上海市某区智慧公安智能视频监控算力提升设计探讨

戴臻

摘要：智慧公安建设是响应习近平总书记指示上海这座城市要“更有序、更安全、更干净”。2018年1月31日，上海市委书记李强提出了以全覆盖、全过程、全天候和法治化、社会化、智能化、标准化为着力点，为提升城市治理能力打下坚实基础。本文是上海某区公安在辖区内升级了智能监控探头后，在原有视频分析算力的基础上，增加算力设备。通过对算力平台的架构分析，设备选型分析，提出算力依据，最终满足解析算力的经验，为今后类似项目提供理论参考。

关键词：智慧公安;智能视频监控;算力提升设计;轻量云架构

一、某区公安智能视频监控现状

某区公安在“十二五”期间、 “十三五”期间、近博会前“红线外”、“红线内”、“智慧社区”等项目中建设了许多智能高清监控。

（一）算力提升区域基础数据统计

通过基础调研，在上述区域，共有智能人脸摄像机1676路、智能车辆识别摄像机1429路、泛智能摄像机4252路。

通过上表，扣除普通高清监控前端后，在上述区域内需要实现的算力合计：

车辆图片智能分析摄像机共：1429+701+99=2229路

人脸智能分析摄像机共：1676+65=1741路

人体图片智能分析摄像机共：3387+99=3486路

（二）现有算力基础数据统计

（三）新增算力需求

为通过算力解析设备，将智能监控视频形成结构化数据，实现各公安实战功能，因此，通过原有算力的基础上，增加算力满足对某区域建设的摄像机接入视频和图片的实时解析算力。

视频流解析算力数据核算

由于泛智能监控前段无法直接产生人体和车辆图片，必须通过视频流解析节点设备，从视频流中抽取关键帧图片后，对图片进行人体和车辆解析。

①视频流人体智能分析能力增加并发路数不低于946路;

现有泛智能人体+（车+人体）监控=3387 + 99 =3486路。

现有人体图片建模算力2540路。

因此需要新增3486-2540=946路人体视频流算力解析能力设备。

②视频流车辆智能分析能力增加并发路数不低于450路;

现有泛智能车辆监控701路，智能车辆前端1429路，合计2130路;

现有图片车辆智能分析1680路;

因此，需要新增2130-1680路=450路车辆视频流算力解析能力设备。

二、算力提升轻量云系统架构设计

为实现资源共享，提高服务器资源使用率和集中管理和使用，需要建设一套视频云平台，将IT资源统一整合。

（一）整体架构

提升算力涉及的视频流人体解析、视频流车辆结构化和图片流人体建模可以动态合理调度资源的情况下采用轻量云架构，主要由基础云平台、视频管理云组件、视频解析云组件三大部分组成。

轻量化云方案可满足了架构上的云化与分布地理位置部署的诉求。

（二）云化集群

通过云化集群将域内多台云节点（MPU，媒体处理单元）组成集群，以集群方式运作。添加IPC时无需提前规划，在添加IPC时集群管理云节点根据当前集群成员的负荷，将新增IPC添加到合适的云节点上。集群可动态伸缩，包括新增成员和删除成员;当某台云节点负载过大时，支持将该云节点设备上部分业务分担至其他云节点;当某台云节点故障时，支持将故障设备上业务负载分担至其他云节点;当某台云节点故障恢复后，支持将其他云节点设备上部分业务分担至该云节点。

三、智能视频算力资源计算设计

（一）视频流人体解析算力设计

1、视频人体解析算力需求

视频流人体智能分析能力增加并发路数不低于946路。

2、频人体解析算力设备选型

采用视频人体解析采用浪潮产品，其中检索云节点采用浪潮NF5280M5，数量16套，视图存储分析云节点采用浪潮NF5468M5，数量20套。

3、视频人体解析算力计算

◢视图存储分析云节点计算：

视频流人体智能分析能力增加并发路数不低于946路，人脸图片路数按946路计算，车峰值按照2张/秒计算，单个GPU计算卡处理性能，人脸图片按100张/秒计算（非布控场景），人脸视频按16路计算。

GPU卡数量：=Roundup（人脸图片路数*峰值/单张卡处理性能，0） + Roundup（人脸视频路数/单张卡处理性能，0）

= Roundup（946*2/100，0）+ Roundup（946/16，0）=79

单台视图存储分析云节点支持4张GPU计算卡插入，则总共需要视图存储分析云节点数量：= Roundup（GPU卡数量/4，0）

= Roundup（79/4，0）=20（臺）

◢检索云节点数量计算：

单台视频检索云节点支持8.1亿条检索数据量，从可靠性考虑，检索节点采用双机部署方式。本次总共需解析的视频和图片路数为946路，每路日均数据量按40000张计算，存储90天，则总共产生的数据量：=946*40000*90/10000/10000=34.056亿单台视频检索云节点支持不少于4.5亿条人体元数据存储，则需要视频检索云节点数量：= Roundup（总数据量/4.5，0）=Roundup（34.056/4.5，0）=8（台）

考虑双机热备份，则总共需要视频检索云节点数量：=8*2=16（台）

（二）视频流车辆结构化算力设计

1、视频流车辆结构化算力需求

视频流车辆智能分析能力增加并发路数不低于450路。

2、视频流车辆结构化算力设备选型

本项目视频流车辆结构化采用浪潮设备，其中视图存储云节点采用浪潮NF5280M5，数量5套、检索云节点采用浪潮NF5280M5，数量4套、分析云节点采用浪潮NF5468M5，数量5套。

3、视频流车辆结构化算力计算

◢视图存储云节点计算：

视频流车辆智能分析能力增加并发路数不低于450路，抓拍车辆图片大图按600K/张计算，小图按50K/张计算，结果保存90天。

则总存储容量为：

= Roundup（450*（600+50+50）*0.5*24*3600*90/1024/1024/1024，0）=1141TB

存储云节点支持40块数据盘，采用高可靠性模式时有效数据盘数为35块，热备盘2块，RAID校验盘3块。

企业级8T SATA硬盘，考虑硬盘格式化损耗和厂商标称的容量换算，实际有效数据可用容量=8*1000*1000*1000*1000/1024/1024/1024/1024*0.985=7.17TB。

则总共需要视图存储云节点数量= Roundup（总存储容量/35/7.17，0）=5（台）

◢检索云节点数量计算：

本次总共需结构化的视频和图片路数为450路，每路日均数据量按40000张计算，存储90天，则总共产生的数据量：=450*40000*90/10000/10000=16.2亿

单台检索云节点支持不少于8.1亿条人体元数据存储，则需要检索云节点数量：= Roundup（总数据量/8.1，0）=Roundup（16.2/8.1，0）=2（台）

考虑双机热备份，则总共需要检索云节点数量：=2*2=4（台）

◢分析云节点数量计算：

单台分析云节点支持6张GPU计算卡插入，单个GPU计算卡处理性能：车辆视频按16路计算。则总共需要分析云节点数量：= Roundup（450/16/6，0）= 5（台）

（三）图片流人体建模算力方案

1、图片流人体建模算力需求

图片人体智能分析能力增加并发路数不低于1836路;

2、图片流人体建模算力—方案

本项目图片流人体建模采用浪潮设备，其中视图存储云节点采用浪潮NF5280M5，数量8套、检索云节点采用浪潮NF5280M5，数量30套、分析云节点采用浪潮NF5468M5，数量8套。

3、图片流人体建模算力计算

◢视图存储云节点计算：

图片人体智能分析能力增加并发路数不低于1836路，人体建模图片按300K/张计算，结果保存90天。

则总存储容量为：

= Roundup（1836*300*0.5*24*3600*90/1024/1024/1024，0）=1847TB

存储云节点支持40块数据盘，采用高可靠性模式时有效数据盘数为35块，热备盘2块，RAID校验盘3块。

企业级8T SATA硬盘，考虑硬盘格式化损耗和厂商标称的容量换算，实际有效数据可用容量=8*1000*1000*1000*1000/1024/1024/1024/1024*0.985=7.17TB。

则总共需要视图存储云节点数量= Roundup（總存储容量/35/7.17，0）= Roundup（1847/35/7.17，0）=8（台）

结论：

通过采用轻量化视频云平台架构，建立统一的大数据平台，可以把信息化数据、结构化数据进行集中存储和开放共享。通过算力资源的计算，测算云平台的检索节点、分析节点、存储节点设备数量，实现视频监控资源共享和互联互通互控，充分发挥视频监控系统在加强社会管理，提升警务效率、组织群防群治、预防和打击违法犯罪等方面的作用。