隨著科技的發(fā)展進步，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，同時也隨著人們對圖像質(zhì)量的要求越來越高，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，對圖像清晰度的追求成為了視頻監(jiān)控一個重要的發(fā)展趨勢，高清攝像機及高清監(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)控點位設(shè)置越來越密集，在多線換乘站，監(jiān)控點數(shù)可多達(dá)200個，一條地鐵僅運營監(jiān)控點數(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)需求上來看，越來越強調(diào)視頻監(jiān)控系統(tǒng)無死角覆蓋，攝像頭規(guī)模也越來越大。從2010年開始，越來越多的地鐵用戶和設(shè)計院專家開始關(guān)注高清監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展及趨勢，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)控對傳統(tǒng)的解決方案帶來什么樣的沖擊，什么樣的監(jiān)控系統(tǒng)才能滿足未來大規(guī)模，高清監(jiān)控帶來的各方面挑戰(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)過編碼器數(shù)字化壓縮后輸出兩路碼流，一路是存儲碼流，經(jīng)過文件服務(wù)器存儲到磁盤陣列中；另外一路實時流，通過轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器分發(fā)滿足多用戶實時監(jiān)控的需求。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模只有幾十路標(biāo)清圖像時，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。

其缺點如下：

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

      系統(tǒng)存在著車站級的全局故障點，當(dāng)其中某臺轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器發(fā)生故障時，將會影響其所管理的多路視頻圖像的存儲和實時監(jiān)看，不符合地鐵對安防系統(tǒng)高可靠性要求。雖然可以通過冗余服務(wù)器解決該問題，但是每個車站配置冗余服務(wù)器從成本角度考慮，現(xiàn)實工程中很少實際進行應(yīng)用。

      大量的服務(wù)器及其設(shè)備機架不僅占據(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。當(dāng)面對突發(fā)事件，出現(xiàn)多個熱點區(qū)域的時候，大規(guī)模突發(fā)的流量很容易導(dǎo)致服務(wù)器的癱瘓。

改進后的地鐵監(jiān)控系統(tǒng)方案

      另外還有一些廠家針對地鐵行業(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：實時流和存儲流。只是實時流由之前的單播流變了組播流，當(dāng)多個用戶同時點擊同一路圖像時，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組播功能實現(xiàn)分發(fā)，如圖2中標(biāo)號1的虛線所示。同時將文件服務(wù)器和磁盤陣列合一了，即通過在一臺設(shè)備同時安裝存儲回放管理軟件和磁盤陣列，省略了單獨的服務(wù)器設(shè)備，減少了故障點。此方案解決了上面流媒體分發(fā)的瓶頸問題，卻并未減少服務(wù)器性能問題，反而突出了文件服務(wù)器(NVR)性能問題。

      在圖2的架構(gòu)中，文件服務(wù)器(NVR)不僅需要完成對任務(wù)調(diào)度功能，存儲資源的管理、視頻的回放需求、圖像的檢索，更耗費性能的是大量的文件存儲任務(wù)。在進入高清時代以后，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，在目前常見的此類解決方案中，采用標(biāo)清D1格式，2M碼流，單臺服務(wù)器(NVR)的寫入能力不超過100路，回放能力更是不超過8路。如果換成高清系統(tǒng)，其能力可見一斑。

      另外需要指出的是，圖2的解決方案從地鐵行業(yè)的應(yīng)用來說還存在一個較大的問題。整個系統(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，因此必需對服務(wù)器的進行二次開發(fā)才能實現(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)器宕機將會影響整個系統(tǒng)的可靠運行。

      應(yīng)該說前面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)和存儲方式。相應(yīng)的解決方案也很簡單：只要視頻實時數(shù)據(jù)流和存儲流均不經(jīng)過服務(wù)器而是直接傳輸?shù)娇蛻舳?，編碼器或存儲設(shè)備；由轉(zhuǎn)發(fā)變?yōu)橹彼停晌募鎯ψ優(yōu)榉俏募?shù)據(jù)塊存儲，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組播功能實現(xiàn)大規(guī)模的分發(fā)，便可很好的解決上述問題。

先進的地鐵高清監(jiān)控系統(tǒng)方案

      在圖3中，紅色虛線的實時流和藍(lán)色虛線的監(jiān)控流直接通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸?shù)较鄳?yīng)的解碼器或客戶端和存儲設(shè)備，中間沒有經(jīng)過任何服務(wù)器，并且通過交換機的組播技術(shù)來滿足大量用戶同時觀看的視頻流復(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，僅負(fù)責(zé)設(shè)備的注冊管理，信令的分發(fā)，使單臺服務(wù)器可以輕松管理幾千路視頻，降低了系統(tǒng)整體功耗的同時也減少了故障點。同時存儲的方式也由文件存儲轉(zhuǎn)變?yōu)槁銛?shù)據(jù)塊存儲方式，減少了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)文件這個不必要的步驟，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)未來高清視頻帶來的大流量、高帶寬的沖擊。

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

      首先，監(jiān)控點數(shù)的規(guī)模和服務(wù)器數(shù)量不存在強相關(guān)性，單臺視頻管理服務(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)瓶頸問題。

      其次，系統(tǒng)中不存在車站級全局故障點，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)，無論是管理服務(wù)器還是存儲服務(wù)器發(fā)生故障均不會中斷監(jiān)控實時流，存儲流也不受影響，保障了監(jiān)控數(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)多個熱點區(qū)域的時候，大規(guī)模突發(fā)的流量通過組播技術(shù)由交換機來進行復(fù)制、分發(fā)，從而輕松解決大規(guī)模多用戶問題，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)對大規(guī)模高清圖像輸入同時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)對緊急事件能快速處理的根本要求。

      另外，圖3的兩級服務(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，單臺服務(wù)器故障不影響系統(tǒng)其它服務(wù)器正常使用。

針對服務(wù)器的熱備技術(shù)嶄露頭角

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

      在圖4中，通過在上級管理域，如0CC、派出所，配置一臺熱備冗余管理服務(wù)器，從而實現(xiàn)對其下面管轄的N個車站或派出所本地的管理服務(wù)器實現(xiàn)熱備：其中任何一臺管理服務(wù)器出現(xiàn)故障將由熱備服務(wù)器自動接管。由于服務(wù)器接管的僅是信令流，不涉及存儲流和實時流，不會造成對骨干網(wǎng)絡(luò)的；中擊，很好地滿足了地鐵行業(yè)對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)揮的作用越來越大，用戶對監(jiān)控系統(tǒng)的要求也越來越高，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)實現(xiàn)的同時，更應(yīng)該重視系統(tǒng)整體架構(gòu)的先進性和可靠性，這樣才能給用戶帶來真正的價值，在關(guān)鍵時刻發(fā)揮其重要的作用。