轨道交通视频云监控方案探讨

■ 林建平  郭祥寿

轨道交通视频云监控方案探讨

■ 林建平  郭祥寿

随着城市轨道交通高速承载网的建设、视频智能化的需要及行业大数据分析的兴起，视频监控向云化方向发展成为必然。就轨道交通云监控的存储方式、云监控优势及线网云监控平台系统的建设思路等内容进行阐述，并提出相关建议。

轨道交通；视频监控；云监控；云存储

0 引言

随着城市轨道交通线网客流的增加，社会治安给运营管理带来巨大压力，为有效管控地铁运营安全，视频监控建设非常必要，同时技术的更新也是必须的。目前城市轨道交通视频监控系统建设基本采用单线建设、分散IPSAN存储模式，每站存储设备都有一定预留，导致全线剩余大量存储空间[1-2]，同时各线间不能有效实现平台对接，视频监控向云存储方向发展已成为必然趋势。

1 轨道交通视频云存储分析

1.1 集中存储与分布存储选择

集中存储的实现方式是将各车站前端摄像机图像通过网络集中在指定位置（一般为控制中心或车辆段）进行存储；分布存储为各车站前端摄像机仅存储在本车站，通过网络实现与其他各车站及控制中心的存储互联互通[3]。

集中存储的最大优点能够实现设备的集中维护管理，但对网络资源要求大，按照目前的传输技术，基本只能采用波分复用的传输技术才能实现可靠上传，造成很大的网络投资成本；另外，集中存储对于设备用房要求高，对于轨道交通全网视频监控来看，全网几百PB级别的存储容量，数据量相当庞大，如果采用全网集中存储，需要房间面积2 000 m2左右，同时考虑集中大数据的安全可靠性，整个机房设计必须执行互联网数据中心（Internet Data Center，IDC）数据机房的相关规范，普通机房设计难以满足要求。

分布存储能够很好地缓解网络带宽压力，同时最大化提高系统存储数据的安全，有效缓解数据集中存储的机房压力。

云存储的核心是通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，应用存储虚拟化技术将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统，从云存储的基本概念来看，其技术核心是集群应用、网格技术、分布式文件系统。因此，云存储并不是集中存储。

综上所述，结合轨道交通线路特点，每站均设置有通信机房，建议视频存储采用分布存储方式。

1.2 采用视频云存储的优势

随着社会治安形势的严峻及轨道交通现网规模的不断扩大，传统图像可存、可看已不能满足要求，随着技术的发展，云存储提供了更多技术及应用优势，主要表现在：

（1）可以按需延长视频保存时长，整体考虑存储资源的预留与利用，系统扩容方便、简单。由于云存储技术采用虚拟化技术，将整条线路（甚至整个线网）的存储虚拟化为一个庞大的资源池，因此，进行存储容量计算时，无需考虑每站的需求存储容量（包括服务器的处理能力），而是从整体考虑全线（或全网）的需求容量，同时整体考虑一定预留（10%～20%）即可。

（2）采用集群技术，解决单/多节点失效造成的业务中断问题，并利用负载均衡技术，充分利用各存储节点的性能，提升系统可靠性和安全性。传统IPSAN存储技术保护范围仅为单节点内的硬盘（最多2块硬盘失效），不能实现单个节点失效保护，更不能实现多节点失效保护；此外，传统存储方式需要单站点计算存储容量，不同站点前端接入数量不一致，造成各站点不均衡。

（3）采用离散存储技术，保障用户高效读写和业务的持续性。传统存储方式前端存储均采用集中存储方式，仅针对单一存储节点读写数据，由于云存储采用数据块及分布式文件系统，前端图像存储在多个单元，数据读写由多个存储节点单元提供。随着轨道交通线网扩大，大量用户访问及录像下载成为必然，高速数据读写能力极大增强了运维效率。

（4）可通过大数据分析手段挖掘其他有价值的信息，包括人脸识别、海量检索等。在信息社会时代，拥有对大数据的分析、处理能力才是真正拥有财富。视频监控云存储的应用，为大数据的挖掘提供了强大支撑平台，为运营的安全管理、社会治安的保障及安全预警等提供了技术手段。

1.3 视频监控云存储设计规划

根据城市轨道交通的线网特点，轨道交通线网视频云存储有2种方案[4]。

方案一：共平台多云存储方案（见图1）。根据目前的线网建设进度，建议将城市轨道交通某条骨干线路视频监控平台作为全网视频监控平台，并按照云存储方式进行系统建设，同时其他线路建设时（或改造线路接入），采用能够兼容接入骨干线路视频监控平台的云存储系统，从而形成全网统一的视频监控管理平台。

方案二：多平台多云存储方案（见图2）。采用该方案，同样将骨干线视频监控平台作为全网平台，其他线路建设时，可采用独立云监控平台及配套的云存储，通过相关平台对接协议接入骨干线路的视频监控平台，从而实现线网互联互通。

图1 共平台多云存储方案系统构成

图2 多平台多云存储方案系统构成

2种方案各有优劣，方案一能够形成全网一套系统，避免平台对接过程中存在的功能不能实现的情况，全网各种视频功能的应用能够得到最大程度的实现，尤其对视频大数据的更多应用功能开发提供可靠基础，但采用该方案，对存储节点的招标存在一定制约，原则是要完全能够兼容接入线网监控平台，对于前端及网络设备的采购仍然具有开放性。方案二从系统采购招标角度，具有公平性，但存在平台对接，由于各视频平台厂家对视频监控各种功能应用开发理解的差异，导致对接功能也仅是针对简单的图像调看，但对大数据的挖掘方面受到制约。从对更多应用功能的开发方面考虑，建议采用方案一，符合系统全网兼容、良性发展的思路。

2 轨道交通视频资源开放的设计思考

轨道交通作为社会公共交通服务型行业，基本服务理念是“以人为本”，除能够为乘客提供方便、快捷、舒适的乘客环境外，还需尽可能为乘客提供更多的信息资讯服务。对于视频监控系统来说，适当开放轨道交通监控图像信息，乘客可自行调看各车站（尤其是换乘车站）前端图像，为自己的轨道交通出行提供更多参考（包括乘客时间、换乘方式等）。

由于轨道交通视频监控信息量大，除为轨道交通运营管理提供资源外，还为公安等管理部门提供有价值信息，在某种程度上具有一定的保密性。因此，对于视频图像的开放建议仅开放有限的前端图像资源，如换乘站换乘平台、一般车站站厅或站台等能够直接反应客流大小的前端资源，建议每站开放2～3路视频资源（系统构成见图3）。

对于视频对外开放的实现方式，常规方式是整个视频监控网络通过防火墙等网络安全设备连接外网，但是考虑到网络的安全设备只有相对安全，一旦网络安全被突破，造成的结果并不是简单的每站2～3路视频资源图像对外开放，整个视频信息都存在外泄可能，尤其对于一些敏感事件的录像视频，因此，采用该方式潜在风险较大。

为有效防止不开放视频信息的外泄，建议采用独立设置对外开放的视频网络监控系统，该系统内的所有前端图像资源原则上均对外开放。轨道交通全网设置1套系统，每站前端按照2～3路考虑，每条线路设置1套存储节点单元，集中存储，全网若干存储单元组成1套标准的共平台云存储架构（系统构成见图4）。

图3 线网视频资源开放系统构成（一）

图4 线网视频资源开放系统构成（二）

3 结束语

随着轨道交通的快速发展，视频监控作为大数据越来越受到各方面的关注，对视频监控的数据资源挖掘、分析是未来轨道交通行业的建设重点，完善的系统架构、优越的技术选型为大数据的分析、挖掘提供了充分条件。因此，在进行轨道交通视频监控系统设计时，要立足线网，建设统一的线网云监控平台非常必要，此外，视频监控系统不仅要考虑运营管理需要，还要充分考虑面向乘客的资源开放。

[1] 葛瑞钧．地铁视频监控系统需求分析[J]．中国铁路，2012(6)：95-97．

[2] 赵金明．大数据时代的高清视频监控存储[J]．中国铁路，2013(4)： 81-82．

[3] GB 50157—2013 地铁设计规范[S]．

[4] GB/T 28181—2011 安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求[S]．

林建平：中国中铁二院工程集团有限责任公司， 高级工程师，四川 成都，610031

郭祥寿：中国中铁二院工程集团有限责任公司， 高级工程师，四川 成都，610031

责任编辑高红义

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