大型视频监控系统技术设计要点

2007-02-01 11:29:49 来源:赛迪网
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DVR   TCP

  随着宽带网络的普及和行业管理部门对管理水平提高的需求增加,城市公安、交通、金融、环保、电力、医疗、教育等管理部门对城市范围内的大型联网安全与视频监控平台的需求也在这两年开始大量增加,其中尤其以城市公安和金融领域的需求最为突出。

  在城市公安领域,公安部门正在大力进行科技强警示范城市的建设,首批22个城市的城市治安监控系统已经开始实施,2008年科技强警示范建设城市将达到180个,而最终我国660个城市和1642个县城都需要上基于网络的公共安全与图像监控系统。

  而在金融领域,在过去的几年中,国内各大国有银行和商业银行根据中国人民银行总行和公安部关于银行图像监控系统的数字化改建要求,已经建设完成了大量基层网点的数字化监控系统建设改造工作,目前也已经开始进行各种联网监控管理系统的改造试点工作。

  随着网络传输技术、图像编解码技术的成熟,实现这些新兴行业客户需求的已经取得了重大的突破,大型的视频监控系统正在全国各地迅速地建设起来。

  一、大型监控系统的特点

  随着城市治安系统、行业治安系统的建设,我们可以看到这些大型的监控系统有着一些共同的特点:

  1 以平台为核心,以网络为纽带

  我们现在的安防系统的规模及规划,已经让人有点生畏,或者让使用者有点生畏。数量众多的摄像头采集的图像如何监看?数量众多的编解码设备如何管理?数量众多的后端服务器如何配合及管理?靠人力已经不能解决大规模监控系统出现的管理问题了,所以打造一个管理平台的需求就显得非常迫切。一个好的管理平台可以将所有的摄像头纳入管理,将所有的报警点纳入管理,将所有的编解码设备纳入管理,将所有的后台服务器纳入管理,从而使得整套系统能够顺畅运行。

  而以平台作为核心来管理整个监控系统要有一个前提,就是要有一个足够带宽(或者说经过管理后可以满足要求的足够带宽)的网络来连接这些设备和服务器,没有网络一切就是空谈。

  2 接入多家不同的设备,实现互联互通

  由于安防行业的历史状况(独立的小规模应用为主),造成了设备的生产厂家非常众多,而且各个厂家都有自己的一套编解码和网络传输的做法。这个现状对于组成大型网络的非常不利的。但是也是因为这个现状的存在,所以就要求我们的大型监控系统平台能够接入多家厂商的设备。一者保护用户原有的投资;二者在用户在新系统建设时减少投入提供解决办法。

  现在看来,已建和在建的大型监控系统都在这个方面做出了大量的努力,都接入了国内主流厂商的视频编解码设备,并且在用户端基本实现了对设备厂家和型号的透明化。

  3 安防和业务应用的结合越来越紧密

  安防系统作为保安(保卫)系统的一项专门业务,一直以来和行业的其他应用保持着一定的距离。然而随着网络监控的深入,随着管理层次的细化,越来越多的要求显示,安防系统需要和行业的其他业务应用作更紧密地结合。以下简单举一些例子:网吧监控。

  网吧有着典型的行业特色,在业务层面,网吧的经营者关注着网吧的运营状况,而公安部门和工商管理关注着网吧有没有违规经营,所以对于网吧的视频监控而言,这两方面的需求是不一样的。而从监管的角度来讲,一般的安防监控系统应该能满足一定的要求,而从经营者的角度来看,普通的安防监控系统显然不能满足他的需求(而且会增加他的投入)。所以安防系统怎样和网吧的业务系统结合,减少投入,增加应用效益,是我们安防系统需要考虑的,而只有解决了这样的问题,我们的安防系统才是大家都欢迎的。从而帮助客户成功。

  二、大型监控系统的技术要点

  针对这几个特点,我们可以分析得到大型的视频监控系统的技术要点:

  1  平台本身

  1.1  集中式管理


  集中式管理体现在一个系统由一个中心管理控制服务器统一进行管理,任何系统的配置变化以及新单元的加入都由这个中心管理服务器进行统一认证,分配,调度,从而保证系统的一致性,可用性,安全性,并使接入系统中的各个单元得到及时的一致性的信息与指令。系统中其它服务器统一由中心管理服务器进行负载分配,在服务器发生变化时,由中心管理服务器及时进行负载转移,达到系统资源的合理分布与均衡。集中式管理主要还体现在系统管理员只要在自己的办公桌前就可以管理系统中的所有设备,同时也可管理系统中的服务器和客户单元,而无需站在任何被管对象前。集中式管理使系统在架构上简单,系统可靠,客户单元接入容易,便于认证以及权限的管理,对于具有控制争夺的请求可以采用统一的策略进行处理,并保证信息的一致性。

  集中式管理还体现在组织机构的一个中心多级管理这样的管理体系上,中心建立主控中心域,有一个中心控制服务器,下级建立分中心域,有一个分中心控制服务器,上级中心的指令可下发到下级中心,下级中心的信息以及请求也可提交给上级中心,进行集中发布,并按照统一的组织机构对用户进行管理,实现下级多个区域的管理,对于跨域的请求可由上级系统进行仲裁,并授予两个域的互连。

  1.2  分布式服务

  由于一个服务器无法承担过多的设备访问,要保证大量的并发访问,可采用多服务器形式,进行分布式服务,同时对不同的访问类型也要进行分服务器处理。一个域中存在多个应用服务器,允许动态增加或减少应用服务器,当相应服务器连接上中心控制服务器时,该服务器则变为可用。中心控制服务器按一定的策略协调服务器之间的负载(DVR的访问分配)。系统允许动态增加或减少服务器。如果某服务器连接断开,则自动将其负载分配到其他活动服务器。

  在中心控制服务器发生故障的时候,应用服务器保持工作,在故障排除后,应用服务器连接上控制服务器时,向控制服务器汇报当前DVR设备现状,以及客户端的访问状态。

  客户端在请求系统访问时,会得到中心控制服务器的连接信息,自动连接到要访问的设备的管理服务器,并提交要进行的访问请求。

  1.3  分级式存储

  由多域存储与前端存储组成,各域管理各自的设备,一个域中有多个存储服务器,均衡设备的负载,并将数据资源存储在统一路径之下,这里采用的是统一目录访问协议,因此不同的存储服务器在访问同一资源时其路径是一致,由此达到中心存储的目的。其次在前端设备上也提供了本地存储,将视频存储在本地,主要是实现断网不断存储的目的,并可采用不同的策略在中心存储必要的、需要长期保存的数据,而在前端设备上存储短期的全面的视频数据。

  1.4  媒体数据转发

  由于视频监视存在着大量的重复性,对于客户端的访问,系统采用基于转发服务器的的传输方式进行实时视频的分发,并通过多网卡,隔离设备与客户端网段,设备网段采用安全的TCP连接,这样既可避免两类网段的冲突,又确保了数据来源的完整性,同时也增加了服务器网络的实际带宽。

  对于DVR上的历史录像查看是通过流媒体点播服务器对用户的请求进行视频数据的转送,系统基于TCP进行传输,可确保视频数据的完整性。针对大量的录像查看的请求,服务器还做了缓存存储与命中策略,对于查看同段录像的请求大大降低了对DVR的重复请求,也保证了客户端得到数据的及时性。

  1.5  系统的可扩展性

  采用了系统的分布式服务,并实现动态服务增加与减少的处理,实现了系统的可动态延伸;

  其次,采用不同类型的服务分离,以及服务注册/注销机制,使系统达到了可动态的扩展能力。

  2  设备接入

  2.1  统一接入协议


  要想把各个不同厂家的设备接入到大型监控系统中来,设备必须将统一按照系统的设备接入协议来通信,只有整个系统中所有的设备讲的是同一种语言,整个系统才能实现互联互通的目的。

  所以定义一个通用、可扩展的的设备接入协议是大型监控系统的一个重要的技术工作。

  2.2  提供视频开发包

  我们统一的通信协议,并不意味着全部解决了系统的互联互通问题,由于各种各样的原因,各个厂家的音视频数据编码格式上存在着诸多的不同,而要求各个厂家按照统一的编码格式、统一的数据封装格式来输出音视频数据,显然有些过于苛求。所以较好的做法是将不同厂家的设备编码出来的数据,用该厂家提供的解码库(解码设备)来解码。

  因此,如果要把设备接入到大型监控系统中来,设备厂家需要提供视频开发包。

  3 中间件技术

  行业的特色各种各样,客户的要求千差万别,将安防系统融合到其他的业务应用系统中将是今后的一个趋势。因此,我们的大型监控系统基于的管理平台需要是一个具有很大开放性的平台,能够提供各种开发接口:输入的、输出的、中间控制的等等。、

  因此将安防系统的基础平台建设成一个中间件平台,是一个比较好的解决方法。

  在这个中间件平台上提供集中管理、设备接入、媒体转发、集中存储、电子地图服务、报警接入等等。
 
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