基于云技術(shù)在視頻監控中的應用及未來(lái)發(fā)展趨勢

　　一、云存儲是一種提供大規模的數據存儲和分布式計算的業(yè)務(wù)應用架構體系

　　云存儲即通過(guò)基于云的數據存儲部署模式，應用分布式的計算方法，將網(wǎng)絡(luò )中大量各種不同類(lèi)型的數據存儲設備通過(guò)應用軟件集合起來(lái)，有效合理地進(jìn)行資源和數據的統一計算和數據處理。而終端用戶(hù)通過(guò)遠程或類(lèi)似虛擬接入桌面的軟件應用和程序接口方式集中訪(fǎng)問(wèn)云存儲的數據資源和業(yè)務(wù)系統，從而實(shí)現大規模數據存儲和接入環(huán)境下高效快速的資源分析和數據處理。其核心技術(shù)在于云計算技術(shù)的應用，單臺存儲設備無(wú)論在容量上還是性能上都會(huì )遭遇到瓶頸，利用分布式的網(wǎng)絡(luò )系統，使得龐大的數據存儲設備和軟硬件服務(wù)資源可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )的方式協(xié)同工作和計算，圍繞云存儲數據存儲和管理的核心應用，提供數據資源和業(yè)務(wù)系統的應用服務(wù)。

　　云存儲的關(guān)鍵業(yè)務(wù)是如何面對海量數據的存儲和管理。其中虛擬化和存儲池技術(shù)擺脫了傳統設備形態(tài)的容量利用、擴展和管理，簡(jiǎn)化存儲以及容量的應用方式，存儲設備都能夠通過(guò)標準的、虛擬化的接入方式即可完成容量擴展，從而實(shí)現低成本的容量接入。對使用者而言，使用虛擬化桌面等方式接入就能完成數據的訪(fǎng)問(wèn)和管理，各種形態(tài)存儲設備組成的巨大存儲容量在用戶(hù)端看來(lái)僅僅是單一的一個(gè)存儲池。

　　二、存儲與視頻監控技術(shù)的發(fā)展存在密不可分的聯(lián)系

　　到目前為止，安防行業(yè)歷經(jīng)多個(gè)視頻存儲階段的發(fā)展過(guò)程，監控系統的模擬化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化三個(gè)階段都分別出現了不同形態(tài)的監控數據存儲 系 統。 從 早 先 的 VCR 到 D VR、混 合 D VR， 到 N VR 和 SAN 存 儲 網(wǎng)絡(luò )，尤其是在現階段，大規模高清和網(wǎng)絡(luò )化視頻監控系統的部署，要求呈現更高品質(zhì)的視頻圖像以及精準的智

　　能數據分析和挖掘。在監控視頻上，從原先的“看得見(jiàn)”到現在的“看得清、看得遠、看明白”，從人工的圖像監控和數據分析到使用智能分析技術(shù)轉向智能化的實(shí)時(shí)視頻分析和智能監控，通過(guò)對海量視頻監控數據的計算和處理，已經(jīng)能夠實(shí)現高清視頻畫(huà)質(zhì)的細節分析，智能挖掘出類(lèi)似特征和行為的數據，為事件決策和業(yè)務(wù)分析提供精準的數據依據。

　　由于越來(lái)越多的監控應用趨向視頻圖像的高清顯示、 海量的數據存儲、多元信息融合、信息智能挖掘、大規模數據的智能分析及決策、云計算等多種先進(jìn)技術(shù)，尤其在平安城市、智慧城市以及跨地域的大規模行業(yè)應用當中，對于這些行業(yè)中海量高清視頻數據存儲系統的需求，意味著(zhù)數據存儲能力和計算性能的大幅度提升，要求存儲產(chǎn)品具備高性能、高容量、高可靠性以及可擴展性，同時(shí)實(shí)現與監控系統應用的深度結合，滿(mǎn)足視頻監控系統視頻數據管理的特殊業(yè)務(wù)應用。

　　在大規模的高清視頻監控系統應用中，首先是滿(mǎn)足海量高清的視頻數據存儲，高清視頻數據如 720P、1080P、5M P、8M P 等 高 分 辨 率I PC 的接入，大路數并發(fā)大碼流的實(shí)時(shí)數據讀寫(xiě)，對存儲的性能也是很大挑戰，在海量高清部署的環(huán)境下，充分考慮到整體方案中存儲性能的影響，需要云存儲具備高容量以及可伸縮的容量擴展能力，單臺存儲設備通過(guò) JBO D 方式或集群方式，使用SAS 接口、eSATA 接口等單機容量擴展技術(shù)，級聯(lián)或外接擴展柜的方式提升單機系統容量，也可以通過(guò)虛擬化和存儲池技術(shù)，把多臺形態(tài)各異的存儲設備虛擬化成單臺大容量的虛擬存儲設備。

　　其次， 在大規模高清存儲部署中，提高磁盤(pán)利用效率，降低磁盤(pán)空間消耗，通過(guò)數據壓縮技術(shù)、磁盤(pán)碎片整理技術(shù)、TH I N 數據精簡(jiǎn)技術(shù)、磁盤(pán)壞道避讓技術(shù)等，在海量數據存儲的環(huán)境中，降低磁盤(pán)故障率，減少磁盤(pán)容量空間的浪費，從而可以有效縮減后期維護成本。

　　另外，從整個(gè)高清視頻監控解決方案上來(lái)看，云存儲體系并不是存儲設備的簡(jiǎn)單堆積。云存儲作為視頻數據存儲和管理的中心節點(diǎn)，與整體解決方案融合，優(yōu)化視頻數據管理，所有高清視頻數據的存儲節點(diǎn)都可以作為應用系統的互備節點(diǎn)和管理節點(diǎn)，在海量部署的監控系統中，無(wú)疑提高了整個(gè)解決方案系統抗災難能力，保證了系統穩定性和可靠性。

　　三、在核心技術(shù)的應用上，云存儲加速安防高清化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展趨勢

　　云存儲必須以其高效能的海量數據存儲和容量管理為核心應用，與安防應用系統融合，其主要核心技術(shù)包括虛擬化技術(shù)、數據安全存儲和保護技術(shù)，智能分布式視頻數據篩選、分析和計算等技術(shù)。

　　虛擬化技術(shù)就是把眾多存儲設備虛擬化成單一的便于管理的邏輯設備形態(tài)，物理磁盤(pán)分割成虛擬磁盤(pán)，將虛擬磁盤(pán)深化采用細粒度管理和虛擬磁盤(pán)操作技術(shù)，從而獲得更高更靈活的管理效率、性能和容量空間 ，通過(guò)虛擬化磁盤(pán)分配技術(shù)，提高磁盤(pán)利用率。

　　存儲虛擬化技術(shù)很好地解決了當前各種形態(tài)設備的存儲容量的統一管理和磁盤(pán)容量的動(dòng)態(tài)分割，實(shí)現存儲設備和存儲空間的靈活、智能、自動(dòng)化管理，云存儲中的存儲設備數量龐大且基于網(wǎng)絡(luò )的異地分布?，F在的存儲設備類(lèi)型非常豐富，包括傳統的存儲介質(zhì)、存儲設備如 I PSAN、FCSAN、NAS、FCI P 等， 不 同 類(lèi)型和形態(tài)設備之間的容量管理、設備管理，對于龐大的存儲云來(lái)講都是一個(gè)巨大的挑戰，所有的存儲資源都必須得到有效的管理和利用。采用虛擬化和存儲池技術(shù)，可以把不同類(lèi)型的存儲設備虛擬化成為存儲網(wǎng)絡(luò )上的一個(gè)節點(diǎn)，在邏輯結構上消除異構形態(tài)設備的差異，把容量匯聚成一個(gè)巨大的虛擬存儲池，并可以更容易地進(jìn)行邏輯容量分割， 大幅度提升存儲效率，從而能夠輕易解決未來(lái)數據增長(cháng)和存儲擴容以及龐大數據存儲節點(diǎn)的管理。

　　基于云存儲的數據安全和保護技術(shù)。云存儲作為海量數據的數據存儲中心，存儲資源通過(guò)云的方式整合到大存儲系統中，更應關(guān)注高清視頻本身的管理能力，必須具備安全可靠的數據保護機制，允許合法的授權用戶(hù)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)對應的資源，保證任何設備故障或者災難性的事件都不會(huì )導致數據的丟失。云存儲中不同的數據存儲節點(diǎn)之間互為數據備份和數據恢復機制，實(shí)現設備級、設備間和存儲容量的冗余備份，現在的數據保護技術(shù)在資源管理上有 CDN 內容分發(fā)技術(shù)、數據加密保護技術(shù)和數據壓縮技術(shù)，在存儲備份和恢復上有 P2P、V2P物理機和虛擬機間的近線(xiàn)數據互備、基于 CDP 本地及遠程的連續數據復制技術(shù)、 重復數據刪除技術(shù)、 快照技術(shù)、N+m 設備級的冗余技術(shù)等，應用多硬件架構消除設備內部的單點(diǎn)部件故障，通過(guò)數據安全和保護技術(shù)提升云存儲的數據存儲可靠性和安全性。

　　智能數據篩選和分析技術(shù)也是云存儲高效容量管理的發(fā)展趨勢。如何使用分布式的存儲節點(diǎn)實(shí)現海量數據高效的篩選包括對大規模高清視頻的分類(lèi)、搜索、預覽、調度、智能分析處理等，能夠快速且靈活地調出預期的高清視頻數據，對分片視頻數據進(jìn)行分析和處理，并且重要的關(guān)鍵數據長(cháng)期保存，非關(guān)鍵數據可選擇性的降低保存時(shí)間，毫無(wú)疑問(wèn)，采用智能分析技術(shù)即可實(shí)現對視頻數據的智能化分析，提升高清視頻數據的管理和處理能力，利用內置或者獨立的軟件管理平臺，從設備資源（包括性能、存儲容量、設備部件）、視頻和圖像資源的一體化管理和監管，實(shí)現智能、可視化、自動(dòng)資源調度等全方位管理。通過(guò)該技術(shù)實(shí)現事件的自動(dòng)分析、預警、計算和處理，兼顧了視頻分析的精準度、磁盤(pán)管理效率、視頻數據搜索以及數據安全，為人為決策輸出高度精準的數據分析依據。

　　四、云存儲技術(shù)推動(dòng)高清監控行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程

　　隨著(zhù)安防視頻監控系統網(wǎng)絡(luò )化和高清化的變化，尤其是平安城市、基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市的建設以及各個(gè)行業(yè)應用的深度挖掘，海量級的城市規模和跨地域的監控系統對存儲的容量、擴展性、穩定性、可靠性、管理型都出現更強烈的需求。云存儲通過(guò)云計算、虛擬化等關(guān)鍵技術(shù)能夠實(shí)現海量級的規模效應和彈性擴展，降低運營(yíng)成本，避免資源浪費。

　　在存儲的容量管理上，更高容量的存儲設備可以滿(mǎn)足數據快速增長(cháng)，而PB 級的數據存儲產(chǎn)品組成的虛擬化存儲池，可以組成超大規模的數據存儲空間，應對海量級的視頻數據存儲。

　　海量的視頻數據推動(dòng)了圖形圖像檢索、智能分析技術(shù)的發(fā)展，單純靠人工的方式去實(shí)現海量數據的監管，無(wú)疑是一件高成本低回報的投入，因此，云存儲的海量視頻數據需要一種具有快速檢索視頻數據，通過(guò)對海量數據的分析和計算，按照期望的預定策略和計算原則，能夠利用智能分析算法進(jìn)行視頻數據的分析。同樣，智能分析技術(shù)也可以跟其他技術(shù)相融合，與物聯(lián)網(wǎng)、報警系統、自動(dòng)化等應用系統協(xié)同工作，為各種不同應用系統的決策處理提供必要的基礎數據和決策依據。

　　五、云存儲技術(shù)在公安行業(yè)的應用

　　總體功能（如圖 1 所示）：

　　◆ 市級監控中心，本身不存實(shí)時(shí)產(chǎn)生的錄像，監控中心可以通過(guò)系統調取各派出所錄像。

　　◆ 市級中心存儲的錄像，都是有價(jià)值的，用于重要案件偵破的錄像，需要永久保存。

　　◆ 市級中心，當需要為案件調取各派出所錄像時(shí)，將通過(guò)云系統下發(fā)命令給各派出所，各派出所系統收到命令后，運用云監控統一調度功能，在各自的錄像庫里搜索市級中心需要的錄像，并提取后上傳給市級中心。中心獲取各派出所錄像后，運用云系統的計算能力，將不同地方、不同時(shí)間段、含有相同特征的錄像片段進(jìn)行剪輯加工，形成有效的錄像剪輯提供給實(shí)戰部門(mén)進(jìn)行分析。

　　◆ 派出所的云系統，通過(guò)元數據服務(wù)器的調度，實(shí)現負載均衡和 N +0設備備份，提高了系統性能和可靠性。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )，派出所存儲設備與市級中心可以有效通信，接受任務(wù)和調度。

　　為實(shí)現整體的功能，將根據公司現有情況，進(jìn)行如下建議，分步實(shí)現監控云系統。

　　快速實(shí)現小型化云監控存儲系統， 在 N VR6000、EVS、ESS、D SS7016D 等 設 備 上 實(shí) 現 N +0 部署，實(shí)現派出所級別的云監控系統，統一進(jìn)行攝像機的錄像管理，實(shí)現統一的大虛擬存儲池。組成虛擬存儲池各節點(diǎn)設備具備負載均衡、故障轉移與接管、數據冗余備份的功能，保證派出所級別的監控室錄像數據安全性與穩定可靠性，抵御錄像設備故障導致的數據丟失，并形成靈活的擴容方案，增加前端攝像機以及后端存儲容量，系統平滑擴容，無(wú)需復雜的冗余配置即可完成，給客戶(hù)帶來(lái)很好的用戶(hù)體驗。

　　方案特點(diǎn)（如圖 2 所示）：

　　◆ 錄 像 安 全 性。 設 備 冗 余，N +0 冗余配置，允許一定數量存儲設備故障錄像不丟失。

　　◆ 設備虛擬化管理。由元數據服務(wù)器進(jìn)行統一調度，形成虛擬存儲池，實(shí)現負載均衡，統一接口。

　　◆ 系統擴容簡(jiǎn)單方便。不管是擴容前端攝像機還是后端存儲，均不用對整個(gè)系統進(jìn)行重新配置，平滑添加

　　設備后，系統進(jìn)行自動(dòng)擴容，提高系統可用性和安全性。該方案核心技術(shù)在于存儲設備的冗余備份和負載均衡，所以重點(diǎn)研究的對象是設備虛擬化、統一文件系統、集群等關(guān)鍵技術(shù)。該方案突出的是前端視頻直存、無(wú)服務(wù)器，所以公司比較適合的產(chǎn)品 是 N V R 6 0 0 0 、EV S、ESS、D SS7016D 等基礎性視頻接入的硬件設備，需快速地在這些產(chǎn)品上實(shí)現虛擬化云存儲功能。

　　快速實(shí)現軟件的集群和云部署

　　對于監控中心一級，在軟件平臺的部署以及與智能分析、實(shí)戰業(yè)務(wù)的結合等，都以云系統技術(shù)體現，完全采用平臺 +I PSAN 的方式，以該系統作為整個(gè)監控方案的核心，部署在監控中心，可以和實(shí)戰業(yè)務(wù)有效結合，突出錄像查詢(xún)的全方位覆蓋（所轄派出所的錄像均能調?。?、錄像查詢(xún)的有效性（通過(guò)智能處理，實(shí)現關(guān)鍵特征錄像的快速查詢(xún)和匯總）、視頻智能分析功能（利用云計算特征，快速利用各服務(wù)器資源，提取特征錄像片段、對錄像片段進(jìn)行后期處理，實(shí)現濃縮、剪輯），真正的實(shí)現系統與實(shí)戰的對接，給使用者帶來(lái)前所未有的用戶(hù)體驗（如圖 3 所示）。

　　系統的構建基于服務(wù)器，實(shí)現云監控。從現有技術(shù)上，基礎設備硬件無(wú)需另行開(kāi)發(fā)，因為都是通用的服務(wù)器，公司只需研發(fā)云技術(shù)，并把平臺軟件、智能分析軟件部署在云架構上，實(shí)現虛擬化、分布式、網(wǎng)格計算，充分利用云技術(shù)，提升系統處理能力、提升系統穩定性；整合小型云系統、智能交通技術(shù)，實(shí)現監控云布控；最后，把各系統進(jìn)行整合和對接，加入智能交通的對接，實(shí)現全市的治安監控和道路監控的聯(lián)合，形成無(wú)懈可擊的安防監控網(wǎng)絡(luò )。

　　進(jìn)一步發(fā)展，通過(guò)云監控平臺，智能交通可以根據實(shí)時(shí)路況、歷史路況進(jìn)行分析，形成有證據支持、有指導意義的交通誘導、交通規劃整體方案，提升城市管理水平。該系統不光把公安治安工作的技防技術(shù)提升，也為城市交通的規劃、管理等難題提供有效幫助。

　　可以預見(jiàn)，作為智慧城市的重要組成部分，我們有理由相信，云監控的發(fā)展將成為安防視頻監控存儲技術(shù)發(fā)展的一次浪潮。

　　六、云存儲技術(shù)仍需要不

　　斷改進(jìn)和優(yōu)化，以滿(mǎn)足視頻存儲的技術(shù)需求云存儲大解決方案下的視頻監控存儲設備的兼容性問(wèn)題。當前視頻監控數據存儲有基于不同類(lèi)型產(chǎn)品的解決方案，例如 N VR 支持前端基于視頻流協(xié)議的視頻直存產(chǎn)品，具有本地化的數據存儲性能，因此，如何將N VR 和 I PS 在視頻存儲和管理上，通過(guò)一種簡(jiǎn)化的部署模式，實(shí)現視頻數據的分布式和集中式存儲的同步機制，消除異構設備之間的差異性就十分關(guān)鍵。

　　云存儲的數據和管理安全。云存儲很好解決了存儲容量和擴展的問(wèn)題，然而，海量數據采用一種基于云端的大管理體系，所有的數據都在單一的管理平面，意味著(zhù)數據面臨來(lái)自?xún)炔亢屯獠康娘L(fēng)險。一旦出現非法入侵和破壞行為，會(huì )對整個(gè)云存儲體系產(chǎn)生災難性的破壞，因此，云存儲的部署必須充分考慮來(lái)自?xún)炔亢屯獠康目赡軙?huì )影響到數據安全的行為，在數據遭受破壞和災難之前，做好預防措施。

　　云存儲在與視頻監控技術(shù)結合上，還需要進(jìn)一步提升。由于云存儲面臨的海量視頻數據，而真正有效能的關(guān)鍵數據非常稀少，因此急需通過(guò)容量管理、視頻分析等技術(shù)實(shí)現關(guān)鍵視頻數據的管理，提高容量利用率，以及關(guān)鍵視頻數據的高可靠性保護。

　　另外， 云存儲的設備是不同形態(tài)、不同性能的設備，無(wú)論是在設備的可靠性和穩定都會(huì )存在差異，云存儲部署應充分考慮到設備差異對數據存儲會(huì )有的影響，對異構設備進(jìn)行合理管理和資源分配，使得海量部署環(huán)境下圖３的云存儲設備能夠為業(yè)務(wù)系統提供高效的數據協(xié)同計算和管理工作。

　　七、未來(lái)，云存儲應用空間將加大

　　視頻監控技術(shù)不僅僅作為監控的技術(shù)手段，同樣也是很多企業(yè)業(yè)務(wù)流程實(shí)現自動(dòng)化監管的一種手段，可以降低企業(yè)的運營(yíng)成本，因此安防監控未來(lái)不僅僅是安全監控的一部分，更是社會(huì )活動(dòng)和生活服務(wù)的一部分，智慧城市、智慧醫療、智慧校園、智慧家居、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò )等的完善和成熟將結合安防監控技術(shù)，通過(guò)智能感知、檢測、自動(dòng)化跟蹤、事件預警和決策支撐等技術(shù)提供非常便捷和的生活方式。這也意味著(zhù)不久的將來(lái)，龐大的用于提供社會(huì )服務(wù)的城市級甚至跨城域的數據中心亟需建設。

　　同時(shí)，安防運營(yíng)服務(wù)也會(huì )是未來(lái)安防行業(yè)和領(lǐng)域的重要組成部分。安防行業(yè)的業(yè)務(wù)模式發(fā)生改變，專(zhuān)業(yè)的安防運營(yíng)服務(wù)業(yè)成為當前正在興起的一種服務(wù)模式，包括專(zhuān)業(yè)的監控中心、防護中心、智能分析服務(wù)平臺以及服務(wù)云。安防運營(yíng)朝向服務(wù)模式的變化，通過(guò)云的安防監控服務(wù)模式，無(wú)論是行業(yè)、企業(yè)還是個(gè)人都可以根據自身需要定制相關(guān)的專(zhuān)業(yè)安防運營(yíng)服務(wù)，例如家庭，可以定制家庭看護、老人和孩子看護服務(wù)，商店可以定制安全監控，企業(yè)可以定制流程監管等服務(wù)。

　　可以預見(jiàn)，隨著(zhù)越來(lái)越多基于海量數據的高清視頻監控業(yè)務(wù)應用依托云存儲架構解決方案，云存儲在安防領(lǐng)域未來(lái)的市場(chǎng)應用將更加寬廣。