测和统计,同时兼顾视频监控的功能。
  路侧前端摄像机的功能如下:
  交通态势监控功能
  态势监控智能摄像机除采集视频图像外,还具备态势分析能力,如发现异常情况可主动向后端报警,变事后取证为事前预防,对交通事故、隐患早发现、早处置,保护人民群众的生命财产安全。
  交通流量监测功能
  流量监测智能摄像机支持3车道的流量检测,支持饱和度、车流量、车道平均速度、车头时距、车头间距、车道时间占有率、车道空间占有率、车辆类型、车辆排队长度、交通状态等信息的检测和统计,同时兼顾视频监控的功能。
  视频质量诊断功能
  智能摄像机具备图像质量检测功能:对图像雪花、偏色、增益失衡、摄像机抖动、条纹噪声、虚焦、视频丢失等异常情况检测分析,并预警。
  全天候场景自适应功能
  智能摄像机支持图像自适应功能,在背光、运动速度、雾(雨)天、白天、夜间等场景,能在1秒内快速自适应调整相应的图像参数,达到最佳图像效果。
  五、系统优势
  1.前端优势
  传统的高速公路视频监控系统建设常采用遥控云台枪型摄像机作为主流的路侧视频采集设备,其特点是适用于大面积区域活动目标的监视。随着高速客户行业需求的发展和变化,如全场景可视、智能化、防抖等新的需求日益突出,传统遥控云台摄像机的局限县也就日益凸显出来。
  根据光学成像的基本原理:在相同的感光元器件设备中,焦距短,可视角度越大,可视距离近;焦距越长,可视角度越小,可视距离远。
  高速行业中采用的传统云台枪型摄像机或者球型摄像机,焦距一般在100mm以上,光学变倍在20倍。当进行光学变倍拉近拉远时,都会造成全局视角的缺失,部署效果如图2所示。
  图2
  (1)当云台摄像机在短焦段时,视场角大、监控距离短,但是造成画面中像素偏低,无法实现有效监控。
  (2)当云台摄像机在长焦段时,视场角小、监控距离远,但是造成近处画面丢失,近处成为盲区,杆下黑的情况常出现。
  华为AI双模球机结合华为手机的技术,在一个球机上加入5mm的镜头,实现单设备同时拥有1个220mm长焦镜头和1个5mm广角镜头。长焦镜头可以根据需要监视20-1000m任意区间的事件细节;广角镜头视场角大,可以进行全场景无盲区的覆盖。两者配合实现细节和全局的可视,规避了传统云台摄像机的短板,部署效果如图3所示。
  图3
  华为AI双模智能球机基于华为软件定义摄像机的能力,充分发挥摄像机大算力优势,在传统的枪球联动的基础上做了进一步优化,在双模球机中通过加载自研或业内优秀的算法实现长焦事件监测、广角态势监控能力,目前已经具备7种事件监测算法(如停车检测、逆行检测、行人闯入、遗洒物、拥堵检测、团雾检测、交通事故),9种视频质量诊断场景(图像诊断雪花、偏色、画面冻结、增益失衡、摄像机抖动、条纹噪声等),全面覆盖部级规范要求。结合华为好望商城,还可以持续加载如事件监测、天气检测等多种行业算法,进一步提升高速公路端侧设备的智能化程度。
  华为AI双模球机除了在视角和智能功能上进行开创性的创新设计以外,AI双模球机还具备内置陀螺仪防抖、自洁净玻璃等特性,满足高速公路的应用需求。
  2.平台优势
  华为一体化视频云平台是结合云计算技术,它将软硬件资源虚拟化后做动态分配,并经由网络以服务的方式提供给用户。云计算是通过硬件设备虚拟化、软件版本标准化、系统管理自动化和服务流程一体化等手段,把传统的服务器模式变成一个以服务为中心的监控平台,将传统服务器资源独占的使用方式从专有独占方式转变为完全共享方式;运行环境可以自动部署和调整资源分配,实现资源随需掌控,建立一个基于业务的资源共享、服务集中和自动化的平台。
  目前视频监视领域可靠性主要是N+M冷备或N+M热备两种方式。这些系统平时只有N台机器在执行业务,当设备发生故障时,将M台中的机器启用,并接管业务,以提高整系统的可靠性,但需配置业务需求的额外M台服务器、磁盘。而采用视频云一体化的方案,在充分吸收业界云计算、云存储技术积累的基础上,建设收费站和路段分中心两级一体化视频云平台,以提高系统的高可靠、高可用性、高伸缩、易扩展能力。将传统的流媒体视频监视系中的视频服务器、流媒服务器、存储服务器以及IPSAN设备的软件和硬件功能统一采用一体化视频云节点进行部署,即将管理、分析和存储等功能进行一体化整合,并采用虚拟化技术,将所有软硬件资源虚拟为统一的资源池对外提供视频监控服务,如图4所示。
  图4
  一体化视频云平台进一步将视频云转码功能内置到视频云节点中,在每台设备都内置视频上云转码功能,在单台节点内具备视频接入、管理、转发、存储和转码的功能,多台云节点实现负载均衡和云化集群效果,确保系统的高可靠。
  一体化视频云平台相对传统服务器部署方式,充分利用了虚拟化和容器技术,具有服务器敏捷部署、业务负载均衡、服务器在线迁移、动态调配、故障预警、灵活调度策略、集群失效保护、 数据备份等优势,对外提供统一的服务。
  综上,一体化视频云平台在技术先进性及前瞻性、建设成本、运营维护等多方面要优于传统服务器+IP SAN的架构。
  五、产品介绍
  1.“二郎神”AI双模智能球机
  (1)产品型号
  M6741-10-Z40系列
  (2)产品图片
  (3)产品特性
  . 2TOPS算力,支持SDC OS架构,动态加载第三方算法
  . “二郎神”双模架构,F1.0光圈 90°大广角+40倍变焦,全景和细节兼顾
  . 3D关联追踪,广角视窗操作,细节目标之间平滑切换
  . 六轴陀螺仪+AI双重防抖,还原高品质图像
  2.一体化视频云平台
  (1)产品型号
  HoloSens IVS3800系列
  (2)产品图片
  (3)产品特性
  . 双芯全能,存算检按需组合,一台起步
  . 单机512TOPS澎湃算力,最大解析512路@4Mbps视频,业界4倍
  . 最大接入、转发768路@4Mbps视频,业界2倍
  . 统一架构,全域三级协同
  . 主备中心异地容灾,业务不中断
  . vPaaS 2.0多算法仓,算法按需集成、1周上线
  . 支持上云网关能力,媒体转发转码,协议转换
  六、结语
  华为作为高速公路视频监控领域领先的解决方案供应商,在光学、通信、算法等领域有着深厚技术积累,将联合广大合作伙伴,深耕公路行业,致力于产品创新,持续为高速公路客户提供更加可靠、智能、专业化的视频监控解决方案,为公路稳定运营提供更有力的保障,提升公路运营决策的能力,为人民出行创造舒适安全的环境。

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