隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，視頻監(jiān)控技術(shù)經(jīng)歷了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的變遷，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)之中，同時(shí)也隨著人們對(duì)圖像質(zhì)量的要求越來(lái)越高，促使著視頻監(jiān)控技術(shù)不斷向前發(fā)展。在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控潮流下，對(duì)圖像清晰度的追求成為了視頻監(jiān)控一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，高清攝像機(jī)及高清監(jiān)控系統(tǒng)也逐漸被地鐵行業(yè)所重視和應(yīng)用。

      目前，地鐵視頻監(jiān)控點(diǎn)位設(shè)置越來(lái)越密集，在多線換乘站，監(jiān)控點(diǎn)數(shù)可多達(dá)200個(gè)，一條地鐵僅運(yùn)營(yíng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)在一千路左右，多的可達(dá)兩千路。而從目前地鐵安防的建設(shè)需求上來(lái)看，越來(lái)越強(qiáng)調(diào)視頻監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)死角覆蓋，攝像頭規(guī)模也越來(lái)越大。從2010年開(kāi)始，越來(lái)越多的地鐵用戶和設(shè)計(jì)院專家開(kāi)始關(guān)注高清監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì)，地鐵安防中高清1080P／720P視頻監(jiān)控的需求也逐漸顯現(xiàn)。那么高清監(jiān)控對(duì)傳統(tǒng)的解決方案帶來(lái)什么樣的沖擊，什么樣的監(jiān)控系統(tǒng)才能滿足未來(lái)大規(guī)模，高清監(jiān)控帶來(lái)的各方面挑戰(zhàn)呢?

傳統(tǒng)的地鐵標(biāo)清監(jiān)控系統(tǒng)方案

      傳統(tǒng)的地鐵標(biāo)清視頻監(jiān)控系統(tǒng)在車站、車輛段的方案中采用了存儲(chǔ)服務(wù)器，流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，如圖1所示：

      該方案中，攝像頭輸出的模擬圖像經(jīng)過(guò)編碼器數(shù)字化壓縮后輸出兩路碼流，一路是存儲(chǔ)碼流，經(jīng)過(guò)文件服務(wù)器存儲(chǔ)到磁盤陣列中；另外一路實(shí)時(shí)流，通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器分發(fā)滿足多用戶實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模只有幾十路標(biāo)清圖像時(shí)，這種架構(gòu)還能完成各種調(diào)度業(yè)務(wù)，但隨著車站監(jiān)控的規(guī)模變大，采用高清系統(tǒng)后，流媒體轉(zhuǎn)發(fā)模式的性能瓶頸便凸顯出來(lái)。

其缺點(diǎn)如下：

      轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器規(guī)模隨著監(jiān)控點(diǎn)數(shù)的增加成等比例上升，尤其在未來(lái)高清圖像需求出現(xiàn)的情況下，要么增加轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)服務(wù)器數(shù)量，要么大大增加服務(wù)器的檔次。因?yàn)榉?wù)器的性能成為了方案中的性能瓶頸。

      系統(tǒng)存在著車站級(jí)的全局故障點(diǎn)，當(dāng)其中某臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，將會(huì)影響其所管理的多路視頻圖像的存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)監(jiān)看，不符合地鐵對(duì)安防系統(tǒng)高可靠性要求。雖然可以通過(guò)冗余服務(wù)器解決該問(wèn)題，但是每個(gè)車站配置冗余服務(wù)器從成本角度考慮，現(xiàn)實(shí)工程中很少實(shí)際進(jìn)行應(yīng)用。

      大量的服務(wù)器及其設(shè)備機(jī)架不僅占據(jù)了大量設(shè)備的空間，不符合綠色環(huán)保，更致命的是大大增加了系統(tǒng)不可靠性，增加了系統(tǒng)的故障點(diǎn)。當(dāng)面對(duì)突發(fā)事件，出現(xiàn)多個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域的時(shí)候，大規(guī)模突發(fā)的流量很容易導(dǎo)致服務(wù)器的癱瘓。

改進(jìn)后的地鐵監(jiān)控系統(tǒng)方案

      另外還有一些廠家針對(duì)地鐵行業(yè)提供如下解決方案，如圖2：

      在圖2中，編碼器仍然輸出兩路碼流：實(shí)時(shí)流和存儲(chǔ)流。只是實(shí)時(shí)流由之前的單播流變了組播流，當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)點(diǎn)擊同一路圖像時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組播功能實(shí)現(xiàn)分發(fā)，如圖2中標(biāo)號(hào)1的虛線所示。同時(shí)將文件服務(wù)器和磁盤陣列合一了，即通過(guò)在一臺(tái)設(shè)備同時(shí)安裝存儲(chǔ)回放管理軟件和磁盤陣列，省略了單獨(dú)的服務(wù)器設(shè)備，減少了故障點(diǎn)。此方案解決了上面流媒體分發(fā)的瓶頸問(wèn)題，卻并未減少服務(wù)器性能問(wèn)題，反而突出了文件服務(wù)器(NVR)性能問(wèn)題。

      在圖2的架構(gòu)中，文件服務(wù)器(NVR)不僅需要完成對(duì)任務(wù)調(diào)度功能，存儲(chǔ)資源的管理、視頻的回放需求、圖像的檢索，更耗費(fèi)性能的是大量的文件存儲(chǔ)任務(wù)。在進(jìn)入高清時(shí)代以后，其瓶頸就更加突出，高清系統(tǒng)的帶寬需求是之前標(biāo)清的4倍。由此帶來(lái)的是更大的IOPS和更大的帶寬處理能力需求。受性能的限制，在目前常見(jiàn)的此類解決方案中，采用標(biāo)清D1格式，2M碼流，單臺(tái)服務(wù)器(NVR)的寫入能力不超過(guò)100路，回放能力更是不超過(guò)8路。如果換成高清系統(tǒng)，其能力可見(jiàn)一斑。

      另外需要指出的是，圖2的解決方案從地鐵行業(yè)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)還存在一個(gè)較大的問(wèn)題。整個(gè)系統(tǒng)僅在OCC處存在統(tǒng)一的管理服務(wù)器，車站僅有存儲(chǔ)設(shè)備(NVR)。地鐵行業(yè)中CCTV的圖像需要接入到ISCS系統(tǒng)的客戶端，因此必需對(duì)服務(wù)器的進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)才能實(shí)現(xiàn)和ISCS系統(tǒng)的融合。ISCS在車站的控制終端的命令流將不可避免的和OCC管理服務(wù)器進(jìn)行通信，這大大增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性：網(wǎng)絡(luò)故障或中心管理服務(wù)器宕機(jī)將會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

      應(yīng)該說(shuō)前面2種方案均不能適應(yīng)地鐵安防系統(tǒng)高清、高可靠的需求，其主要瓶頸在于系統(tǒng)架構(gòu)和存儲(chǔ)方式。相應(yīng)的解決方案也很簡(jiǎn)單：只要視頻實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流和存儲(chǔ)流均不經(jīng)過(guò)服務(wù)器而是直接傳輸?shù)娇蛻舳?，編碼器或存儲(chǔ)設(shè)備；由轉(zhuǎn)發(fā)變?yōu)橹彼?，由文件存?chǔ)變?yōu)榉俏募?shù)據(jù)塊存儲(chǔ)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組播功能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的分發(fā)，便可很好的解決上述問(wèn)題。

先進(jìn)的地鐵高清監(jiān)控系統(tǒng)方案

      在圖3中，紅色虛線的實(shí)時(shí)流和藍(lán)色虛線的監(jiān)控流直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸?shù)较鄳?yīng)的解碼器或客戶端和存儲(chǔ)設(shè)備，中間沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何服務(wù)器，并且通過(guò)交換機(jī)的組播技術(shù)來(lái)滿足大量用戶同時(shí)觀看的視頻流復(fù)制需求。因此，將服務(wù)器從紛繁浩雜的流媒體轉(zhuǎn)發(fā)中解放了出來(lái)，僅負(fù)責(zé)設(shè)備的注冊(cè)管理，信令的分發(fā)，使單臺(tái)服務(wù)器可以輕松管理幾千路視頻，降低了系統(tǒng)整體功耗的同時(shí)也減少了故障點(diǎn)。同時(shí)存儲(chǔ)的方式也由文件存儲(chǔ)轉(zhuǎn)變?yōu)槁銛?shù)據(jù)塊存儲(chǔ)方式，減少了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)文件這個(gè)不必要的步驟，大大減輕了磁盤陣列的壓力。這種架構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)也能輕松適應(yīng)未來(lái)高清視頻帶來(lái)的大流量、高帶寬的沖擊。

      地鐵高清監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

      首先，監(jiān)控點(diǎn)數(shù)的規(guī)模和服務(wù)器數(shù)量不存在強(qiáng)相關(guān)性，單臺(tái)視頻管理服務(wù)器可以滿足幾子路的標(biāo)清，高清圖像監(jiān)控，系統(tǒng)中不存在主要的統(tǒng)瓶頸問(wèn)題。

      其次，系統(tǒng)中不存在車站級(jí)全局故障點(diǎn)，由于采用了類似電信領(lǐng)域中的軟交換架構(gòu)(業(yè)務(wù)流和控制流相分離)，無(wú)論是管理服務(wù)器還是存儲(chǔ)服務(wù)器發(fā)生故障均不會(huì)中斷監(jiān)控實(shí)時(shí)流，存儲(chǔ)流也不受影響，保障了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)仍然正常的記錄，從架構(gòu)上極大地保證了系統(tǒng)的高可靠性。

      再次，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事件或事故，出現(xiàn)多個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域的時(shí)候，大規(guī)模突發(fā)的流量通過(guò)組播技術(shù)由交換機(jī)來(lái)進(jìn)行復(fù)制、分發(fā)，從而輕松解決大規(guī)模多用戶問(wèn)題，滿足公安和企業(yè)管理方緊急情況下高可靠性調(diào)度要求。

      最后，裸數(shù)據(jù)直存的方式大大減小了磁盤陣列性能的壓力，使其能夠輕松應(yīng)對(duì)大規(guī)模高清圖像輸入同時(shí)且保證多路高清回放。裸數(shù)據(jù)塊的方式也使數(shù)據(jù)所看即所存，所存即所用，所用即回放的高性能，保障了地鐵行業(yè)應(yīng)對(duì)緊急事件能快速處理的根本要求。

      另外，圖3的兩級(jí)服務(wù)器架在和ISCS系統(tǒng)集成后，仍然能保證監(jiān)控系統(tǒng)自身的高可靠性，單臺(tái)服務(wù)器故障不影響系統(tǒng)其它服務(wù)器正常使用。

針對(duì)服務(wù)器的熱備技術(shù)嶄露頭角

      目前針對(duì)地鐵行業(yè)高可靠性的需求，越來(lái)越多的廠商也提供針對(duì)服務(wù)器高可靠的熱備技術(shù)，如圖4所示:

      在圖4中，通過(guò)在上級(jí)管理域，如0CC、派出所，配置一臺(tái)熱備冗余管理服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其下面管轄的N個(gè)車站或派出所本地的管理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)熱備：其中任何一臺(tái)管理服務(wù)器出現(xiàn)故障將由熱備服務(wù)器自動(dòng)接管。由于服務(wù)器接管的僅是信令流，不涉及存儲(chǔ)流和實(shí)時(shí)流，不會(huì)造成對(duì)骨干網(wǎng)絡(luò)的；中擊，很好地滿足了地鐵行業(yè)對(duì)安防高可靠性的要求。

小結(jié)

      視頻監(jiān)控系統(tǒng)在保障地鐵公共安全中發(fā)揮的作用越來(lái)越大，用戶對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，隨著高清監(jiān)控系統(tǒng)的普及必將在地鐵行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。在關(guān)注高清監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，更應(yīng)該重視系統(tǒng)整體架構(gòu)的先進(jìn)性和可靠性，這樣才能給用戶帶來(lái)真正的價(jià)值，在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮其重要的作用。