【安防知識(shí)網(wǎng)】高清視頻海量存儲(chǔ)解決方案

高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在某城市監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用（上）

　　可能很多人都以為高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控附帶的存儲(chǔ)解決難度會(huì)更大，特別是平安城市的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其實(shí)不然，在該系統(tǒng)中采用了目前比較成熟的解決方案，即分布式存儲(chǔ)和集中存儲(chǔ)結(jié)合的方式，同時(shí)存儲(chǔ)介質(zhì)也采用了基于適合于高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的NVR存儲(chǔ)系統(tǒng)(見(jiàn)圖3)。

　　以下為每路高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)所需的存儲(chǔ)容量計(jì)算方式(以720P攝像機(jī)為例)：

　　1路×2Mbps×3600s×24小時(shí)×1天/8/1000=21.6GB

　　由于單臺(tái)攝像機(jī)只需要2Mbps的碼流就可以保證700TVL的實(shí)時(shí)傳輸和錄像，因此在具體實(shí)施的時(shí)候設(shè)置為定碼流，在監(jiān)視場(chǎng)景不是很豐富的時(shí)候碼流一般在1.5Mbps左右，所以不管是傳輸還是存儲(chǔ)的壓力都和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本一致。所以在諸如賓館、網(wǎng)吧、娛樂(lè)場(chǎng)所這些區(qū)域采用了前端NVR存儲(chǔ)的解決方案，根據(jù)點(diǎn)位的數(shù)量和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)間的區(qū)別不同采用了4盤(pán)位、8盤(pán)位、16盤(pán)位甚至是20盤(pán)位的NVR存儲(chǔ)系統(tǒng)，硬盤(pán)可采用比較成熟的1TB數(shù)據(jù)硬盤(pán)。同時(shí)這些存儲(chǔ)系統(tǒng)本身還集成了視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)功能，滿足了這些子系統(tǒng)與上級(jí)聯(lián)網(wǎng)的要求;其它的一些分散點(diǎn)位直接傳輸?shù)娇傊行倪M(jìn)行存儲(chǔ)。這樣靈活的、實(shí)用的、穩(wěn)定的存儲(chǔ)解決方案可以完全消除人們對(duì)于平安城市實(shí)施高清視頻監(jiān)控存儲(chǔ)的擔(dān)憂。

　　數(shù)據(jù)共享訪問(wèn)平臺(tái)建設(shè)

　　像平安城市這類(lèi)大型的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)面臨的另外一個(gè)重要課題是海量數(shù)據(jù)的交換，因?yàn)檫@類(lèi)系統(tǒng)除去前端大量的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)視頻信號(hào)要在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，同時(shí)還有中心端存儲(chǔ)、電視墻系統(tǒng)、業(yè)務(wù)終端以及各級(jí)分中心都會(huì)在任何時(shí)刻請(qǐng)求數(shù)據(jù)連接，因此如何搭建一個(gè)視頻數(shù)據(jù)的訪問(wèn)控制系統(tǒng)是比較重要的，目前應(yīng)用比較廣泛的是采用視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的方式將前端視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分發(fā)，以滿足終端的訪問(wèn)。該系統(tǒng)中的各級(jí)子系統(tǒng)中的NVR服務(wù)器都具備了視頻轉(zhuǎn)發(fā)的功能，可通過(guò)視頻轉(zhuǎn)發(fā)軟件模塊將該區(qū)域的攝像機(jī)視頻信號(hào)向上級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)，滿足了后端大容量、多用戶的快速訪問(wèn)，同時(shí)在集中監(jiān)控中心也建立了相應(yīng)的中心轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，負(fù)責(zé)其他分散區(qū)域點(diǎn)位的視頻分發(fā)，并且還負(fù)責(zé)了其他分中心的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。

　　整個(gè)系統(tǒng)點(diǎn)位眾多而且很多區(qū)域是前端子系統(tǒng)，本身具備了存儲(chǔ)能力，因此實(shí)際項(xiàng)目中在中心設(shè)計(jì)了100TB的存儲(chǔ)系統(tǒng)用于存儲(chǔ)一些前端分散的不具備本地存儲(chǔ)能力的高清攝像機(jī)，以及其他的報(bào)警錄像、重要錄像等。采用5臺(tái)20TB的存儲(chǔ)服務(wù)器分別存儲(chǔ)，每臺(tái)負(fù)責(zé)一部分，按照存儲(chǔ)計(jì)劃進(jìn)行存儲(chǔ)任務(wù)安排。每臺(tái)平均負(fù)責(zé)的攝像機(jī)路數(shù)為70路，可保障視頻數(shù)據(jù)的高速讀寫(xiě)，單臺(tái)服務(wù)器采用全專(zhuān)業(yè)服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計(jì)，充分考慮服務(wù)器的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行，而且采用這種模式還可輕松進(jìn)行擴(kuò)展升級(jí)，這種存儲(chǔ)模式提升了整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。

[nextpage]　　針對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的特點(diǎn)，項(xiàng)目中將高清網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)模塊部署到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能比較高的專(zhuān)業(yè)服務(wù)器上，可提供大型網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)，一般4核處理器，雙千兆網(wǎng)卡負(fù)載均衡，4GB以上內(nèi)存級(jí)別的專(zhuān)業(yè)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)吞吐能力在600Mbps左右，理論上可實(shí)現(xiàn)峰值300路高清視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，當(dāng)然不建議服務(wù)器一直滿負(fù)荷運(yùn)行，時(shí)間一長(zhǎng)肯定會(huì)造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此建議每臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的同時(shí)并發(fā)數(shù)控制在150路是比較合理的解決辦法。

　　表1性能指標(biāo)中，目前非常穩(wěn)定的是實(shí)測(cè)值，一般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的性能主要根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的整體性能和穩(wěn)定性有很大的關(guān)系。在本解決方案中，針對(duì)平安城市高清視頻監(jiān)控的特點(diǎn)以及管理平臺(tái)軟件模塊化的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)將流媒體轉(zhuǎn)發(fā)模塊分別部署到集中存儲(chǔ)服務(wù)器上，通過(guò)兩個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)處理能力，在完成視頻數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)服務(wù)器上存儲(chǔ)的同時(shí)，同時(shí)通過(guò)每臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器剩余的豐富帶寬資源來(lái)進(jìn)行流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。實(shí)現(xiàn)大容量，多用戶訪問(wèn)的負(fù)載均衡。既提升了系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性，也避免了資源的重復(fù)浪費(fèi)。這在高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是比較合理的架構(gòu)。

表1 視頻類(lèi)型性能指標(biāo)實(shí)測(cè)值

表2 管理平臺(tái)的組成

[nextpage]　　城市高清網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理平臺(tái)

　　作為一個(gè)系統(tǒng)性的項(xiàng)目建設(shè)，如何將前端各個(gè)點(diǎn)位的攝像機(jī)、子系統(tǒng)以及后端的服務(wù)模塊進(jìn)行有效的整合是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)一直追求的，各大設(shè)備廠商和系統(tǒng)集成廠商都在努力開(kāi)發(fā)相應(yīng)的管理平臺(tái)。該高清平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)所采用的是與高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)完全整合的軟件平臺(tái)和硬件平臺(tái)(見(jiàn)圖4)，同時(shí)整套平臺(tái)還根據(jù)用戶的一些輔助需求將原有的部分系統(tǒng)接入了進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)了資源合理利用的建設(shè)目標(biāo)(管理平臺(tái)的具體組成部分見(jiàn)表2)。

　　高清視頻監(jiān)控在平安城市中的優(yōu)勢(shì)分析

　　高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的前端視頻采集

　　基于標(biāo)準(zhǔn)H.264壓縮算法和高清圖像傳感器高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可輕松對(duì)監(jiān)控區(qū)域?qū)嵤┣逦挠行У谋O(jiān)視，所帶來(lái)的視覺(jué)效果是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法比擬的。前端攝像機(jī)在進(jìn)行高清視頻采集的同時(shí)還可通過(guò)攝像機(jī)本身集成的音視頻輸入輸出、報(bào)警輸入輸出、485控制接口等功能實(shí)現(xiàn)音頻監(jiān)聽(tīng)和報(bào)警探測(cè)器聯(lián)動(dòng)、控制等擴(kuò)展功能。前端攝像機(jī)高度集成性和功能性使得高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與傳統(tǒng)攝像機(jī)相比不僅僅是清晰的提升，還有功能上多樣化。同時(shí)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)為全數(shù)字化、全網(wǎng)絡(luò)化，可輕松接入平安城市傳輸網(wǎng)絡(luò)中去，并接入到后端管理平臺(tái)。

　　基于H.264的低碼流傳輸和存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)

　　基于標(biāo)準(zhǔn)H.264算法的720P高清全實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)只需要1.5-2Mbps的低碼流，這對(duì)于平安城市系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這樣的帶寬要求基本與傳統(tǒng)監(jiān)控中Full D1畫(huà)質(zhì)所需要的帶寬相當(dāng)，同樣存儲(chǔ)壓力也并沒(méi)有因?yàn)榍岸耸歉咔鍞z像機(jī)而提升，因此該項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了高清成像低碼流傳輸和存儲(chǔ)實(shí)用性的革命性突破，將高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)推向了大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。

　　系統(tǒng)構(gòu)架靈活

　　高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和功能接口，省去了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，比如不需要單獨(dú)的視頻編碼器或者是DVR這些設(shè)備，攝像機(jī)本身就可利用已有的光纖專(zhuān)網(wǎng)、公安專(zhuān)網(wǎng)、微波傳輸和3G等進(jìn)行接入，將前端的音視頻、控制、報(bào)警信號(hào)直接通過(guò)攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口傳輸上級(jí)監(jiān)控中心。同時(shí)在系統(tǒng)建設(shè)時(shí)可分步、分級(jí)逐步實(shí)施，不會(huì)影響其他區(qū)域，可適應(yīng)不同類(lèi)型平安城市的復(fù)雜環(huán)境和特殊功能需求。

　　配套設(shè)施功能強(qiáng)大

　　高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)作為新興的視頻監(jiān)控設(shè)備，目前很多廠商都推出了相應(yīng)的管理平臺(tái)，這些平臺(tái)都可進(jìn)行不同類(lèi)型的監(jiān)控系統(tǒng)的部署，并且假以時(shí)日當(dāng)攝像機(jī)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化后高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的接入將變得更易于實(shí)施。

　　工程施工方便

　　采用全網(wǎng)絡(luò)、全數(shù)字化架構(gòu)，高度集成化的功能，使得前端高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)只需要考慮網(wǎng)絡(luò)接入就可以了，不需要再為視頻線、控制線等繁雜的工序頭疼，減少了故障節(jié)點(diǎn)，而且減少了干擾的可能性，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能更方便設(shè)備安裝、調(diào)試，使整個(gè)系統(tǒng)的可實(shí)施性、可靠性和穩(wěn)定性大為提高。

　　結(jié)語(yǔ)

　　視頻監(jiān)控技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是高清視頻監(jiān)控技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用和普及，將使得人們對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)所起的作用發(fā)生根本改變。城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為掌握城市交通動(dòng)態(tài)、公共區(qū)域活動(dòng)情況、各機(jī)關(guān)單位以及其它機(jī)構(gòu)的安保狀態(tài)的安全防范平臺(tái)，一直以來(lái)發(fā)揮著不可或缺的作用。如今，基于高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)在平安城市中的應(yīng)用不僅從視覺(jué)上帶來(lái)震撼的效果，同時(shí)前端、后端的全網(wǎng)絡(luò)化、全數(shù)字化的架構(gòu)，以及接下來(lái)的智能分析與高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的對(duì)接將顛覆傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的模式。在這之前“看不到”、“看不清楚”、“沒(méi)起作用”、“當(dāng)擺設(shè)”這些針對(duì)視頻監(jiān)控行業(yè)的指責(zé)，將被新一代高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)洗刷掉。平安城市、和諧城市的建設(shè)步伐將會(huì)因新一代的高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用而變得更加穩(wěn)健和更有保障。

高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在某城市監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用（上）