【安防知識網(wǎng)】高清視頻海量存儲解決方案

高清網(wǎng)絡(luò)攝像機在某城市監(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)控附帶的存儲解決難度會更大，特別是平安城市的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其實不然，在該系統(tǒng)中采用了目前比較成熟的解決方案，即分布式存儲和集中存儲結(jié)合的方式，同時存儲介質(zhì)也采用了基于適合于高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的NVR存儲系統(tǒng)(見圖3)。

　　以下為每路高清網(wǎng)絡(luò)攝像機所需的存儲容量計算方式(以720P攝像機為例)：

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

　　由于單臺攝像機只需要2Mbps的碼流就可以保證700TVL的實時傳輸和錄像，因此在具體實施的時候設(shè)置為定碼流，在監(jiān)視場景不是很豐富的時候碼流一般在1.5Mbps左右，所以不管是傳輸還是存儲的壓力都和傳統(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、娛樂場所這些區(qū)域采用了前端NVR存儲的解決方案，根據(jù)點位的數(shù)量和存儲數(shù)據(jù)時間的區(qū)別不同采用了4盤位、8盤位、16盤位甚至是20盤位的NVR存儲系統(tǒng)，硬盤可采用比較成熟的1TB數(shù)據(jù)硬盤。同時這些存儲系統(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)與上級聯(lián)網(wǎng)的要求;其它的一些分散點位直接傳輸?shù)娇傊行倪M行存儲。這樣靈活的、實用的、穩(wěn)定的存儲解決方案可以完全消除人們對于平安城市實施高清視頻監(jiān)控存儲的擔(dān)憂。

　　數(shù)據(jù)共享訪問平臺建設(shè)

　　像平安城市這類大型的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)面臨的另外一個重要課題是海量數(shù)據(jù)的交換，因為這類系統(tǒng)除去前端大量的網(wǎng)絡(luò)攝像機的網(wǎng)絡(luò)視頻信號要在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，同時還有中心端存儲、電視墻系統(tǒng)、業(yè)務(wù)終端以及各級分中心都會在任何時刻請求數(shù)據(jù)連接，因此如何搭建一個視頻數(shù)據(jù)的訪問控制系統(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)進行分發(fā)，以滿足終端的訪問。該系統(tǒng)中的各級子系統(tǒng)中的NVR服務(wù)器都具備了視頻轉(zhuǎn)發(fā)的功能，可通過視頻轉(zhuǎn)發(fā)軟件模塊將該區(qū)域的攝像機視頻信號向上級轉(zhuǎn)發(fā)，滿足了后端大容量、多用戶的快速訪問，同時在集中監(jiān)控中心也建立了相應(yīng)的中心轉(zhuǎn)發(fā)平臺，負責(zé)其他分散區(qū)域點位的視頻分發(fā)，并且還負責(zé)了其他分中心的數(shù)據(jù)請求。

　　整個系統(tǒng)點位眾多而且很多區(qū)域是前端子系統(tǒng)，本身具備了存儲能力，因此實際項目中在中心設(shè)計了100TB的存儲系統(tǒng)用于存儲一些前端分散的不具備本地存儲能力的高清攝像機，以及其他的報警錄像、重要錄像等。采用5臺20TB的存儲服務(wù)器分別存儲，每臺負責(zé)一部分，按照存儲計劃進行存儲任務(wù)安排。每臺平均負責(zé)的攝像機路數(shù)為70路，可保障視頻數(shù)據(jù)的高速讀寫，單臺服務(wù)器采用全專業(yè)服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計，充分考慮服務(wù)器的長時間持續(xù)運行，而且采用這種模式還可輕松進行擴展升級，這種存儲模式提升了整個存儲系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護性。

[nextpage]　　針對網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的特點，項目中將高清網(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)訪問服務(wù)，一般4核處理器，雙千兆網(wǎng)卡負載均衡，4GB以上內(nèi)存級別的專業(yè)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)吞吐能力在600Mbps左右，理論上可實現(xiàn)峰值300路高清視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，當然不建議服務(wù)器一直滿負荷運行，時間一長肯定會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此建議每臺轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的同時并發(fā)數(shù)控制在150路是比較合理的解決辦法。

　　表1性能指標中，目前非常穩(wěn)定的是實測值，一般來說轉(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，針對平安城市高清視頻監(jiān)控的特點以及管理平臺軟件模塊化的設(shè)計，設(shè)計將流媒體轉(zhuǎn)發(fā)模塊分別部署到集中存儲服務(wù)器上，通過兩個模塊之間的數(shù)據(jù)處理能力，在完成視頻數(shù)據(jù)在存儲服務(wù)器上存儲的同時，同時通過每臺存儲服務(wù)器剩余的豐富帶寬資源來進行流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。實現(xiàn)大容量，多用戶訪問的負載均衡。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。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 視頻類型性能指標實測值

表2 管理平臺的組成

[nextpage]　　城市高清網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理平臺

　　作為一個系統(tǒng)性的項目建設(shè)，如何將前端各個點位的攝像機、子系統(tǒng)以及后端的服務(wù)模塊進行有效的整合是網(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發(fā)相應(yīng)的管理平臺。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)攝像機完全整合的軟件平臺和硬件平臺(見圖4)，同時整套平臺還根據(jù)用戶的一些輔助需求將原有的部分系統(tǒng)接入了進來，實現(xiàn)了資源合理利用的建設(shè)目標(管理平臺的具體組成部分見表2)。

　　高清視頻監(jiān)控在平安城市中的優(yōu)勢分析

　　高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的前端視頻采集

　　基于標準H.264壓縮算法和高清圖像傳感器高清網(wǎng)絡(luò)攝像機可輕松對監(jiān)控區(qū)域?qū)嵤┣逦挠行У谋O(jiān)視，所帶來的視覺效果是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)無法比擬的。前端攝像機在進行高清視頻采集的同時還可通過攝像機本身集成的音視頻輸入輸出、報警輸入輸出、485控制接口等功能實現(xiàn)音頻監(jiān)聽和報警探測器聯(lián)動、控制等擴展功能。前端攝像機高度集成性和功能性使得高清網(wǎng)絡(luò)攝像機與傳統(tǒng)攝像機相比不僅僅是清晰的提升，還有功能上多樣化。同時高清網(wǎng)絡(luò)攝像機為全數(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。

　　基于H.264的低碼流傳輸和存儲優(yōu)勢

　　基于標準H.264算法的720P高清全實時網(wǎng)絡(luò)攝像機只需要1.5-2Mbps的低碼流，這對于平安城市系統(tǒng)來說，這樣的帶寬要求基本與傳統(tǒng)監(jiān)控中Full D1畫質(zhì)所需要的帶寬相當，同樣存儲壓力也并沒有因為前端是高清攝像機而提升，因此該項目中實現(xiàn)了高清成像低碼流傳輸和存儲實用性的革命性突破，將高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)推向了大規(guī)模的實際應(yīng)用。

　　系統(tǒng)構(gòu)架靈活

　　高清網(wǎng)絡(luò)攝像機具備強大的網(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)，比如不需要單獨的視頻編碼器或者是DVR這些設(shè)備，攝像機本身就可利用已有的光纖專網(wǎng)、公安專網(wǎng)、微波傳輸和3G等進行接入，將前端的音視頻、控制、報警信號直接通過攝像機的網(wǎng)絡(luò)接口傳輸上級監(jiān)控中心。同時在系統(tǒng)建設(shè)時可分步、分級逐步實施，不會影響其他區(qū)域，可適應(yīng)不同類型平安城市的復(fù)雜環(huán)境和特殊功能需求。

　　配套設(shè)施功能強大

　　高清網(wǎng)絡(luò)攝像機作為新興的視頻監(jiān)控設(shè)備，目前很多廠商都推出了相應(yīng)的管理平臺，這些平臺都可進行不同類型的監(jiān)控系統(tǒng)的部署，并且假以時日當攝像機國際標準化后高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的接入將變得更易于實施。

　　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，而且減少了干擾的可能性，強大的網(wǎng)絡(luò)功能更方便設(shè)備安裝、調(diào)試，使整個系統(tǒng)的可實施性、可靠性和穩(wěn)定性大為提高。

　　結(jié)語

　　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態(tài)、公共區(qū)域活動情況、各機關(guān)單位以及其它機構(gòu)的安保狀態(tài)的安全防范平臺，一直以來發(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)用不僅從視覺上帶來震撼的效果，同時前端、后端的全網(wǎng)絡(luò)化、全數(shù)字化的架構(gòu)，以及接下來的智能分析與高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的對接將顛覆傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的模式。在這之前“看不到”、“看不清楚”、“沒起作用”、“當擺設(shè)”這些針對視頻監(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)攝像機在某城市監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用（上）