【安防知識(shí)網(wǎng)】雖然高清技術(shù)一直被認(rèn)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(shù)的實(shí)現(xiàn)仍然存在很多問題，比如傳輸、存儲(chǔ)等等。以高清技術(shù)在上海浦東平安城市的應(yīng)用為例，在這樣一個(gè)龐大的項(xiàng)目中，高清的實(shí)現(xiàn)會(huì)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(xiàng)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(huì)在這里拉開帷幕。早在2002年上海取得世博會(huì)舉辦權(quán)時(shí)，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(huì)期間，發(fā)揮治安監(jiān)控系統(tǒng)在加強(qiáng)社會(huì)管理、組織群防群治、預(yù)防打擊犯罪等方面的特殊作用，浦東新區(qū)構(gòu)建了一套城鄉(xiāng)一體、全面覆蓋、內(nèi)外結(jié)合、資源共享的社會(huì)治安監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

　　浦東新區(qū)城市圖像監(jiān)控覆蓋項(xiàng)目要完成一萬三千余個(gè)圖像監(jiān)控點(diǎn)、(其中包括1080P高清監(jiān)控點(diǎn)12044個(gè))、42個(gè)派出所機(jī)房擴(kuò)容、6個(gè)圖像分控中心機(jī)房和1個(gè)分局圖像中心機(jī)房的建設(shè)。項(xiàng)目建成后，將全方位提高浦東新區(qū)監(jiān)控覆蓋面,夯實(shí)平安浦東新區(qū)建設(shè)根基，為富民強(qiáng)區(qū)、構(gòu)建和諧宜人的新浦東創(chuàng)造和諧穩(wěn)定的社會(huì)環(huán)境。

　　而僅從高清攝像機(jī)數(shù)量上來看，本項(xiàng)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(yán)謹(jǐn)性和圖像質(zhì)量的考慮，所有高清攝像機(jī)均以H.264實(shí)時(shí)監(jiān)看和MJPEG存儲(chǔ)雙碼流輸出，因此系統(tǒng)存儲(chǔ)容量高達(dá)20PB，每秒約會(huì)產(chǎn)生200Gbps以上的數(shù)據(jù)流量。同時(shí)項(xiàng)目中還使用了多個(gè)廠家的高清攝像機(jī)、編碼器、NVR、DVR、云臺(tái)、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(gòu)建高效、安全的城市級高清監(jiān)控中心平臺(tái)

　　城市級高清監(jiān)控平臺(tái)作為一個(gè)超大規(guī)模的基于IT技術(shù)的監(jiān)控管理系統(tǒng)，建設(shè)時(shí)要從安全、可靠角度做全面的考慮。系統(tǒng)建設(shè)中，正是秉承了這個(gè)思想。在系統(tǒng)搭建中我們采取了多機(jī)熱備切換機(jī)制，以及業(yè)務(wù)負(fù)載均衡的服務(wù)器集群技術(shù)，將業(yè)務(wù)、服務(wù)整合為一個(gè)整體，擺脫對單一服務(wù)節(jié)點(diǎn)的依賴，保證系統(tǒng)運(yùn)行的電信級高可靠。實(shí)際部署時(shí)通過在重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域前端部署NVR/DVR設(shè)備，服務(wù)器集群分布式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)監(jiān)控地區(qū)設(shè)備分散冗余部署，可確保用戶監(jiān)看業(yè)務(wù)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(zāi)難后及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。

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

　　圖1是系統(tǒng)簡要網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：系統(tǒng)中包含的1080P高清點(diǎn)位有12044個(gè)，和上千個(gè)基于DVR的監(jiān)控點(diǎn)，整套系統(tǒng)有600多套各類服務(wù)器，2000余套存儲(chǔ)盤柜。

圖1   高清監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

　　大量的設(shè)備如何管理?本項(xiàng)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(shè)備的管理、擴(kuò)充問題，將大系統(tǒng)分解成多個(gè)小的系統(tǒng)，分別解決每個(gè)小系統(tǒng)的問題，再把這些小系統(tǒng)堆疊起來進(jìn)行統(tǒng)一管理。

[nextpage]　　系統(tǒng)共建造了6個(gè)分控中心、1個(gè)主控中心，即設(shè)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(shè)備全部集中在一起，首先網(wǎng)絡(luò)帶寬將無法承載，其次，大量的設(shè)備集中在一起，若出現(xiàn)單點(diǎn)故障將導(dǎo)致系統(tǒng)完全不可用。而將系統(tǒng)分?jǐn)偟脚沙鏊?，又?huì)帶來大量的場地占用及維護(hù)成本、人員成本的直線上升、且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)過多將帶來復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理問題。因此，在兼顧了現(xiàn)場多項(xiàng)因素后，選擇了7個(gè)地點(diǎn)建立了分控、分局圖像中心。

　　當(dāng)然僅僅將設(shè)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(huì)面臨單點(diǎn)故障。系統(tǒng)采用了業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的平行域技術(shù)(見圖2)。

圖2   該項(xiàng)目的系統(tǒng)采用了平行域技術(shù)

　　通過將平行域內(nèi)的系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)信息在整個(gè)域內(nèi)進(jìn)行分布式存儲(chǔ)與共享，極大地減小了各個(gè)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(chǔ)既可以實(shí)現(xiàn)用戶的全網(wǎng)漫游，視頻業(yè)務(wù)的快速路由，又保證了各分控系統(tǒng)間的獨(dú)立性。而當(dāng)平行域中的某個(gè)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(fù)所丟失的重要數(shù)據(jù)，達(dá)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(shù)手段，既使得多機(jī)容錯(cuò)、負(fù)荷分擔(dān)技術(shù)得以充分利用，提升了系統(tǒng)的效能，又使得異地容災(zāi)得以實(shí)現(xiàn)，達(dá)到了安全性、易用性、可靠性、高效性的完美結(jié)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(chǔ)盤柜數(shù)量眾多，且是多個(gè)廠家供貨，再通過廠家提供的磁盤管理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)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(chǔ)空間的關(guān)系。因此，我們構(gòu)建了一個(gè)獨(dú)立于硬件的、圖形化的虛擬存儲(chǔ)條帶解決方案，不僅能夠清晰直觀地看到每個(gè)共享存儲(chǔ)區(qū)域中高清攝像頭、存儲(chǔ)流媒體服務(wù)器、存儲(chǔ)單元等拓?fù)潢P(guān)系，還使得系統(tǒng)能夠在虛擬存儲(chǔ)條帶上進(jìn)行數(shù)量、容量上的線性擴(kuò)充。

　　系統(tǒng)按照“虛擬存儲(chǔ)條帶”自動(dòng)為高清攝像頭分組，為存儲(chǔ)磁盤分組，通過自動(dòng)化的手段創(chuàng)建由高清攝像頭組、存儲(chǔ)流媒體服務(wù)器和存儲(chǔ)磁盤構(gòu)建的虛擬存儲(chǔ)條帶;同時(shí)，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(chǔ)流媒體服務(wù)器或存儲(chǔ)磁盤的對應(yīng)關(guān)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(gòu)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(shù)，定位時(shí)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(yīng)用需求可擴(kuò)展和控制)，結(jié)合優(yōu)化的ASMF媒體文件格式，檢索時(shí)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(gè)索引，極大地提高了文件定位和響應(yīng)速度。

　　如何在大型高清項(xiàng)目中應(yīng)用智能分析技術(shù)

　　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(shù)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(jìn)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(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象，真正的變被動(dòng)監(jiān)控為主動(dòng)監(jiān)控，減少了人工干預(yù)，確保被防護(hù)對象的安全。

　　但必須認(rèn)識(shí)到，智能分析技術(shù)的實(shí)時(shí)應(yīng)用，限于各種技術(shù)條件、現(xiàn)場條件及經(jīng)濟(jì)因素考量，并非所有監(jiān)控點(diǎn)位都具備該技術(shù)，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(shù)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(shù)，即使事發(fā)時(shí)攝像機(jī)未啟用智能分析技術(shù)，仍能夠通過事后分析將智能事件檢索出來，無縫的將實(shí)時(shí)智能分析+事后智能分析技術(shù)緊密結(jié)合，在大大減少了人員成本的同時(shí)，極大提高了案件偵破效率。

　　如何降低存儲(chǔ)設(shè)備故障率及節(jié)能設(shè)計(jì)

　　項(xiàng)目中用到了近三萬塊硬盤，節(jié)能低碳排放的設(shè)計(jì)是必不可少的，這是考慮大型高清平臺(tái)建設(shè)水平的另一個(gè)重要方面。通過對存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)策略節(jié)能性設(shè)計(jì), 在存儲(chǔ)單元提供7×24小時(shí)可用性的同時(shí)，單塊硬盤卻并非7×24小時(shí)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(shí)，達(dá)到了減少硬盤磨損和能耗的目標(biāo)，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(jī)房空調(diào)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(jī)柜、空調(diào)的維護(hù)時(shí)間和成本。

　　在浦東新區(qū)高清城市監(jiān)控項(xiàng)目中，我們與眾多硬件廠商一起從技術(shù)、實(shí)現(xiàn)方上進(jìn)行了諸多的創(chuàng)新和優(yōu)化，使得系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)即投入了實(shí)戰(zhàn)，以為2010上海世博會(huì)的成功召開保駕護(hù)航。