隨著科技的發展進步，視頻監控技術經歷了數字化、網絡化的變遷，現在已經廣泛應用于各行各業之中，同時也隨著人們對圖像質量的要求越來越高，促使著視頻監控技術不斷向前發展。在數字網絡監控潮流下，對圖像清晰度的追求成為了視頻監控一個重要的發展趨勢，高清攝像機及高清監控系統也逐漸被地鐵行業所重視和應用。

      目前，地鐵視頻監控點位設置越來越密集，在多線換乘站，監控點數可多達200個，一條地鐵僅運營監控點數在一千路左右，多的可達兩千路。而從目前地鐵安防的建設需求上來看，越來越強調視頻監控系統無死角覆蓋，攝像頭規模也越來越大。從2010年開始，越來越多的地鐵用戶和設計院專家開始關注高清監控技術的發展及趨勢，地鐵安防中高清1080P／720P視頻監控的需求也逐漸顯現。那么高清監控對傳統的解決方案帶來什么樣的沖擊，什么樣的監控系統才能滿足未來大規模，高清監控帶來的各方面挑戰呢?

傳統的地鐵標清監控系統方案

      傳統的地鐵標清視頻監控系統在車站、車輛段的方案中采用了存儲服務器，流媒體轉發技術，如圖1所示：

      該方案中，攝像頭輸出的模擬圖像經過編碼器數字化壓縮后輸出兩路碼流，一路是存儲碼流，經過文件服務器存儲到磁盤陣列中；另外一路實時流，通過轉發服務器分發滿足多用戶實時監控的需求。當系統規模只有幾十路標清圖像時，這種架構還能完成各種調度業務，但隨著車站監控的規模變大，采用高清系統后，流媒體轉發模式的性能瓶頸便凸顯出來。

其缺點如下：

      轉發服務器規模隨著監控點數的增加成等比例上升，尤其在未來高清圖像需求出現的情況下，要么增加轉發和存儲服務器數量，要么大大增加服務器的檔次。因為服務器的性能成為了方案中的性能瓶頸。

      系統存在著車站級的全局故障點，當其中某臺轉發服務器發生故障時，將會影響其所管理的多路視頻圖像的存儲和實時監看，不符合地鐵對安防系統高可靠性要求。雖然可以通過冗余服務器解決該問題，但是每個車站配置冗余服務器從成本角度考慮，現實工程中很少實際進行應用。

      大量的服務器及其設備機架不僅占據了大量設備的空間，不符合綠色環保，更致命的是大大增加了系統不可靠性，增加了系統的故障點。當面對突發事件，出現多個熱點區域的時候，大規模突發的流量很容易導致服務器的癱瘓。

改進后的地鐵監控系統方案

      另外還有一些廠家針對地鐵行業提供如下解決方案，如圖2：

      在圖2中，編碼器仍然輸出兩路碼流：實時流和存儲流。只是實時流由之前的單播流變了組播流，當多個用戶同時點擊同一路圖像時，通過網絡設備的組播功能實現分發，如圖2中標號1的虛線所示。同時將文件服務器和磁盤陣列合一了，即通過在一臺設備同時安裝存儲回放管理軟件和磁盤陣列，省略了單獨的服務器設備，減少了故障點。此方案解決了上面流媒體分發的瓶頸問題，卻并未減少服務器性能問題，反而突出了文件服務器(NVR)性能問題。

      在圖2的架構中，文件服務器(NVR)不僅需要完成對任務調度功能，存儲資源的管理、視頻的回放需求、圖像的檢索，更耗費性能的是大量的文件存儲任務。在進入高清時代以后，其瓶頸就更加突出，高清系統的帶寬需求是之前標清的4倍。由此帶來的是更大的IOPS和更大的帶寬處理能力需求。受性能的限制，在目前常見的此類解決方案中，采用標清D1格式，2M碼流，單臺服務器(NVR)的寫入能力不超過100路，回放能力更是不超過8路。如果換成高清系統，其能力可見一斑。

      另外需要指出的是，圖2的解決方案從地鐵行業的應用來說還存在一個較大的問題。整個系統僅在OCC處存在統一的管理服務器，車站僅有存儲設備(NVR)。地鐵行業中CCTV的圖像需要接入到ISCS系統的客戶端，因此必需對服務器的進行二次開發才能實現和ISCS系統的融合。ISCS在車站的控制終端的命令流將不可避免的和OCC管理服務器進行通信，這大大增加了系統的不穩定性：網絡故障或中心管理服務器宕機將會影響整個系統的可靠運行。

      應該說前面2種方案均不能適應地鐵安防系統高清、高可靠的需求，其主要瓶頸在于系統架構和存儲方式。相應的解決方案也很簡單：只要視頻實時數據流和存儲流均不經過服務器而是直接傳輸到客戶端，編碼器或存儲設備；由轉發變為直送，由文件存儲變為非文件數據塊存儲，結合網絡設備的組播功能實現大規模的分發，便可很好的解決上述問題。

先進的地鐵高清監控系統方案

      在圖3中，紅色虛線的實時流和藍色虛線的監控流直接通過網絡設備傳輸到相應的解碼器或客戶端和存儲設備，中間沒有經過任何服務器，并且通過交換機的組播技術來滿足大量用戶同時觀看的視頻流復制需求。因此，將服務器從紛繁浩雜的流媒體轉發中解放了出來，僅負責設備的注冊管理，信令的分發，使單臺服務器可以輕松管理幾千路視頻，降低了系統整體功耗的同時也減少了故障點。同時存儲的方式也由文件存儲轉變為裸數據塊存儲方式，減少了數據轉文件這個不必要的步驟，大大減輕了磁盤陣列的壓力。這種架構的監控系統也能輕松適應未來高清視頻帶來的大流量、高帶寬的沖擊。

      地鐵高清監控系統的優點主要表現在以下幾個方面：

      首先，監控點數的規模和服務器數量不存在強相關性，單臺視頻管理服務器可以滿足幾子路的標清，高清圖像監控，系統中不存在主要的統瓶頸問題。

      其次，系統中不存在車站級全局故障點，由于采用了類似電信領域中的軟交換架構(業務流和控制流相分離)，無論是管理服務器還是存儲服務器發生故障均不會中斷監控實時流，存儲流也不受影響，保障了監控數據仍然正常的記錄，從架構上極大地保證了系統的高可靠性。

      再次，當出現突發事件或事故，出現多個熱點區域的時候，大規模突發的流量通過組播技術由交換機來進行復制、分發，從而輕松解決大規模多用戶問題，滿足公安和企業管理方緊急情況下高可靠性調度要求。

      最后，裸數據直存的方式大大減小了磁盤陣列性能的壓力，使其能夠輕松應對大規模高清圖像輸入同時且保證多路高清回放。裸數據塊的方式也使數據所看即所存，所存即所用，所用即回放的高性能，保障了地鐵行業應對緊急事件能快速處理的根本要求。

      另外，圖3的兩級服務器架在和ISCS系統集成后，仍然能保證監控系統自身的高可靠性，單臺服務器故障不影響系統其它服務器正常使用。

針對服務器的熱備技術嶄露頭角

      目前針對地鐵行業高可靠性的需求，越來越多的廠商也提供針對服務器高可靠的熱備技術，如圖4所示:

      在圖4中，通過在上級管理域，如0CC、派出所，配置一臺熱備冗余管理服務器，從而實現對其下面管轄的N個車站或派出所本地的管理服務器實現熱備：其中任何一臺管理服務器出現故障將由熱備服務器自動接管。由于服務器接管的僅是信令流，不涉及存儲流和實時流，不會造成對骨干網絡的；中擊，很好地滿足了地鐵行業對安防高可靠性的要求。

小結

      視頻監控系統在保障地鐵公共安全中發揮的作用越來越大，用戶對監控系統的要求也越來越高，隨著高清監控系統的普及必將在地鐵行業中得到廣泛的應用。在關注高清監控系統業務實現的同時，更應該重視系統整體架構的先進性和可靠性，這樣才能給用戶帶來真正的價值，在關鍵時刻發揮其重要的作用。