监控系统的视频存储技术在高速公路发展过程中的应用

江 帆

(河南交通投资集团有限公司，河南 郑州 450016)

高速公路视频监控系统一方面可以为交通管理部门提供实时、准确、可靠的交通信息；另一方面可有效地提高对高速公路交通事件的监控效率和效果，从而快速发现交通事件，有利于及时实施救援、实时进行交通疏导和避免二次事故发生，提高高速公路通行的安全性，最大限度地发挥高速公路的运营效率。同时，高速公路视频监控已被广泛运用在路面监控、隧道内监控、隧道口及桥梁监控、收费车道和收费亭监控、收费广场及服务区监控等应用场景，不仅有利于减少高速公路管理人员巡查次数和频率，大大降低人工成本和物资损耗，同时针对上述特殊位置及场景的监控可以达到24 h不间断，更好的满足高速公共实施管控和运营的需求。因此，使用性能良好的视频监控系统设备，加强高速公路视频监控工作，是建立高效监控系统的先决条件。视频存储技术在高速公路视频存储监控领域中有很高的地位，合理的视频存储技术对高速公路视频监控存储领域的发展有极其重要的意义。

1 发展初期

1.1 磁带录像机

高速公路是封闭式道路，信息的采集需要全面监视。在早期的高速公路视频监控系统中，最早使用的是长时间磁带录像机进行视频监控、录像。这种录像机的记录模式主要是模拟式记录方式，其运作原理是利用模拟视频磁带录像机直接进行视频录像。为全面进行高速公路视频监控，在高速公路视频监控系统中，经常使用的长延时的模拟视频磁带录像机，这样的录像机可以保证较长的录制时间，以达到满足完整录制高速公路运行情况的需要。

1.2 工作方式

长时间磁带录像机的工作方式是将摄像机的信号记录在磁带上，从而达到视频监控的目的。它以利用损失画面的时间来换取长延时的效果，所以在录制后播放视频画面的时候，经常出现很明显的延时现象。长时间磁带录像机可以将24 h甚至更长时间的摄像信号记录在180 min的磁带中，极大的减少了磁带使用量，一定程度上节省了视频监控成本。长时间磁带录像机可以跟据录像时长进行分类，分为24 h实时型录像机、24 h时滞型录像机和72～960h时滞型录像机三种。其中，24 h实时型录像机是能够连续记录高速公路画面的录像机；24 h时滞型录像机和72～960 h时滞型录像机是间隔一定时长记录高速公路画面，24 h时滞型录像机的间隔时间为0.02～0.2 s，72～960 h时滞型录像机的间隔时间为4 s。

科技发展日新月异，随着大规模集成电路和计算机技术的发展，大容量电子存储器件出现在市场当中。长时间磁带录像机所使用的磁带，由于其保存不便、容易受潮、碳粉易脱落、存放体积大等原因，逐渐被市场淘汰，因此长时间磁带录像机也随着使用过程中不断出现的各种不便利性，不安全的问题，早已不适合使用在高速公路视频监控系统中，现已被淘汰。

2 发展中期

2.1 硬盘录像机

计算机硬件技术和图像压缩技术在科技发展的时代里快速发展，高速公路的视频监控存储技术也随着科技的发展，产生质的飞跃，迈入信息化进程，硬盘录像机随之产生。相对于传统的模拟视频录像机，硬盘录像机采用硬盘录像，虽然自身的输出信号和输入信号是模拟化的，但是网络输出方式和存储方式是数字化的，是一种半模拟半数字的录像机。

硬盘录像机的工作方式是利用计算机网路技术进行远程监控，随后通过图像处理器进行图像处理，并将监控画面存储在计算机硬盘中。硬盘录像机画面清晰，可以实现重复录制，在图像处理、图像存储、备份以及网络传输等方面远远优于磁带录像机，是数字化视频监控的重要设备。硬盘录像机的视频监控效果、远程监控控制、图像处理效果等也都比模拟监控设备强的多。

2.2 网络视频服务器

在计算机技术的基础上，互联网技术被开发建立。作为一种信息技术，互联网技术高速发展并普及开来，它通过计算机网络使不同设备相互连接，加快了信息的传输速度，增加了信息的获取渠道，成为人类社会进入信息社会的重要标志之一。互联网大潮慢慢渗透到社会生活的方方面面，改变这人们生活、工作和学习方式。互联网技术也逐渐融入到存储技术当中，网络视频服务器随之被研发出来。

网络视频服务器的工作方式是将模拟视频、音频信号IP化，也就是将数字化的视频、音频信号以IP信号的形式传送到多个网络视频解码器中，从而实现视频、音频的远程传输和远程监控。网络视频服务器占用资源比较少，常采用高速嵌入式操作系统；接入方式比较多，一台视频服务器通常具备1～4个模拟视频接入接口，用于连接摄像机，同时具备一个以太网接口用于连接到网络。不仅如此，网络视频服务器较早期的监控设备，图像质量更高，监控画面更加清晰，还可以进行远程报警，发送报警前后图像，更加具备了稳定性良好、监控画面真实可靠的重要特点，这些特点是录制高速公路状态的重要基础要素。

2.3 优劣对比

硬盘录像机和网络视频服务器各有优劣，主要的不同点集中在以下三个方面。

(1)使用侧重点不同。使用硬盘录像机，侧重于保证高速公路信息存储的可靠性；使用网络视频服务器，侧重于提高高速公路视频的传输质量和加快高速公路的传输效率。

(2)操作条件不同。硬盘录像机可以进行网络操作，也能进行单机操作。网络视频服务器主要依靠网络，是将视频的收集、传送、储存、显示及管理网络化，并进行相应的设置。

(3)监控方式不同。硬盘录像机的结构是集中式，需要将所有的监控信号集中在录像机中进行集中监控；网络视屏服务器则是分散式，是将多台网络视频服务器接在监控点中进行监控。

通过以上的比较，可以看出：虽然网络视频服务器的网络功能比较强大，但它必须在网络条件下，才可使用，否则不能进行正常监控，失去了监控高速公路所必须具备的最基本功能，同时，网络视频服务器的本地管理和控制能力比较差，因此，在发展中期，互联网技术发展尚属初期，不仅网络技术并不十分成熟，而且互联网运行也不是十分顺畅、快捷、高速，必须使用网络反而成为了当时网络视频服务器的主要弊端。相对于此项弊端，硬盘录像机因为其不完全依靠网络，在单机情况下仍可以实现监控，因此在互联网技术发展初期没有被淘汰。

在这期间，网络视频服务器并没有，也不能完全代替硬盘录像机。

3 发展后期

3.1 直连式存储

直连式存储的存储方式能在服务器和磁盘系统中进行快速的信息传输、交换，即：将存储介质直接安装在服务器上实现视频信息储存，这种存储方式可以对所有的视频数据进行统一的管理，设备成本比较低，存储安全性和运行安全性比较高，实现了视频的应急指挥和灵活调度。

但是，直连式存储方式不能实现数据共享，不能进行跨平台服务，远程管理比较困难，远远不能满足企业对信息数据的要求。特别是高速公路运行过程中，对信息数据的要求更加的高，因此，直连式存储的使用率并不是很高。

3.2 网络附加式存储

网络附加式存储是一种是基于LAN的专用数据储存设备，它按照TCP/IP协议进行通讯，以文件的I/O方式进行数据传输，通过集线器或交换机直接连在网络上。网络附加式存储设备独立于操作平台，不需要占用很大的CPU，在使用时只需将设备连接到网络中即可。在LAN环境下，它的存储空间可以扩展，实现异构平台之间数据级共享。可以说，网络附加式存储提供了大量数据的存储空间，也解决了大量数据的高速、安全存储问题。

但是，网络附加式存储受网络的影响比较大，当数据存储发展到一定规模时，数据服务和数据管理会形成网络的双重负担。一旦发生网络拥堵现象，存储性能会大幅度的受到影响。高速公路运行过程中，需要存储大量的信息数据，这些数据必须存在一定的保密性、安全性，可是，网络附加式存储采用网络协议的访问方式，数据极不安全，很难保密，因此这种方式，还不能满足高可靠度数据存储系统的要求。

3.3 存储区域网络

(1)多样性。存储区域网络既能在单一服务器中运用，又能在多个服务器中运用，既能进行本地存储，又能实现网络存储。

(2)高效性。存储区域网络将直连式存储和网络附加式存储结合起来，使得管理及集中控制实现简化，高速计算机与高速存储设备的高速互联，也可以独立的增加存储容量，实现大容量存储设备数据共享。

(3)安全性。存储区域网络利用局域网、广域网在服务器和磁盘阵列等存储设备之间建立起来一个高速专用网络，采用块级别存储的方式，而且数据可以快速备份，数据的可靠性和安全性都得到了保证。

(4)便捷性。存储区域网络的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列，服务器可直接存取所需的数据，不会受数据存放位置的影响。

现在的视频监控存储在存储区域网络下，搭建IP存储区域网络构架，利用专业的数据磁盘列阵，确保了数据的有效存储。

高速公路视频监控存储技术才能够经历这么多次飞跃性的演变和进化，得益于科学技术的快速发展。高速公路视频监控存储的也已经不是简单的录像数据，而是融视频信息、音频信息、图像信息、信息的处理数据、网络平台交换的数据及监控的数据为一体的信息系统，高速公路视频监控也发展成为了一种全面的高速公路视频监控储存系统。

4 总 结

当前我国正在建立与现代化强国相匹配、与信息网络相融合、与生态文明相协调的世界一流高速公路网络。随着我国高速公路通车里程持续不断的增加，对运营管理及运行质量的要求进一步提升，加速推进高速公路数字化进程，推动“数字交通”“智慧高速”，推进高速公路全过程数字管控、全方位数字服务，使通信网络建设与智慧公路的发展相匹配，离不开有力的数字平台和信息化载体，自然也离不开先进的监控管理系统，因此，高速公路视频监控对高速公路的安全运行具有十分重要的意义。视频监控存储系统是视频监控领域的主要组成部分，影响更大，高速公路线型好，设计标准高，交通流量达，行车速度快，如不采用先进的监控管理措施，在交通量大、气候恶劣的情况下，极易发生交通事故和交通阻塞。选择合理的视频存储技术，构建完善的视频监控存储系统，确保视频监控数据的有效存储，才能保证高速公路安全、高效、稳定的高速路网运行环境，更好服务于人民群众安全畅通便捷出行。