基于Linux下的蜂窝式视频监控系统的研究

二十一世纪以来，全球发生了的一系列群体性安全事件，如俄罗斯地铁恐怖袭击，英国电车的恐怖袭击，使得各国、尤其是中国政府，厂商，以及个人用户对视频监控系统的关注热情水涨船高。实际上，在我国随着奥运、世博的举办，视频监控系统也有着良好的发展。

1 目前的需求

随着第三代视频监控系统的应用与普及，一些初期不成熟的设计逐渐暴露出问题。如存储容量的估计不足，频繁的IO操作限制了并发路数的支持，文件系统一定负荷之后大量的磁盘碎片造成系统性能严重下降。所以最近两年第三代监控系统的架构也在不断优化，系统中各模块和功能逐渐细化，各个领域的专用技术和产品不断出现。

对于大规模的监控系统，特别像平安城市这样的项目，前端摄像头一般要在1000路以上，录像保有时间需要在至少一个月以上。所以从系统需求上有了质的变化，不能再像几十个摄像头的系统，因此，它必须具备下面的功能：

1.1 存储容量大，相对集中，支持集群部署。需要将数据相对集中存储在同一大容量存储设备当中，监控录像的调用和视频数据的备份都可以方便得以实现。同时，存储集中化之后，可以在本地或者远程的同一管理平台下管理所有存储设备，大大简化了监控系统的管理成本。

1.2 数据安全性和可靠性。要有一套安全机制很高的方案将数据的安全有力的保护起来，可以在硬盘损坏的情况下实现数据的恢复。从存储设备本身需要有严密的保障措施，尽量减少故障点；另外，一旦出现单点故障后，监控系统能够持续运行，并能在线的恢复正常。此外，还可以通过备份或者容灾技术增加系统的整体的安全性，进一步提高系统的可靠性。

1.3 高性能。由于大型监控系统一般摄像头路数较多，需要同时多路摄像头同时将数据写入存储设备，并且同时有多路服务器可能读取数据，总的带宽要求比较大，并发访问数量较多，因此对后端存储设备提供较高的性能来满足这种需求。Windows平台由于系统本身的缺陷，不适合作为后端存储设备的操作系统。所以要求存储系统使用Linux系统。

1.4 随需扩展。扩展不仅仅包括存储容量的增加，还包括更加开放的外部式接口和内部插件式架构，以适应与多种平台管理软件和前端DVS设备集成。这就需要存储系统有良好的可扩展性来保证系统业务的持续运行。

2 目前现状

目前，大部分视频监控系统任然采用第三代视频监控系统架构，需要分别配置服务器、磁盘阵列等各类硬件设备、采用的Windows操作系统效能不高造成配置服务器数量增加，都会造成系统总体造价过高的问题。

1）采用Windows操作系统容易受到病毒、人为过失等因素影响，造成整个监控系统稳定性不高的问题。2）采用通用文件系统。系统长时间运行后会产生大量磁盘碎片，导致系统存储性能严重下降的问题。系统连续运行能力差、数据容易丢失，如果采用高可用技术提高系统连续运行能力又会造成系统造价提升的问题。3）安装调试、维护工作技术复杂度高、工作量大的问题。4）管理平台软件系统采用面对对象、技术组件的软件架构，存在因局部功能调整或新增功能将导致整个软件系统全面升级的问题。5）集中式控制的树状网络结构设计，造成中心管理服务压力过大带来效率降低、中心管理服务如果崩溃造成整个视频监控系统全部瘫痪的问题。

基于此，我们提出一种全新的架构即蜂窝式视频监控系统架构来解决目前存在的问题。

1）分布式控制：每个FED-VISS与其管理的前端视频采集设备一起形成子网络。每个FED-VISS都各自带有中心管理服务功能，独立服务于各自的子网络。即便某个子网络的FED-VISS因故停机，也不会影响到其他子网络的正常运行。一旦故障排除，该子网络又可以重新加入整个视频监控系统。

2）管理数据相互备份：各个FED-VISS的中心管理服务中的用户管理、设备管理和策略管理等管理数据非常重要。这些数据一旦丢失，将会对整个子网络造成较大影响。因此，FED-VISS设备之间按照蜂窝式架构方式，通过标准服务文件接口实现各自中心管理数据的相互备份。一旦某个子系统的FED-VISS的管理数据因故丢失，可以从其他子系统的FED-VISS中恢复回来。

3）随需扩展：客户的需求是在不断的变化，很难说在视频监控系统建设初期就能预计几年以后的发展规模，因此，随需扩展能力和代价是是一个很重要的问题。在FED-VISS的蜂窝式网络结构下，每个子网络都是相对独立，新建子网络并不会影响到现有子网络的使用，只要在新建子网络建成以后，进行相应的软件设置，就可以把新建子网络加入到整体监控系统中。

3 小结

综上所述，蜂窝式网络结构的FED-VISS在国内第三代视频监控系统解决方案中，很好的解决无论何等规模的视频监控系统都要适用的问题；解决大规模、超大规模视频监控系统集中式控制的树状网络结构造成的系统效率降低和全系统瘫痪风险较大的问题。我们认为，FED-VISS是对第三代视频监控系统网络结构的创新。

参考文献：

[1]刘瑞勤，实时视频监控系统的研究，华中师范大学，2006（9）.

[2]王杉，中国视频监控现状及未来发展趋势，通讯世界，2009（9）.

[3]陆鹏飞，网络视频监控系统的应用和发展，建筑智能化，2011（11）.