王連斌

(上海國際機場股份有限公司,上海 200336)

0 引言

隨著民航局的《四型機場》建設(shè)綱要的實施以及智慧機場的建設(shè),機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模日益龐大,智能監(jiān)控設(shè)備的大量布設(shè)為智能化視頻圖像應(yīng)用提供了堅實支撐,但同時也對視頻監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備的穩(wěn)定運行提出了更高、更嚴的要求。除了常規(guī)的安全防范,事后溯源、聯(lián)網(wǎng)監(jiān)督、區(qū)域協(xié)同等整合視頻能力的深度業(yè)務(wù)應(yīng)用均需構(gòu)建在健康、高效運行的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在故障或故障未及時處理,關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺的功效就會大大減弱,甚至誤導了決策。因此,智慧運維平臺的構(gòu)建和應(yīng)用,顯得尤為重要。

1 需求分析

機場的監(jiān)控系統(tǒng)一般主要由前端高清智能攝像機、傳輸網(wǎng)絡(luò)、存儲系統(tǒng)、后端視頻管理平臺等組成,隨著《四型機場》建設(shè)的深入開展,前端智能攝像機的應(yīng)用會越來越多、越來越廣,保障監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行也顯得愈發(fā)困難。原有的視頻圖像運維手段已經(jīng)無法匹配當下的視頻圖像應(yīng)用體系,這對視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)的運維工作提出了新的要求[1]。目前的機場視頻圖像運維工作存在如下難點,具體而言:

1.1 故障事后發(fā)現(xiàn),監(jiān)控形同虛設(shè)

相比較別的領(lǐng)域和行業(yè),有一些視頻管理平臺是帶有視頻質(zhì)量檢測模塊,能夠半自動地進行圖像質(zhì)量的檢測,進行預(yù)警、提示等,然后進行人工的二次復核,減少人員的查驗強度和工作量。但是目前針對我們所在機場的視頻管理平臺,并沒有視頻質(zhì)量檢測模塊,而且也沒有專人對圖像質(zhì)量進行查驗,基本上是依靠最終使用單位或其他管理平臺調(diào)用視頻的時候,才發(fā)現(xiàn)圖像質(zhì)量不符合要求,不具備使用價值,或者一直處于故障狀態(tài),視頻監(jiān)控系統(tǒng)形同虛設(shè)。

1.2 建設(shè)跨度漫長,運維涉及面廣

機場的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是分期、分批進行規(guī)劃和建設(shè)的,從三到五年前開始的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)到近二年的高清監(jiān)控建設(shè)再到目前的高清智能監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè),不同階段的監(jiān)控建設(shè)使用了不用的前端產(chǎn)品、視頻管理平臺以及視頻流轉(zhuǎn)發(fā)的方式,為現(xiàn)在的一體化運維帶來了困惑,運維人員必須要能夠全面掌握這些跨時間、跨系統(tǒng)、跨平臺的不同系統(tǒng),對問題做出準確的判斷,進而進行處置,保障系統(tǒng)的可靠運行。

1.3 報修機制不全,責任無法落實

目前機場的視頻監(jiān)控系統(tǒng)報修,采用微信工作群、電話等方式,微信群里面有用戶、運維單位、監(jiān)管單位、設(shè)備廠商、建設(shè)單位等,沒有有效的報修機制和后期的跟蹤管理,維修臺賬記錄不清,責任難以落實,維修的時效性難以把控。報修用戶無法了解維修的進度情況,時常出現(xiàn)反復報修、反復催促的情況,降低了運維的效率。

綜上所述,面對高速發(fā)展的視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展,現(xiàn)有運維體系的建設(shè)滯后程度比較嚴重,迫切需要一套高效統(tǒng)一的圖像智能運維平臺,監(jiān)測圖像系統(tǒng)的良好運行、智能預(yù)判系統(tǒng)運行態(tài)勢、實現(xiàn)智能資源分配,形成一套高效的故障處置電子流,為機場的圖像系統(tǒng)的大規(guī)模賦能使用保駕護航。系統(tǒng)為適應(yīng)匹配智能監(jiān)控時代的發(fā)展,預(yù)留相關(guān)大數(shù)據(jù)和算法平臺的接口,為人工智能時代的智能運維提供后續(xù)開發(fā)空間。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 System architecture diagram

2 運維平臺結(jié)構(gòu)

鑒于智能運維平臺需要融合底層各個數(shù)據(jù),通過多種服務(wù)接口對上層提供支持,因此,設(shè)計采用面向?qū)ο蟮腟OA思想開發(fā)平臺系統(tǒng),使平臺本身就能夠混合搭配各種執(zhí)行環(huán)境、令服務(wù)接口與服務(wù)實現(xiàn)、傳輸協(xié)議的明確分離。使運維平臺中涉及的各個子系統(tǒng)能夠松散的集成運作,達到共同完成業(yè)務(wù)的要求。

如圖1所示,以面向?qū)ο蟮腟OA思想開發(fā)的運維平臺系統(tǒng),從上到下可以劃分為:匯聚資源層、協(xié)議接入層、采集數(shù)據(jù)層、算法服務(wù)層、交互應(yīng)用層。其中:第一、第二層作為數(shù)據(jù)鏈路底層;第三、第四層作為中間數(shù)據(jù)采集及算法服務(wù);第五層作為應(yīng)用系統(tǒng)的交互功能。

(1)數(shù)據(jù)鏈路底層。主要是利用協(xié)議接入層的各類通用協(xié)議(如NETSDK、SNMP、HTTP等),將匯聚資源層中各類資源(如服務(wù)器等硬件設(shè)施、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等)進行匯聚和互聯(lián),為中間層提供資源和鏈路支持。(2)中間數(shù)據(jù)采集及算法服務(wù)。主要是通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)鏈路采集到的數(shù)據(jù),按照功能應(yīng)用的不同進行數(shù)據(jù)歸類。并通過平臺的各類服務(wù)算法(如智能預(yù)警服務(wù)、智能檢測服務(wù)、智能流程服務(wù)和智能巡檢服務(wù))等,為上層提供支持框架和服務(wù)結(jié)果。(3)應(yīng)用交互。以數(shù)據(jù)鏈路底層和采集、處理的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過面向各類部門、用戶等,提供相關(guān)的定制化的應(yīng)用功能,包括維修管理、智能報表統(tǒng)計、地圖管理、日志管理等。

3 運維平臺核心功能

3.1 智能預(yù)警

智能預(yù)警則是在故障發(fā)生前,預(yù)測故障發(fā)生的概率,從而提醒或有針對性的對故障提前規(guī)避[2]。(1)指標預(yù)警。指標是用以衡量應(yīng)用系統(tǒng)各方面業(yè)務(wù)狀態(tài)(業(yè)務(wù)指標)和運行狀態(tài)(技術(shù)指標)的自描述的標準或數(shù)據(jù),如存儲數(shù)據(jù)量、設(shè)備在線時長、圖像延遲、卡頓,服務(wù)響應(yīng)延遲時間等。指標預(yù)警是針對某一可量化的系統(tǒng)或指標。根據(jù)其歷史運行積累的數(shù)據(jù)信息,以時間為軸,構(gòu)建其正常運行的數(shù)據(jù)基線,結(jié)合該系統(tǒng)或指標當前的運行狀態(tài)、采集的數(shù)值,判斷是否出現(xiàn)異常。更進一步,可依據(jù)采集的系統(tǒng)組成或指標的構(gòu)成因數(shù),獲取影響指標的其他變量元素,通過人工智能的算法生成預(yù)測模型,預(yù)測未來一段時間該指標的可能趨勢,提前獲取應(yīng)用或系統(tǒng)可能出現(xiàn)的狀態(tài)。(2)壽命預(yù)警。電子設(shè)備都具備設(shè)備的使用壽命,在壽命期內(nèi),能夠保持較好的穩(wěn)定性和可靠性,但是當設(shè)備進入臨界期后,其品質(zhì)和穩(wěn)定性就會有陡降,故障的可能性會增加數(shù)倍到十幾倍,為預(yù)警帶來了可能。當然,電子設(shè)備的使用壽命,除了和時間有關(guān)外,和使用的環(huán)境、使用的方式、狀態(tài)等因素有關(guān)。根據(jù)同類設(shè)備、同樣環(huán)境下歷史運行狀況的積累數(shù)據(jù),按照設(shè)備類型構(gòu)建使用時長和故障發(fā)生的標注參考期,結(jié)合設(shè)備的重要程度,備件時間供應(yīng)等方式提出預(yù)警。為設(shè)備的動態(tài)更新、發(fā)揮可靠期內(nèi)設(shè)備的最大使用效能提供技術(shù)依據(jù)。

3.2 智能檢測

(1)視頻圖像質(zhì)量判斷。視頻圖像質(zhì)量判斷采用高清晰視頻截圖與高性能分析算法,對前端監(jiān)控視頻中出現(xiàn)的無視頻信號、畫面遮擋、畫面卡頓、畫面干擾、亮度異常、圖像噪點、視頻圖像模糊、等前端設(shè)備常見的故障、信號干擾、視頻圖像質(zhì)量下降進行細化分析、精確判斷的一種服務(wù)。(2)視頻質(zhì)量異常統(tǒng)計。分類(視頻丟失、條紋干擾、噪點干擾、亮度異常、圖像偏色、視頻凍結(jié)、視頻模糊、畫面抖動、畫面遮擋、標簽異常、云臺控制故障等)統(tǒng)計每天的視頻異常點位數(shù)量。(3)視頻完好率。分類(常規(guī)監(jiān)控、智能監(jiān)控)統(tǒng)計每天的視頻完好點位數(shù)量與視頻點位總量的百分比。通過智能檢測,用戶能夠有效感知因前端視頻采集設(shè)備、中間視頻傳輸?shù)炔杉瘋鬏敪h(huán)節(jié)導致的視頻畫面質(zhì)量問題及可能帶來的損失,并能夠主動偵測破壞前端監(jiān)控系統(tǒng)的不法行為。在設(shè)備、傳輸發(fā)生問題后,可以迅速進行處理,保障監(jiān)控系統(tǒng)有效運行。

3.3 智能流程

智能流程就是通過流程管理進行工作故障事件閉環(huán)處置?？筛鶕?jù)自身運維管理實際情況進行流程調(diào)整與優(yōu)化,實現(xiàn)工單管理、工單創(chuàng)建、工單接單、工單回退、工單改派、工單提交、工單跳轉(zhuǎn)、工單關(guān)閉、工單刪除、工單查詢與統(tǒng)計等功能。建立報修工單處置流程,對于設(shè)備故障,能夠派發(fā)到運維單位的工單系統(tǒng),并在運維單位修復完備后,獲取顯示修復信息。在流程管理中,配套基礎(chǔ)知識庫建立,能夠維護設(shè)備故障處置建議,在進行故障處置時進行推薦顯示,輔助故障快速定位和處置。知識庫是實現(xiàn)運維知識的有效共享、維護使用貫穿于系統(tǒng)的各個層次,能夠維護設(shè)備故障處置建議,在進行故障處置時進行推薦顯示,輔助故障快速定位和處置。知識維護是通過錄入、采集、維護等方法獲取資料,并對資料的各種屬性進行編輯的各種功能的集合。

3.4 智能巡檢

智能視頻故障自動巡檢是保證機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行,提高可靠性的一項基礎(chǔ)工作。使用基于人工智能和機器學習的智慧視頻故障檢測系統(tǒng),通過優(yōu)化算法和數(shù)據(jù)工具,使檢測結(jié)果客觀、可重復性強。另外,由于系統(tǒng)具有很好的自學習能力,只要具備足夠的樣本重新訓練檢測系統(tǒng),智能算法的性能將進一步提高。智能視頻故障檢測系統(tǒng)若采用輪詢方式,可以處理較大數(shù)量的視頻源。在整體系統(tǒng)架構(gòu)上,采用大數(shù)據(jù)和“云”處理架構(gòu)很方便的可實現(xiàn)橫向擴容,可適應(yīng)不同數(shù)量視頻源的需求,方便今后因視頻數(shù)量增加而需要的系統(tǒng)能力擴容。支持對前端攝像機的分組檢測;不同時間,可以制定不同的診斷計劃,對不同的前端攝像機進行檢測。支持檢測項目設(shè)置,對不同的前端攝像機,可設(shè)置不同的檢測項目。支持閾值參數(shù)設(shè)置,對不同的前端攝像機,可設(shè)置不同的閾值。使用人工智能算法巡檢代替人工巡檢,對設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)進行全天候全自主檢測,可以有效地提高巡檢質(zhì)量、提升巡檢效率、降低人工勞動強度,減少人為的疏漏,及時發(fā)現(xiàn)異常,大大提高機監(jiān)控系統(tǒng)安全運行可靠性,為智能巡檢的最終目標實現(xiàn)提供了技術(shù)手段。

4 實際價值體現(xiàn)

如何做到運行故障的第一時間發(fā)現(xiàn)、第一時間處置,如何提升系統(tǒng)運維的效率,如何對運維流程上各單位進行考核成為亟待解決的問題。視頻圖像智能運維通過可視化的拓撲圖直觀的為機場運維管理提供流程化、自動化、規(guī)范化的支持,通過監(jiān)測前端設(shè)備及中心設(shè)備實時運行情況,為運維人員提供實時的系統(tǒng)運行信息,把控運行態(tài)勢,當故障發(fā)生時,通過智能化的診斷方式準確定位和排查,達到快速響應(yīng)、快速報警、快速解決的目的,將系統(tǒng)故障風險降至最低,避免重大損失。