基于云計(jì)算架構(gòu)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)

楊 震，戴 蓉

YANG Zhen1, DAI Rong2

（1. 四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，德陽 618000；2. 中國民用航空飛行學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣漢 618307）

0 引言

這些年來，伴隨著現(xiàn)代化的科學(xué)進(jìn)步，有一種監(jiān)控系統(tǒng)正在全國各地普遍的流程起來，無論在商場(chǎng)還是在家中，都能見到監(jiān)控系統(tǒng)的所在。但是傳統(tǒng)意義上的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的客戶需求，對(duì)于在監(jiān)控過程中所帶來的文字和圖片的技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離城市進(jìn)步的改革了，同時(shí)在這個(gè)日益累積的監(jiān)控系統(tǒng)下，也帶來了一個(gè)非常大的瓶頸就是存儲(chǔ)的功能，如何去存儲(chǔ)這個(gè)日益龐大的視頻、文件或者圖像。

現(xiàn)今，一種采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)正在悄然盛行開來，通過將模擬信息進(jìn)行技術(shù)層面上的轉(zhuǎn)化，形成數(shù)學(xué)信號(hào)，然后再通過網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器將這些數(shù)學(xué)信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，這樣就充分合理地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化。而這種技術(shù)正是云存儲(chǔ)能夠較好體現(xiàn)的一種技術(shù)，通過這種云存儲(chǔ)可以將視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到的圖像和音頻進(jìn)行數(shù)字化的處理，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)化的調(diào)整和管理，然后以IP包的形式在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸，這種一方面不但可以增加視頻和音頻的存儲(chǔ)數(shù)量級(jí)，同時(shí)也能夠簡便后端的使用用戶，提高較多的接入手段給用戶，這樣的話就充分保證了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能，還使得功能得到了進(jìn)一步的改進(jìn)和簡便。

1 云計(jì)算

圖1 云計(jì)算構(gòu)架圖

目前，根據(jù)NIST的官方定義，業(yè)界廣泛認(rèn)定云計(jì)算有SaaS、PaaS和IaaS三大劃分，即SPI模式，如圖1所示。其SaaS是起始理念，且SaaS與PaaS和IaaS的主要區(qū)別在于，SaaS模式是通過支撐平臺(tái)間接為用戶提供服務(wù)，而PaaS和IaaS模式是通過SOA/Web Services直接為用戶提供服務(wù)。

先對(duì)三種模式進(jìn)行簡要的分析。

1）SaaS模式。運(yùn)行商將各種服務(wù)與數(shù)據(jù)放置在云計(jì)算上的各種基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上面，然后用戶通過瀏覽器等各種訪問設(shè)備對(duì)這些服務(wù)于數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問與分析，且在這個(gè)過程中不需要對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行管理和控制，不涉及服務(wù)器和操作系統(tǒng)等。

2）PaaS模式。運(yùn)行商將用戶所需要的各種開發(fā)數(shù)據(jù)與用戶放置在云計(jì)算上面，然后用戶通過這些運(yùn)用程序或者軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，在這個(gè)過程中只涉及到各種應(yīng)用程序和相對(duì)應(yīng)的環(huán)境。

3）IaaS模式。運(yùn)行商將用戶所需的各種開發(fā)工具、運(yùn)行程序和操作系統(tǒng)等放置在云計(jì)算上面，用戶可以對(duì)各種軟件資源進(jìn)行訪問，在這個(gè)過程中不涉及到基礎(chǔ)設(shè)施，但是各自存儲(chǔ)、防火墻等部署都有控制。

在云計(jì)算中主要運(yùn)用到的技術(shù)有下面四種。虛擬化技術(shù)、分布式管理技術(shù)、存儲(chǔ)功能技術(shù)以及云平臺(tái)的管理技術(shù)，共同組成了云計(jì)算構(gòu)架組成的系統(tǒng)中，使得云計(jì)算在任何地方的使用都能十分地有優(yōu)勢(shì)。

1）虛擬化技術(shù)：將物理存在的資源進(jìn)行一系列的編碼和整頓，形成一種虛擬的資源的最基本的技術(shù)，與接口兼容，方便每個(gè)對(duì)象進(jìn)行傳輸資源，在這個(gè)過程中涉及到存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的虛擬化三方面。

2）分布式管理技術(shù)：由于在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都存在各自相對(duì)應(yīng)的信息，信息的分布分散和廣泛，且可能同時(shí)在進(jìn)行，為了保證在這個(gè)系統(tǒng)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能正常傳輸自己的信息，就要對(duì)這些信息進(jìn)行分布式地的處理，保證在出現(xiàn)故障時(shí)就能轉(zhuǎn)移走信息，保證數(shù)據(jù)的完整性與操作性的一致性。

3）云存儲(chǔ)技術(shù)：在云存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中主要采用的是谷歌的GFS和開源的HDFS技術(shù)，可以將文件進(jìn)行分布式的存儲(chǔ)，在云存儲(chǔ)中的多服務(wù)器的情況下來進(jìn)行存儲(chǔ)，可以將許多抽象和分散的文件系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，將文件以冗余存儲(chǔ)的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，從而保證了存儲(chǔ)信息的數(shù)據(jù)的完整性和可靠性，且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

4）云平臺(tái)管理技術(shù)：這是一種主要的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，可以對(duì)多個(gè)服務(wù)器進(jìn)行管理，使之可以協(xié)調(diào)的工作，且可以同時(shí)在線工作縮短了時(shí)間，保證了效率，在遇到系統(tǒng)故障時(shí)可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行調(diào)配，從而可以自動(dòng)化和智能化地實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)的運(yùn)行。

2 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

一般意義而言，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要瓶頸就是存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量相對(duì)非常的巨大，因此相對(duì)所需要的存儲(chǔ)空間就非常地龐大，但是傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和手段只有類似于磁盤、文件系統(tǒng)、SCIS和存儲(chǔ)虛擬化等，這些雖然具備了容納和保護(hù)大量數(shù)據(jù)的功能，但是面對(duì)著這個(gè)城市視頻監(jiān)控的核心資源和非常復(fù)雜多樣化的各種后端設(shè)備，傳統(tǒng)意義上的這些存儲(chǔ)裝置和設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在日益變化和發(fā)展的用戶需求，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在這次凸顯出來的優(yōu)勢(shì)就十分地微弱。因此針對(duì)現(xiàn)今社會(huì)的用戶的需求，結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理和功能，選擇云計(jì)算架構(gòu)運(yùn)用到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中去，可以在很大程度上提升監(jiān)控系統(tǒng)的功能和滿足用戶所需。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)已經(jīng)不單單是物理上面的數(shù)據(jù)保存，而是已經(jīng)涉及到了存儲(chǔ)設(shè)備的完整性的研究，設(shè)置存儲(chǔ)的方案以及考究存儲(chǔ)上面的容量和速度等使用方面的功效。同時(shí)模擬化的安防技術(shù)也發(fā)展到現(xiàn)今數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控技術(shù)，故使得其中的監(jiān)控存儲(chǔ)下來的數(shù)據(jù)也從模擬方式的存儲(chǔ)也到了現(xiàn)今的云存儲(chǔ)技術(shù)。使用云技術(shù)之后，就可以將前端的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行分散式地管理，就相對(duì)而言較為簡便地實(shí)現(xiàn)了海量存儲(chǔ)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需求。網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展就更需要存儲(chǔ)和管理的視頻數(shù)據(jù)量日益成為海量，網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)(NSA、SAN)、云存儲(chǔ)和虛擬信息中心等技術(shù)在安防監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展上有著巨大的應(yīng)用前景。

整個(gè)視頻的控制過程是一種動(dòng)態(tài)的過程，非常適用于云計(jì)算的模式，在這個(gè)模式下可以簡便地實(shí)現(xiàn)對(duì)共享資源的配置、訪問和存儲(chǔ)，故根據(jù)云計(jì)算的主要架構(gòu)結(jié)合遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)出系統(tǒng)主要分為四個(gè)層次，采集層、傳輸層、支撐層與應(yīng)用層，其結(jié)構(gòu)圖如2所示，而云計(jì)算構(gòu)架位于整個(gè)系統(tǒng)的支撐層與應(yīng)用層的位置。

圖2 基于云架構(gòu)的遠(yuǎn)程視頻檢測(cè)系統(tǒng)

主要流程如下：現(xiàn)在采集層通過視頻設(shè)備類似于攝像頭之類的采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行簡單的處理，然后通過物聯(lián)網(wǎng)將這些視頻信號(hào)都接入到一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上面，完成視頻信息的傳輸和交匯，接著再通過支撐層面上的各種基礎(chǔ)資源設(shè)備和軟件系統(tǒng)對(duì)這些物理資源和虛擬資源進(jìn)行整合，以云存儲(chǔ)的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，進(jìn)入到支撐層面上的對(duì)外PaaS和IaaS的兩種服務(wù)上進(jìn)行信息的最后處理。最終以應(yīng)用子系統(tǒng)層面提供的相關(guān)服務(wù)，即視頻監(jiān)控服務(wù)平臺(tái)給最終用戶提供各種需求完整的服務(wù)和業(yè)務(wù)。

通過云計(jì)算的構(gòu)架的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)最主要就是消除了因用戶終端的多樣話導(dǎo)致各種存儲(chǔ)占據(jù)空間而不能進(jìn)行爭端的問題，同時(shí)也能滿足各種前端的視頻要求，且經(jīng)過云計(jì)算之后的后端也變得靈活，部署簡單，可以做到有求必應(yīng)。

3 結(jié)論

監(jiān)控技術(shù)地不斷更新，在技術(shù)提升上面，云計(jì)算架構(gòu)的存儲(chǔ)越來越體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，與云架構(gòu)技術(shù)相結(jié)合的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)正好滿足客戶的需求，充分挖掘了云技術(shù)存儲(chǔ)的功能，將云技術(shù)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到了極致，是日后遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展所趨。本文從云計(jì)算架構(gòu)的基本功能出發(fā)，闡述了其主要的特點(diǎn)，同時(shí)與監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合起來，充分顯示了云存儲(chǔ)架構(gòu)的獨(dú)特強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力，能夠適用于各種大型的監(jiān)控系統(tǒng)中，滿足了用戶的需求，體現(xiàn)了實(shí)用的價(jià)值，也使得監(jiān)控系統(tǒng)得到了進(jìn)一步的提升。

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