園區(qū)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控解決方案

張勇　曹丹　謝躍偉

摘要：本文基于園區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控需求的改變，探討了IP園區(qū)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的解決方案，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行有著重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：園區(qū)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控 解決方案

中圖分類號(hào)：TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（b）-0014-02

在園區(qū)監(jiān)控應(yīng)用中，隨著IT技術(shù)不斷發(fā)展并引入視頻監(jiān)控領(lǐng)域，IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控已經(jīng)逐漸替代了傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控。但以往的解決方案更多是各個(gè)產(chǎn)品的簡(jiǎn)單組合，而園區(qū)監(jiān)控在資源的統(tǒng)一接入、設(shè)備統(tǒng)一管理、業(yè)務(wù)高效處理等方面越來越深入的需求，進(jìn)一步要求聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部件能夠基于統(tǒng)一基礎(chǔ)架構(gòu)緊密配合，形成更加貼近業(yè)務(wù)需求、深度融合的整體解決方案。

1 園區(qū)監(jiān)控的定義

園區(qū)監(jiān)控，是指在一個(gè)固定周界內(nèi)，有一定規(guī)模的、有相關(guān)應(yīng)用聯(lián)動(dòng)的監(jiān)控系統(tǒng)。園區(qū)監(jiān)控的主要應(yīng)用來自兩個(gè)方面。

園區(qū)安防監(jiān)控：視頻監(jiān)控作為一種技防手段，用于防范財(cái)產(chǎn)被盜、閑雜人員闖入等，對(duì)出入口、廠區(qū)、辦公樓、周界圍墻、倉(cāng)庫(kù)等目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)全天候視頻監(jiān)控，同時(shí)具備監(jiān)控錄像、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能，成為安保工作的得力助手。

企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控：為加強(qiáng)管理、提高工作效率，也會(huì)將監(jiān)控用于輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，通常稱之為生產(chǎn)監(jiān)控。如制造型企業(yè)將視頻監(jiān)控用于生產(chǎn)線的可視化管理等。在這種情況下，監(jiān)控點(diǎn)的選擇更多取決于業(yè)務(wù)和管理的需求，一般監(jiān)控點(diǎn)多數(shù)設(shè)置在主要的生產(chǎn)業(yè)務(wù)區(qū)。

2 園區(qū)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的需求發(fā)展

隨著近些年來視頻編解碼技術(shù)、視頻網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)、視頻數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)、視頻通信調(diào)度技術(shù)等與視頻相關(guān)的IT技術(shù)不斷發(fā)展，并逐漸引入視頻監(jiān)控領(lǐng)域，IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控也后來居上，逐漸替代了傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控，在園區(qū)監(jiān)控市場(chǎng)上占據(jù)了優(yōu)勢(shì)地位。這一切使得園區(qū)監(jiān)控的需求也在發(fā)生著深刻的變化。

2.1 擴(kuò)展性及資源利舊要求

伴隨著園區(qū)規(guī)模的擴(kuò)大及企事業(yè)單位分支機(jī)構(gòu)（如分校、分廠、異地廠區(qū)）的不斷加入，園區(qū)的監(jiān)控規(guī)模和密度都比以往增加了許多，也使得基于IP的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控逐漸成為主流。同時(shí)，對(duì)原有監(jiān)控資源的整合、多園區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的跨域聯(lián)網(wǎng)需求也越來越多。

2.2 全局資源的統(tǒng)一管理要求

IP技術(shù)越來越多的融入視頻監(jiān)控領(lǐng)域后，安防監(jiān)控與生產(chǎn)監(jiān)控這兩種目的不同的業(yè)務(wù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)共享和融合已經(jīng)成為可能，由此也帶來監(jiān)控規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大。系統(tǒng)需要對(duì)大量的監(jiān)控資源統(tǒng)一管理，對(duì)大量的前端設(shè)備統(tǒng)一維護(hù)，提升故障發(fā)現(xiàn)及處理的效率。

2.3 開放性及業(yè)務(wù)應(yīng)用的整合

視頻技術(shù)、安防技術(shù)以及IT技術(shù)不斷發(fā)展，一方面用戶對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)本身的操控體驗(yàn)要求越來越人性化，如高清畫面顯示、基于事件的錄像快速檢索精確定位、三維仿真GIS等；另一方面，用戶對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的定位也不再是孤立的視頻圖像采集再現(xiàn)系統(tǒng)，而是安防系統(tǒng)或者其他專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要與安防系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)（如門禁、報(bào)警、消防等），或者專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)（如SCADA動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)、圖像智能分析系統(tǒng)等）完成充分的整合。

2.4 可靠性的要求

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安防系統(tǒng)中的地位日趨重要，系統(tǒng)的可靠性也越發(fā)受到重視。從前端設(shè)備的可靠性到網(wǎng)絡(luò)鏈路的可靠性、存儲(chǔ)的可靠性、管理平臺(tái)的可靠性，都需要在以往監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以提升。

3需求的發(fā)展變化要求融合的整體解決方案

從系統(tǒng)的可擴(kuò)展到系統(tǒng)的可管理性，再到系統(tǒng)的開放及可靠性，這些需求的變化對(duì)園區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案及各個(gè)組成部分—— 前端編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸、媒體處理、存儲(chǔ)檢索、視頻管理、終端顯示，都提出了更高的要求。我們將園區(qū)監(jiān)控各個(gè)部件按照下面的體系層次進(jìn)行分析，看看各個(gè)層次都有哪些新的需求變化（如圖1）。

3.1 多媒體終端

在園區(qū)監(jiān)控方案中，前端的編碼設(shè)備和后端的解碼設(shè)備都可以認(rèn)為是多媒體終端。在最前端的編碼器部分，為了滿足園區(qū)監(jiān)控的高品質(zhì)要求，前端采集編碼設(shè)備一方面需要提供高清的圖像品質(zhì)；另一方面需要融合更多的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)技術(shù)來完成視頻的高效、高可靠處理和傳輸。在接入網(wǎng)絡(luò)的過程中，編碼設(shè)備需要融入更多網(wǎng)絡(luò)接入特性，要求對(duì)園區(qū)監(jiān)控點(diǎn)的不同環(huán)境，采用相對(duì)應(yīng)的接入技術(shù)：如針對(duì)園區(qū)道路使用EPON接入方式實(shí)現(xiàn)一根光纖接入多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)；對(duì)于重要監(jiān)控點(diǎn)，還可以使用雙網(wǎng)口鏈路上行，提供網(wǎng)絡(luò)鏈路的高可靠冗余；針對(duì)有線無法覆蓋的區(qū)域，采用WLAN的方式進(jìn)行無線接入。在視頻流的處理中，為了滿足實(shí)況視頻流的低延時(shí)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)流的高可靠傳送要求，編碼設(shè)備可以使用基于網(wǎng)絡(luò)的組播技術(shù)來發(fā)送實(shí)況流，采用基于iSCSI直存的方式向存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)送存儲(chǔ)流。同時(shí)在生成視頻數(shù)字信號(hào)時(shí)，需要在視頻流中設(shè)置QoS標(biāo)記，以便網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行針對(duì)性轉(zhuǎn)發(fā)。

3.2 傳輸網(wǎng)絡(luò)

傳輸網(wǎng)絡(luò)作為監(jiān)控業(yè)務(wù)的承載，要求實(shí)現(xiàn)視頻流的高可靠、低延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，針對(duì)信令、實(shí)況圖像、回放業(yè)務(wù)不同的QoS優(yōu)先級(jí)，進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)。同時(shí)，對(duì)于前端監(jiān)控點(diǎn)使用的多種接入技術(shù)，如EPON、環(huán)網(wǎng)、無線的接入，均需要在網(wǎng)絡(luò)端完成相應(yīng)的傳送處理。

3.3 媒體處理與存儲(chǔ)

面對(duì)大容量的監(jiān)控點(diǎn)信息，系統(tǒng)需要提供控制與業(yè)務(wù)相分離的機(jī)制，控制信令由獨(dú)立的管理平臺(tái)負(fù)責(zé)，媒體業(yè)務(wù)流則由網(wǎng)絡(luò)或媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)。

3.4 基礎(chǔ)管理

在園區(qū)監(jiān)控建設(shè)中，原有獨(dú)立建設(shè)的安防監(jiān)控、生產(chǎn)監(jiān)控統(tǒng)一共享后，規(guī)模隨之?dāng)U大，由此帶來全局管理的要求。園區(qū)原有的監(jiān)控資源在后續(xù)的建設(shè)中也需要盡可能兼容接入。

3.5 業(yè)務(wù)與增值應(yīng)用

園區(qū)監(jiān)控應(yīng)用中，要面臨和大量業(yè)務(wù)系統(tǒng)的對(duì)接和聯(lián)動(dòng)，企業(yè)的GIS系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等也可能需要隨時(shí)通過SDK接口調(diào)用監(jiān)控系統(tǒng)的圖像，完成統(tǒng)一界面整合。刷門禁卡時(shí)，可自動(dòng)和監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，使相應(yīng)攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)到計(jì)劃的預(yù)置位，以便能夠看清并記錄刷卡人的面貌，類似的還有與專業(yè)報(bào)警系統(tǒng)的整合聯(lián)動(dòng)。同時(shí)，這些都要求監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供基于平臺(tái)的、高效、易于開發(fā)的開放接口，來完成與多種業(yè)務(wù)應(yīng)用的聯(lián)動(dòng)整合。

4IP園區(qū)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控解決方案

通過通信技術(shù)、信息處理、存儲(chǔ)和多媒體技術(shù)以及基于開放的中間件平臺(tái)，IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控解決方案提供了包括編解碼器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和管理平臺(tái)四大基礎(chǔ)組件，實(shí)現(xiàn)了四大組件的特性融合和架構(gòu)優(yōu)化。

4.1 先進(jìn)可擴(kuò)展的體系架構(gòu)

系統(tǒng)借鑒先進(jìn)體系架構(gòu)，采用分層、模塊化的設(shè)計(jì)，遵循標(biāo)準(zhǔn)SIP協(xié)議規(guī)范，將媒體交換處理同系統(tǒng)的控制、管理信息相分離，具備靈活的可擴(kuò)展性，保證了海量視頻接入和大并發(fā)量訪問的能力。系統(tǒng)采用雙流的工作機(jī)制任意分配實(shí)時(shí)流和存儲(chǔ)流的碼流格式、碼率等參數(shù)，并通過組播和iSCSI數(shù)據(jù)流端到端進(jìn)行傳輸，避免了矩陣、流媒體服務(wù)器等系統(tǒng)瓶頸造成的“啞鈴效應(yīng)”，提升系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

4.2 統(tǒng)一資源管理

系統(tǒng)采用資源化管理框架，把物理設(shè)備分解成多個(gè)基本資源的集合，根據(jù)抽象出的資源類型（如攝像機(jī)資源、監(jiān)視器資源、告警源資源、存儲(chǔ)資源、地圖資源等）進(jìn)行分類，結(jié)合基于角色的精細(xì)化分級(jí)分權(quán)用戶權(quán)限管理，可完成前端監(jiān)控點(diǎn)按照虛擬域的資源劃歸，屏蔽資源的物理地域差異，方便業(yè)務(wù)開展。通過設(shè)備代理服務(wù)軟件，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以接入業(yè)界主流DVR、IP攝像機(jī)。

4.3 創(chuàng)新的存儲(chǔ)技術(shù)

IP園區(qū)監(jiān)控方案基于存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)IPSAN存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)大量視頻存儲(chǔ)設(shè)備的分布式部署和集中管理，以及存儲(chǔ)空間的動(dòng)態(tài)分配及調(diào)整。將iSCSI塊存儲(chǔ)的存儲(chǔ)方式引入監(jiān)控中，通過端到端直存的方式，取消了服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)，提高了存儲(chǔ)可靠性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于媒體流這種非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)，使得監(jiān)控錄像可以秒級(jí)精確檢索和即時(shí)回放。

4.4 網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控的融合

IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)將IP組播技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)Qos技術(shù)、IP網(wǎng)管技術(shù)引入監(jiān)控。針對(duì)園區(qū)監(jiān)控點(diǎn)的不同環(huán)境，采用相對(duì)應(yīng)的接入技術(shù)。前端編碼器可以通過LAN、SFP、EPON、RRPP環(huán)網(wǎng)、WLAN等方式靈活地接入承載網(wǎng)絡(luò)。

4.5 業(yè)務(wù)應(yīng)用整合能力

系統(tǒng)采用SOA框架，對(duì)外提供全方位的平臺(tái)級(jí)中間件接口，包含了監(jiān)控平臺(tái)完整的管理接口與業(yè)務(wù)接口，可以將視頻資源開放給更多的行業(yè)應(yīng)用處理使用，如GIS系統(tǒng)、安防報(bào)警系統(tǒng)、工業(yè)SCADA聯(lián)動(dòng)、專業(yè)工業(yè)電視、專業(yè)管理系統(tǒng)、視頻智能分析等。各種行業(yè)化應(yīng)用可以在系統(tǒng)提供的SDK上進(jìn)行各種層次的開發(fā)。同時(shí)，基于統(tǒng)一的底層操作系統(tǒng)，IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以直接與其他多媒體系統(tǒng)通信，如視頻會(huì)議系統(tǒng)，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)圖像和歷史錄像，以數(shù)字方式發(fā)送到各個(gè)視頻會(huì)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與視頻會(huì)議系統(tǒng)的融合。

4.6 高可靠的系統(tǒng)保證

為了滿足室外環(huán)境的要求，前端采集編碼設(shè)備提供了高環(huán)境適應(yīng)性（高低溫、潮濕腐蝕、EMC電磁兼容等）。通過雙網(wǎng)口鏈路上行、環(huán)網(wǎng)等接入方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)鏈路的高可靠冗余系統(tǒng)通過視頻管理軟件平臺(tái)的熱備份及媒體服務(wù)器的集群管理，提升了核心系統(tǒng)軟件的可靠性。

5結(jié)語(yǔ)

典型的監(jiān)控應(yīng)用模式，園區(qū)監(jiān)控的應(yīng)用技術(shù)及組成部件都在向IT化的趨勢(shì)發(fā)展，同時(shí)隨著監(jiān)控規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，系統(tǒng)的各個(gè)組成部分都面臨自身更高的要求和相互間更緊密的配合?；谝粋€(gè)統(tǒng)一的底層操作系統(tǒng)架構(gòu)，有利于各部件共同構(gòu)建更加貼合用戶實(shí)際使用需求、更簡(jiǎn)便易用的深度融合的整體監(jiān)控解決方案。