大型化視頻監控系統的特點(diǎn)和技術(shù)要點(diǎn)
2009/02/02
隨著(zhù)寬帶網(wǎng)絡(luò )的普及和行業(yè)管理部門(mén)對管理水平提高的需求增加，城市公安、交通、金融、環(huán)保、電力、醫療、教育等管理部門(mén)對城市范圍內的大型聯(lián)網(wǎng)安全與視頻監控平臺的需求也在這兩年開(kāi)始大量增加，其中尤其以城市公安和金融領(lǐng)域的需求最為突出。
在城市公安領(lǐng)域，公安部門(mén)正在大力進(jìn)行科技強警示范城市的建設，首批22個(gè)城市的城市治安監控系統已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施，2008年科技強警示范建設城市將達到180個(gè)，而最終我國660個(gè)城市和1642個(gè)縣城都需要上基于網(wǎng)絡(luò )的公共安全與圖像監控系統。
而在金融領(lǐng)域，在過(guò)去的幾年中，國內各大國有銀行和商業(yè)銀行根據中國人民銀行總行和公安部關(guān)于銀行圖像監控系統的數字化改建要求，已經(jīng)建設完成了大量基層網(wǎng)點(diǎn)的數字化監控系統建設改造工作，目前也已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行各種聯(lián)網(wǎng)監控管理系統的改造試點(diǎn)工作。
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)、圖像編解碼技術(shù)的成熟，實(shí)現這些新興行業(yè)客戶(hù)需求的已經(jīng)取得了重大的突破，大型的視頻監控系統正在全國各地迅速地建設起來(lái)。
一、大型監控系統的特點(diǎn)
隨著(zhù)城市治安系統、行業(yè)治安系統的建設，我們可以看到這些大型的監控系統有著(zhù)一些共同的特點(diǎn)：
1.以平臺為核心，以網(wǎng)絡(luò )為紐帶
我們現在的安防系統的規模及規劃，已經(jīng)讓人有點(diǎn)生畏，或者讓使用者有點(diǎn)生畏。數量眾多的攝像頭采集的圖像如何監看？數量眾多的編解碼設備如何管理？數量眾多的后端服務(wù)器如何配合及管理？靠人力已經(jīng)不能解決大規模監控系統出現的管理問(wèn)題了，所以打造一個(gè)管理平臺的需求就顯得非常迫切。一個(gè)好的管理平臺可以將所有的攝像頭納入管理，將所有的報警點(diǎn)納入管理，將所有的編解碼設備納入管理，將所有的后臺服務(wù)器納入管理，從而使得整套系統能夠順暢運行。
而以平臺作為核心來(lái)管理整個(gè)監控系統要有一個(gè)前提，就是要有一個(gè)足夠帶寬（或者說(shuō)經(jīng)過(guò)管理后可以滿(mǎn)足要求的足夠帶寬）的網(wǎng)絡(luò )來(lái)連接這些設備和服務(wù)器，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )一切就是空談。
2.接入多家不同的設備，實(shí)現互聯(lián)互通
由于安防行業(yè)的歷史狀況（獨立的小規模應用為主），造成了設備的生產(chǎn)廠(chǎng)家非常眾多，而且各個(gè)廠(chǎng)家都有自己的一套編解碼和網(wǎng)絡(luò )傳輸的做法。這個(gè)現狀對于組成大型網(wǎng)絡(luò )的非常不利的。但是也是因為這個(gè)現狀的存在，所以就要求我們的大型監控系統平臺能夠接入多家廠(chǎng)商的設備。一者保護用戶(hù)原有的投資；二者在用戶(hù)在新系統建設時(shí)減少投入提供解決辦法。
現在看來(lái)，已建和在建的大型監控系統都在這個(gè)方面做出了大量的努力，都接入了國內主流廠(chǎng)商的視頻編解碼設備，并且在用戶(hù)端基本實(shí)現了對設備廠(chǎng)家和型號的透明化。
3.安防和業(yè)務(wù)應用的結合越來(lái)越緊密
安防系統作為保安（保衛）系統的一項專(zhuān)門(mén)業(yè)務(wù)，一直以來(lái)和行業(yè)的其他應用保持著(zhù)一定的距離。然而隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )監控的深入，隨著(zhù)管理層次的細化，越來(lái)越多的要求顯示，安防系統需要和行業(yè)的其他業(yè)務(wù)應用作更緊密地結合。以下簡(jiǎn)單舉一些例子：網(wǎng)吧監控。
網(wǎng)吧有著(zhù)典型的行業(yè)特色，在業(yè)務(wù)層面，網(wǎng)吧的經(jīng)營(yíng)者關(guān)注著(zhù)網(wǎng)吧的運營(yíng)狀況，而公安部門(mén)和工商管理關(guān)注著(zhù)網(wǎng)吧有沒(méi)有違規經(jīng)營(yíng)，所以對于網(wǎng)吧的視頻監控而言，這兩方面的需求是不一樣的。而從監管的角度來(lái)講，一般的安防監控系統應該能滿(mǎn)足一定的要求，而從經(jīng)營(yíng)者的角度來(lái)看，普通的安防監控系統顯然不能滿(mǎn)足他的需求（而且會(huì )增加他的投入）。所以安防系統怎樣和網(wǎng)吧的業(yè)務(wù)系統結合，減少投入，增加應用效益，是我們安防系統需要考慮的，而只有解決了這樣的問(wèn)題，我們的安防系統才是大家都歡迎的。從而幫助客戶(hù)成功。
二、大型監控系統的技術(shù)要點(diǎn)
針對這幾個(gè)特點(diǎn)，我們可以分析得到大型的視頻監控系統的技術(shù)要點(diǎn)：
1.平臺本身
1.1 集中式管理
集中式管理體現在一個(gè)系統由一個(gè)中心管理控制服務(wù)器統一進(jìn)行管理，任何系統的配置變化以及新單元的加入都由這個(gè)中心管理服務(wù)器進(jìn)行統一認證，分配，調度，從而保證系統的一致性，可用性，安全性，并使接入系統中的各個(gè)單元得到及時(shí)的一致性的信息與指令。系統中其它服務(wù)器統一由中心管理服務(wù)器進(jìn)行負載分配，在服務(wù)器發(fā)生變化時(shí)，由中心管理服務(wù)器及時(shí)進(jìn)行負載轉移，達到系統資源的合理分布與均衡。集中式管理主要還體現在系統管理員只要在自己的辦公桌前就可以管理系統中的所有設備，同時(shí)也可管理系統中的服務(wù)器和客戶(hù)單元，而無(wú)需站在任何被管對象前。集中式管理使系統在架構上簡(jiǎn)單，系統可靠，客戶(hù)單元接入容易，便于認證以及權限的管理，對于具有控制爭奪的請求可以采用統一的策略進(jìn)行處理，并保證信息的一致性。
集中式管理還體現在組織機構的一個(gè)中心多級管理這樣的管理體系上，中心建立主控中心域，有一個(gè)中心控制服務(wù)器，下級建立分中心域，有一個(gè)分中心控制服務(wù)器，上級中心的指令可下發(fā)到下級中心，下級中心的信息以及請求也可提交給上級中心，進(jìn)行集中發(fā)布，并按照統一的組織機構對用戶(hù)進(jìn)行管理，實(shí)現下級多個(gè)區域的管理，對于跨域的請求可由上級系統進(jìn)行仲裁，并授予兩個(gè)域的互連。
1.2 分布式服務(wù)
由于一個(gè)服務(wù)器無(wú)法承擔過(guò)多的設備訪(fǎng)問(wèn)，要保證大量的并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)，可采用多服務(wù)器形式，進(jìn)行分布式服務(wù)，同時(shí)對不同的訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)型也要進(jìn)行分服務(wù)器處理。一個(gè)域中存在多個(gè)應用服務(wù)器，允許動(dòng)態(tài)增加或減少應用服務(wù)器，當相應服務(wù)器連接上中心控制服務(wù)器時(shí)，該服務(wù)器則變?yōu)榭捎谩Ｖ行目刂品⻊?wù)器按一定的策略協(xié)調服務(wù)器之間的負載（DVR的訪(fǎng)問(wèn)分配）。系統允許動(dòng)態(tài)增加或減少服務(wù)器。如果某服務(wù)器連接斷開(kāi)，則自動(dòng)將其負載分配到其他活動(dòng)服務(wù)器。
在中心控制服務(wù)器發(fā)生故障的時(shí)候，應用服務(wù)器保持工作，在故障排除后，應用服務(wù)器連接上控制服務(wù)器時(shí)，向控制服務(wù)器匯報當前DVR設備現狀，以及客戶(hù)端的訪(fǎng)問(wèn)狀態(tài)。
客戶(hù)端在請求系統訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，會(huì )得到中心控制服務(wù)器的連接信息，自動(dòng)連接到要訪(fǎng)問(wèn)的設備的管理服務(wù)器，并提交要進(jìn)行的訪(fǎng)問(wèn)請求。
1.3 分級式存儲
由多域存儲與前端存儲組成，各域管理各自的設備，一個(gè)域中有多個(gè)存儲服務(wù)器，均衡設備的負載，并將數據資源存儲在統一路徑之下，這里采用的是統一目錄訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議，因此不同的存儲服務(wù)器在訪(fǎng)問(wèn)同一資源時(shí)其路徑是一致，由此達到中心存儲的目的。其次在前端設備上也提供了本地存儲，將視頻存儲在本地，主要是實(shí)現斷網(wǎng)不斷存儲的目的，并可采用不同的策略在中心存儲必要的、需要長(cháng)期保存的數據，而在前端設備上存儲短期的全面的視頻數據。
1.4 媒體數據轉發(fā)
由于視頻監視存在著(zhù)大量的重復性，對于客戶(hù)端的訪(fǎng)問(wèn)，系統采用基于轉發(fā)服務(wù)器的的傳輸方式進(jìn)行 實(shí)時(shí)視頻的分發(fā)，并通過(guò)多網(wǎng)卡，隔離設備與客戶(hù)端網(wǎng)段，設備網(wǎng)段采用安全的TCP連接，這樣既可避免兩類(lèi)網(wǎng)段的沖突，又確保了數據來(lái)源的完整性，同時(shí)也增加了服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )的實(shí)際帶寬。
對于DVR上的歷史錄像查看是通過(guò)流媒體點(diǎn)播服務(wù)器對用戶(hù)的請求進(jìn)行視頻數據的轉送，系統基于TCP進(jìn)行傳輸，可確保視頻數據的完整性。針對大量的錄像查看的請求，服務(wù)器還做了緩存存儲與命中策略，對于查看同段錄像的請求大大降低了對DVR的重復請求，也保證了客戶(hù)端得到數據的及時(shí)性。
1.5 系統的可擴展性
采用了系統的分布式服務(wù)，并實(shí)現動(dòng)態(tài)服務(wù)增加與減少的處理，實(shí)現了系統的可動(dòng)態(tài)延伸；
其次，采用不同類(lèi)型的服務(wù)分離，以及服務(wù)注冊/注銷(xiāo)機制，使系統達到了可動(dòng)態(tài)的擴展能力。
2.設備接入
2.1 統一接入協(xié)議
要想把各個(gè)不同廠(chǎng)家的設備接入到大型監控系統中來(lái)，設備必須將統一按照系統的設備接入協(xié)議來(lái)通信，只有整個(gè)系統中所有的設備講的是同一種語(yǔ)言，整個(gè)系統才能實(shí)現互聯(lián)互通的目的。
所以定義一個(gè)通用、可擴展的的設備接入協(xié)議是大型監控系統的一個(gè)重要的技術(shù)工作。
2.2 提供視頻開(kāi)發(fā)包
我們統一的通信協(xié)議，并不意味著(zhù)全部解決了系統的互聯(lián)互通問(wèn)題，由于各種各樣的原因，各個(gè)廠(chǎng)家的音視頻數據編碼格式上存在著(zhù)諸多的不同，而要求各個(gè)廠(chǎng)家按照統一的編碼格式、統一的數據封裝格式來(lái)輸出音視頻數據，顯然有些過(guò)于苛求。所以較好的做法是將不同廠(chǎng)家的設備編碼出來(lái)的數據，用該廠(chǎng)家提供的解碼庫（解碼設備）來(lái)解碼。
因此，如果要把設備接入到大型監控系統中來(lái)，設備廠(chǎng)家需要提供視頻開(kāi)發(fā)包。
3.中間件技術(shù)
行業(yè)的特色各種各樣，客戶(hù)的要求千差萬(wàn)別，將安防系統融合到其他的業(yè)務(wù)應用系統中將是今后的一個(gè)趨勢。因此，我們的大型監控系統基于的管理平臺需要是一個(gè)具有很大開(kāi)放性的平臺，能夠提供各種開(kāi)發(fā)接口：輸入的、輸出的、中間控制的等等。、
因此將安防系統的基礎平臺建設成一個(gè)中間件平臺，是一個(gè)比較好的解決方法。
在這個(gè)中間件平臺上提供 集中管理、設備接入、媒體轉發(fā)、集中存儲、電子地圖服務(wù)、報警接入等等。
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