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基于加密算法的智慧园区视频监控上云系统设计


随着数字中国的建设,特别是视频监控设备的国产化和设备研发制造成本快速下降,视频监控设备快速普及,并被广泛应用于各类园区,如景区、产业园区、社区等。出于安全和成本等原因,这些监控设备分布在各自独立的智能化专网,处于封闭运行的状态。调阅实时监控的方式主要在监控指挥中心,通过现场视频监控平台及大屏完成。近年手机移动应用快速普及,催生了远程实时查看视频监控的需求,比如景区大门口实时人员状态、应急处突管理的现场视频、产线生产的实时状态、重点实验室的运行情况等多种多样的需求。目前已经有很多家庭用级别的网络监控摄像设备及系统,可以满足简单场景下远程监控的基础需求。但是,受限于成本及摄像机的性能,无法在园区内大量普及。

在园区部署视频监控设备上云的系统,即可以实现远程监控的需求,通过园区本地部署的NVR 设备获取前端的实时码流,经转码、加密、上云发布等流程,完成视频流上云的过程,在经过应用端的下载、解码、播放等,完成园区视频监控的远程实时查看。


1   系统关键模块

系统各关键模块密切配合,围绕视频流数据的安全可靠处理加工及传输等,完成园区视频监控上云及远程监控的目标。下面将分布介绍各个模块内容。

 监控视频流获取

园区的视频监控设备都汇集到监控指挥中心,可以通过NVR获取其实时的视频监控流。监控摄像机都支持输出多个码流,主码流以及子码流,码流的编码格式式包括H.264、H.265 等,可通过RTSP 协议获取其视频流。系统首先获取所有视频监控设备的列表明细,然后在配置页面,选取众多摄像机中需要上云的设备,配置其码流地址、编码格式、账号及密码等信息。

鉴于视频流同时抓取需要消耗大量的计算资源及网络带宽,该系统视频流抓取部分,平时在“待机”状态,有前端系统请求的时候,才会启动视频流抓取的模块,根据预先设定的码流配置信息,将前端实时码流通过NVR传输到视频转码平台。系统平台支撑多路视频流数据同时抓取。

 视频转码

本系统要支持多种播放终端上进行远程查看,包括PC网页、微信小程序以及移动APP等,需选取一个更加通用的协议作为传输标准,所以选择了更为通用的Webrtc格式流。原始的视频流各位RTSP标准,要转换成Webrtc格式,需要经过两次转换来完成。在视频转码的设计部分,由两个节点完成,首先通过FFMEPG组件在自研任务调度组件的支配下,以规则将视频流获取模块传输来各路的RTSP格式的视频流,转换成对应RTMP格式的流,然后将RTMP格式的流通过SRS 组件,根据调度任务规则,转换成对应的Webrtc格式的流。


 视频解码播放

视频数据已经经过加密,如果直接丢给播放器,则无法进行播放,需要对称执行解密操作。播放器从对应的缓冲区获取经过加密的视频流数据,交给解密模块,解密模块根据本文1.2 章节描述的解密算法,首先严重干扰字段释放正确一致,然后对其余的数据按4 个字节一组,采用解密密钥0x424E4C49 进行解密。解密完成的数据直接送给播放器进行播放。从而完成整个解密播放的流程。

2   系统运行效果

系统上线部署后,转码、加解密、播放各模块无缝配合,运行流畅。每路视频仅需要128 kbit/s 的网络带宽,20M的带宽即可支持200 路园区本地监控视频同时远程调取的需求。图3 为小程序端远程调阅的运行效果,视频从请求到播放时间1.5 s,运行流畅,画面清晰。


3   结束语

基于加密算法的园区视频监控上云系统,给智慧园区本地视频监控远程实时调阅提供了技术手段,在保障远程视频监控及时高效的同时,还给数据安全增加了一套屏障。具备良好的商业价值和广泛的推广意义,有了这套系统,再配合其他可量化的指标预警系统,即可让管理方有效掌握生成经营的状况,第一时间处理各种应急事件,有效促进园区数值转型升级。



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