陳小中， 冒志建

(1. 常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能裝備與信息工程學(xué)院， 江蘇 常州 213164；2. 江蘇理工學(xué)院 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院， 江蘇 常州 213001)

0 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展以及音視頻處理、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等技術(shù)日新月異，視頻監(jiān)控技術(shù)取得了蓬勃發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于平安城市、智能交通、金融等眾多領(lǐng)域[1]。視頻監(jiān)控行業(yè)的迅猛發(fā)展迫切需要大量高技能型專業(yè)技術(shù)人員，這也為相關(guān)工科專業(yè)人才培養(yǎng)提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。視頻監(jiān)控技術(shù)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)課程，當(dāng)前眾多高校實(shí)踐教學(xué)中普遍存在設(shè)備技術(shù)落后、功能缺失、系統(tǒng)集成性弱以及管理費(fèi)時(shí)費(fèi)力等不足[2]，無法適應(yīng)視頻監(jiān)控技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化、高清化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化發(fā)展方向，一定程度上阻礙了相關(guān)工科專業(yè)的發(fā)展，影響了高技能型視頻監(jiān)控技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)一套智能視頻監(jiān)控綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，無論是對(duì)于提升專業(yè)學(xué)生的視頻監(jiān)控實(shí)踐技能、實(shí)訓(xùn)設(shè)備管理的便捷性，還是對(duì)于促進(jìn)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，都具有重要理論和實(shí)踐意義[3]。

1 相關(guān)技術(shù)

經(jīng)過國(guó)內(nèi)外研究人員多年的深入研究，視頻監(jiān)控該系統(tǒng)已從第1代模數(shù)混合、第2代流媒體發(fā)展至第3代IP網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清化、智能化、安全化發(fā)展，與音視頻編解碼、IP網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、服務(wù)器虛擬化等新技術(shù)的發(fā)展密不可分。為此，本節(jié)簡(jiǎn)要回顧相關(guān)技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用，進(jìn)而指導(dǎo)視頻監(jiān)控實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1.1 編解碼技術(shù)

音視頻作為監(jiān)控系統(tǒng)中最重要信息，相比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)據(jù)，具有信息量龐大、網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬要求高等顯著特點(diǎn)。720P、1 080P和4K等視頻數(shù)據(jù)為用戶提供高清圖像畫質(zhì)的同時(shí)，也對(duì)其網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提出了更高要求。視頻編碼技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)視頻采集信息至特定帶寬的壓縮，并保證解壓后視頻質(zhì)量。最新編碼標(biāo)準(zhǔn)(如H.265)將壓縮碼率控制在32 Kb/s～8 Mb/s，并成為當(dāng)前視頻壓縮的主流技術(shù)[4]。在智能監(jiān)控系統(tǒng)中，信號(hào)編、解碼過程分別由編碼和解碼兩個(gè)模塊負(fù)責(zé)完成，前端采集和后端顯示部分需盡可能采用當(dāng)前最新編解碼技術(shù)，選用設(shè)備廠商主流技術(shù)產(chǎn)品。

1.2 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸

基于用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(User Data Protocol, UDP)，組播網(wǎng)絡(luò)通過在節(jié)點(diǎn)設(shè)備復(fù)制、發(fā)送單播流，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑和帶寬資源開銷的最小化，但由于難以規(guī)避傳輸過程中數(shù)據(jù)丟包問題，極易導(dǎo)致圖像花屏和卡頓現(xiàn)象。利用傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol，TCP)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的抗丟包和抗延遲性能，能提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性與可控性[5]。采用服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)技術(shù)，可以通過區(qū)分服務(wù)類型保障音視頻數(shù)據(jù)流的優(yōu)先傳輸權(quán)[6]，解決流媒體傳輸中丟包、延遲、亂序等問題，被廣泛應(yīng)用于資源有限的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。此外，由于電介質(zhì)的抗電磁干擾性差，光纖通信被廣泛應(yīng)用于視頻監(jiān)控領(lǐng)域。小型可插拔接口(Small Form-factor Pluggable，SFP)組網(wǎng)成本較高， 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernet Passive Optical Network, EPON)采用點(diǎn)到多點(diǎn)單纖無源雙向傳輸，支持遠(yuǎn)距離和高帶寬的通信，顯著降低了組網(wǎng)與運(yùn)維成本[7]，并已成為當(dāng)前高速公路、偏遠(yuǎn)區(qū)域監(jiān)控的重要接入方式。

1.3 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中音視頻數(shù)據(jù)主要采用本地化存儲(chǔ)，結(jié)合獨(dú)立冗余磁盤整列(Redundant Arrays of Independent Drives，RAID)提升數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性[8]，系統(tǒng)建設(shè)成本相對(duì)較低；其不足是視頻存儲(chǔ)空間有限；多個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)(Network Video Recorder，NVR)間資源管理和共享存在一定難度，難以滿足大規(guī)模視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)儲(chǔ)存以及智能管理等需求?；诨ヂ?lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(Internet Small Computer System Interface，iSCSI)技術(shù)，存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Network，SAN)實(shí)現(xiàn)了IP存儲(chǔ)設(shè)備、客戶機(jī)/服務(wù)器間連接的快速建立和便捷管理[9]。IPSAN因其操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便以及擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，已成為當(dāng)前大規(guī)模智能監(jiān)控中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的首選方式。

1.4 服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化技術(shù)是利用虛擬化平臺(tái)將計(jì)算機(jī)物理資源邏輯上分給多個(gè)虛擬主機(jī)。一方面，由于操作系統(tǒng)封裝與文件中，不依賴于物理硬件，易于移動(dòng)和復(fù)制；另一方面，虛擬機(jī)之間相互隔離，且不受硬件變化的影響，后期管理便捷。典型虛擬化平臺(tái)主要包括VMware ESXi、Xen server、Hyper-V和H3C CAS等[10]。虛擬化平臺(tái)的部署，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器硬件資源的充分利用，更重要的是，保障了大規(guī)模服務(wù)器的快速部署，以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的高可靠性與穩(wěn)定性[11]。

2 視頻監(jiān)控實(shí)訓(xùn)平臺(tái)組成

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)以兩級(jí)治安智能監(jiān)控項(xiàng)目為背景，設(shè)計(jì)3個(gè)監(jiān)控域，支持中小型和大規(guī)模兩種層次視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建與部署的技能實(shí)訓(xùn)。在邏輯結(jié)構(gòu)層面，主要包括：前端設(shè)備(音視頻采集)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示系統(tǒng)[12]。前端設(shè)備包含網(wǎng)絡(luò)和模擬兩種類型攝像機(jī)，主要負(fù)責(zé)音視頻信息的采集與輸入；基于光、電介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，負(fù)責(zé)將視頻信息實(shí)施、可靠傳輸；管理平臺(tái)包括中小型監(jiān)控中的網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)(NVR)和大規(guī)模監(jiān)控中視頻管理服務(wù)器(VM)、數(shù)據(jù)管理服務(wù)器(Data Manager，DM)和媒體服務(wù)器(Media Server，MS)，支持系統(tǒng)中本地設(shè)備與業(yè)務(wù)配置管理；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用中小規(guī)模的NVR和大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)IPSAN；顯示系統(tǒng)包括解碼器與大屏相結(jié)合的硬解碼和客戶端的軟解碼2種功能。

在物理結(jié)構(gòu)層面，主要包括1個(gè)上級(jí)域和2個(gè)下級(jí)域，圖1所示為該平臺(tái)的主要系統(tǒng)架構(gòu)。本平臺(tái)兼顧中小規(guī)模監(jiān)控的獨(dú)立管理，支持大規(guī)模多級(jí)多域管理功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)域間互聯(lián)、設(shè)備推送、資源共享、業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)等綜合智能監(jiān)控業(yè)務(wù)實(shí)踐功能[13]。

圖1 監(jiān)控實(shí)訓(xùn)平臺(tái)架構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)工作原理

為有效隔離控制和視頻數(shù)據(jù)信息，提升視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用性能，本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)采用“三碼流”機(jī)制(控制流、實(shí)時(shí)流、存儲(chǔ)回放流)思想設(shè)計(jì)系統(tǒng)管理以及監(jiān)控業(yè)務(wù)，如圖2所示。

圖2 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)系統(tǒng)原理圖

具體工作原理如下：

(1) 在系統(tǒng)管理中，視頻管理服務(wù)器(VM)或者網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)(NVR)采用會(huì)話初始協(xié)議(Session Initiation Protocol，SIP)和簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(Simple Network Management Protocol，SNMP)將攝像機(jī)、編碼器、解碼器和存儲(chǔ)等終端設(shè)備接入視頻管理中心?；赟IP協(xié)議的請(qǐng)求和響應(yīng)消息完成網(wǎng)絡(luò)會(huì)話的創(chuàng)建、修改與釋放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備注冊(cè)接入、協(xié)商請(qǐng)求、云臺(tái)控制等管理。此外，SNMP協(xié)議負(fù)責(zé)系統(tǒng)參數(shù)與狀態(tài)實(shí)時(shí)管理。

(2) 在實(shí)況業(yè)務(wù)中，為避免實(shí)時(shí)音視頻數(shù)據(jù)傳送延遲，采用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(Real-time Transport Protocol，RTP)將傳送流(Transport stream，TS)直接發(fā)送至解碼設(shè)備，實(shí)況流和存儲(chǔ)流無需經(jīng)過VM或者NVR等中心管理設(shè)備。

(3) 在存儲(chǔ)業(yè)務(wù)中，數(shù)據(jù)管理服務(wù)器(DM)預(yù)先設(shè)置前端設(shè)備存儲(chǔ)計(jì)劃與存儲(chǔ)資源分配；基于iSCSI協(xié)議，TS流以數(shù)據(jù)塊方式直存至IPSAN設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫效率提升，支持后續(xù)音視頻數(shù)據(jù)的集中管理和設(shè)備擴(kuò)容。

(4) 在回放查詢中，對(duì)于大規(guī)模視頻監(jiān)控系統(tǒng)，解碼器或者Web客戶端首先將實(shí)時(shí)流協(xié)議(Real Time Streaming Protocol，RTSP)視頻查詢請(qǐng)求發(fā)送至VM服務(wù)器；然后，VM服務(wù)器向DM服務(wù)器發(fā)送RSTP查詢信息；接著，DM服務(wù)器反饋響應(yīng)請(qǐng)求資源URL；最后，有由前端設(shè)備直接發(fā)送TS流至解碼端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)視頻信息在后端的輸出顯示。

本平臺(tái)設(shè)計(jì)方案中，視頻管理服務(wù)器VM和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)IPSAN均采用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)勢(shì)主要在于：提升應(yīng)用系統(tǒng)和設(shè)備資源的可靠性與可管理性；保證系統(tǒng)架構(gòu)適應(yīng)今后云計(jì)算技術(shù)架構(gòu)中資源部署與應(yīng)用。

3 平臺(tái)與業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)

該實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的訓(xùn)練重點(diǎn)在于大規(guī)模視頻監(jiān)控實(shí)況、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、聯(lián)動(dòng)與多級(jí)多域的系統(tǒng)構(gòu)建與業(yè)務(wù)部署，主要包括監(jiān)控域、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)以及顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3.1 監(jiān)控域設(shè)計(jì)

對(duì)于大規(guī)模視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控域的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到組織與資源的管理與共享問題。本監(jiān)控平臺(tái)中設(shè)計(jì)2個(gè)級(jí)別監(jiān)控域，如表1所示，2個(gè)下級(jí)域定義為平級(jí)關(guān)系，以支持后續(xù)不同層次域間資源共享功能的實(shí)驗(yàn)。此外，在各域內(nèi)定義組織、角色和用戶3個(gè)層次管理對(duì)象，通過組織管理特定資源集合(主要為IPC)，利用劃歸功能將資源至不同組織，可實(shí)現(xiàn)資源共享；角色是一組操作權(quán)限的集合，限定此類對(duì)象的管理與操作范圍；用戶是角色的實(shí)例化，是系統(tǒng)管理的最主要實(shí)體。

表1 監(jiān)控域組織結(jié)構(gòu)

3.2 傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多區(qū)域視頻監(jiān)控資源的有效集成與便捷管理。實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)IP規(guī)劃往往并非采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的同網(wǎng)段地址，網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備也不限于單個(gè)交換機(jī)，設(shè)備端口接入方式也呈多樣化。因此，IP網(wǎng)絡(luò)作為當(dāng)前智能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信的重要載體，也是視頻監(jiān)控實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。

為適應(yīng)高清視頻技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，高帶寬、低延遲、多樣化接入已成為當(dāng)前監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的核心需求[14]。為此，本平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)分為核心層和接入層，如圖3所示。服務(wù)器(VM、DM、MS)和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)(IPSAN)直接接入核心層千兆光纖交換網(wǎng)，確保網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠性；接入層分別配置支持100-TX、1000-TX、1000-FX和EPON等多樣化接口的交換機(jī)，便于用戶對(duì)常見接入方式的認(rèn)知以及接入性能的對(duì)比分析。此外，在交換機(jī)中部署QoS技術(shù)，預(yù)設(shè)不同流量傳輸優(yōu)先級(jí)，設(shè)計(jì)不同策略下的音視頻實(shí)時(shí)傳輸效率，有助于學(xué)生進(jìn)一步理解音視頻流自身特點(diǎn)以及傳輸解決方案。在地址規(guī)劃中，前端攝像機(jī)、管理服務(wù)器(VM、NVR等)、解碼設(shè)備、IPSAN存儲(chǔ)分別規(guī)劃于不同IP網(wǎng)段，如表2所示，采用校園網(wǎng)內(nèi)私有IP地址，支持校內(nèi)和校外VPN用戶的實(shí)驗(yàn)訪問需求。

圖3 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)

表2 監(jiān)控平臺(tái)IP地址規(guī)劃

3.3 服務(wù)器部署設(shè)計(jì)

大規(guī)模視頻監(jiān)控涉及多個(gè)服務(wù)器，主要包括視頻管理服務(wù)器(VM)、數(shù)據(jù)管理服務(wù)器(DM)和媒體服務(wù)器(MS)，因此，多級(jí)多域?qū)嶒?yàn)需要多個(gè)服務(wù)器組。所有服務(wù)器系統(tǒng)均基于Centos環(huán)境開發(fā)，且部分服務(wù)器系統(tǒng)安裝文件和占用空間較大。在獨(dú)立物理主機(jī)上安裝服務(wù)器系統(tǒng)及其應(yīng)用系統(tǒng)，無法避免安裝周期較長(zhǎng)、設(shè)備可靠性和遷移性差等主要問題。為此，本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)系統(tǒng)采用物理服務(wù)器虛擬化技術(shù)，部署視頻服務(wù)器系統(tǒng)。本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中主要以大規(guī)模監(jiān)控平臺(tái)為主，設(shè)計(jì)VM、DM和MS系統(tǒng)各3個(gè)，實(shí)現(xiàn)3個(gè)域互聯(lián)與資源共享實(shí)驗(yàn)?？紤]到學(xué)生服務(wù)器安裝與部署訓(xùn)練，為平臺(tái)提供配備2路20線程處理器、256GB內(nèi)存、1T SATA或SAS硬盤的VM EXSi 5.5主機(jī)。在安裝實(shí)驗(yàn)階段，通過安裝一套虛擬機(jī)(VM、DM、MS)系統(tǒng)，結(jié)合虛擬機(jī)克隆方式，可實(shí)現(xiàn)其他相似服務(wù)器的快速部署。另一方面，在監(jiān)控實(shí)驗(yàn)階段，通過虛擬器鏡像服務(wù)可以快速創(chuàng)建和還原特定狀態(tài)的服務(wù)器配置。綜上所述，基于虛擬化技術(shù)可以快速創(chuàng)建、部署與統(tǒng)一管理多個(gè)同類型服務(wù)器系統(tǒng)；此外，便于實(shí)訓(xùn)前對(duì)系統(tǒng)已有配置的快速清空、還原初始化。

3.4 存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

音視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是視頻監(jiān)控的重要業(yè)務(wù)之一，現(xiàn)行監(jiān)控系統(tǒng)解決方案中主要采用NVR內(nèi)部磁盤實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獨(dú)立存儲(chǔ)，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間資源共享。通過磁盤整列技術(shù)設(shè)置不同級(jí)別的RAID，可以在數(shù)據(jù)安全性與經(jīng)濟(jì)性方面取得一定平衡。然而，在大規(guī)模視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理，無論對(duì)于監(jiān)控信息快速檢索，還是對(duì)于大容量數(shù)據(jù)保存都具有重要實(shí)踐意義。因此，本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中采用一臺(tái)IPSAN，配備4塊容量為2T的SATA硬盤，實(shí)現(xiàn)RAID 0、1、5等不同整列的部署實(shí)驗(yàn)。通過RAID虛擬化之后，提供至少1T的邏輯資源，以滿足不同攝像機(jī)錄像的存儲(chǔ)資源需求?；贗PSAN采用數(shù)據(jù)直存，無需考慮磁盤數(shù)據(jù)格式問題，從而能大幅提升監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的寫入和讀取速度，有效提高磁盤資源的利用率。

3.5 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

顯示系統(tǒng)是將攝像機(jī)實(shí)時(shí)信息或者存儲(chǔ)查詢視頻顯示輸出。依據(jù)顯示應(yīng)用場(chǎng)合不同，本平臺(tái)顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩部分：硬解碼顯示和軟解碼顯示。在硬解碼顯示中，采用解碼器結(jié)合LED大屏，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控機(jī)房的多畫面同時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)；對(duì)于軟解碼，則采用客戶端Web登錄VM系統(tǒng)，結(jié)合Java插件程序，在顯示器中輸出音視頻信息。

3.6 視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)

在監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，監(jiān)控業(yè)務(wù)流程的部署是視頻監(jiān)控實(shí)訓(xùn)的重要內(nèi)容。為訓(xùn)練學(xué)生商業(yè)和行業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建與部署，主要設(shè)計(jì)如下典型業(yè)務(wù)：

(1) 實(shí)況業(yè)務(wù)。是將前端攝像機(jī)所采集信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至解碼設(shè)備，并實(shí)時(shí)顯示至屏幕。對(duì)于單個(gè)攝像機(jī)實(shí)況設(shè)計(jì)為：首先，按照接入類型將網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)IPC(或者連接模擬機(jī)的編碼器)連接至監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)；然后，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案配置IPC的接口信息，并確保管理服務(wù)器VM(或NVR)中設(shè)備保持“在線”；隨后，采用類似方式配置解碼器DC參數(shù)信息，保證其在管理服務(wù)器VM(或NVR)中成功注冊(cè)；最后，通過大屏方式輸出信息。采用Web客戶端解碼過程更為簡(jiǎn)單，無需部署解碼器和大屏設(shè)備，直接實(shí)現(xiàn)客戶端輸出?；诖?，多個(gè)攝像機(jī)實(shí)況管理主要包括組顯示、輪切、球機(jī)巡航等業(yè)務(wù)訓(xùn)練。

(2) 存儲(chǔ)回放。是將前端攝像機(jī)所采集信息通過網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)至指定設(shè)備，并通過視頻檢索方式播放特定時(shí)間段的音視頻信息。視頻存儲(chǔ)的首要任務(wù)是網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備IPSAN的接入管理。本系統(tǒng)中視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)包括計(jì)劃存儲(chǔ)和手工存儲(chǔ)兩種類型，計(jì)劃存儲(chǔ)首先通過DM服務(wù)器指定特定網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備和空間大??；然后，在管理服務(wù)器中指定某個(gè)攝像機(jī)存儲(chǔ)時(shí)間和日期，結(jié)合“滿即?！焙汀皾M覆蓋”策略；最終實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)監(jiān)控信息的自動(dòng)存儲(chǔ)。此外，配合手工交互，可以在非存儲(chǔ)計(jì)劃時(shí)間段對(duì)視頻錄像。視頻檢索回放的重要依據(jù)是存儲(chǔ)時(shí)間，因此，管理服務(wù)器的時(shí)鐘建議采用NTP方式獲取。

(3) 告警業(yè)務(wù)。是在監(jiān)控設(shè)備檢測(cè)到異常時(shí)做出相應(yīng)聯(lián)動(dòng)動(dòng)作。告警信息設(shè)計(jì)為設(shè)備(如高溫、冷啟動(dòng)、下線等)與視頻(視頻丟失、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、滿存儲(chǔ)、未按計(jì)劃錄像等)兩大類。結(jié)合布防計(jì)劃，聯(lián)動(dòng)至其他外部設(shè)備的存儲(chǔ)、預(yù)制位、實(shí)況、開關(guān)量、短信和郵件等操作。告警聯(lián)動(dòng)是監(jiān)控系統(tǒng)中智能化的重要應(yīng)用之一，結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景，可進(jìn)行不同類型告警源與聯(lián)動(dòng)動(dòng)作的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。

(4) 多級(jí)多域。是采用特定互聯(lián)協(xié)議連接多域的VM服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)多級(jí)資源共享和統(tǒng)一管理?；诠膊繃?guó)標(biāo)(GB28181)、浙江省公安廳標(biāo)準(zhǔn)(DB33)以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(IMOS)等所定義域優(yōu)先級(jí)[15]，實(shí)現(xiàn)上下級(jí)、平級(jí)兩種主要類型，如圖4所示。通過該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可幫助學(xué)生理解域間互聯(lián)協(xié)議、資源共享原理、不同域和組織內(nèi)設(shè)備劃歸方法。

圖4 多級(jí)多域大規(guī)模監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信

4 結(jié) 語

高校視頻監(jiān)控實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的構(gòu)建是提升建筑智能化等相關(guān)專業(yè)學(xué)生實(shí)踐技能的一個(gè)重要途徑，本文所提實(shí)訓(xùn)平臺(tái)有效融入服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、IP網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，涵蓋中小型單域和大規(guī)模多級(jí)多域監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建與管理訓(xùn)練，重點(diǎn)解決當(dāng)前高校視頻監(jiān)控實(shí)訓(xùn)中規(guī)模較小、系統(tǒng)性弱、設(shè)備效率低下等主要問題。課程實(shí)踐教學(xué)表明，監(jiān)控實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與建設(shè)能有效強(qiáng)化學(xué)生對(duì)IP智能監(jiān)控中各系統(tǒng)組件的認(rèn)知，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生監(jiān)控課程學(xué)習(xí)的積極性，進(jìn)而有利于學(xué)生專業(yè)核心能力的全面提升。