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            發布時間:2020-11-03 10:42:13

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            高清化趨勢下地鐵視頻監控平臺發展

            • 分類:行業新聞
            • 作者:
            • 來源:
            • 發布時間:2012-07-09 00:00
            • 訪問量:

            【概要描述】

            高清化趨勢下地鐵視頻監控平臺發展

            【概要描述】

            • 分類:行業新聞
            • 作者:
            • 來源:
            • 發布時間:2012-07-09 00:00
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            詳情

            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,傳統監控平臺存在的問題也日益凸顯。究竟什么樣的監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控系統的效率和可靠性,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控系統,保障人員及運營行車的安全。

            近兩年,隨著業務的深化和細化,用戶對地鐵監控系統也提出了更多更高的需求,從最初能簡單看到圖像,到現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控一個非常重要的發展趨勢,同時也越來越受到業主及設計單位的重視和關注。

            什么是高清,什么樣的系統算是高清監控系統呢?國際上,SMPTE(美國電影電視工程師協會)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,而是一套能夠實現從前端到后端都實現高清的系統,這樣一套系統也對網絡、存儲、管理平臺都提出了更多的要求。

            高清化對地鐵監控管理平臺的挑戰

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

            傳統的地鐵視頻監控系統在車站、車輛段的方案中采用了存儲服務器,流媒體轉發技術:

            攝像頭輸出的模擬圖像經過編碼器數字化壓縮后輸出兩路碼流,一路是存儲碼流,經過文件服務器存儲到磁盤陣列中;另一路實時流,通過轉發服務器分發滿足多用戶同時監看的需求。當系統規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務。但隨著車站監控的規模變大,采用高清系統后,流媒體轉發模式的性能瓶頸便凸顯出來。其缺點如下:

                1、轉發服務器規模隨著監控點數的增加成等比例上升,尤其在未來高清圖像需求出現的情況下,要么增加轉發和存儲服務器數量,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、系統存在著車站級的全局故障點,當其中某臺轉發服務器發生故障時,將會影響其所管理的多路視頻圖像的存儲和實時監看,不符合地鐵對監控系統的高可靠性要求。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了大量設備的空間,不符合綠色環保,更致命的是大大增加了系統不可靠性,同時還增加了系統的故障點。

            另外還有一些廠家針對地鐵行業提出如下解決方案:

            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,通過網絡設備的組播功能實現分發。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。

            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)和更大的帶寬處理能力需求,系統的瓶頸問題就更加突出。

            另外需要指出的是,解決方案從地鐵行業的應用來說還存在一個較大的問題。整個系統僅在OCC處存在統一的管理服務器,車站僅有存儲設備(NVR)。地鐵行業中CCTV的圖像需要接入到ISCS系統的客戶端,因此必需對服務器的進行二次開發才能實現和ISCS系統的融合。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,這大大增加了系統的不穩定性:網絡故障或中心管理服務器宕機將會影響整個系統的可靠運行。

            監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過服務器而是直接傳輸到客戶端,編碼器或存儲設備;由轉發變為直送,由文件存儲變為非文件數據塊存儲,結合網絡設備的組播功能實現大規模的分發,便可很好的解決上述問題。

            實時流和藍色虛線的監控流直接通過網絡設備傳輸到相應的解碼器或客戶端和存儲設備,中間沒有經過任何服務器,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任務中解放出來,僅負責設備的注冊管理,信令的分發,使單臺服務器可以輕松管理幾千路視頻,降低了系統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為裸數據塊存儲方式,減少了數據轉文件的這個不必要的步驟,大大減輕了磁盤陣列的壓力。這種架構的監控系統也能更好適應未來高清視頻帶來的大流量、高帶寬的沖擊。優點如下:

                1、監控點數的規模和服務器數量不存在強相關性,單臺視頻管理服務器可以滿足幾千路的標清,高清圖像監控,系統中不存在瓶頸問題。

              2、系統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生故障均不會中斷監控實時流,存儲流也不受影響,保障了監控數據仍然正常的記錄,從架構上極大地保證了系統的高可靠性。

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

              4、裸數據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模高清圖像輸入同時且保證多路高清回放。裸數據塊的方式也使數據所看即所存,所存即所用,所用即回放的高性能,保障了地鐵行業應對緊急事件能快速處理的根本要求。

            另外,兩級服務器架在和ISCS系統集成后,仍然能保證監控系統自身的高可靠性,單臺服務器故障不影響系統其它服務器正常使用。目前針對地鐵行業高可靠性的需求,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

            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熱備:其中任何一臺管理服務器出現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,不會造成對骨干網絡的沖擊,很好地滿足了地鐵行業對監控系統高可靠性的要求。

            結束語

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

                                                               (來源:中安網)

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