三枪拍案 质问2009视频监控三大难

　　视频监控作为一种重要的安防手段已经有很长的发展历史。随着2006年“平安城市”、“3111工程”、“全球眼”、“宽视界”等大项目的开展，视频监控在交通、食品、卫生检疫、海关、能源、金融、国防等领域应用越来越广泛。政府以及民间对于安全防范的重视程度也在逐渐加强。视频监控无疑成为政府以及公众最受青睐的只能之一。

　　视频监控经历了近3年的洗礼和市场培育，随之技术的发展，特别是随着计算机技术的迅速发展和推广，全数字化的网络视频监控系统已经逐渐取代传统的模拟监控系统成为视频监控系统的主流。视频监控逐渐从数字化、模拟化向网络化、高清化、智能化方向发展。网络视频监控的发展前景虽然被普遍看好，但在实际应用中，各种制约条件却让视频监控效果大打折扣。

　　问题一：视频监控传输数据量巨大网络带宽资源不足

　　网络带宽是影响视频监控的瓶颈之一，在现有IP资源和网络基础的条件下，带宽永远是制约网络视频监控向前发展的最主要因素。随着网络视频监控产品图像清晰度的不断优化，监控系统传输视频流所需的带宽环境也越来越严格：图像越清晰，传输视频流所需的带宽条件也就越高。

　　因此，网络承载监控资源的压力必然越来越大，甚至解码设备的性能也面临巨大挑战，尤其是高清监控即将兴起应用之际，国内、国外大的安防企业都在为如何解决带宽环境这一问题付出努力。比如：对前端视频采用更为高效的压缩格式，国外从MPEG-1到MPEG-4，国内则从H.261发展到现在的主流H.264，每种压缩格式的进步都将压缩效率提升了好几个倍基数。正是在这种情况下，视频监控系统的双码流技术应运而生，并已成普及趋势。

　　解决方案：双码流技术如何解决网络带宽问题

　　双码流，顾名思义，即监控系统将同一视频源编出两路视频码流，这两路视频码流可以是同一视频分辨率的，也可以是高低不同的视频分辨率，这样，在使用时，系统可以根据用户需求而分配相应的视频码流，从而降低带宽压力，有效优化网络带宽环境。

　　双码流采用一路高码率的码流用于本地高清存储,例如QCIF/CIF/D1编码，一路低码率的码流用于网络传输,例如QCIF/CIF编码，同时兼顾本地存储和远程网络传输。双码流能实现本地传输和远程传输两种不同的带宽码流需要，本地传输采用高码流可以获得更高的高清录像存储，远程传输采用较低的码流以适应CDMA/ADSL等各种网络而获得更高的图像流畅度。

　　双码流在现有网络瓶颈下兼顾了图象质量和传输质量,可以突破网络瓶颈，根据网络带宽灵活选择码流格式，达到本地高清存储，同时后端低码流网络传输。实际上，双码流是对网络视频监控的一次提速，这种创造性地将双码流拓宽应用，实现任意码流格式选择编码技术，使大规模的视频监控系统中成百上千台摄像机产生海量的视频、音频、存储、报警以及管理数据，能在用户所能获得的网络资源有限的情况下，得已确保传输系统的稳定运行。

　　实际上，采用低码率的码流观看监控画面，已经完全能够满足监控的需要。当用户需要回放和调用之前的录像，就可以到本地存储主机上观看高清晰、高质量的画面，这样既能监控，又能在发现问题后分析问题的出处。

 

　　问题二：视频监控的海量存储

　　监控系统是业务应用的前沿，而先进、稳定的数字化存储系统是整个业务应用的基础支持平台，有了可靠、先进的存储管理系统，整个监控业务数据才能够被良好保存，并可进行方便的查询与利用。因此，在数字监控录像的基础上，建立先进的监控数据海量存储系统是当前监控系统数字化、网络化发展的必然趋势。但是作为其海量存储的载体——存储系统却往往由于性能、价格、兼容性等多方面因素成为困扰安防厂商的一个难题。

　　在视频监控系统中，常用的视频监控存储类型一般分为DVR存储、编码直连存储以及集中存储。DVR存储可以挂载多块硬盘，但这样应用会造成系统负荷增加，故障率提高，同时，由于数据没有必要的保护措施，经常会由于硬盘损坏造成数据丢失。

　　编码直连存储，主要有两种方式：一是通过编码器上自带的USB接口连接USB硬盘，另一种则是在中心配置NAS(网络附加存储)，为前端的编码器提供文件级存储空间，并共享给中心平台以备调用。采用USB硬盘的方式，由于硬盘无法长期在野外工作，所以很少被使用；而采用NAS附加的方式，可以同时支持多个主机端同时进行读写，具备非常优秀的共享性能和扩展能力；同时NAS可以应用在复杂的网络环境中，部署也非常灵活。但是由于NAS采用CIF/NFS协议进行数据的文件级传输，所以网络开销非常大，特别是在写入数据时带宽的利用率一般只有20%-~40%之间，这就对传输网络造成极大的压力。所以目前NAS一般应用于小型的网络数字视频监控系统中或者只是用于部分数据的共享存储。

　　集中存储。在大型项目中，一般都会采用集中存储的方式，进行监控数据的存放。在集中存储系统中，一般选用SAN架构。SAN提供一个专用的、高可靠性的存储网络，允许独立地增加它们的存储容量，也使得管理及集中控制(特别是对于全部存储设备都集中在一起的时候)更加简化。正是由于这些特点，SAN架构特别适合于大型网络数字视频监控系统的存储应用，可以应对上千、上万个前端监控点的存储。目前SAN主要分为FC-SAN(光纤存储区域网络)和IP-SAN(以太网存储区域网络)。它们之间的区别是连接线路以及使用数据传输协议的不同。虽然FC-SAN由于采用专用协议可以保证传输时更加稳定、高效，但其部署方式、构建成本均较之IP-SAN高出很多，所以目前在大型网络数字视频监控系统中更多采用的是IP-SAN架构。

　　但随着存储应用规模的扩大，采用通用存储设备，特别是服务器架构的存储设备带来的问题也日益明显。主要表现在以下几个方面：

　　成本激增

　　在大型项目中，前端图像信息采集点过多，单台服务器承载量有限，就造成需要配置几十台，甚至上百台服务器的状况。这就必然导致建设成本、管理成本、维护成本、能耗成本的急剧增加。

　　磁盘碎片问题

　　由于视频监控系统往往采用回滚写入方式，这种无序的频繁读写操作，导致了磁盘碎片的大量产生。随着使用时间的增加，将严重的影响整体存储系统的读写性能，甚至导致存储系统被锁定为只读，而无法写入新的视频数据。

 

　　性能问题

　　由于数据量的激增，视频数据的索引效率也变得越来越为人们关注。而动辄上TB的数据，甚至是几百TB的数据，在索引时往往需要花上几分钟的时间。

　　应该说近几年，随着安防产业的蓬勃发展，国内的存储厂商也大都搭上了监控存储的列车。但是目前而言，监控存储设备还存在着很多问题，有待于安防企业的解决。

　　问题三：视频监控系统的智能化应用

　　就目前情况而言，监控网络缺乏智能技术应用。与大型视频监控系统联动的城市应急系统是解决治安，防灾问题的关键之一，须建立完善可靠的智能联动指挥系统。如何将基于公安业务的智能化指挥管理与基于监控业务的安防系统紧密结合是目前城市安防系统的难点。这需要较高水平的系统智能化。目前，视频监控网络的图像内容分析仍需依靠人工实时观看、手动调阅。随着监控网络规模的扩大，视频数据海量增长，图像监看和调阅占用的人员很大，成为制约充分发挥视频监控网络效能的瓶颈。从海量的监控视频中获取有用的信息或者情报越来越困难。从实际应用的角度考虑，信息应该是可以被检索和查询的，而当前对监控视频的应用大多只是对监控场景的再现和回放，难以满足用户信息化应用的需求。

　　大型视频监控系统建成后，其运行成本也是很高的。我曾听说过一个派出所建成小型监控系统后，一年的电费就要1万元，感觉到压力很大.而大型视频监控系的运行费用中电费只占很小一部分，更多的是通信、设备维护及更新费用。由于监控设备大多是24小时连续运行，使用人员水平不齐，设备维护更新周期较短，所需费用较多，因此系统的方案应综合考虑建设费用与运行费用以利于系统长期运行。开辟大型视频监控系统的多领域应用则是发展趋势和必然，灵活运用人脸识别、车牌识别，流量统计、轨迹跟踪，行为分析，图像检索等智能化视频处理技术，有效扩展系统的防治能力和多用途应用，开辟广泛的收入来源，这也是其长期稳定运行所需要的。

　　结语：

　　近几年，视频监控成为安防产业发展的主力军，越来越多的厂商搭上了视频监控的列车。目前在视频监控领域，发展趋势呈现出网络化、高清化、智能化，势必于用户之间存在一些问题。但是视频监控技术没有上线，我们可以坚信随着国内视频监控厂商对于监控系统理解的加深，一定会提出完善的解决方案，发展道路将会越走越好。