【安防知識網(wǎng)】雖然高清技術一直被認為是未來安防的發(fā)展趨勢，但在目前的安防系統(tǒng)里模擬仍然占據(jù)著主流，這主要源于除了成本、市場接受度外，其技術的實現(xiàn)仍然存在很多問題，比如傳輸、存儲等等。以高清技術在上海浦東平安城市的應用為例，在這樣一個龐大的項目中，高清的實現(xiàn)會遇到哪些障礙，以及有哪些解決辦法，以下的文章將為讀者提供一定的參考。

　　項目概況

　　上海浦東新區(qū)占地面積1700余平方公里，常住人口268.6萬，約占上海市1/5人口，2010年5月，舉世矚目的世博會在這里拉開帷幕。早在2002年上海取得世博會舉辦權時，安全問題，就已經(jīng)作為重中之重的首要問題擺在了浦東新區(qū)安全部門面前。

　　為確保上海世博會期間，發(fā)揮治安監(jiān)控系統(tǒng)在加強社會管理、組織群防群治、預防打擊犯罪等方面的特殊作用，浦東新區(qū)構建了一套城鄉(xiāng)一體、全面覆蓋、內外結合、資源共享的社會治安監(jiān)控網(wǎng)絡。

　　浦東新區(qū)城市圖像監(jiān)控覆蓋項目要完成一萬三千余個圖像監(jiān)控點、(其中包括1080P高清監(jiān)控點12044個)、42個派出所機房擴容、6個圖像分控中心機房和1個分局圖像中心機房的建設。項目建成后，將全方位提高浦東新區(qū)監(jiān)控覆蓋面,夯實平安浦東新區(qū)建設根基，為富民強區(qū)、構建和諧宜人的新浦東創(chuàng)造和諧穩(wěn)定的社會環(huán)境。

　　而僅從高清攝像機數(shù)量上來看，本項目已是目前全球最大全高清數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)，而出于公安取證的嚴謹性和圖像質量的考慮，所有高清攝像機均以H.264實時監(jiān)看和MJPEG存儲雙碼流輸出，因此系統(tǒng)存儲容量高達20PB，每秒約會產生200Gbps以上的數(shù)據(jù)流量。同時項目中還使用了多個廠家的高清攝像機、編碼器、NVR、DVR、云臺、IP-SAN，這對作為軟件總集成商的集成能力提出了極高的要求。

　　如何構建高效、安全的城市級高清監(jiān)控中心平臺

　　城市級高清監(jiān)控平臺作為一個超大規(guī)模的基于IT技術的監(jiān)控管理系統(tǒng)，建設時要從安全、可靠角度做全面的考慮。系統(tǒng)建設中，正是秉承了這個思想。在系統(tǒng)搭建中我們采取了多機熱備切換機制，以及業(yè)務負載均衡的服務器集群技術，將業(yè)務、服務整合為一個整體，擺脫對單一服務節(jié)點的依賴，保證系統(tǒng)運行的電信級高可靠。實際部署時通過在重點監(jiān)控區(qū)域前端部署NVR/DVR設備，服務器集群分布式設計，實現(xiàn)重點監(jiān)控地區(qū)設備分散冗余部署，可確保用戶監(jiān)看業(yè)務的永不間斷性。而異地備份策略則可以確保重要數(shù)據(jù)的萬無一失，可在發(fā)生重大災難后及時恢復系統(tǒng)運行。

　　系統(tǒng)采用了集中存儲架構，分控中心集中進行所有錄像資料的循環(huán)存儲;前端和分控有價值的取證資料則在分局長期保存，同時通過NVR作為備用存儲。

　　圖1是系統(tǒng)簡要網(wǎng)絡拓撲圖：系統(tǒng)中包含的1080P高清點位有12044個，和上千個基于DVR的監(jiān)控點，整套系統(tǒng)有600多套各類服務器，2000余套存儲盤柜。

圖1   高清監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

　　大量的設備如何管理?本項目中，我們采取了分而治之、統(tǒng)一管理的思路來解決本系統(tǒng)中大量設備的管理、擴充問題，將大系統(tǒng)分解成多個小的系統(tǒng)，分別解決每個小系統(tǒng)的問題，再把這些小系統(tǒng)堆疊起來進行統(tǒng)一管理。

[nextpage]　　系統(tǒng)共建造了6個分控中心、1個主控中心，即設備并非全部集中在主控中心，也不是以派出所為單位，而是以分控中心為基本單位。原因在于以目前的大數(shù)據(jù)量，如果要將所有的設備全部集中在一起，首先網(wǎng)絡帶寬將無法承載，其次，大量的設備集中在一起，若出現(xiàn)單點故障將導致系統(tǒng)完全不可用。而將系統(tǒng)分攤到派出所，又會帶來大量的場地占用及維護成本、人員成本的直線上升、且網(wǎng)絡節(jié)點過多將帶來復雜的網(wǎng)絡管理問題。因此，在兼顧了現(xiàn)場多項因素后，選擇了7個地點建立了分控、分局圖像中心。

　　當然僅僅將設備分開放置并不能提高系統(tǒng)的安全性，如果管理控制信息全部存在主控中心，同樣會面臨單點故障。系統(tǒng)采用了業(yè)內首創(chuàng)的平行域技術(見圖2)。

圖2   該項目的系統(tǒng)采用了平行域技術

　　通過將平行域內的系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)信息在整個域內進行分布式存儲與共享，極大地減小了各個分控中心對分局圖像中心的依賴。而數(shù)據(jù)的分布式存儲既可以實現(xiàn)用戶的全網(wǎng)漫游，視頻業(yè)務的快速路由，又保證了各分控系統(tǒng)間的獨立性。而當平行域中的某個系統(tǒng)出現(xiàn)了數(shù)據(jù)損壞，通過在其他系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)副本，就可以安全地恢復所丟失的重要數(shù)據(jù)，達到極高的系統(tǒng)安全性。

　　通過系統(tǒng)采用的安全可靠的技術手段，既使得多機容錯、負荷分擔技術得以充分利用，提升了系統(tǒng)的效能，又使得異地容災得以實現(xiàn)，達到了安全性、易用性、可靠性、高效性的完美結合。

　　如何對海量數(shù)據(jù)的高效管理與快速檢索

　　由于涉及到的存儲盤柜數(shù)量眾多，且是多個廠家供貨，再通過廠家提供的磁盤管理軟件對數(shù)據(jù)進行管理和劃分，不同的廠家軟件操作不盡相同，將使得管理工作非常繁雜，也不能直觀。地表示出錄像數(shù)據(jù)與存儲空間的關系。因此，我們構建了一個獨立于硬件的、圖形化的虛擬存儲條帶解決方案，不僅能夠清晰直觀地看到每個共享存儲區(qū)域中高清攝像頭、存儲流媒體服務器、存儲單元等拓撲關系，還使得系統(tǒng)能夠在虛擬存儲條帶上進行數(shù)量、容量上的線性擴充。

　　系統(tǒng)按照“虛擬存儲條帶”自動為高清攝像頭分組，為存儲磁盤分組，通過自動化的手段創(chuàng)建由高清攝像頭組、存儲流媒體服務器和存儲磁盤構建的虛擬存儲條帶;同時，系統(tǒng)支持圖形化的操作，能夠便捷地改變高清攝像頭組、存儲流媒體服務器或存儲磁盤的對應關系。

　　面對前所未有的20PB大數(shù)據(jù)量，其數(shù)據(jù)檢索的效率問題如何解決?如何快速精確定位用戶期望的資料?系統(tǒng)采用了高效的索引構建優(yōu)化方法，文件采用多層、分布、金字塔式的超級索引技術，定位時采用逐層分段查詢訪問的方式(對于層次的數(shù)量根據(jù)應用需求可擴展和控制)，結合優(yōu)化的ASMF媒體文件格式，檢索時能夠快速精確定到文件中的任意幀及視頻段，而不需要分析整個索引，極大地提高了文件定位和響應速度。

　　如何在大型高清項目中應用智能分析技術

　　由于攝像頭數(shù)量太多，傳統(tǒng)的現(xiàn)場人員監(jiān)看已經(jīng)不可行，必須使用智能視頻技術以減少人力成本，系統(tǒng)以插件形式提供了可靈活配置的智能視頻分析功能，在發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫面中的異常情況后，再通知監(jiān)控人員進行告警處理，從而減少了大量的人員配置，更加有效地協(xié)助監(jiān)控人員處理突發(fā)情況，并最大限度的降低誤報和漏報現(xiàn)象，真正的變被動監(jiān)控為主動監(jiān)控，減少了人工干預，確保被防護對象的安全。

　　但必須認識到，智能分析技術的實時應用，限于各種技術條件、現(xiàn)場條件及經(jīng)濟因素考量，并非所有監(jiān)控點位都具備該技術，而一旦事件發(fā)生，豈不又陷入了大海撈針式的人海戰(zhàn)術視頻檢索之中?對此，系統(tǒng)提供了事后的智能視頻分析技術，即使事發(fā)時攝像機未啟用智能分析技術，仍能夠通過事后分析將智能事件檢索出來，無縫的將實時智能分析+事后智能分析技術緊密結合，在大大減少了人員成本的同時，極大提高了案件偵破效率。

　　如何降低存儲設備故障率及節(jié)能設計

　　項目中用到了近三萬塊硬盤，節(jié)能低碳排放的設計是必不可少的，這是考慮大型高清平臺建設水平的另一個重要方面。通過對存儲單元的存儲策略節(jié)能性設計, 在存儲單元提供7×24小時可用性的同時，單塊硬盤卻并非7×24小時工作，從而極大降低了磁盤的損壞的幾率。在獲得最優(yōu)的讀寫性能同時，達到了減少硬盤磨損和能耗的目標，除了直接為系統(tǒng)節(jié)省大量電能消耗，還能通過硬盤發(fā)熱的大幅降低，減少機房空調的用電支出。消除了潛在安全隱患，減少了工作人員對硬盤、機柜、空調的維護時間和成本。

　　在浦東新區(qū)高清城市監(jiān)控項目中，我們與眾多硬件廠商一起從技術、實現(xiàn)方上進行了諸多的創(chuàng)新和優(yōu)化，使得系統(tǒng)在短時間內即投入了實戰(zhàn)，以為2010上海世博會的成功召開保駕護航。