前言

作為一種有效的安全防范手段，視頻監控，是安全防范系統的重要組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統。視頻監控以其直觀、準確、及時和信息內容豐富而廣泛應用于許多場合。近年來，隨著計算機、網絡以及圖像處理、傳輸技術的飛速發展，視頻監控技術也有了長足的發展的作用主要集中在三個方面：一是事前預警，能夠分析異常狀況并進行報警；二是實時瀏覽，能夠實時傳送監控點圖像供用戶瀏覽；三是事件回溯，能夠對監控圖像進行存儲并提供存儲資源的按需調用。

其中，事件回溯在目前的視頻監控應用中最普遍也最為重要，因為現實情況下，用戶更多的是在事件發生后通過回放監控圖像來追溯當時的情景。所以，對監控點圖像進行有效存儲是視頻監控系統非常重要的一個環節。

監控系統是由攝像、傳輸、控制、顯示、記錄登記5大部分組成。攝像機通過同軸視頻電纜將視頻圖像傳輸到控制主機，控制主機再將視頻信號分配到各監視器及錄像設備，同時可將需要傳輸的語音信號同步錄入到錄像機內。 通過控制主機，操作人員可發出指令，對云臺的上、下、左、右的動作進行控制及對鏡頭進行調焦變倍的操作，并可通過控制主機實現在多路攝像機及云臺之間的切換。利用特殊的錄像處理模式，可對圖像進行錄入、回放、處理等操作，使錄像效果達到最佳。

得益于近幾年網絡視頻監控建設的持續升溫，面向視頻監控的存儲市場也獲得了大幅度的增長。易觀國際分析數據顯示，2006年用于視頻監控的存儲系統市場價值達到4.7億元，而在2007年，隨著運營商、政府以及其他各行業對視頻監控部署的加速，用于視頻監控的存儲系統市場價值將達到6.8億元，年增長率在45％左右。

存儲在視頻監控領域的發展

存儲在視頻監控領域的發展與視頻監控本身的發展有著密切的聯系。視頻監控經歷了模擬、數字、網絡三個階段，存儲在視頻監控領域的應用也經歷了模擬、數字、網絡這三個階段。

模擬視頻監控起源于上世紀80年代，圖像的采集、傳輸和顯示都基于模擬設備，圖像的存儲也基于模擬設備，即磁帶錄像機（VCR）。由于使用的是錄像帶，一方面存儲容量受到很大限制，另一方面圖像檢索非常煩瑣，而且還無法實現遠程調用，另外，在保存時間、系統維護等方面也都有著明顯的缺陷。

90年代末，基于數字信號處理（DSP）的數字化視頻監控逐漸開始普及，各類編解碼技術在圖像處理方面獲得了廣泛應用，經過處理后的圖像也可以以數字碼流的方式進行傳輸，圖像的存儲也開始進入數字化時期。最典型的應用是數字硬盤錄像機（DVR），采用在內置硬盤的方式進行圖像存儲。這種存儲方式在保存時間、圖像檢索、系統維護以及遠程調用方面都有了根本性的變化。但是，由于這一階段的數字化視頻監控系統大多帶有明顯的本地化特征，規模也相對比較小，所以存儲也表現出明顯的前端化和單機化特征。

近年來，隨著信息網絡技術的快速發展，通過中心業務平臺進行集中管理和控制、以網絡視頻服務器和IP Camera為前端的網絡化視頻監控系統開始得到廣泛部署。由于架構合理、擴展靈活、層次清晰，網絡視頻監控能夠給用戶帶來全新的安防應用體驗，從而迅速成為構建新一代視頻監控系統的主要形式。分布式的前端和平臺架構、集中化的管理和控制以及靈活便捷的用戶訪問，使得網絡視頻監控系統的存儲部分也開始走向網絡化。網絡化存儲給視頻監控帶來了全新的存儲架構，一方面，用戶在存儲的部署上更加靈活，訪問也更簡單，另一方面，構建需要實現大容量存儲的視頻監控系統也更為便捷。

網絡化存儲在視頻監控系統中的應用

從視頻監控逐步走向網絡化的發展趨勢來看，網絡化存儲將在今后的視頻監控系統中扮演越來越重要的角色。網絡視頻監控系統從兩個方面對存儲提出了網絡化的要求：一是部署和訪問上的網絡化，考慮到流量和存儲空間的合理分配，存儲設備在整個系統中的部署位置將趨于分布化和前端化，而從便于用戶統一訪問的角度，系統中所有存儲空間對用戶都應該是透明的，用戶僅需通過一個接口即可訪問所有存儲資源；二是存儲設備本身的網絡化，網絡視頻監控非常適合大型監控聯網應用，為了滿足大容量集中存儲的需求，存儲設備本身要采用先進的網絡存儲技術以保證空間擴展的靈活性。

優點：1.便于計算機處理。由于對視頻圖像進行了數字化，所以可以充分利用計算機的快速處理能力，對其進行壓縮、分析、存儲和顯示。通過視頻分析，可以及時發現異常情況并進行聯動報警，從而實現無人值守。 2.適合遠距離傳輸。數字信息抗干擾能力強，不易受傳輸線路信號衰減的影響，而且能夠進行加密傳輸，因而可以在數千公里之外實時監控現場。特別是在現場環境惡劣或不便于直接深入現場的情況下，數字視頻監控能達到親臨現場的效果。即使現場遭到破壞，也照樣能在遠處得到現場的真實記錄。 3.便于查找。在傳統的模擬監控系統中，當出現問題時需要花大量時間觀看錄像帶才能找到現場記錄；而在數字視頻監控系統中，利用計算機建立的索引，在幾分鐘內就能找到相應的現場記錄。 4.提高了圖像的質量與監控效率。利用計算機可以對不清晰的圖像進行去噪、銳化等處理，通過調整圖像大小，借助顯示器的高分辨率，可以觀看到清晰的高質量圖像。此外，可以在一臺顯示器上同時觀看16路甚至32路視頻圖像。 5.系統易于管理和維護。數字視頻監控系統主要由電子設備組成，集成度高，視頻傳輸可利用有線或無線信道。這樣，整個系統是模塊化結構，體積小，易于安裝、使用和維護。 正是由于數字視頻監控具有傳統模擬監控無法比擬的優點，而且符合當前信息社會中數字化、網絡化和智能化的發展趨勢，所以數字視頻監控正在逐步取代模擬監控，廣泛應用于各行各業。

1、前端存儲

所謂前端存儲，是在網絡視頻監控系統的前端設備（如網絡視頻編碼器或網絡攝像機）中內置存儲部件，由前端設備直接完成監控圖像的本地錄制和保存。

前端存儲具有幾個方面的優勢：一是可以通過分布式的存儲部署，來減輕集中存儲帶來的容量壓力；二是可以有效緩解集中存儲帶來的網絡流量壓力；三是可以避免集中存儲在網絡發生故障時的圖像丟失。

對于前端存儲，由于單個前端編碼設備通常所帶監控點路數不多，存儲時間也不長，所以對存儲容量要求不高，網絡攝像機一般用CF卡或SD卡，視頻服務器一般用內置硬盤。這與以往單機存儲相比，基本沒有區別。

而與以往單機存儲本質上不同的是，為了保證用戶訪問的靈活性和便捷性，網絡視頻監控系統中的所有前端存儲除了要能夠提供點對點的單機訪問外，還要能夠通過一個統一的接口提供所有內容的集中共享。為此，網絡視頻監控系統通過中心業務平臺對所有前端存儲進行統一管理和調度，并實現存儲空間和存儲內容的網絡化。這樣，用戶既可以直接登錄單個前端設備進行錄像資料的點播回放，也可以統一登錄中心業務平臺進行所有前端錄像資料的集中檢索和回放。

2、中心存儲

在網絡視頻監控系統中，部署得更多的是中心存儲。前端設備采集監控點圖像并編碼壓縮處理成數字監控碼流，然后通過網絡傳送到中心業務平臺，由中心業務平臺將碼流分發給網絡錄像單元進行集中存儲。

在很多大型的視頻監控聯網應用中，也可采用多級分布的中心存儲方式，即分中心存儲，這樣一方面可以降低一個中心點集中存儲帶來的存儲容量和網絡流量的壓力，一方面可以大幅度提升系統的可靠性。

使用中心/分中心存儲，在以下幾個方面具有明顯優勢：一是對于用戶而言，檢索和調用錄像資源更為方便；二是存儲內容的完整性更容易保證，不會因為某個前端設備失竊或損壞而導致重要內容的丟失；三是可以合理的進行資源調度，為前端設備按需分配存儲空間，從而節約資源；四是有利于制定多樣化的存儲策略，以滿足用戶的個性化需求；五是維護方便，便于集中檢測和及時排查問題。

對于監控點路數比較少、存儲時間要求不長的應用場合，中心/分中心存儲可以采用服務器插硬盤或外接磁盤柜這種比較簡單的方式進行部署，稱為DAS（直接訪問存儲），與單機類似。而隨著網絡視頻監控的優勢被廣泛認可，現在開始出現越來越多的大型甚至超大型視頻監控系統，比如“平安城市”建設中的社會面治安監控系統、中國電信和中國網通正在全面推進的“全球眼”和“寬視界”這兩大運營級視頻監控系統，這些監控系統都面臨著前端設備的大規模接入和大容量集中存儲的需求。以往的單機存儲方式無法滿足這些系統在容量靈活擴展方面的應用需求，必須采用更為先進的網絡存儲設備和存儲技術，其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。

SAN（存儲區域網）起源于上世紀九十年代中后期，與DAS不同，SAN基于光纖通道技術，服務器和存儲陣列之間通過光纖通道交換機連接，形成專用于數據存儲的區域網絡。SAN采用了面向網絡的存儲結構，數據處理和數據存儲分離，具有存儲空間易于擴展、尋址靈活、可遠距離傳輸數據、I/O性能高、存儲設備利用率高等特點，是一種全新的存儲體系結構。

存儲區域網（SAN）指的是通過一個單獨的網絡（通常是高速光纖網絡）把存儲設備和掛在TCP/IP局域網上的服務器群相連。當有海量數據的存取需求時，數據可以通過存儲區域網在相關服務器和后臺存儲設備之間高速傳輸。

SAN以光纖通道（FC）為基礎，實現了存儲設備的共享；突破現有的距離限制和容量限制；服務器通過存儲網絡直接同存儲設備交換數據，釋放了寶貴的LAN資源。

與SAN基于專門的光纖通道協議不同，NAS（網絡訪問存儲）基于IP網絡實現服務器和存儲陣列的互聯，使用TCP/IP協議進行通信，以文件級的I/O方式進行數據傳輸。相比之下，NAS設備的安裝、調試、使用和管理更簡單，部署成本也相對較低。

iSCSI是IETF一種新的標準協議，即透過IP網絡，將SCSI區塊數據轉換成網絡封包的一種傳輸標準，它和NAS一樣透過IP網絡來傳輸數據，但在數據存取方式上，則采用與NAS不同的，而與SAN相同的Block Protocol協議。由此，iSCSI給用戶帶來的價值在于：第一，iSCSI使SCSI數據包在以太網中傳輸成為可能，使SAN擺脫了昂貴的光纖網絡，通過IP網絡即可實現原先的功能，既降低了管理復雜度又降低了成本；第二，由于用戶應用需求的復雜性，往往會同時部署SAN和NAS兩種存儲網絡，而iSCSI則可以將兩者融合起來。

iSCSI技術是一種由IBM公司研究開發的，是一個供硬件設備使用的可以在IP協議的上層運行的SCSI指令集，這種指令集合可以實現在IP網絡上運行SCSI協議，使其能夠在諸如高速千兆以太網上進行路由選擇。iSCSI技術是一種新儲存技術，該技術是將現有SCSI接口與以太網絡（Ethernet）技術結合，使服務器可與使用IP網絡的儲存裝置互相交換資料。

iSCSI的這些特點非常契合現在的視頻監控發展的現狀和方向，特別是在運營級視頻監控領域，存儲的規模大、投入高，基于目前成熟的IP網絡進行中心/分中心存儲系統的構建，iSCSI技術無疑是一個很好的參考。

3、混合型存儲

對于視頻監控網絡比較復雜，對存儲安全性和可靠性要求又非常高的應用場合，可以采用既有集中存儲也有前端存儲的部署方式，兼有二者的優勢，并規避可能存在的風險，是一種比較好的選擇。但會帶來管理的復雜度和高昂的建設成本，需要根據具體情況而定。

科達視頻監控網絡化存儲解決方案

科達2004年進入網絡視頻監控領域，并于2006年和2007年上半年分別推出面向運營商的運營級網絡視頻監控系統和面向行業專網的ViewShot網絡視頻監控系統，是領先的網絡視頻監控產品及解決方案供應商。

基于開放、融合的體系架構，科達運營級和ViewShot兩大網絡視頻監控系統可以為用戶提供強大的網絡化存儲解決方案，以滿足用戶靈活、豐富、個性化的視頻監控存儲需求。具體應用包括分布式的前端存儲、中心存儲、分中心存儲、客戶端存儲等多種形式。下圖1是科達運營級網絡視頻監控系統的存儲部署方案，下圖2是ViewShot網絡視頻監控系統的存儲部署方案。

圖1 科達運營級網絡視頻監控系統的存儲部署方案

圖2 科達ViewShot網絡視頻監控系統的存儲部署方案

總結和發展

視頻監控的存儲系統隨著存儲技術本身的發展而有更多的選擇，在實際構建時將需要綜合考慮建設成本、系統性能等因素。

視頻監控技術的領域是人工智能中的模式識別，通過將智能算法嵌入到DSP中，通過分析和提練人員和車輛二類目標的各種行為模式，形成核心算法；在應用中，通過比較和比對，辨識采集到的視頻圖像屬于何種物體，何種行為，對目標的框架周長和行動軌跡打上標簽，作出預警和實時報警，觸發錄像，并通過網絡上傳，是最前沿的應用之一，體現著未來視頻監控系統全面走向數字化、智能化、多元化的必然發展趨勢的不斷更新換代，對存儲技術也提出了更高的要求。網絡化、智能化是視頻監控系統一個非常重要的方向，要求能提供基于網絡的智能化存儲、檢索和回放。因此構建下一代視頻監控系統，其存儲部分將不再是單純的存儲單元，而應該是一個聯系前端的智能處理和后端智能檢索的整合的系統。

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