隨著高清化趨勢逐漸被各地用戶所認可，高清地鐵解決方案也得到了越來越多的應用。與此同時，傳統(tǒng)監(jiān)控平臺存在的問題也日益凸顯。究竟什么樣的監(jiān)控平臺可以更好地解決這些問題，并能大幅提高地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效率和可靠性，本文將就這些問題進行論述和分析。

　　隨著高清化趨勢逐漸被各地用戶所認可，高清地鐵解決方案也得到了越來越多的應用。與此同時，傳統(tǒng)監(jiān)控平臺存在的問題也日益凸顯。究竟什么樣的監(jiān)控平臺可以更好地解決這些問題，并能大幅提高地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效率和可靠性，本文將就這些問題進行論述和分析。

　　高清化是地鐵視頻監(jiān)控的重要趨勢

　　隨著城市化進程不斷加速，城市人口密度日益增加，交通壓力也隨之陡增。作為城市中大容量的快速交通工具，地鐵的出現(xiàn)大大縮短了時空的距離，成為許多大中城市緩解交通擁堵的重要工具之一。從安全角度講，地鐵具有人流密集、人員復雜、活動物體多等特點，因此我國各大城市地鐵的車站、車輛段、停車場等都安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，保障人員及運營行車的安全。

　　近兩年，隨著業(yè)務的深化和細化，用戶對地鐵監(jiān)控系統(tǒng)也提出了更多更高的需求，從最初能簡單看到圖像，到現(xiàn)階段要求看到清晰的圖像以及未來更多基于高清圖像的智能分析，提高地鐵運營及安保的效率。高清化也因此成為地鐵視頻監(jiān)控一個非常重要的發(fā)展趨勢，同時也越來越受到業(yè)主及設計單位的重視和關注。

　　什么是高清，什么樣的系統(tǒng)算是高清監(jiān)控系統(tǒng)呢?國際上，SMPTE(美國電影電視工程師協(xié)會)定義的兩個標準SMPTE296M和SMPTE274M都對高清有明確的定義，但是該標準基于圖像格式的定義更多地是集中在前端的圖像采集設備端。實際上，真正的高清不僅僅是指能夠完成前端高清的采集設備，而是一套能夠實現(xiàn)從前端到后端都實現(xiàn)高清的系統(tǒng)，這樣一套系統(tǒng)也對網(wǎng)絡、存儲、管理平臺都提出了更多的要求。

　　傳統(tǒng)監(jiān)控平臺組成及碼流走向圖

　　高清化對地鐵監(jiān)控管理平臺的挑戰(zhàn)

　　監(jiān)控管理平臺作為地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的大腦中樞，它對于高清化適應性的優(yōu)劣直接會影響到整套監(jiān)控系統(tǒng)的效率和可靠性。傳統(tǒng)的監(jiān)控平臺存在什么問題，什么樣的監(jiān)控管理平臺才能適應高清趨勢下地鐵監(jiān)控點的密集部署要求呢?

　　傳統(tǒng)的地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)在車站、車輛段的方案中采用了存儲服務器，流媒體轉發(fā)技術：

　　攝像頭輸出的模擬圖像經(jīng)過編碼器數(shù)字化壓縮后輸出兩路碼流，一路是存儲碼流，經(jīng)過文件服務器存儲到磁盤陣列中;另一路實時流，通過轉發(fā)服務器分發(fā)滿足多用戶同時監(jiān)看的需求。當系統(tǒng)規(guī)模只有幾十路標清圖像時，這種平臺架構還能完成各種調度業(yè)務。但隨著車站監(jiān)控的規(guī)模變大，采用高清系統(tǒng)后，流媒體轉發(fā)模式的性能瓶頸便凸顯出來。其缺點如下：[nextpage]

　　1、轉發(fā)服務器規(guī)模隨著監(jiān)控點數(shù)的增加成等比例上升，尤其在未來高清圖像需求出現(xiàn)的情況下，要么增加轉發(fā)和存儲服務器數(shù)量，要么大大增加服務器的檔次。因為服務器的性能成為了方案中的性能瓶頸。

　　2、系統(tǒng)存在著車站級的全局故障點，當其中某臺轉發(fā)服務器發(fā)生故障時，將會影響其所管理的多路視頻圖像的存儲和實時監(jiān)看，不符合地鐵對監(jiān)控系統(tǒng)的高可靠性要求。雖然可以通過冗余服務器來解決，但是每個車站配置冗余服務器從成本角度考慮，現(xiàn)實工程中很少實際進行應用。

　　3、大量的服務器及其設備機架不僅占據(jù)了大量設備的空間，不符合綠色環(huán)保，更致命的是大大增加了系統(tǒng)不可靠性，同時還增加了系統(tǒng)的故障點。

　　另外還有一些廠家針對地鐵行業(yè)提出如下解決方案：

　　在圖2中，編碼器仍然輸出兩路碼流：實時流和存儲流。只是實時流由之前的單播流變了組播流，當多個用戶同時點擊同一路圖像時，通過網(wǎng)絡設備的組播功能實現(xiàn)分發(fā)，如圖2中標號1的虛線所示。同時將文件服務器和磁盤陣列合一了，即通過一臺設備同時安裝存儲回放管理軟件和磁盤陣列，省略了單獨的服務器設備，減少了故障點。此方案解決了上面流媒體分發(fā)的瓶頸問題，卻并未減少服務器性能問題，反而突出了存儲文件服務器的性能問題。

　　改進后的平臺組成及碼流走向圖

　　存儲文件服務器(NVR)不僅需要完成對任務調度功能、存儲資源的管理、視頻的檢索回放需求，更耗費性能的是大量的文件存儲任務。在進入高清時代以后，碼流的帶寬需求是之前標清的3-4倍，由此帶來的是更大的IOPS(每秒進行讀寫操作的次數(shù))和更大的帶寬處理能力需求，系統(tǒng)的瓶頸問題就更加突出。

　　另外需要指出的是，圖2的解決方案從地鐵行業(yè)的應用來說還存在一個較大的問題。整個系統(tǒng)僅在OCC處存在統(tǒng)一的管理服務器，車站僅有存儲設備(NVR)。地鐵行業(yè)中CCTV的圖像需要接入到ISCS系統(tǒng)的客戶端，因此必需對服務器的進行二次開發(fā)才能實現(xiàn)和ISCS系統(tǒng)的融合。ISCS在車站的控制終端的命令流將不可避免地和OCC管理服務器進行通信，這大大增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性：網(wǎng)絡故障或中心管理服務器宕機將會影響整個系統(tǒng)的可靠運行。[nextpage]

　　監(jiān)控平臺面對高清化的應對策略

　　應該說前面2種方案的主要瓶頸在于平臺架構和存儲方式。相應的解決辦法也很簡單：只要實時視頻流和存儲流均不經(jīng)過服務器而是直接傳輸?shù)娇蛻舳?，編碼器或存儲設備;由轉發(fā)變?yōu)橹彼?，由文件存儲變?yōu)榉俏募?shù)據(jù)塊存儲，結合網(wǎng)絡設備的組播功能實現(xiàn)大規(guī)模的分發(fā)，便可很好的解決上述問題。

　　在圖3中，紅色虛線的實時流和藍色虛線的監(jiān)控流直接通過網(wǎng)絡設備傳輸?shù)较鄳慕獯a器或客戶端和存儲設備，中間沒有經(jīng)過任何服務器，并且通過交換機的組播技術來滿足大量用戶同時觀看的需求。因此，將服務器從繁重的流媒體轉發(fā)任務中解放出來，僅負責設備的注冊管理，信令的分發(fā)，使單臺服務器可以輕松管理幾千路視頻，降低了系統(tǒng)整體功耗的同時也減少了故障點。同時存儲的方式也由文件存儲轉變?yōu)槁銛?shù)據(jù)塊存儲方式，減少了數(shù)據(jù)轉文件的這個不必要的步驟，大大減輕了磁盤陣列的壓力。這種架構的監(jiān)控系統(tǒng)也能更好適應未來高清視頻帶來的大流量、高帶寬的沖擊。優(yōu)點如下：

　　1、監(jiān)控點數(shù)的規(guī)模和服務器數(shù)量不存在強相關性，單臺視頻管理服務器可以滿足幾千路的標清，高清圖像監(jiān)控，系統(tǒng)中不存在瓶頸問題。

　　2、系統(tǒng)中不存在車站級全局故障點，由于采用了類似電信領域中的軟交換架構(業(yè)務流和控制流相分離)，無論是管理服務器還是存儲服務器發(fā)生故障均不會中斷監(jiān)控實時流，存儲流也不受影響，保障了監(jiān)控數(shù)據(jù)仍然正常的記錄，從架構上極大地保證了系統(tǒng)的高可靠性。

　　3、當出現(xiàn)突發(fā)事件或事故，出現(xiàn)多個熱點區(qū)域的時候，大規(guī)模突發(fā)的流量通過組播技術由交換機來進行復制、分發(fā)，從而輕松解決大規(guī)模多用戶問題，滿足公安和運營管理方緊急情況下的調度要求。

　　4、裸數(shù)據(jù)直存的方式大大減小了磁盤陣列性能的壓力，使其能夠輕松應對大規(guī)模高清圖像輸入同時且保證多路高清回放。裸數(shù)據(jù)塊的方式也使數(shù)據(jù)所看即所存，所存即所用，所用即回放的高性能，保障了地鐵行業(yè)應對緊急事件能快速處理的根本要求。[nextpage]

　　另外，圖3的兩級服務器架在和ISCS系統(tǒng)集成后，仍然能保證監(jiān)控系統(tǒng)自身的高可靠性，單臺服務器故障不影響系統(tǒng)其它服務器正常使用。目前針對地鐵行業(yè)高可靠性的需求，越來越多的廠商也提供針對服務器高可靠的熱備技術，如圖4所示：

　　高可靠的服務器N+1設備

　　在圖4中，通過在上級管理域，如OCC、派出所，配置一臺熱備冗余管理服務器，從而實現(xiàn)對其下面管轄的N個車站或派出所本地的管理服務器實現(xiàn)熱備：其中任何一臺管理服務器出現(xiàn)故障將由熱備服務器自動接管。由于服務器接管的僅是信令流，不涉及存儲流和實時流，不會造成對骨干網(wǎng)絡的沖擊，很好地滿足了地鐵行業(yè)對監(jiān)控系統(tǒng)高可靠性的要求。

　　結束語

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)在保障地鐵安全中發(fā)揮的作用越來越大，用戶對監(jiān)控管理平臺的要求也越來越高。隨著高清的普及，高清化的監(jiān)控平臺必將在地鐵行業(yè)中得到更多的應用。在關注高清監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務實現(xiàn)的同時，更應該重視監(jiān)控平臺的效率和可靠性，這樣在關鍵時刻才能發(fā)揮其作用，給用戶帶來真正的價值。