淺談視頻監(jiān)控中的云存儲(chǔ)

淺談視頻監(jiān)控中的云存儲(chǔ)

一、為什么云存儲(chǔ)需要？1.網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)安全監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展和變化經(jīng)歷了三個(gè)階段：建模、數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)化。而與之相匹配的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)也經(jīng)歷了三個(gè)階段:VCR模擬存儲(chǔ)、DVR數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)集中存儲(chǔ)。筆者做過(guò)計(jì)算,以現(xiàn)今普遍采用的720P(1280×720)高清(HD)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)為例,其高清視頻錄像資料可壓縮到每小時(shí)3GB左右容量,按要求視頻錄像資料要保存一個(gè)月時(shí)間,可以得到這樣的數(shù)據(jù):3GB/小時(shí)×24小時(shí)×30天×1路=2.16T,像廣州監(jiān)控?cái)z像頭的建設(shè)目標(biāo)數(shù)將達(dá)到20萬(wàn)個(gè),若按25%建設(shè)高清,將是5萬(wàn)個(gè),需要保存30天的監(jiān)控系統(tǒng)所需的最少存儲(chǔ)容量是2.16T×50000=108000T≈100P。視頻監(jiān)控的高清化是必然的趨勢(shì),未來(lái)建設(shè)比例或?qū)⒏?若采用更高分辨率1080P(1920×1080)或500萬(wàn)像素(3744×1408)的超高清攝像機(jī),存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量將更大。同時(shí),由于高清視頻海量PB級(jí)(1PB=1024TB)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求,網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)在容量和性能的擴(kuò)展上已出現(xiàn)瓶頸,這都必將推動(dòng)云存儲(chǔ)技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用。2.資源信息共享以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、下一代移動(dòng)通信、高端軟件等新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)為主軸的智慧城市建設(shè)已成為國(guó)家和地方“十二五”規(guī)劃中的最主要方向。智慧城市涉及到智慧安防、智能交通、智能樓宇、智慧城管、智慧應(yīng)急、智慧醫(yī)療等諸多領(lǐng)域,依托資源信息共享,形成基于海量信息和智能過(guò)濾處理的全新的城市形態(tài)。如圖1所示,在智慧城市應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域,筆者多年碰到的問(wèn)題是各領(lǐng)域資源信息不能充分共享。如08年南方雪災(zāi)導(dǎo)致的廣州火車(chē)站幾十萬(wàn)人員滯留等重大事件,此時(shí)決策者需要即時(shí)了解大量的視頻信息,而通過(guò)模擬矩陣切換調(diào)用的視頻數(shù)量卻極其有限。目前,平安城市、數(shù)字城管、安全生產(chǎn)、食品藥品監(jiān)督、平安校園等領(lǐng)域都建設(shè)了大量的視頻監(jiān)控,而真正意義上的視頻資源的共享還沒(méi)有做到,若采用云存儲(chǔ)的方式,所有的視頻都將存儲(chǔ)在云端,所有的用戶均可通過(guò)授權(quán)訪問(wèn)云存儲(chǔ)提供的服務(wù),這將為信息共享帶來(lái)極大的便捷。二、云存儲(chǔ)設(shè)備的定義和模型1.云存儲(chǔ)技術(shù)的內(nèi)涵云存儲(chǔ)(CloudStorage)是在云計(jì)算(CloudComputing)概念上延伸和發(fā)展出來(lái)的一個(gè)新的概念,是指通過(guò)集群應(yīng)用(ClusterApplication)、網(wǎng)格技術(shù)(GridTechnology)或分布式文件系統(tǒng)(DistributedFileSystem)等功能將網(wǎng)絡(luò)中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)。使用者使用云存儲(chǔ)并不是使用某一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備,而是使用整個(gè)云存儲(chǔ)系統(tǒng)帶來(lái)的一種數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。因此從嚴(yán)格意義上來(lái)講,云存儲(chǔ)不是存儲(chǔ),而是一種服務(wù)。云存儲(chǔ)的核心是存儲(chǔ)設(shè)備與應(yīng)用軟件友好的結(jié)合,通過(guò)應(yīng)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備向存儲(chǔ)服務(wù)的轉(zhuǎn)變。云存儲(chǔ)可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)完全虛擬化,提供更強(qiáng)的存儲(chǔ)和共享功能。云存儲(chǔ)中所有設(shè)備對(duì)使用者完全透明,被授權(quán)用戶可在任何地方通過(guò)一根接入線與云存儲(chǔ)進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)空間與數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。云存儲(chǔ)技術(shù)并非指某項(xiàng)特定技術(shù),而是一大類技術(shù)的統(tǒng)稱,通常只要具有以下三個(gè)特征都可以看作是云存儲(chǔ)技術(shù):一是具有無(wú)限的擴(kuò)展能力,可以支撐幾百TB直至PB級(jí)的海量數(shù)據(jù);二是采用了并行計(jì)算模式,從而獲得海量運(yùn)算能力。三是高可用性,即能保證在任何時(shí)候系統(tǒng)都能正常使用(即使有硬件出現(xiàn)故障時(shí))。目前Google的GFS系統(tǒng)(GoogleFileSystem)就具有這樣的特征。2.云存儲(chǔ)服務(wù)的云保護(hù)和存儲(chǔ)如圖2所示,云存儲(chǔ)系統(tǒng)的架構(gòu)模型通常由4層組成:存儲(chǔ)層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層、訪問(wèn)層。存儲(chǔ)層是云存儲(chǔ)的基礎(chǔ)部分,存儲(chǔ)設(shè)備既可以是FC光纖通道存儲(chǔ)設(shè)備,也可以是NAS和SAN等IP存儲(chǔ)設(shè)備,還可以是SCSI或SAS等DAS存儲(chǔ)設(shè)備。云存儲(chǔ)中的存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)量龐大且分布在不同地域,彼此之間通過(guò)FC光纖通道、廣域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)連接在一起。存儲(chǔ)設(shè)備之上是一個(gè)統(tǒng)一的管理系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的邏輯虛擬化、存儲(chǔ)集中管理及對(duì)各硬件設(shè)備的狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。基礎(chǔ)管理層是云存儲(chǔ)最核心的部分,也是云存儲(chǔ)中最難以實(shí)現(xiàn)的部分。CDN(ContentDistributeNetwork)內(nèi)容分發(fā)技術(shù)和數(shù)據(jù)加密技術(shù)能確保云存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)不會(huì)被未授權(quán)的用戶所訪問(wèn)。同時(shí),通過(guò)各種數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)措施可確保云存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,從而保證云存儲(chǔ)系統(tǒng)自身的安全和穩(wěn)定。應(yīng)用接口層是云存儲(chǔ)靈活多變的部分,不同的云存儲(chǔ)服務(wù)提供商可根據(jù)其業(yè)務(wù)類型開(kāi)發(fā)出不同的應(yīng)用服務(wù)接口,提供不同的應(yīng)用服務(wù),比如視頻監(jiān)控應(yīng)用平臺(tái)、視頻點(diǎn)播應(yīng)用平臺(tái)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份應(yīng)用平臺(tái)等。訪問(wèn)層也就是云存儲(chǔ)系統(tǒng)的用戶,每一個(gè)授權(quán)用戶都可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的公共應(yīng)用接口來(lái)登錄云存儲(chǔ)系統(tǒng),享受云存儲(chǔ)服務(wù)。3.云存儲(chǔ)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)云存儲(chǔ)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)系統(tǒng)硬件損傷導(dǎo)致數(shù)據(jù)讀取不工具云存儲(chǔ)通過(guò)將文件復(fù)制并保存在不同的服務(wù)器上,很好地解決了潛在的可能由于硬件損壞而導(dǎo)致數(shù)據(jù)存取的不可用性問(wèn)題。不論多好的硬件都可能出現(xiàn)故障,云存儲(chǔ)知道文件存放的位置,在硬件發(fā)生損壞時(shí),系統(tǒng)能自動(dòng)將讀寫(xiě)指令導(dǎo)向存放在另一臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器上的文件,從而保持服務(wù)的繼續(xù)性。(2)擴(kuò)展能力非常方便云存儲(chǔ)架構(gòu)采用的是并行擴(kuò)容方式,當(dāng)容量不夠時(shí),只需采購(gòu)新的存儲(chǔ)服務(wù)器,容量即可增加,而且?guī)缀鯖](méi)有上限控制。(3)執(zhí)行存儲(chǔ)服務(wù)器的領(lǐng)導(dǎo)能夠避免在個(gè)別存儲(chǔ)服務(wù)器過(guò)大造成出現(xiàn)性能瓶頸云存儲(chǔ)能自動(dòng)將工作任務(wù)均勻分配到不同的存儲(chǔ)服務(wù)器上,從而可避免因個(gè)別存儲(chǔ)服務(wù)器工作量過(guò)大而造成性能瓶頸,這樣可使整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)揮最大的功效。(4)采購(gòu)存儲(chǔ)服務(wù)器對(duì)云存儲(chǔ)管理者來(lái)說(shuō),即使再多的存儲(chǔ)服務(wù)器也只是一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備,管理人員只需在整體硬盤(pán)容量快用完時(shí),增加采購(gòu)存儲(chǔ)服務(wù)器即可。而每臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器的使用狀況都可以很方便地在一個(gè)管理界面上看到。三、云存儲(chǔ)技術(shù)在智能城市的應(yīng)用1.全方位智能化監(jiān)控如圖3所示,依托智能視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、智能分析、智能交通(電警和卡口)、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)等進(jìn)行管理。智慧眼:利用遍布于城市各個(gè)區(qū)域的治安監(jiān)控點(diǎn)和道路卡口高清視頻構(gòu)筑俯瞰全市的智慧眼,全方位、全天侯地監(jiān)控城市的治安、交通、環(huán)保、安全生產(chǎn)等情況,實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控由“看得見(jiàn)”到“看得清”,再到“看得明”的智能化跨越。智慧腦:智能方案系統(tǒng)可為日常事件或突發(fā)事件的處置和預(yù)防提供研判分析、啟動(dòng)預(yù)案、生成處置方案等輔助幫助,還實(shí)現(xiàn)了海量基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)比例尺地形圖和高分辨率遙感影像,可實(shí)現(xiàn)對(duì)事件的智能化預(yù)測(cè)、分析、綜合評(píng)判及評(píng)估等。智慧手:通過(guò)110可視化應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)和市區(qū)一級(jí)的應(yīng)急系統(tǒng),協(xié)調(diào)各職能部門(mén)實(shí)現(xiàn)公安、交警、消防、急救、城管等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng),統(tǒng)一部署完成對(duì)城市各類安全事件的及時(shí)處置,包括緊急疏散、搶險(xiǎn)、救災(zāi)、排爆等。2.綜合管理平臺(tái)如圖4所示,依托數(shù)字化城市綜合管理平臺(tái),通過(guò)信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)),運(yùn)用監(jiān)測(cè)、分析、融合、智能響應(yīng)等手段,優(yōu)化城市現(xiàn)有資源,提升城市整體運(yùn)營(yíng)能力。通過(guò)引入“以圖管城市”的功能設(shè)計(jì)理念,基于電子地圖可實(shí)現(xiàn)城市管理數(shù)據(jù)可視化,采用網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)針對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施和市政公用事業(yè)等范圍進(jìn)行綜合管理和綜合執(zhí)法,整合和應(yīng)用GIS、GPS等多種技術(shù)和各類業(yè)務(wù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)城市管理的可視化監(jiān)控和指揮、精細(xì)化監(jiān)督和管理、智能化決策和評(píng)估。數(shù)字化城市綜合管理平臺(tái)是為城市管理、調(diào)度指揮工作而設(shè)計(jì)的,可應(yīng)用于日常巡查、緊急事件上報(bào)、指揮和救助等各個(gè)環(huán)節(jié),能對(duì)各類資源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理,實(shí)現(xiàn)案件預(yù)警、報(bào)警、處警、指揮、調(diào)度在同一平臺(tái)上完成,可增強(qiáng)城