鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)云存儲(chǔ)應(yīng)用研究

于東旭

（中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司，北京 100860）

0 引言

行車安全始終是高速鐵路發(fā)展的第一要?jiǎng)?wù)，同時(shí)也向鐵路各業(yè)務(wù)系統(tǒng)在安全性和穩(wěn)定性上提出了更高要求。鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)涉及鐵路運(yùn)輸指揮，是治安防范的重要措施，也是確保運(yùn)營(yíng)安全的重要手段。隨著高速鐵路相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)已在保障安全生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)發(fā)揮著積極作用。但由于鐵路業(yè)務(wù)的專有性和特殊性，與公安、智慧城市以及其他行業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍處于發(fā)展水平較低的階段，尤其在存儲(chǔ)方面，大多數(shù)仍在采用SAN存儲(chǔ)模式。

當(dāng)前視頻監(jiān)控技術(shù)逐漸向高清化、智能化發(fā)展，利用大數(shù)據(jù)分析、人工智能技術(shù)才能將視頻數(shù)據(jù)的價(jià)值真正發(fā)揮出來(lái)，將海量視頻數(shù)據(jù)共享給更多的上層應(yīng)用，以保障鐵路高效安全生產(chǎn)。未來(lái)鐵路是大數(shù)據(jù)的時(shí)代，鐵路綜合視頻存儲(chǔ)將迎來(lái)革命性的變化，后臺(tái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的快速寫入和讀取是前端技術(shù)可靠的關(guān)鍵。大量視頻應(yīng)用在為鐵路安全生產(chǎn)保駕護(hù)航的同時(shí)，更要保證后臺(tái)數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定。隨著云計(jì)算的發(fā)展，軟件定義的產(chǎn)品逐漸出現(xiàn)，可以更好地突破限制，滿足對(duì)存儲(chǔ)的更高要求，并在各行業(yè)得到大規(guī)模應(yīng)用。

軟件定義分布式存儲(chǔ)基于通用服務(wù)器，將系統(tǒng)與硬件有機(jī)組合，利用分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)組成集群資源池，共享資源，統(tǒng)一管理，靈活擴(kuò)展，這類存儲(chǔ)系統(tǒng)即被業(yè)界稱為云存儲(chǔ)。在此從云存儲(chǔ)的相關(guān)技術(shù)特點(diǎn)入手，研究探討鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)中分布式存儲(chǔ)應(yīng)用的幾種可行方案[1]。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著2008年京津城際鐵路的開通運(yùn)營(yíng)，鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨著高速鐵路和客運(yùn)專線一同建設(shè)。鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)遵循《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（試行）》（運(yùn)基通信〔2008〕630號(hào)）、TB 10085—2009《鐵路圖像通信設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]和《京滬高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則設(shè)備配置的會(huì)議紀(jì)要》（運(yùn)基通信〔2010〕412號(hào)）等相關(guān)規(guī)范，主要監(jiān)控區(qū)域?yàn)椋褐匾獧C(jī)房（通信、信號(hào)、牽引變電、電力和信息）內(nèi)部和外部、站房咽喉區(qū)、聯(lián)絡(luò)線與正線關(guān)鍵交叉點(diǎn)、治安復(fù)雜區(qū)段、公跨鐵橋梁等；圖像質(zhì)量采用標(biāo)清模式，分辨率為CIF或4CIF；單路視頻圖像存儲(chǔ)時(shí)間為普通圖像3 d、重點(diǎn)圖像15 d、告警圖像30 d，各車站一般需要50～200 TB存儲(chǔ)空間。傳統(tǒng)鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。

圖1 傳統(tǒng)鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

1.2 存儲(chǔ)現(xiàn)狀分析

（1）故障點(diǎn)多。鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻存儲(chǔ)服務(wù)器、視頻管理服務(wù)器以及磁盤陣列組成，這其中的任意一環(huán)出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)下的所有視頻都將失效。

（2）擴(kuò)展不靈活。傳統(tǒng)存儲(chǔ)IP-SAN模式是硬件定義的存儲(chǔ)方式，該方式依賴專用硬件磁盤柜對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)讀寫性能受限于磁盤柜機(jī)頭，每個(gè)機(jī)頭可控制的硬盤數(shù)量有限（一般不超過(guò)16塊硬盤）。進(jìn)行存儲(chǔ)擴(kuò)容時(shí)，在存儲(chǔ)空間無(wú)備份的情況下，需對(duì)既有RAID冗余保護(hù)模式進(jìn)行格式化，既有存儲(chǔ)內(nèi)視頻將全部丟失。

（3）性能低?，F(xiàn)有存儲(chǔ)模式在擴(kuò)容時(shí)會(huì)導(dǎo)致讀寫性能下降且數(shù)據(jù)恢復(fù)速度慢，恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)系統(tǒng)性能影響嚴(yán)重，整個(gè)系統(tǒng)不能做到全時(shí)在線維護(hù)及擴(kuò)容。

（4）數(shù)據(jù)無(wú)法共享及綜合利用。IP-SAN存儲(chǔ)的邏輯空間只能固定給單一的上層應(yīng)用使用，空間需要預(yù)先規(guī)劃，后期難以調(diào)整，容易形成數(shù)據(jù)孤島。

（5）可靠性低?，F(xiàn)有存儲(chǔ)利用RAID作為冗余保護(hù)，只能做到每臺(tái)磁盤陣列同時(shí)允許損壞1～2塊硬盤，且無(wú)法在設(shè)備間進(jìn)行負(fù)載均衡。

1.3 面臨的挑戰(zhàn)

隨著時(shí)代發(fā)展，自2016年以來(lái)，原中國(guó)鐵路總公司陸續(xù)發(fā)布TB 10006—2016《鐵路通信設(shè)計(jì)規(guī)范》、《高速鐵路反恐與公安標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（鐵總辦〔2016〕174號(hào)）、《關(guān)于發(fā)布設(shè)計(jì)時(shí)速200 km及以上鐵路區(qū)間線路視頻監(jiān)控設(shè)置有關(guān)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)的通知》（鐵總建設(shè)〔2016〕18號(hào)）和Q/CR 575—2017《鐵路綜合視頻技術(shù)規(guī)范》[3]，對(duì)鐵路綜合視頻監(jiān)控的清晰度以及存儲(chǔ)時(shí)間提出更高要求，由標(biāo)清（4CIF）提升至高清（1080P），涉及公共安全的圖像信息存儲(chǔ)時(shí)限應(yīng)不少于90 d，以上要求均會(huì)造成存儲(chǔ)系統(tǒng)容量大幅增長(zhǎng)。另外，“智能京張”“智能京雄”關(guān)于周界防護(hù)、人臉識(shí)別等應(yīng)用要求，更加豐富了鐵路綜合視頻監(jiān)控的上層應(yīng)用。

目前全路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)已發(fā)展至15萬(wàn)余路，需要龐大的存儲(chǔ)系統(tǒng)作為支撐，同時(shí)系統(tǒng)存儲(chǔ)部分還需要依照上述標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行擴(kuò)容改造。但現(xiàn)有技術(shù)擴(kuò)容面臨存儲(chǔ)擴(kuò)容困難、成本高及并發(fā)讀寫性能劣化等問(wèn)題，同時(shí)機(jī)房空間有限，都嚴(yán)重影響了升級(jí)改造工作。綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在穩(wěn)定安全、靈活擴(kuò)容、數(shù)據(jù)共享等方面提出新的要求，而云存儲(chǔ)技術(shù)可以很好地滿足這些新要求。

2 云存儲(chǔ)概述

2.1 云存儲(chǔ)定義

云計(jì)算是分布式處理（Distributed Computing）、并行處理（Parallel Computing）和網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）的發(fā)展，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)智能地將復(fù)雜計(jì)算拆分成許多復(fù)雜度較低的計(jì)算，然后利用集群中多個(gè)服務(wù)器并行計(jì)算，并將處理結(jié)果回傳給用戶。

將云計(jì)算的概念擴(kuò)展，云存儲(chǔ)是利用高速網(wǎng)絡(luò)搭建的一套分布式文件系統(tǒng)集群[4-5]，利用軟件靈活調(diào)配集群內(nèi)部存儲(chǔ)、計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源，利用虛擬化技術(shù)將資源整合為資源池對(duì)上層應(yīng)用提供靈活方便的服務(wù)[6]。這種架構(gòu)可以更加充分靈活地利用資源，節(jié)約空間，簡(jiǎn)化運(yùn)維和使用流程，還可以保證數(shù)據(jù)的安全性。

2.2 云存儲(chǔ)特點(diǎn)

（1）線性擴(kuò)展?？梢造`活地線性擴(kuò)展性能和存儲(chǔ)容量，以達(dá)到海量存儲(chǔ)的目的。

（2）高可用?？梢栽诩褐腥我獠考p壞時(shí)不影響上層業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)完整性，達(dá)到全時(shí)在線。

（3）負(fù)載均衡?？梢栽诩褐袑?shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的負(fù)載均衡。

（4）共享資源。將分布式存儲(chǔ)內(nèi)數(shù)據(jù)形成有機(jī)整體，通過(guò)結(jié)構(gòu)化分類為上層應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（5）軟件定義。針對(duì)不同上層應(yīng)用，靈活調(diào)整數(shù)據(jù)塊大小及分類，使性能達(dá)到最佳。

（6）靈活I(lǐng)OPS。采用分布式架構(gòu)可以滿足大型業(yè)務(wù)對(duì)高讀寫性能的需求。

3 云存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)

云存儲(chǔ)在架構(gòu)上可以稱為分布式存儲(chǔ)。分布式存儲(chǔ)就是將標(biāo)準(zhǔn)X86服務(wù)器的分散存儲(chǔ)資源如HDD、SSD等虛擬成為一個(gè)整體資源，并對(duì)虛擬機(jī)以及上層應(yīng)用提供工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的SCSI、iSCSI、SMB、NFS接口，進(jìn)而形成一個(gè)虛擬的存儲(chǔ)整體，使用戶最終面對(duì)龐大的存儲(chǔ)容量，無(wú)需關(guān)心存儲(chǔ)內(nèi)部架構(gòu)及原理。

3.1 云存儲(chǔ)組成

分布式存儲(chǔ)從架構(gòu)上可分為3部分：元數(shù)據(jù)服務(wù)器（MDS）、數(shù)據(jù)服務(wù)器（DS）以及客戶端[7]。元數(shù)據(jù)服務(wù)器管理存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)以及處理客戶端發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”[8]；數(shù)據(jù)服務(wù)器用于存放文件數(shù)據(jù)；客戶端向系統(tǒng)發(fā)送讀寫請(qǐng)求。該架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能夠同時(shí)提升容量和性能，增強(qiáng)系統(tǒng)的彈性。分布式存儲(chǔ)架構(gòu)見圖2。

圖2 分布式存儲(chǔ)架構(gòu)

3.2 實(shí)現(xiàn)機(jī)制原理

云存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制就是將數(shù)據(jù)分散地存儲(chǔ)在不同物理空間的多個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器上，并把這些不同物理位置的資源虛擬成統(tǒng)一的資源池。在分布式系統(tǒng)中，文件數(shù)據(jù)被切分成等大小的若干數(shù)據(jù)分塊（Chunk），每個(gè)數(shù)據(jù)分塊可復(fù)制成多個(gè)副本，分散在多個(gè)DS中，該文件的元數(shù)據(jù)信息包含所有數(shù)據(jù)分塊及其副本的位置信息，作為后續(xù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的依據(jù)。一般情況下，為保證系統(tǒng)容量均衡和負(fù)載均衡，所有數(shù)據(jù)分塊均以完全隨機(jī)的方式分布在系統(tǒng)內(nèi)所有數(shù)據(jù)服務(wù)器內(nèi)。但對(duì)于某些高要求應(yīng)用，如“存儲(chǔ)即計(jì)算”框架下的應(yīng)用程序，需要對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置有更精細(xì)的控制，用戶可以指定數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)的DS。數(shù)據(jù)分塊的大小也可由用戶指定，用戶根據(jù)應(yīng)用的訪問(wèn)模式對(duì)單個(gè)文件選擇最適合的分塊大小。數(shù)據(jù)量小于分塊設(shè)定大小的數(shù)據(jù)分塊（通常是小文件或文件尾塊），其真實(shí)存儲(chǔ)空間與實(shí)際大小相符，不會(huì)出現(xiàn)塊內(nèi)碎片。

3.3 服務(wù)實(shí)現(xiàn)流程

在分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中，一個(gè)完整的數(shù)據(jù)訪問(wèn)流程需要MDS、客戶端以及DS三者相互通信協(xié)調(diào)完成。一般情況下，數(shù)據(jù)訪問(wèn)都是由客戶端開始，當(dāng)客戶端接收到來(lái)自應(yīng)用的文件訪問(wèn)時(shí)，會(huì)根據(jù)需要發(fā)送相應(yīng)的訪問(wèn)請(qǐng)求到DS和MDS，并處理DS和MDS的響應(yīng)，并將結(jié)果返回至上層應(yīng)用。數(shù)據(jù)訪問(wèn)流程見圖3。

圖3 數(shù)據(jù)訪問(wèn)流程

（1）文件讀操作?？蛻舳耸紫刃枰騇DS發(fā)送請(qǐng)求，獲取該文件的數(shù)據(jù)分塊分布信息，結(jié)合文件讀操作所帶參數(shù)（偏移量和長(zhǎng)度），將該讀操作指令轉(zhuǎn)換為1個(gè)或者多個(gè)不同的讀請(qǐng)求，每個(gè)指令面向1個(gè)數(shù)據(jù)分塊。隨后，客戶端將該請(qǐng)求發(fā)往數(shù)據(jù)分塊所在的DS，當(dāng)所讀取分塊數(shù)據(jù)從DS返回后，客戶端負(fù)責(zé)截取或組裝數(shù)據(jù)，并將結(jié)果返回至上層應(yīng)用，完成整個(gè)文件的讀操作。

（2）文件寫操作。文件寫操作同樣需要客戶端與DS和MDS交互?？蛻舳耸盏缴蠈討?yīng)用的文件寫請(qǐng)求時(shí)，首先向MDS發(fā)送請(qǐng)求獲取可寫入的DS列表，隨后根據(jù)文件寫操作參數(shù)（偏移量和長(zhǎng)度），將待寫入數(shù)據(jù)拆分成多個(gè)數(shù)據(jù)分塊，選擇合適的DS發(fā)送數(shù)據(jù)分塊的寫請(qǐng)求，當(dāng)所有DS響應(yīng)后，客戶端整理最終結(jié)果返回給上層應(yīng)用。與讀操作不同，寫操作還需要考慮文件的副本需求，當(dāng)文件使用多副本時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)分塊均會(huì)被復(fù)制多份，并按照策略選擇不同的DS存儲(chǔ)。對(duì)于不涉及數(shù)據(jù)操作的元數(shù)據(jù)操作，客戶端接收到這類文件訪問(wèn)請(qǐng)求后，將只與MDS通信。這類操作包括：針對(duì)目錄的操作、刪除、創(chuàng)建、更改權(quán)限等。

3.4 容錯(cuò)機(jī)制

在云存儲(chǔ)中常用的容錯(cuò)方式主要為副本或糾刪碼（EC）[9]。

（1）副本方式。將同一份數(shù)據(jù)1∶1的多次存儲(chǔ)，在一些數(shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)通過(guò)剩余的副本進(jìn)行恢復(fù)。該方式可將數(shù)據(jù)多次復(fù)制，實(shí)現(xiàn)2副本、多副本備份。安全性極高，但同時(shí)將占用更多的存儲(chǔ)資源空間和能耗。副本原理見圖4。

圖4 副本原理

（2）糾刪碼方式。該方法通過(guò)軟件計(jì)算方法保障數(shù)據(jù)的高可用。將數(shù)據(jù)切分成各種粒度的數(shù)據(jù)塊，利用算法計(jì)算出許多冗余校驗(yàn)數(shù)據(jù)塊，并將這些數(shù)據(jù)塊分散存儲(chǔ)在不同的物理位置。通過(guò)對(duì)n塊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)塊計(jì)算得到m塊冗余數(shù)據(jù)。對(duì)于這n+m的數(shù)據(jù)塊，一旦其中m個(gè)塊出錯(cuò)時(shí)（包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù)），可以通過(guò)相應(yīng)的回歸算法復(fù)原基礎(chǔ)n塊數(shù)據(jù)[10]。磁盤利用率為n/（n+m）。與副本相比，糾刪碼方式更加先進(jìn)，磁盤利用率更高。糾刪碼原理見圖5。

圖5 糾刪碼原理

綜上所述，軟件定義分布式存儲(chǔ)的核心是利用軟件系統(tǒng)高效靈活的算法，將數(shù)據(jù)隨機(jī)分布存儲(chǔ)在不同物理位置，將軟件與硬件耦合。利用分布式算法及虛擬化技術(shù)將集群內(nèi)的存儲(chǔ)資源進(jìn)行靈活自動(dòng)化調(diào)配，為用戶提供整體存儲(chǔ)服務(wù)，具有分布式擴(kuò)展、集中存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)加密等優(yōu)點(diǎn)。

4 鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)云存儲(chǔ)方案

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻核心節(jié)點(diǎn)、視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)、Ⅰ類視頻接入節(jié)點(diǎn)、Ⅱ類視頻接入節(jié)點(diǎn)、視頻采集點(diǎn)、視頻匯集點(diǎn)、視頻終端和承載網(wǎng)絡(luò)組成[11]，其架構(gòu)見圖6。

存儲(chǔ)主要設(shè)置在Ⅰ類及Ⅱ類視頻接入節(jié)點(diǎn)，目前鐵路各節(jié)點(diǎn)間通信依靠鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)，以千兆鏈路為主，個(gè)別線路依靠OTN技術(shù)實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)兆以上通信，磁盤陣列與存儲(chǔ)服務(wù)器通信。采用云存儲(chǔ)方式，云存儲(chǔ)集群內(nèi)部自己搭建萬(wàn)兆局域網(wǎng)通信，存儲(chǔ)服務(wù)器及磁盤陣列更換為整體的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)。云存儲(chǔ)視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖7。根據(jù)高速鐵路點(diǎn)多線長(zhǎng)的特點(diǎn)，提出以下云存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)方案。

圖6 鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

圖7 云存儲(chǔ)視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.1 站站云方案

各站均部署1個(gè)存儲(chǔ)本站圖像的云存儲(chǔ)集群。針對(duì)目前的IP-SAN架構(gòu)，僅對(duì)既有的IP-SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行更換。站站云方案見圖8。

（1）方案優(yōu)點(diǎn)：①與之前的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)比較，架構(gòu)變化最?。虎趯?duì)各站之間數(shù)據(jù)網(wǎng)帶寬壓力無(wú)影響；③與之前的IP-SAN存儲(chǔ)比較，提高了單站存儲(chǔ)的可靠性。

（2）方案缺點(diǎn)：①由于至少需要3臺(tái)云服務(wù)器才能組成1個(gè)云存儲(chǔ)集群，所以造成投資成本高，且需維護(hù)設(shè)備較多；②單站存儲(chǔ)容量相對(duì)較小，無(wú)法有效發(fā)揮云存儲(chǔ)集群海量存儲(chǔ)的價(jià)值。

圖8 站站云方案

4.2 手拉手備份方案

基于鐵路網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，應(yīng)用云存儲(chǔ)需具有遠(yuǎn)程保護(hù)的功能，提出手拉手備份方案（見圖9）。具體方案為：所有Ⅰ類節(jié)點(diǎn)和Ⅱ類節(jié)點(diǎn)都部署存儲(chǔ)設(shè)備，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可備份至臨近節(jié)點(diǎn)組成云架構(gòu)，一旦本站存儲(chǔ)集群出現(xiàn)故障，就可以將視頻業(yè)務(wù)切換至臨站。

（1）方案優(yōu)點(diǎn)：①利用云存儲(chǔ)的特性，做到站點(diǎn)級(jí)的備份保護(hù)；②業(yè)務(wù)正常使用時(shí)對(duì)各站之間帶寬無(wú)影響。

圖9 手拉手備份方案

（2）方案缺點(diǎn)：①需要在建設(shè)初期為每站都預(yù)留部分臨站的備用空間，會(huì)增加投資成本；②故障時(shí)業(yè)務(wù)切向備用連接到臨站，會(huì)導(dǎo)致站間流量瞬間加大，帶寬壓力變大。

4.3 相對(duì)集中云

在大站部署分布式云存儲(chǔ)集群，將相鄰的容量需求較小的車站視頻集中存儲(chǔ)到大站，可根據(jù)不同線路特點(diǎn)靈活部署。相對(duì)集中云方案見圖10。

（1）方案優(yōu)點(diǎn)：①幾個(gè)車站形成1個(gè)云，資源相對(duì)集中，可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，能更好地發(fā)揮云存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)；②大大減小了小站機(jī)房的空間壓力；③在建設(shè)初期就已經(jīng)根據(jù)線路各站間數(shù)據(jù)網(wǎng)帶寬情況和小站碼流總量進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。

（2）方案缺點(diǎn)：對(duì)小站與大站之間的網(wǎng)絡(luò)形成依賴。

圖10 相對(duì)集中云方案

鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)有別于一般公眾行業(yè)的安防系統(tǒng)，它具有點(diǎn)多線長(zhǎng)帶寬有限的特點(diǎn)?；阼F路自身特點(diǎn)，大集中的視頻云存儲(chǔ)方案在現(xiàn)階段還難以實(shí)現(xiàn)。為了順應(yīng)技術(shù)發(fā)展，配合越來(lái)越豐富的上層視頻應(yīng)用，相對(duì)集中的云存儲(chǔ)方案靈活可控，在建設(shè)初期就可根據(jù)各站之間的數(shù)據(jù)網(wǎng)帶寬情況選擇合適的部署點(diǎn)，應(yīng)是現(xiàn)階段的最佳選擇。

5 鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)云平臺(tái)建設(shè)方案

隨著云技術(shù)、人工智能的發(fā)展，在承載網(wǎng)絡(luò)帶寬具備條件的情況下，云存儲(chǔ)只是邁出了鐵路視頻監(jiān)控智能化的第一步，僅對(duì)存儲(chǔ)部分進(jìn)行了智能分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)，在存儲(chǔ)層面實(shí)現(xiàn)了高可用和在線擴(kuò)容。若要實(shí)現(xiàn)真正的智能化綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，還需進(jìn)行深入研究，將既有視頻系統(tǒng)內(nèi)的管理、告警、分轉(zhuǎn)發(fā)以及相關(guān)的業(yè)務(wù)功能與云存儲(chǔ)設(shè)備及功能高度耦合，形成云平臺(tái)方案，真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的智能化、高可用和永久在線維護(hù)。綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可調(diào)整為“視頻核心節(jié)點(diǎn)—視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)—視頻接入節(jié)點(diǎn)—視頻匯集點(diǎn)—視頻采集點(diǎn)”架構(gòu)，將各接入節(jié)點(diǎn)均設(shè)置云平臺(tái)，將用戶資源、攝像機(jī)資源、告警資源、存儲(chǔ)資源等統(tǒng)一進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的彈性計(jì)算、彈性存儲(chǔ)分配，保證全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)資源調(diào)度管理和動(dòng)態(tài)能耗管理，即取消原Ⅰ類接入節(jié)點(diǎn)對(duì)各Ⅱ類接入節(jié)點(diǎn)的管理層級(jí)限制，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理功能。綜合視頻監(jiān)控云平臺(tái)結(jié)構(gòu)見圖11。

圖11 綜合視頻監(jiān)控云平臺(tái)結(jié)構(gòu)

6 結(jié)束語(yǔ)

分析既有鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)現(xiàn)狀，研究探討云存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)模式。通過(guò)方案比選，甄選出適合現(xiàn)階段鐵路綜合視頻監(jiān)控集中云存儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)方案，可有效提升監(jiān)控存儲(chǔ)的安全性和穩(wěn)定性，并進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提出云平臺(tái)方案，為綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能化以及大數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)保障。

綜合視頻云存儲(chǔ)系統(tǒng)只是邁出了鐵路視頻監(jiān)控智能化的第一步，在存儲(chǔ)層面實(shí)現(xiàn)了高可用和在線擴(kuò)容。為使鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮更大價(jià)值，仍需進(jìn)一步研究，將既有視頻系統(tǒng)內(nèi)的管理以及分轉(zhuǎn)發(fā)等業(yè)務(wù)功能與云存儲(chǔ)設(shè)備及其功能高度耦合，形成云平臺(tái)方案，才能真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的智能化、高可用和永久在線維護(hù)。