網絡視頻監控系統架構設計

佛山市公安局 沈漢靈 姚喜蓉 謝業祥 楊波波 張鐵忠 張紹偉 李 新

0 引言

隨著城市經濟與交通的發展，人、財、物流動極其頻繁，城市治安成為越來越多人關注的話題。我國是人口大國，城市治安無法保證將會影響群眾的安全感，危及社會的和諧穩定。本文提出一種網絡監控系統的解決方案，在特定環境下具有良好的效果，對社會治安監管具有現實意義，能有效提高公安機關的辦案效率，提高社會治安管理水平，確保城市環境和諧穩定發展。

1 系統架構

視頻監控系統的前端、傳輸、顯示和平臺之間的系統架構如圖1所示：

圖1 視頻監控系統架構圖

1.1 前端部分

前端可用于多種類型的攝像頭進行接入，系統可配置高清網絡球機的多種設備。前端攝像頭進行信號采集，將模擬信號轉換為數字信號，然后按照標準的音視頻編碼壓縮格式進行壓縮編碼，最后按照相應的傳輸協議直接接入網絡進行視頻傳輸[1]。

1.2 傳輸網絡部分

前端與交換機之間的連通方式有以下三種：點對點的光纖接入方式，直接接入方式（100米以內），以及點對多點的PON光纖接入方式，將前端信號匯聚至中心的核心交換機。

1.3 中心存儲部分

監控中心采用視頻云存儲等主流存儲模式對高清視頻圖像進行存儲，特殊場景采用NVR方式，解決數據落地問題。

1.4 平臺部分

應用管理平臺部署在通用服務器上，可以對視頻監控設備和用戶進行統一管控，并實現瀏覽、回放、下載等視頻應用。

2 前端設計及IPC優點

在前端攝像機的采購選型上應適合不同的場景需求來進行，選取不同的攝像機。室內可選取美觀大方的半球型攝像機，室外可以選取槍機與球機的組合，以保證室外場景監控更全面，同時要注意前置設備外端的防雷防雨等方面[2]。

IPC功能的優點是超低照度、強光抑制、紅外增強和3D數字降噪[3]。

3 傳輸網絡設計

3.1 網絡結構設計

圖2 傳輸網絡結構示意圖

為了更好地服務用戶，對中心控制平臺的各項應用提供堅實的基礎保障，我們對此設計監控傳輸網絡系統。

3.2 核心層

核心層主要設備是作為整個網絡大腦的核心交換機，核心交換機需具備高可靠性及高穩定性的要求，一般均采用模塊化框式交換機，在可靠性配置上需具備雙電源、雙引擎的要求，在穩定性配置上需選擇合適的背板帶寬及處理能力較高的板卡，對特殊行業還可采用雙核心交換機部署方式。

3.3 接入層

前端視頻資源接入對前端玩過采用獨立的IP地址，完成對多只前端攝像頭的互聯。前端采集的數據通過IP傳輸網絡接入控制中心進行數據匯聚[4]。對于傳輸距離小于100米的情況下可采用超五類或者六類雙絞線就近直接接入交換機；對于傳輸距離大于100米的情況下，可采用一對光纖收發器實現點對點接入或者采用PON實現點對多點接入。

用戶接入對于用戶端接入交換機部分，需要增加相應的用戶接入交換機，提供用戶上網服務。監控中心部署接入交換機，通過千兆光纖鏈路接入到傳輸網絡中，保證設備及客戶端的正常使用。

3.4 網絡IP地址規劃

網絡順利運行最基本要求是保證IP地址的合理分配。充分考慮地址空間的合理利用，保證網絡流量均勻分布是傳出層首要完成的任務[5]。

在本網絡對IP地址進行分配的同時，要考慮未來業務發展對IP地址的需求。IP地址空間的分配與合理使用與網絡拓撲結構、網絡組織及路由有非常密

切的關系，將對網絡的可用性、可靠性與有效性產生顯著影響。

4 存儲系統

4.1 云存儲技術

云存儲是一個以數據存儲和管理為核心的云計算系統。云存儲通過集群技術將網絡中多個節點組成共享存儲資源池，共享存儲資源池可集中管理和彈性擴展，存儲設備可靈活設置、利用率高。

圖3 云存儲架構示意圖

云存儲系統的結構主要由存儲層、基礎管理層、應用接口層、訪問層4個部分組成。針對視頻監控系統，云存儲架構設計如圖3所示。

視頻云存儲將視頻數據分散到多個并發存儲節點，數據平均分布于各個節點上，各個存儲節點之間通過自動負載均衡技術，有效避免資源爭用和元數據處理成為瓶頸。在存儲系統的安全性保護方面可提供設備間容錯、設備內容錯等多種保護機制；在數據恢復方面，云存儲采用數據自愈技術，可以提供多節點數據保護，即使節點損壞在安全閾值以下，數據也不會像傳統RAID一樣全部損壞，而是損壞部分數據，對于未損失的數據塊仍然可讀和可用[6]。

4.2 云存儲的優勢

與傳統的存儲相對比，云存儲具有以下優勢：

可擴展性強。云存儲架構采用的是并行擴容方式，當容量不夠時，只需采購新的存儲服務器，容量即可增加，而且幾乎沒有上限控制，這就是云存儲服務強大的可擴展性[7]。

容災能力強。云存儲基于一個虛擬集群，數據不會因為單個物理設備損壞而丟失。

數據云存儲便于上傳查看。數據查看上傳擺脫了物理設備的約束，僅需通過網絡傳輸即可完成數據存儲，解決了物理存儲設備的便攜問題。

數據中心模式將會被引入并逐漸成為安防產業的主流形態。

5 結束語

基于云存儲的視頻監控系統能夠有效達到社會治安的效果，應對多種場景復雜環境下的不同情況，采用不同的前端攝像裝置和后臺云存儲。視頻云存儲系統集成基礎的視頻、圖片專屬存儲功能，有效提高安防監控系統的運行效率與行業應用擴展。同時豐富的系統管理、運行維護功能提供了更為智能、穩定的運行環境與良好的服務體驗。