基于GB28181的智能视频监测装置设计与实现

基于GB28181的智能视频监测装置设计
与实现
摘要：随着企业数字化转型和自动化运维的发展，智能视频监测技术在工业
领域和电力领域的重要性日益凸显。

本文设计和实现了一种基于边缘计算和图像
处理的智能视频监测装置。

该装置通过GB28181标准与上级平台通信，将智能图
像算法嵌入到设备中，实现了图像的实时处理和分析。

装置能够根据用户需求和
场景，有效识别异常事件，并监督人员操作规范，实现对监控区域的实时监视和
智能判断，及时主动告警，从而保障监控区域内的人员和财产安全。

关键词：智能视频监测；GB28181；边缘计算；图像处理
在工业领域中，视频监控是监测设备运行状态和运维检修的重要辅助手段[1]。

使用传统的人工值守手段由于方式单一、实时性差等缺点正面临被淘汰；而建立
数据中心，将海量的视频监控设备接入，而后使用算法对图像进行处理又需要庞
大的算力和网络带宽，成本巨大，费用昂贵[2]。

因此，采用边缘计算技术，将图
像处理算法进行边端部署，实现本地图像处理，而后使用国标GB28181协议将分
析后的结果、设备状态传入平台，结合人工审核的方式成为较好的选择。

一、智能视频监测装置总体结构
1.1智能视频监测装置功能需求
智能视频监测装置需要满足对图像数据的实时采集、编码、图像处理与分析、设备状态告知、实时告警通知、数据存储与管理，网络安全与权限控制等功能。

其中，要根据GB28181标准实现设备的注册、心跳保持、设备状态告知、实时告警、实时、历史媒体流播放等功能[3]。

1.2 智能视频监测装置架构
图1所示为智能视频监测装置总体架构。

其中，图像采集模块主要负载采集
监控区域的实时图像，而后将原始数据分别输入至算法模块和视频编码模块。

图1 智能视频监测装置总体架构
边缘侧算法模块对原始图像数据进行实时处理和分析。

当监测到异常事件时，算法模块向GB28181模块发送事件分析结果，向视频编码模块发送异常事件的标
记数据。

视频编码模块负责将异常时间的标记数据与原始图像数据融合，经过一
定比例的缩放后，就可以合成视频流数据。

GB28181主要负责和上级平台进行通信，需要具备会话控制，事件响应，消
息解析等功能。

根据上级平台发送的不同类型指令，负责调整设备状态、接收网
络校时、传输视频等功能。

二、GB28181设备端流程分析
GB28181标准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。

此标准规定了视频监控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[4]。

2.1 设备端主要会话流程分析
图2为GB28181标准设备端会话流程分析。

根据GB28181标准，设备接入上
级平台首先要使用SIP协议进行设备注册。

如果设备注册不成功，则会暂停一段
时间后再次注册，直至成功。

注册成功后，持续监听上级平台是否发送消息。

视频点播采用INVITE方法发起，携带SDP信息体[5]。

设备端首先需要判定上级平台发送的事件是否为INVITE消息。

如果是，则解析携带的SDP消息体，获取多媒体会话信息。

获取媒体会话信息成功后，将媒体信息发送给媒体服务，启动媒体传输，开始推流。

推流过程持续进行，直到接收到停止推流的命令。

图2 GB28181设备端流程分析
2.2实现流媒体服务的主要流程
GB28181标准下点播视频采用SIP协议(IETFRFC3261)中的Invite方法实现会话连接，采用Info方法的消息体携带视音频回放的控制命令，采用RTP/RTCP 协议（IETF RFC 3550）实现媒体传输，采用SDP协议传递会话名称和意图、会话持续时间、构成会话的媒体和有关接收媒体的信息。

需要注意的是，GB28181标准对SDP协议进行了扩展，增加y字段描述SSRC值，f字段描述媒体参数。

这可能会导致eXosip库中解析SDP消息的函数无法解析。

图3 GB28181中客户端主动发起实时视音频点播流程示意图
如图3所示，为上级平台点播实时视频的流程示意图，其中，媒体流接受者、SIP服务器、媒体服务器均在上级视频监控平台侧部署，智能视频监测装置为媒
体流发送者。

第1~3步为上级平台内SIP服务器和媒体服务器会话，获取SDP消息体的过程。

第4步为SIP服务器获取到SDP消息体后，增加y字段描述SSRC值，f字段
描述媒体参数值。

而后对媒体流发送者（只能视频监测装置）发起Invite会话，携带SDP消息。

第5步为智能视频监测装置接收到Invite请求后，回复200 OK
响应，携带描述了媒体流发送者发送媒体流的IP、端口、媒体格式、SSRC等内
容的SDP消息体。

第6步是SIP服务器将智能视频监测装置的媒体流信息发送给
媒体服务器。

第7步是SIP服务器接收到媒体流服务器的应答后，向智能视频监
测装置发送应答信息。

此时会话准备完成，智能视频监测装置接收到应答后开始
推流。

从上述分析中可以看出，GB28181标准中，要完成视音频点播的关键步骤是
完成媒体流接受者和媒体流发送者数据的交换，从而让解码器可以正确的解码视
频流。

SIP服务器分别和媒体流服务器和智能视频监测装置进行沟通，将媒体发
送者的媒体流信息和媒体流接受者的信息同步。

在智能视频监测装置中，有几个
关键点需要注意：一是要根据SDP中媒体流接受者的媒体流信息，对本地的视频编码格式进行校验和修改，检查媒体参数；二是接收到SIP服务器的应答后，再进行推流。

4、结论
本文着重分析了GB28181标准在智能视频监测装置中的具体实现方式，设计了智能视频监测装置的架构。

GB28181标准解决了网络视频监控标准化的问题，随着嵌入式芯片性能越来越高，边缘计算将凭借其实时响应、网络带宽占用低、去中心等优点得到越来越广泛的运用，而只能视频监测装置，将凭借其标准化的协议、强大的边缘计算能力在各个场景中得到广泛应用。

[1]项威,李富年,余兴胜,闫俊锋,林俊平.基于GB28181的桥梁视频监测系统设计与实现[J].现代电子技术,2022,45(10):10-14.DOI:10.16652/j.issn.1004-373x.2022.10.003.
[2]韩滨旭,沈玉玲,王子萍.可兼容GB28181与Onvif播放媒体流的视频服务器[J].计算机应用与软件,2018,35(07):183-186.
[3]张飞.论智能楼宇安防子系统与公共安防系统的对接[J].建材与装
饰,2019(17):289-290.
[4]全国安全防范报警系统标准化技术委员会 .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/T 28181— 2016[S].北京：中国标准出版社，2016.
[5]杨海军.GB28181规范中视频的技术要求[J].通讯世界,2017(14):143.。