■ 林建平??郭祥壽

軌道交通視頻云監(jiān)控方案探討

■ 林建平??郭祥壽

隨著城市軌道交通高速承載網(wǎng)的建設(shè)、視頻智能化的需要及行業(yè)大數(shù)據(jù)分析的興起，視頻監(jiān)控向云化方向發(fā)展成為必然。就軌道交通云監(jiān)控的存儲(chǔ)方式、云監(jiān)控優(yōu)勢(shì)及線網(wǎng)云監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)思路等內(nèi)容進(jìn)行闡述，并提出相關(guān)建議。

軌道交通；視頻監(jiān)控；云監(jiān)控；云存儲(chǔ)

0 引言

隨著城市軌道交通線網(wǎng)客流的增加，社會(huì)治安給運(yùn)營(yíng)管理帶來(lái)巨大壓力，為有效管控地鐵運(yùn)營(yíng)安全，視頻監(jiān)控建設(shè)非常必要，同時(shí)技術(shù)的更新也是必須的。目前城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)基本采用單線建設(shè)、分散IPSAN存儲(chǔ)模式，每站存儲(chǔ)設(shè)備都有一定預(yù)留，導(dǎo)致全線剩余大量存儲(chǔ)空間[1-2]，同時(shí)各線間不能有效實(shí)現(xiàn)平臺(tái)對(duì)接，視頻監(jiān)控向云存儲(chǔ)方向發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。

1 軌道交通視頻云存儲(chǔ)分析

1.1 集中存儲(chǔ)與分布存儲(chǔ)選擇

集中存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)方式是將各車站前端攝像機(jī)圖像通過(guò)網(wǎng)絡(luò)集中在指定位置（一般為控制中心或車輛段）進(jìn)行存儲(chǔ)；分布存儲(chǔ)為各車站前端攝像機(jī)僅存儲(chǔ)在本車站，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與其他各車站及控制中心的存儲(chǔ)互聯(lián)互通[3]。

集中存儲(chǔ)的最大優(yōu)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的集中維護(hù)管理，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源要求大，按照目前的傳輸技術(shù)，基本只能采用波分復(fù)用的傳輸技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)可靠上傳，造成很大的網(wǎng)絡(luò)投資成本；另外，集中存儲(chǔ)對(duì)于設(shè)備用房要求高，對(duì)于軌道交通全網(wǎng)視頻監(jiān)控來(lái)看，全網(wǎng)幾百PB級(jí)別的存儲(chǔ)容量，數(shù)據(jù)量相當(dāng)龐大，如果采用全網(wǎng)集中存儲(chǔ)，需要房間面積2 000 m2左右，同時(shí)考慮集中大數(shù)據(jù)的安全可靠性，整個(gè)機(jī)房設(shè)計(jì)必須執(zhí)行互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（Internet Data Center，IDC）數(shù)據(jù)機(jī)房的相關(guān)規(guī)范，普通機(jī)房設(shè)計(jì)難以滿足要求。

分布存儲(chǔ)能夠很好地緩解網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力，同時(shí)最大化提高系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全，有效緩解數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)的機(jī)房壓力。

云存儲(chǔ)的核心是通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，應(yīng)用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能的一個(gè)系統(tǒng)，從云存儲(chǔ)的基本概念來(lái)看，其技術(shù)核心是集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)、分布式文件系統(tǒng)。因此，云存儲(chǔ)并不是集中存儲(chǔ)。

綜上所述，結(jié)合軌道交通線路特點(diǎn)，每站均設(shè)置有通信機(jī)房，建議視頻存儲(chǔ)采用分布存儲(chǔ)方式。

1.2 采用視頻云存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)

隨著社會(huì)治安形勢(shì)的嚴(yán)峻及軌道交通現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)圖像可存、可看已不能滿足要求，隨著技術(shù)的發(fā)展，云存儲(chǔ)提供了更多技術(shù)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在：

（1）可以按需延長(zhǎng)視頻保存時(shí)長(zhǎng)，整體考慮存儲(chǔ)資源的預(yù)留與利用，系統(tǒng)擴(kuò)容方便、簡(jiǎn)單。由于云存儲(chǔ)技術(shù)采用虛擬化技術(shù)，將整條線路（甚至整個(gè)線網(wǎng)）的存儲(chǔ)虛擬化為一個(gè)龐大的資源池，因此，進(jìn)行存儲(chǔ)容量計(jì)算時(shí)，無(wú)需考慮每站的需求存儲(chǔ)容量（包括服務(wù)器的處理能力），而是從整體考慮全線（或全網(wǎng)）的需求容量，同時(shí)整體考慮一定預(yù)留（10%～20%）即可。

（2）采用集群技術(shù)，解決單/多節(jié)點(diǎn)失效造成的業(yè)務(wù)中斷問(wèn)題，并利用負(fù)載均衡技術(shù)，充分利用各存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的性能，提升系統(tǒng)可靠性和安全性。傳統(tǒng)IPSAN存儲(chǔ)技術(shù)保護(hù)范圍僅為單節(jié)點(diǎn)內(nèi)的硬盤（最多2塊硬盤失效），不能實(shí)現(xiàn)單個(gè)節(jié)點(diǎn)失效保護(hù)，更不能實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)失效保護(hù)；此外，傳統(tǒng)存儲(chǔ)方式需要單站點(diǎn)計(jì)算存儲(chǔ)容量，不同站點(diǎn)前端接入數(shù)量不一致，造成各站點(diǎn)不均衡。

（3）采用離散存儲(chǔ)技術(shù)，保障用戶高效讀寫和業(yè)務(wù)的持續(xù)性。傳統(tǒng)存儲(chǔ)方式前端存儲(chǔ)均采用集中存儲(chǔ)方式，僅針對(duì)單一存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)讀寫數(shù)據(jù)，由于云存儲(chǔ)采用數(shù)據(jù)塊及分布式文件系統(tǒng)，前端圖像存儲(chǔ)在多個(gè)單元，數(shù)據(jù)讀寫由多個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)單元提供。隨著軌道交通線網(wǎng)擴(kuò)大，大量用戶訪問(wèn)及錄像下載成為必然，高速數(shù)據(jù)讀寫能力極大增強(qiáng)了運(yùn)維效率。

（4）可通過(guò)大數(shù)據(jù)分析手段挖掘其他有價(jià)值的信息，包括人臉識(shí)別、海量檢索等。在信息社會(huì)時(shí)代，擁有對(duì)大數(shù)據(jù)的分析、處理能力才是真正擁有財(cái)富。視頻監(jiān)控云存儲(chǔ)的應(yīng)用，為大數(shù)據(jù)的挖掘提供了強(qiáng)大支撐平臺(tái)，為運(yùn)營(yíng)的安全管理、社會(huì)治安的保障及安全預(yù)警等提供了技術(shù)手段。

1.3 視頻監(jiān)控云存儲(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)劃

根據(jù)城市軌道交通的線網(wǎng)特點(diǎn)，軌道交通線網(wǎng)視頻云存儲(chǔ)有2種方案[4]。

方案一：共平臺(tái)多云存儲(chǔ)方案（見(jiàn)圖1）。根據(jù)目前的線網(wǎng)建設(shè)進(jìn)度，建議將城市軌道交通某條骨干線路視頻監(jiān)控平臺(tái)作為全網(wǎng)視頻監(jiān)控平臺(tái)，并按照云存儲(chǔ)方式進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)，同時(shí)其他線路建設(shè)時(shí)（或改造線路接入），采用能夠兼容接入骨干線路視頻監(jiān)控平臺(tái)的云存儲(chǔ)系統(tǒng)，從而形成全網(wǎng)統(tǒng)一的視頻監(jiān)控管理平臺(tái)。

方案二：多平臺(tái)多云存儲(chǔ)方案（見(jiàn)圖2）。采用該方案，同樣將骨干線視頻監(jiān)控平臺(tái)作為全網(wǎng)平臺(tái)，其他線路建設(shè)時(shí)，可采用獨(dú)立云監(jiān)控平臺(tái)及配套的云存儲(chǔ)，通過(guò)相關(guān)平臺(tái)對(duì)接協(xié)議接入骨干線路的視頻監(jiān)控平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)互聯(lián)互通。

圖1 共平臺(tái)多云存儲(chǔ)方案系統(tǒng)構(gòu)成

圖2 多平臺(tái)多云存儲(chǔ)方案系統(tǒng)構(gòu)成

2種方案各有優(yōu)劣，方案一能夠形成全網(wǎng)一套系統(tǒng)，避免平臺(tái)對(duì)接過(guò)程中存在的功能不能實(shí)現(xiàn)的情況，全網(wǎng)各種視頻功能的應(yīng)用能夠得到最大程度的實(shí)現(xiàn)，尤其對(duì)視頻大數(shù)據(jù)的更多應(yīng)用功能開(kāi)發(fā)提供可靠基礎(chǔ)，但采用該方案，對(duì)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的招標(biāo)存在一定制約，原則是要完全能夠兼容接入線網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)于前端及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的采購(gòu)仍然具有開(kāi)放性。方案二從系統(tǒng)采購(gòu)招標(biāo)角度，具有公平性，但存在平臺(tái)對(duì)接，由于各視頻平臺(tái)廠家對(duì)視頻監(jiān)控各種功能應(yīng)用開(kāi)發(fā)理解的差異，導(dǎo)致對(duì)接功能也僅是針對(duì)簡(jiǎn)單的圖像調(diào)看，但對(duì)大數(shù)據(jù)的挖掘方面受到制約。從對(duì)更多應(yīng)用功能的開(kāi)發(fā)方面考慮，建議采用方案一，符合系統(tǒng)全網(wǎng)兼容、良性發(fā)展的思路。

2 軌道交通視頻資源開(kāi)放的設(shè)計(jì)思考

軌道交通作為社會(huì)公共交通服務(wù)型行業(yè)，基本服務(wù)理念是“以人為本”，除能夠?yàn)槌丝吞峁┓奖?、快捷、舒適的乘客環(huán)境外，還需盡可能為乘客提供更多的信息資訊服務(wù)。對(duì)于視頻監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，適當(dāng)開(kāi)放軌道交通監(jiān)控圖像信息，乘客可自行調(diào)看各車站（尤其是換乘車站）前端圖像，為自己的軌道交通出行提供更多參考（包括乘客時(shí)間、換乘方式等）。

由于軌道交通視頻監(jiān)控信息量大，除為軌道交通運(yùn)營(yíng)管理提供資源外，還為公安等管理部門提供有價(jià)值信息，在某種程度上具有一定的保密性。因此，對(duì)于視頻圖像的開(kāi)放建議僅開(kāi)放有限的前端圖像資源，如換乘站換乘平臺(tái)、一般車站站廳或站臺(tái)等能夠直接反應(yīng)客流大小的前端資源，建議每站開(kāi)放2～3路視頻資源（系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖3）。

對(duì)于視頻對(duì)外開(kāi)放的實(shí)現(xiàn)方式，常規(guī)方式是整個(gè)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過(guò)防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備連接外網(wǎng)，但是考慮到網(wǎng)絡(luò)的安全設(shè)備只有相對(duì)安全，一旦網(wǎng)絡(luò)安全被突破，造成的結(jié)果并不是簡(jiǎn)單的每站2～3路視頻資源圖像對(duì)外開(kāi)放，整個(gè)視頻信息都存在外泄可能，尤其對(duì)于一些敏感事件的錄像視頻，因此，采用該方式潛在風(fēng)險(xiǎn)較大。

為有效防止不開(kāi)放視頻信息的外泄，建議采用獨(dú)立設(shè)置對(duì)外開(kāi)放的視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)內(nèi)的所有前端圖像資源原則上均對(duì)外開(kāi)放。軌道交通全網(wǎng)設(shè)置1套系統(tǒng)，每站前端按照2～3路考慮，每條線路設(shè)置1套存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)單元，集中存儲(chǔ)，全網(wǎng)若干存儲(chǔ)單元組成1套標(biāo)準(zhǔn)的共平臺(tái)云存儲(chǔ)架構(gòu)（系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖4）。

圖3 線網(wǎng)視頻資源開(kāi)放系統(tǒng)構(gòu)成（一）

圖4 線網(wǎng)視頻資源開(kāi)放系統(tǒng)構(gòu)成（二）

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著軌道交通的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控作為大數(shù)據(jù)越來(lái)越受到各方面的關(guān)注，對(duì)視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)資源挖掘、分析是未來(lái)軌道交通行業(yè)的建設(shè)重點(diǎn)，完善的系統(tǒng)架構(gòu)、優(yōu)越的技術(shù)選型為大數(shù)據(jù)的分析、挖掘提供了充分條件。因此，在進(jìn)行軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要立足線網(wǎng)，建設(shè)統(tǒng)一的線網(wǎng)云監(jiān)控平臺(tái)非常必要，此外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅要考慮運(yùn)營(yíng)管理需要，還要充分考慮面向乘客的資源開(kāi)放。

[1] 葛瑞鈞．地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求分析[J]．中國(guó)鐵路，2012(6)：95-97．

[2] 趙金明．大數(shù)據(jù)時(shí)代的高清視頻監(jiān)控存儲(chǔ)[J]．中國(guó)鐵路，2013(4)： 81-82．

[3] GB 50157—2013 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[4] GB/T 28181—2011 安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求[S]．

林建平：中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，?高級(jí)工程師，四川?成都，610031

郭祥壽：中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，?高級(jí)工程師，四川?成都，610031

責(zé)任編輯高紅義

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1672-061X（2016）06-0023-03