视频接入AI平台技术方案

简介

安全生产是确保企业提高经济效益和促进生产稳定、快速发展的重要前提。2020年10月，工业和信息花部、应急管理部联合印发《“工业互联网+安全生产”行动计划（2021-2023年）》。行动计划提出：加快互联网、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术在“工业互联网+安全生产”领域的融合创新与推广应用，探索安全生产管理新方式；打造基于工业互联网的安全生产新型能力，主要包括快速感知能力，实时监测能力，超前预警能力、应急处置能力、系统评估能力。

当前AI视频分析解决方案，已经逐步步入到大家的日常生活，以及对应的安全生产环境，AI视频分析解决方案可以应用于包含前端处理和后台预警处理、监控视频、视觉系统等。

大数据互联阶段，实现安全生产视频摄像头大规模接入能力，建立实时采集边缘异源异构为数据系统，搭建万物物联、实现AI 交互能力平台。

想成为一名优秀的算法工程师，不仅仅只是会算法的开发，以及算法部署，在工作中更多需要自己提供一整套算法技术的解决方案，那在工业安全生产最常见的监控场景AI应用时，我们如何远程获取到现场的监控视频，进一步进行ai算法处理，这里核心的地方就是远程摄像头的视频如何接入到平台，通过平台与云端结合进行ai算力，和算法结果展示。

视频接入方法：

• 一种是使用视频设备协议，通过信息安全网关直接将视频流传输给云端，进行ai计算。
• 一种是视频设备保存视频流文件，将文件传输给平台（云端）
• SD-WAN智能组网搭建虚拟局域网，实现实时远程视频接入
• 另外华为提供了一种方案，在边缘通过算法预处理视频，将视频处理后的数据，传输给云端（平台）。

视频设备接入

GB/T28181国标协议接入

GB/T28181《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》是由公安部科技信息化局提出，由全国安全防范报警系统标准化技术委员会（SAC/TC100）归口，公安部一所等多家单位共同起草的一部国家标准。该标准规定了城市监控报警联网系统中信息传输、交换、控制的互联结构、通信协议结构，传输、交换、控制的基本要求和安全性要求，以及控制、传输流程和协议接口等技术要求。该标准适用于安全防范监控报警联网系统的方案设计、系统检测、验收以及与之相关的设备研发、生产，其他信息系统可参考采用。

符合《公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T28181）的设备应采用国标规定的接入方式进行接入，并采用标准解码库实现解码显示，接入方式。

ONVIF协议接入

不符合GB/T28181国标，但符合ONVIF协议（开放型网络视频接口协议）的设备可以通过ONVIF协议方式直接接入到视频融合赋能平台，接入方式。

GB/T28181和ONVIF协议都是为了确保安全防范视频监控联网系统信息传输即网络视频在安防市场的应用接口标准不同，将不同厂商生产的网络视频产品具有互通性的接口标准。

设备SDK接入

不符合GB/T28181国标、Onvif等标准协议的监控设备，采用设备SDK（SoftwareDevelopmentKit软件开发工具包）开发接口和协议接入，通过调用设备前端SDK，实现兼容接入至视频融合赋能平台。

SDK

SDK（software Deveplopmet kit，软件开发工具包）一般指一些软件工程师为特定软件包、软件框架、硬件平台、操作系统等建立应用软件时的开发工具的集合，广义来讲，SDK就是辅助开发某一类的相关文档、范例和工具集合。

SDK方式接入，要求相关设备厂商提供网络转发和解码的SDK接口，接入平台可以通过转发接口把码流转发到其他应用服务，解码接口则是在最终显示端上调用此接口进行解码呈现。
针对对无法提供SDK开发接口和协议的监控设备，可以根据实际情况通过改造方式改造为符合GB/T28181要求的监控设备，再通过国标方式接入视频融合赋能平台。无法完成改造的，建议将监控设备替换成符合国标的设备。

视频级联接入

通过平台联网的方式接入各类下级平台的视频资源，上下级平台的联网对接应满足《公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T28181）的标准强制项要求。

上下级平台级联对接，情况如下图

GB/T28181国标协议对接

GB/T28181使用SIP协议进行信息传输、交互和控制，并定义了SIP监控域间互联、SIP监控域与非SIP监控域互联的结构。

下图描述了在单个SIP监控域内、不同SIP监控域间两种情况下，功能实体之间的连接关系。功能实体之间的通道互联协议分为会话通道协议、媒体（本标准主要指视/音频）流通道协议两种类型。

非标平台升级改造对接

对于不符合GB/T28181要求的视频监控平台，此类视频监控平台应通过自身软件升级改造方式实现信令协议、设备ID、媒体传输协议、数据封装格式、媒体码流的标准化改造，满足GB/T28181标准要求，输出标准信令与标准码流，并采用GB/T28181国标协议实现与视频融合赋能平台的无缝级联对接。

非标平台网关改造对接（SDK对接）

对于无法实现软件自身升级的非标视频监控平台，建议通过增加符合GB/T28181标准要求的联网网关，实现对此类非标平台的国标化改造，将非标平台的信令协议、设备ID、媒体传输协议、数据封装格式、媒体码流进行标准化的转换，保证视频融合赋能平台接收到的始终是标准的信令流和标准的媒体流。

视频保存为视频流文件，接入

FTP协议

FTP协议就是文件传输控制协议，它可以使文件通过网络从一台主机传送到同一网络的另一台主机上，而不受计算机类型和操作系统类型的限制。服务器、大型机、Windows操作系统、Linux操作系统、边缘盒子，都支持FTP协议，可以方便传送文件。

FTP二种模型：

• 主动模型（Active）
• 被动模型（Passive）

FTP主动工作模型（PORT原理）

FTP客户端首先会随机开启一个大于1024的端口N（1032），并连接服务器端21号端口，然后开放M端口（与端口N没有直接联系）进行监听，同时向服务器发出PORT 1033命令通知服务器自己的在接收数据时所使用的端口号。服务器在传输数据的时候，服务端通过自己的20端口去连接客户端的端口M。当不需要传输时，此连接会自动断开。如下图

FTP被动模型（PASV）原理

FTP客户端随机开启一个大于1024的端口X向服务器的21端口发起连接，同时会开启X+1端口。然后向服务器发送PASV命令，通知服务器自己处于被动模式。服务器收到命令后，会开放一个大于1024的端口Y进行监听，然后在ACK回复中通知客户端，自己的数据端口是Y。客户端收到命令后，会通过X+1号端口连接服务器的端口Y，然后在两个端口之间进行数据传输。这样就能使防火墙知道用于数据连接的端口号，而使数据连接得以建立 。如下图

SD-WAN

SD-WAN 接入服务（SD-WAN Access Service）助力多分支轻松实现与云、数据中心的任意互联，具有即插即用、全球覆盖、智能管控等特性，为企业多分支提供更简单、可靠、智能的一站式上云的体验。

视频ai平台目前只支持在同一个局域网内进行查看，对于分布在全国各地的企业，想要查看远程的监控，可以使用SDWAN智能组网方案，搭建虚拟局域网，实现远程接入视频。

WAN：Wide Area Network，是指分布在不同地理位置，连接多个LAN的私有通信网络

SD-WAN也叫软件定义广域网络，是将SDN技术应用到广域网场景中所形成的一种服务，这种服务用于连接广阔地理范围的企业网络、数据中心、互联网应用及云服务，旨在帮助用户降低广域网的开支和提高网络连接灵活性。

直白说SD—WAN是利用成熟的软件技术（智能路由调度、应用优化、TCP优化、QOS应用等），结合和传统的网络资源（互联网、MPLS、LTE等）高度融合，最大限度发挥传统资源的性能，核心是让用户自主对广域网智能管理，用户可以按照预期策略对广域网的流量进行调度，整合MPLS、专线、裸光纤、互联网、LTE 等多种网络线路资源，进行广域网的流量调度，使能普通互联网线路专线级别，降低流量成本，提高多线带宽利用率。

SD-WAN 的发展将融合更多的意图、自动化、智能化，所以SD-WAN 是一种全新的、融合的、智慧的网络新玩法，而非狭义的新增一条 SD-WAN 线路。

SD-WAN这种智能化和自适应的网络结构，一方面降低了企业架设广域网的运营成本，另一方面也为网络服务的升级、搬迁和需求更改增加了灵活性和机动性

通过以上技术方案，基本可以确定视频接入的技术方案需要融合很多管理能力：

• 多路视频并发接入：支持接入多路摄像头的视频流，一个工业生产有很多的监控区域，支持H.265/H.264视频压缩技术，有效降低带宽消耗和存储成本。
• 视频抓拍，录像、上传：7*24小时实时高清视频监控，对监控区域识别出有异动的情况进行抓拍，提供录像，存储等
• 全终端覆盖：支持RTSP/RTMP等视频流格式
• 多平台级联：支持多平台级联，区域级联，多级联网，结合实时安全监测。

华为视频ai解决方案

华为云IEF的视频AI解决方案设计。使用视频AI解决方案，应用于智慧园区场景，可以精准定位可疑场景、事件，进行事前布防、预判，事中现场可视、集中指挥调度，事后可回溯、取证。

华为的整体方案，通过平台接入边缘盒子节点，将算法推送到边缘盒子节点的Docker镜像软件上。算法对视频进行实时分析，将分析得到的结果（结果通常就是一些json格式）回传给平台的云端，存储。

视频AI解决方案架构图

1. 通过IEF节点证书将边缘节点接入IEF, 并绑定摄像头设备到边缘节点

2. 通过IEF从云端下发视频AI算法镜像到边缘节点

3. 边侧算法容器接收摄像头传输的视频流，进行实时分析

4. 算法容器对视频实时分析后，结构化数据通过IEF边云数据通道回传云端，比如DIS等服务。

5. 云上应用获取边侧回传的数据，进行处理。 该方案由如下几个角色构成，在实际项目中可能其中的某些角色是合并为一个实体的：

   1.华为云IEF
   提供IEF服务，提供了边缘节点、终端设备、容器应用的管			理平台、边云数据消息通道。
   
   2.硬件服务商
   提供与IEF兼容的硬件产品，比如服务器。
   
   3.视频AI算法提供商
   提供视频AI算法，比如人脸检测、人脸识别等
   
   4.解决方案服务商
   使用IEF的能力，集成AI算法，边缘硬件及上层业务系统，提供端到端的视频AI整体解决方案的商业支持。
   
   5.最终用户
   使用视频AI解决方案，应用于智慧园区等场景，进行安全防控等。