CCTV(Closed Circuit Television)系統(tǒng)是對(duì)地鐵車站，車輛段等進(jìn)行視頻監(jiān)控的系統(tǒng)，由攝像頭，編解碼器，承載網(wǎng)絡(luò)，后端存儲(chǔ)管理系統(tǒng)構(gòu)成。在地鐵通信系統(tǒng)中，地鐵CCTV系統(tǒng)是投資最大的一個(gè)子系統(tǒng)，也是地鐵安全運(yùn)營中最為核心的子系統(tǒng)之一。通過CCTV系統(tǒng)，運(yùn)營人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控車站客流、列車出入站及旅客上下車情況，可以說CCTV系統(tǒng)是地鐵運(yùn)營加強(qiáng)運(yùn)行組織管理，提高運(yùn)營效率，確保旅客安全及防災(zāi)調(diào)度的重要手段。
地鐵CCTV一般為了車站就近本地操控及節(jié)省主干網(wǎng)帶寬，基本都采用分布式分級(jí)部署，即監(jiān)控接入及存儲(chǔ)設(shè)備均安置在車站軌旁的機(jī)房，這樣一來，隨之而來的問題就是隨著列車的進(jìn)出車站，軌旁機(jī)房一直會(huì)產(chǎn)生規(guī)律而持續(xù)的震動(dòng)，此種震動(dòng)幅度大、頻率高、持續(xù)時(shí)間長。視頻監(jiān)控系統(tǒng)中最為核心的存儲(chǔ)均采用高速的機(jī)械式硬盤進(jìn)行錄像存儲(chǔ)，在這種持續(xù)震動(dòng)的環(huán)境中，存儲(chǔ)設(shè)備及存儲(chǔ)硬盤均比其他場(chǎng)景中的故障率要高，而且在這種場(chǎng)景下，存儲(chǔ)設(shè)備中的硬盤易在運(yùn)行一段時(shí)間后形成批量損壞的情況，這樣就會(huì)造成監(jiān)控業(yè)務(wù)中斷、存儲(chǔ)錄像丟失等風(fēng)險(xiǎn)，如何通過技術(shù)手段面對(duì)這個(gè)難題，是各個(gè)監(jiān)控廠家面臨的問題，華為通過自身在云計(jì)算及大數(shù)據(jù)層面的雄厚技術(shù)積累，結(jié)合視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)層面的技術(shù)創(chuàng)新，推出了云監(jiān)控解決方案，有效的解決了地鐵CCTV面臨的各種挑戰(zhàn)，通過長沙2號(hào)線等項(xiàng)目的交付驗(yàn)證，可以說華為的云監(jiān)控解決方案是量身定制的下一代城市軌道交通CCTV解決方案。
華為地鐵云監(jiān)控解決方案介紹
傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)不同的功能業(yè)務(wù)劃分，系統(tǒng)從物理架構(gòu)上也分為管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、存儲(chǔ)控制器、視頻服務(wù)器，每個(gè)系統(tǒng)均有自己的硬件服務(wù)器對(duì)應(yīng)部署業(yè)務(wù)功能模塊，整套系統(tǒng)采用煙囪式建設(shè)，系統(tǒng)中需要大量專用服務(wù)器，設(shè)備繁多，系統(tǒng)復(fù)雜，一旦單個(gè)硬件故障，則有可能會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性無法得到有效的保障。
云監(jiān)控是在云計(jì)算概念上延伸和發(fā)展出來的，依托于底層云節(jié)點(diǎn)虛擬化，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源池云化、存儲(chǔ)資源池云化，在上層軟件實(shí)現(xiàn)端口資源池云化，在整個(gè)端到端云化資源管理平臺(tái)上承載云監(jiān)控平臺(tái)，相當(dāng)于視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)和硬件之間多了一個(gè)資源管理平臺(tái)，而這個(gè)資源管理平臺(tái)就像業(yè)務(wù)和硬件之間的一個(gè)緩沖池一樣，一旦有硬件損壞，業(yè)務(wù)在資源管理平臺(tái)的調(diào)度下實(shí)現(xiàn)無縫遷移，確保了系統(tǒng)業(yè)務(wù)的運(yùn)行不依賴與硬件設(shè)備，同時(shí)云監(jiān)控物理架構(gòu)清晰，部署簡單，硬件資源合理分配有效利用，為視頻監(jiān)控系統(tǒng)搭建一個(gè)穩(wěn)定可靠的物理架構(gòu)。
接下來我們看看城市軌道交通中的三種主流架構(gòu)：
1、IP媒體流架構(gòu)：此種架構(gòu)攝像機(jī)單播接入系統(tǒng)，視頻流須通過視頻(流媒體/轉(zhuǎn)發(fā))服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)到客戶端電視墻及存儲(chǔ)設(shè)備中。此種架構(gòu)嚴(yán)重依賴于各種視頻服務(wù)器，架構(gòu)復(fù)雜，如出現(xiàn)單點(diǎn)設(shè)備故障，則會(huì)影響整網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行。
2、直存架構(gòu)，此種架構(gòu)攝像機(jī)必須同時(shí)發(fā)兩路媒體流給平臺(tái)，一路媒體流通過交換機(jī)的組播轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端及解碼器調(diào)看，另外一路視頻存儲(chǔ)流在前端攝像機(jī)必須進(jìn)行iSCSI塊級(jí)封裝，直寫到平臺(tái)的IP SAN中進(jìn)行存儲(chǔ)，此架構(gòu)雖然架構(gòu)相對(duì)簡單，但對(duì)攝像機(jī)要求支持ISCSI協(xié)議封裝且要求交換機(jī)支持IGMP協(xié)議，如果需二次存儲(chǔ)備份，則還需添加視頻(流媒體/轉(zhuǎn)發(fā))服務(wù)器。同樣此種架構(gòu)系統(tǒng)如出現(xiàn)單點(diǎn)設(shè)備故障，也會(huì)影響整網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行。
3、云監(jiān)控架構(gòu)，攝像機(jī)只需要接入到云監(jiān)控資源池，媒體流由云監(jiān)控資源池實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)及存儲(chǔ)，架構(gòu)簡單，配置部署方便，單設(shè)備節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)分配其他云節(jié)點(diǎn)資源進(jìn)行接管，不會(huì)產(chǎn)生單點(diǎn)故障影響整網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。
華為地鐵云監(jiān)控大聯(lián)網(wǎng)方案介紹
華為云監(jiān)控不僅僅在新建地鐵線路的項(xiàng)目中能提供極致安全的解決方案，在地鐵視頻監(jiān)控大聯(lián)網(wǎng)的解決方案中，我們也能提供最完善的解決方案，包含視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)系統(tǒng)的對(duì)接聯(lián)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)及IP地址重新規(guī)劃、內(nèi)外網(wǎng)隔離方案等，其大聯(lián)網(wǎng)整體架構(gòu)如下圖所示。
1、模擬、非標(biāo)、平臺(tái)對(duì)接：
模擬系統(tǒng)，模擬攝像機(jī)通過編碼器、DVR，通過GB/T 28181或者onvif協(xié)議接入到大聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一管理平臺(tái);
網(wǎng)絡(luò)非標(biāo)系統(tǒng)，通過信令轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)、媒體流轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化接入到大聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一管理平臺(tái);
平臺(tái)之間互聯(lián)，通過GB/T 28181協(xié)議接入到大聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一管理平臺(tái)。
2、有效解決各條線路子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)IP地址重疊沖突問題：
各線路由于獨(dú)立建設(shè)及運(yùn)營，無法做到各線路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，在大聯(lián)網(wǎng)中勢(shì)必存在網(wǎng)絡(luò)線路IP地址重疊沖突問題，華為云監(jiān)控大聯(lián)網(wǎng)解決方案通過網(wǎng)絡(luò)之間NAT轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn)IP地址全網(wǎng)通過一管理規(guī)劃，有效避免各線路IP地址沖突問題，同時(shí)華為云監(jiān)控大聯(lián)網(wǎng)解決方案支持視頻媒體流穿NAT。
3、內(nèi)外網(wǎng)隔離方案：
端口隔離，通過防火墻NAT轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)之間IP地址無法直達(dá);
內(nèi)容隔離，采用網(wǎng)閘實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)之間數(shù)據(jù)擺渡，內(nèi)外網(wǎng)之間無IP實(shí)時(shí)鏈接
物理隔離，通過串行網(wǎng)關(guān)互傳調(diào)度信令;通過編解碼器實(shí)現(xiàn)模擬視頻互聯(lián)。
華為地鐵云監(jiān)控智能應(yīng)用介紹
華為云監(jiān)控系統(tǒng)依托于強(qiáng)大的全網(wǎng)智能架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)豐富的地鐵場(chǎng)景智能應(yīng)用。
1、前端攝像機(jī)支持智能行為分析(徘徊、移走、遺留、越界、入侵);
2、全網(wǎng)智能：傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控智能分析是在后臺(tái)通過獨(dú)立的服務(wù)器進(jìn)行智能分析算法運(yùn)算，有超過60%的計(jì)算性能都耗費(fèi)在對(duì)前端視頻碼流的解碼和圖像的結(jié)構(gòu)化處理上，真正用于智能分析算法的計(jì)算性能不到40%。而全網(wǎng)智能就是為了解決這個(gè)缺陷，我們將在前端攝像機(jī)編碼之前就對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化和背景建模，利用前端攝像機(jī)的部分DSP計(jì)算性能，把識(shí)別類的智能分析直接在前端進(jìn)行分析，后臺(tái)智能分析系統(tǒng)主要完成分析類的智能分析，可直接調(diào)用前端結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及建模數(shù)據(jù)，大大提高智能分析整體效率。
3、華為智能分析平臺(tái)，結(jié)合軌道交通特點(diǎn)，支持視頻摘要、視頻快速檢索等非結(jié)構(gòu)化大數(shù)據(jù)挖掘，支持電梯逆轉(zhuǎn)、視頻質(zhì)量診斷、人臉識(shí)別、行為異常、人流逆行、客流擁擠、客流統(tǒng)計(jì)等智能行為分析。
華為地鐵云監(jiān)控解決方案價(jià)值
最后，我們一起總結(jié)下華為云監(jiān)控到底給地鐵CCTV帶來了那些價(jià)值，就是極致安全穩(wěn)定，即站間云集群、節(jié)點(diǎn)全遷移、壞盤不中斷、掉幀不掉圖。
站間云集群：在不增加成本的條件下提供車站之間的無縫容災(zāi)，平時(shí)不啟用，在單站設(shè)備完全故障或單站設(shè)備性能無法承載時(shí)啟用，這種設(shè)計(jì)，確保平時(shí)對(duì)車站和線路中心的帶寬無壓力;
節(jié)點(diǎn)全遷移：單車站內(nèi)的所有硬件設(shè)備如果故障都不會(huì)造成業(yè)務(wù)中斷，通過本站內(nèi)的云化集群實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備間自動(dòng)快速切換，并實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡。
壞盤不中斷：硬盤是地鐵強(qiáng)震動(dòng)環(huán)境中的易損件，云監(jiān)控提供壞盤不中斷特性，確保硬盤故障造成RAID組故障后，錄像自動(dòng)遷移，確保圖像錄像業(yè)務(wù)不中斷。
掉幀不掉圖：硬盤故障后確保存儲(chǔ)錄像不丟失，最大程度確保監(jiān)控查證的需求。
華為地鐵云監(jiān)控解決方案案例
華為地鐵云監(jiān)控解決方案目前在國內(nèi)已經(jīng)有多個(gè)成功案例，包括長沙2號(hào)線專用監(jiān)控系統(tǒng)(已交付運(yùn)營1年)、長沙1號(hào)線專用&警用監(jiān)控系統(tǒng)、合肥1號(hào)線警用監(jiān)控系統(tǒng)、昆明地鐵3號(hào)線專用監(jiān)控系統(tǒng)等。
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