監(jiān)控系統(tǒng)的視頻存儲技術(shù)在高速公路發(fā)展過程中的應(yīng)用

江 帆

(河南交通投資集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450016)

高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)一方面可以為交通管理部門提供實時、準(zhǔn)確、可靠的交通信息；另一方面可有效地提高對高速公路交通事件的監(jiān)控效率和效果，從而快速發(fā)現(xiàn)交通事件，有利于及時實施救援、實時進(jìn)行交通疏導(dǎo)和避免二次事故發(fā)生，提高高速公路通行的安全性，最大限度地發(fā)揮高速公路的運營效率。同時，高速公路視頻監(jiān)控已被廣泛運用在路面監(jiān)控、隧道內(nèi)監(jiān)控、隧道口及橋梁監(jiān)控、收費車道和收費亭監(jiān)控、收費廣場及服務(wù)區(qū)監(jiān)控等應(yīng)用場景，不僅有利于減少高速公路管理人員巡查次數(shù)和頻率，大大降低人工成本和物資損耗，同時針對上述特殊位置及場景的監(jiān)控可以達(dá)到24 h不間斷，更好的滿足高速公共實施管控和運營的需求。因此，使用性能良好的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，加強高速公路視頻監(jiān)控工作，是建立高效監(jiān)控系統(tǒng)的先決條件。視頻存儲技術(shù)在高速公路視頻存儲監(jiān)控領(lǐng)域中有很高的地位，合理的視頻存儲技術(shù)對高速公路視頻監(jiān)控存儲領(lǐng)域的發(fā)展有極其重要的意義。

1 發(fā)展初期

1.1 磁帶錄像機

高速公路是封閉式道路，信息的采集需要全面監(jiān)視。在早期的高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，最早使用的是長時間磁帶錄像機進(jìn)行視頻監(jiān)控、錄像。這種錄像機的記錄模式主要是模擬式記錄方式，其運作原理是利用模擬視頻磁帶錄像機直接進(jìn)行視頻錄像。為全面進(jìn)行高速公路視頻監(jiān)控，在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，經(jīng)常使用的長延時的模擬視頻磁帶錄像機，這樣的錄像機可以保證較長的錄制時間，以達(dá)到滿足完整錄制高速公路運行情況的需要。

1.2 工作方式

長時間磁帶錄像機的工作方式是將攝像機的信號記錄在磁帶上，從而達(dá)到視頻監(jiān)控的目的。它以利用損失畫面的時間來換取長延時的效果，所以在錄制后播放視頻畫面的時候，經(jīng)常出現(xiàn)很明顯的延時現(xiàn)象。長時間磁帶錄像機可以將24 h甚至更長時間的攝像信號記錄在180 min的磁帶中，極大的減少了磁帶使用量，一定程度上節(jié)省了視頻監(jiān)控成本。長時間磁帶錄像機可以跟據(jù)錄像時長進(jìn)行分類，分為24 h實時型錄像機、24 h時滯型錄像機和72～960h時滯型錄像機三種。其中，24 h實時型錄像機是能夠連續(xù)記錄高速公路畫面的錄像機；24 h時滯型錄像機和72～960 h時滯型錄像機是間隔一定時長記錄高速公路畫面，24 h時滯型錄像機的間隔時間為0.02～0.2 s，72～960 h時滯型錄像機的間隔時間為4 s。

科技發(fā)展日新月異，隨著大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，大容量電子存儲器件出現(xiàn)在市場當(dāng)中。長時間磁帶錄像機所使用的磁帶，由于其保存不便、容易受潮、碳粉易脫落、存放體積大等原因，逐漸被市場淘汰，因此長時間磁帶錄像機也隨著使用過程中不斷出現(xiàn)的各種不便利性，不安全的問題，早已不適合使用在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)已被淘汰。

2 發(fā)展中期

2.1 硬盤錄像機

計算機硬件技術(shù)和圖像壓縮技術(shù)在科技發(fā)展的時代里快速發(fā)展，高速公路的視頻監(jiān)控存儲技術(shù)也隨著科技的發(fā)展，產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，邁入信息化進(jìn)程，硬盤錄像機隨之產(chǎn)生。相對于傳統(tǒng)的模擬視頻錄像機，硬盤錄像機采用硬盤錄像，雖然自身的輸出信號和輸入信號是模擬化的，但是網(wǎng)絡(luò)輸出方式和存儲方式是數(shù)字化的，是一種半模擬半數(shù)字的錄像機。

硬盤錄像機的工作方式是利用計算機網(wǎng)路技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，隨后通過圖像處理器進(jìn)行圖像處理，并將監(jiān)控畫面存儲在計算機硬盤中。硬盤錄像機畫面清晰，可以實現(xiàn)重復(fù)錄制，在圖像處理、圖像存儲、備份以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)确矫孢h(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于磁帶錄像機，是數(shù)字化視頻監(jiān)控的重要設(shè)備。硬盤錄像機的視頻監(jiān)控效果、遠(yuǎn)程監(jiān)控控制、圖像處理效果等也都比模擬監(jiān)控設(shè)備強的多。

2.2 網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器

在計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被開發(fā)建立。作為一種信息技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展并普及開來，它通過計算機網(wǎng)絡(luò)使不同設(shè)備相互連接，加快了信息的傳輸速度，增加了信息的獲取渠道，成為人類社會進(jìn)入信息社會的重要標(biāo)志之一。互聯(lián)網(wǎng)大潮慢慢滲透到社會生活的方方面面，改變這人們生活、工作和學(xué)習(xí)方式。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也逐漸融入到存儲技術(shù)當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器隨之被研發(fā)出來。

網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的工作方式是將模擬視頻、音頻信號IP化，也就是將數(shù)字化的視頻、音頻信號以IP信號的形式傳送到多個網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器中，從而實現(xiàn)視頻、音頻的遠(yuǎn)程傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器占用資源比較少，常采用高速嵌入式操作系統(tǒng)；接入方式比較多，一臺視頻服務(wù)器通常具備1～4個模擬視頻接入接口，用于連接攝像機，同時具備一個以太網(wǎng)接口用于連接到網(wǎng)絡(luò)。不僅如此，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器較早期的監(jiān)控設(shè)備，圖像質(zhì)量更高，監(jiān)控畫面更加清晰，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程報警，發(fā)送報警前后圖像，更加具備了穩(wěn)定性良好、監(jiān)控畫面真實可靠的重要特點，這些特點是錄制高速公路狀態(tài)的重要基礎(chǔ)要素。

2.3 優(yōu)劣對比

硬盤錄像機和網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器各有優(yōu)劣，主要的不同點集中在以下三個方面。

(1)使用側(cè)重點不同。使用硬盤錄像機，側(cè)重于保證高速公路信息存儲的可靠性；使用網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，側(cè)重于提高高速公路視頻的傳輸質(zhì)量和加快高速公路的傳輸效率。

(2)操作條件不同。硬盤錄像機可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作，也能進(jìn)行單機操作。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器主要依靠網(wǎng)絡(luò)，是將視頻的收集、傳送、儲存、顯示及管理網(wǎng)絡(luò)化，并進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。

(3)監(jiān)控方式不同。硬盤錄像機的結(jié)構(gòu)是集中式，需要將所有的監(jiān)控信號集中在錄像機中進(jìn)行集中監(jiān)控；網(wǎng)絡(luò)視屏服務(wù)器則是分散式，是將多臺網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器接在監(jiān)控點中進(jìn)行監(jiān)控。

通過以上的比較，可以看出：雖然網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)功能比較強大，但它必須在網(wǎng)絡(luò)條件下，才可使用，否則不能進(jìn)行正常監(jiān)控，失去了監(jiān)控高速公路所必須具備的最基本功能，同時，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的本地管理和控制能力比較差，因此，在發(fā)展中期，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展尚屬初期，不僅網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并不十分成熟，而且互聯(lián)網(wǎng)運行也不是十分順暢、快捷、高速，必須使用網(wǎng)絡(luò)反而成為了當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的主要弊端。相對于此項弊端，硬盤錄像機因為其不完全依靠網(wǎng)絡(luò)，在單機情況下仍可以實現(xiàn)監(jiān)控，因此在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展初期沒有被淘汰。

在這期間，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器并沒有，也不能完全代替硬盤錄像機。

3 發(fā)展后期

3.1 直連式存儲

直連式存儲的存儲方式能在服務(wù)器和磁盤系統(tǒng)中進(jìn)行快速的信息傳輸、交換，即：將存儲介質(zhì)直接安裝在服務(wù)器上實現(xiàn)視頻信息儲存，這種存儲方式可以對所有的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，設(shè)備成本比較低，存儲安全性和運行安全性比較高，實現(xiàn)了視頻的應(yīng)急指揮和靈活調(diào)度。

但是，直連式存儲方式不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，不能進(jìn)行跨平臺服務(wù)，遠(yuǎn)程管理比較困難，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足企業(yè)對信息數(shù)據(jù)的要求。特別是高速公路運行過程中，對信息數(shù)據(jù)的要求更加的高，因此，直連式存儲的使用率并不是很高。

3.2 網(wǎng)絡(luò)附加式存儲

網(wǎng)絡(luò)附加式存儲是一種是基于LAN的專用數(shù)據(jù)儲存設(shè)備，它按照TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，以文件的I/O方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過集線器或交換機直接連在網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)絡(luò)附加式存儲設(shè)備獨立于操作平臺，不需要占用很大的CPU，在使用時只需將設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中即可。在LAN環(huán)境下，它的存儲空間可以擴展，實現(xiàn)異構(gòu)平臺之間數(shù)據(jù)級共享。可以說，網(wǎng)絡(luò)附加式存儲提供了大量數(shù)據(jù)的存儲空間，也解決了大量數(shù)據(jù)的高速、安全存儲問題。

但是，網(wǎng)絡(luò)附加式存儲受網(wǎng)絡(luò)的影響比較大，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲發(fā)展到一定規(guī)模時，數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)管理會形成網(wǎng)絡(luò)的雙重負(fù)擔(dān)。一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁堵現(xiàn)象，存儲性能會大幅度的受到影響。高速公路運行過程中，需要存儲大量的信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須存在一定的保密性、安全性，可是，網(wǎng)絡(luò)附加式存儲采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的訪問方式，數(shù)據(jù)極不安全，很難保密，因此這種方式，還不能滿足高可靠度數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的要求。

3.3 存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

(1)多樣性。存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)既能在單一服務(wù)器中運用，又能在多個服務(wù)器中運用，既能進(jìn)行本地存儲，又能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲。

(2)高效性。存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將直連式存儲和網(wǎng)絡(luò)附加式存儲結(jié)合起來，使得管理及集中控制實現(xiàn)簡化，高速計算機與高速存儲設(shè)備的高速互聯(lián)，也可以獨立的增加存儲容量，實現(xiàn)大容量存儲設(shè)備數(shù)據(jù)共享。

(3)安全性。存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)利用局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)在服務(wù)器和磁盤陣列等存儲設(shè)備之間建立起來一個高速專用網(wǎng)絡(luò)，采用塊級別存儲的方式，而且數(shù)據(jù)可以快速備份，數(shù)據(jù)的可靠性和安全性都得到了保證。

(4)便捷性。存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)允許任何服務(wù)器連接到任何存儲陣列，服務(wù)器可直接存取所需的數(shù)據(jù)，不會受數(shù)據(jù)存放位置的影響。

現(xiàn)在的視頻監(jiān)控存儲在存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)下，搭建IP存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，利用專業(yè)的數(shù)據(jù)磁盤列陣，確保了數(shù)據(jù)的有效存儲。

高速公路視頻監(jiān)控存儲技術(shù)才能夠經(jīng)歷這么多次飛躍性的演變和進(jìn)化，得益于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。高速公路視頻監(jiān)控存儲的也已經(jīng)不是簡單的錄像數(shù)據(jù)，而是融視頻信息、音頻信息、圖像信息、信息的處理數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)平臺交換的數(shù)據(jù)及監(jiān)控的數(shù)據(jù)為一體的信息系統(tǒng)，高速公路視頻監(jiān)控也發(fā)展成為了一種全面的高速公路視頻監(jiān)控儲存系統(tǒng)。

4 總 結(jié)

當(dāng)前我國正在建立與現(xiàn)代化強國相匹配、與信息網(wǎng)絡(luò)相融合、與生態(tài)文明相協(xié)調(diào)的世界一流高速公路網(wǎng)絡(luò)。隨著我國高速公路通車?yán)锍坛掷m(xù)不斷的增加，對運營管理及運行質(zhì)量的要求進(jìn)一步提升，加速推進(jìn)高速公路數(shù)字化進(jìn)程，推動“數(shù)字交通”“智慧高速”，推進(jìn)高速公路全過程數(shù)字管控、全方位數(shù)字服務(wù)，使通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與智慧公路的發(fā)展相匹配，離不開有力的數(shù)字平臺和信息化載體，自然也離不開先進(jìn)的監(jiān)控管理系統(tǒng)，因此，高速公路視頻監(jiān)控對高速公路的安全運行具有十分重要的意義。視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)是視頻監(jiān)控領(lǐng)域的主要組成部分，影響更大，高速公路線型好，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高，交通流量達(dá)，行車速度快，如不采用先進(jìn)的監(jiān)控管理措施，在交通量大、氣候惡劣的情況下，極易發(fā)生交通事故和交通阻塞。選擇合理的視頻存儲技術(shù)，構(gòu)建完善的視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)，確保視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的有效存儲，才能保證高速公路安全、高效、穩(wěn)定的高速路網(wǎng)運行環(huán)境，更好服務(wù)于人民群眾安全暢通便捷出行。