監(jiān)控系統(tǒng)的視頻存儲(chǔ)技術(shù)在高速公路發(fā)展過(guò)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(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的交通信息；另一方面可有效地提高對(duì)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(shí)實(shí)施救援、實(shí)時(shí)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(yùn)營(yíng)效率。同時(shí)，高速公路視頻監(jiān)控已被廣泛運(yùn)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(fèi)車道和收費(fèi)亭監(jiān)控、收費(fèi)廣場(chǎng)及服務(wù)區(qū)監(jiān)控等應(yīng)用場(chǎng)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(shí)針對(duì)上述特殊位置及場(chǎng)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(shí)施管控和運(yùn)營(yíng)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(qiáng)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(chǔ)技術(shù)在高速公路視頻存儲(chǔ)監(jiān)控領(lǐng)域中有很高的地位，合理的視頻存儲(chǔ)技術(shù)對(duì)高速公路視頻監(jiān)控存儲(chǔ)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(jī)

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(zhǎng)時(shí)間磁帶錄像機(jī)進(jìn)行視頻監(jiān)控、錄像。這種錄像機(jī)的記錄模式主要是模擬式記錄方式，其運(yùn)作原理是利用模擬視頻磁帶錄像機(jī)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(zhǎng)延時(shí)的模擬視頻磁帶錄像機(jī)，這樣的錄像機(jī)可以保證較長(zhǎng)的錄制時(shí)間，以達(dá)到滿足完整錄制高速公路運(yùn)行情況的需要。

1.2 工作方式

長(zhǎng)時(shí)間磁帶錄像機(jī)的工作方式是將攝像機(jī)的信號(hào)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(shí)間來(lái)?yè)Q取長(zhǎng)延時(shí)的效果，所以在錄制后播放視頻畫面的時(shí)候，經(jīng)常出現(xiàn)很明顯的延時(shí)現(xiàn)象。長(zhǎng)時(shí)間磁帶錄像機(jī)可以將24 h甚至更長(zhǎng)時(shí)間的攝像信號(hào)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(zhǎng)時(shí)間磁帶錄像機(jī)可以跟據(jù)錄像時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分類，分為24 h實(shí)時(shí)型錄像機(jī)、24 h時(shí)滯型錄像機(jī)和72～960h時(shí)滯型錄像機(jī)三種。其中，24 h實(shí)時(shí)型錄像機(jī)是能夠連續(xù)記錄高速公路畫面的錄像機(jī)；24 h時(shí)滯型錄像機(jī)和72～960 h時(shí)滯型錄像機(jī)是間隔一定時(shí)長(zhǎng)記錄高速公路畫面，24 h時(shí)滯型錄像機(jī)的間隔時(shí)間為0.02～0.2 s，72～960 h時(shí)滯型錄像機(jī)的間隔時(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大容量電子存儲(chǔ)器件出現(xiàn)在市場(chǎng)當(dāng)中。長(zhǎng)時(shí)間磁帶錄像機(jī)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(chǎng)淘汰，因此長(zhǎng)時(shí)間磁帶錄像機(jī)也隨著使用過(guò)程中不斷出現(xiàn)的各種不便利性，不安全的問(wèn)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(jī)

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和圖像壓縮技術(shù)在科技發(fā)展的時(shí)代里快速發(fā)展，高速公路的視頻監(jiān)控存儲(chǔ)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(jī)隨之產(chǎn)生。相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬視頻錄像機(jī)，硬盤錄像機(jī)采用硬盤錄像，雖然自身的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)是模擬化的，但是網(wǎng)絡(luò)輸出方式和存儲(chǔ)方式是數(shù)字化的，是一種半模擬半數(shù)字的錄像機(jī)。

硬盤錄像機(jī)的工作方式是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)路技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，隨后通過(guò)圖像處理器進(jìn)行圖像處理，并將監(jiān)控畫面存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)硬盤中。硬盤錄像機(jī)畫面清晰，可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)錄制，在圖像處理、圖像存儲(chǔ)、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(jī)，是數(shù)字化視頻監(jiān)控的重要設(shè)備。硬盤錄像機(jī)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(qiáng)的多。

2.2 網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器

在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被開(kāi)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(kāi)來(lái)，它通過(guò)計(jì)算機(jī)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(huì)進(jìn)入信息社會(huì)的重要標(biāo)志之一?；ヂ?lián)網(wǎng)大潮慢慢滲透到社會(huì)生活的方方面面，改變這人們生活、工作和學(xué)習(xí)方式?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)也逐漸融入到存儲(chǔ)技術(shù)當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器隨之被研發(fā)出來(lái)。

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(hào)IP化，也就是將數(shù)字化的視頻、音頻信號(hào)以IP信號(hào)的形式傳送到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器中，從而實(shí)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(tái)視頻服務(wù)器通常具備1～4個(gè)模擬視頻接入接口，用于連接攝像機(jī)，同時(shí)具備一個(gè)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(bào)警，發(fā)送報(bào)警前后圖像，更加具備了穩(wěn)定性良好、監(jiān)控畫面真實(shí)可靠的重要特點(diǎn)，這些特點(diǎn)是錄制高速公路狀態(tài)的重要基礎(chǔ)要素。

2.3 優(yōu)劣對(duì)比

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

(1)使用側(cè)重點(diǎn)不同。使用硬盤錄像機(jī)，側(cè)重于保證高速公路信息存儲(chǔ)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(jī)可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作，也能進(jìn)行單機(jī)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(chǔ)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(jī)的結(jié)構(gòu)是集中式，需要將所有的監(jiān)控信號(hào)集中在錄像機(jī)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(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器接在監(jiān)控點(diǎn)中進(jìn)行監(jiān)控。

通過(guò)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(qiáng)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(shí)，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(yùn)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(shí)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的主要弊端。相對(duì)于此項(xiàng)弊端，硬盤錄像機(jī)因?yàn)槠洳煌耆揽烤W(wǎng)絡(luò)，在單機(jī)情況下仍可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，因此在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展初期沒(méi)有被淘汰。

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

3 發(fā)展后期

3.1 直連式存儲(chǔ)

直連式存儲(chǔ)的存儲(chǔ)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(chǔ)介質(zhì)直接安裝在服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)視頻信息儲(chǔ)存，這種存儲(chǔ)方式可以對(duì)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(chǔ)安全性和運(yùn)行安全性比較高，實(shí)現(xiàn)了視頻的應(yīng)急指揮和靈活調(diào)度。

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

3.2 網(wǎng)絡(luò)附加式存儲(chǔ)

網(wǎng)絡(luò)附加式存儲(chǔ)是一種是基于LAN的專用數(shù)據(jù)儲(chǔ)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(guò)集線器或交換機(jī)直接連在網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)絡(luò)附加式存儲(chǔ)設(shè)備獨(dú)立于操作平臺(tái)，不需要占用很大的CPU，在使用時(shí)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(chǔ)空間可以擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺(tái)之間數(shù)據(jù)級(jí)共享?？梢哉f(shuō)，網(wǎng)絡(luò)附加式存儲(chǔ)提供了大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間，也解決了大量數(shù)據(jù)的高速、安全存儲(chǔ)問(wèn)題。

但是，網(wǎng)絡(luò)附加式存儲(chǔ)受網(wǎng)絡(luò)的影響比較大，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)發(fā)展到一定規(guī)模時(shí)，數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)管理會(huì)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(chǔ)性能會(huì)大幅度的受到影響。高速公路運(yùn)行過(guò)程中，需要存儲(chǔ)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(chǔ)采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的訪問(wèn)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(chǔ)系統(tǒng)的要求。

3.3 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

(1)多樣性。存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)既能在單一服務(wù)器中運(yùn)用，又能在多個(gè)服務(wù)器中運(yùn)用，既能進(jìn)行本地存儲(chǔ)，又能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。

(2)高效性。存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將直連式存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)附加式存儲(chǔ)結(jié)合起來(lái)，使得管理及集中控制實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化，高速計(jì)算機(jī)與高速存儲(chǔ)設(shè)備的高速互聯(lián)，也可以獨(dú)立的增加存儲(chǔ)容量，實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)共享。

(3)安全性。存儲(chǔ)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(chǔ)設(shè)備之間建立起來(lái)一個(gè)高速專用網(wǎng)絡(luò)，采用塊級(jí)別存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)陣列，服務(wù)器可直接存取所需的數(shù)據(jù)，不會(huì)受數(shù)據(jù)存放位置的影響。

現(xiàn)在的視頻監(jiān)控存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)下，搭建IP存儲(chǔ)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(chǔ)。

高速公路視頻監(jiān)控存儲(chǔ)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(chǔ)的也已經(jīng)不是簡(jiǎn)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(tái)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(chǔ)存系統(tǒng)。

4 總 結(jié)

當(dāng)前我國(guó)正在建立與現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)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(guó)高速公路通車?yán)锍坛掷m(xù)不斷的增加，對(duì)運(yùn)營(yíng)管理及運(yùn)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(dòng)“數(shù)字交通”“智慧高速”，推進(jìn)高速公路全過(guò)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(kāi)有力的數(shù)字平臺(tái)和信息化載體，自然也離不開(kāi)先進(jìn)的監(jiān)控管理系統(tǒng)，因此，高速公路視頻監(jiān)控對(duì)高速公路的安全運(yùn)行具有十分重要的意義。視頻監(jiān)控存儲(chǔ)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(jì)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(chǔ)技術(shù)，構(gòu)建完善的視頻監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)，確保視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)，才能保證高速公路安全、高效、穩(wěn)定的高速路網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境，更好服務(wù)于人民群眾安全暢通便捷出行。