監(jiān)控系統(tǒng)的視頻存儲技術在高速公路發(fā)展過程中的應用

江 帆

(河南交通投資集團有限公司，河南 鄭州 450016)

高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)一方面可以為交通管理部門提供實時、準確、可靠的交通信息；另一方面可有效地提高對高速公路交通事件的監(jiān)控效率和效果，從而快速發(fā)現交通事件，有利于及時實施救援、實時進行交通疏導和避免二次事故發(fā)生，提高高速公路通行的安全性，最大限度地發(fā)揮高速公路的運營效率。同時，高速公路視頻監(jiān)控已被廣泛運用在路面監(jiān)控、隧道內監(jiān)控、隧道口及橋梁監(jiān)控、收費車道和收費亭監(jiān)控、收費廣場及服務區(qū)監(jiān)控等應用場景，不僅有利于減少高速公路管理人員巡查次數和頻率，大大降低人工成本和物資損耗，同時針對上述特殊位置及場景的監(jiān)控可以達到24 h不間斷，更好的滿足高速公共實施管控和運營的需求。因此，使用性能良好的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設備，加強高速公路視頻監(jiān)控工作，是建立高效監(jiān)控系統(tǒng)的先決條件。視頻存儲技術在高速公路視頻存儲監(jiān)控領域中有很高的地位，合理的視頻存儲技術對高速公路視頻監(jiān)控存儲領域的發(fā)展有極其重要的意義。

1 發(fā)展初期

1.1 磁帶錄像機

高速公路是封閉式道路，信息的采集需要全面監(jiān)視。在早期的高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，最早使用的是長時間磁帶錄像機進行視頻監(jiān)控、錄像。這種錄像機的記錄模式主要是模擬式記錄方式，其運作原理是利用模擬視頻磁帶錄像機直接進行視頻錄像。為全面進行高速公路視頻監(jiān)控，在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，經常使用的長延時的模擬視頻磁帶錄像機，這樣的錄像機可以保證較長的錄制時間，以達到滿足完整錄制高速公路運行情況的需要。

1.2 工作方式

長時間磁帶錄像機的工作方式是將攝像機的信號記錄在磁帶上，從而達到視頻監(jiān)控的目的。它以利用損失畫面的時間來換取長延時的效果，所以在錄制后播放視頻畫面的時候，經常出現很明顯的延時現象。長時間磁帶錄像機可以將24 h甚至更長時間的攝像信號記錄在180 min的磁帶中，極大的減少了磁帶使用量，一定程度上節(jié)省了視頻監(jiān)控成本。長時間磁帶錄像機可以跟據錄像時長進行分類，分為24 h實時型錄像機、24 h時滯型錄像機和72～960h時滯型錄像機三種。其中，24 h實時型錄像機是能夠連續(xù)記錄高速公路畫面的錄像機；24 h時滯型錄像機和72～960 h時滯型錄像機是間隔一定時長記錄高速公路畫面，24 h時滯型錄像機的間隔時間為0.02～0.2 s，72～960 h時滯型錄像機的間隔時間為4 s。

科技發(fā)展日新月異，隨著大規(guī)模集成電路和計算機技術的發(fā)展，大容量電子存儲器件出現在市場當中。長時間磁帶錄像機所使用的磁帶，由于其保存不便、容易受潮、碳粉易脫落、存放體積大等原因，逐漸被市場淘汰，因此長時間磁帶錄像機也隨著使用過程中不斷出現的各種不便利性，不安全的問題，早已不適合使用在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，現已被淘汰。

2 發(fā)展中期

2.1 硬盤錄像機

計算機硬件技術和圖像壓縮技術在科技發(fā)展的時代里快速發(fā)展，高速公路的視頻監(jiān)控存儲技術也隨著科技的發(fā)展，產生質的飛躍，邁入信息化進程，硬盤錄像機隨之產生。相對于傳統(tǒng)的模擬視頻錄像機，硬盤錄像機采用硬盤錄像，雖然自身的輸出信號和輸入信號是模擬化的，但是網絡輸出方式和存儲方式是數字化的，是一種半模擬半數字的錄像機。

硬盤錄像機的工作方式是利用計算機網路技術進行遠程監(jiān)控，隨后通過圖像處理器進行圖像處理，并將監(jiān)控畫面存儲在計算機硬盤中。硬盤錄像機畫面清晰，可以實現重復錄制，在圖像處理、圖像存儲、備份以及網絡傳輸等方面遠遠優(yōu)于磁帶錄像機，是數字化視頻監(jiān)控的重要設備。硬盤錄像機的視頻監(jiān)控效果、遠程監(jiān)控控制、圖像處理效果等也都比模擬監(jiān)控設備強的多。

2.2 網絡視頻服務器

在計算機技術的基礎上，互聯(lián)網技術被開發(fā)建立。作為一種信息技術，互聯(lián)網技術高速發(fā)展并普及開來，它通過計算機網絡使不同設備相互連接，加快了信息的傳輸速度，增加了信息的獲取渠道，成為人類社會進入信息社會的重要標志之一?；ヂ?lián)網大潮慢慢滲透到社會生活的方方面面，改變這人們生活、工作和學習方式?；ヂ?lián)網技術也逐漸融入到存儲技術當中，網絡視頻服務器隨之被研發(fā)出來。

網絡視頻服務器的工作方式是將模擬視頻、音頻信號IP化，也就是將數字化的視頻、音頻信號以IP信號的形式傳送到多個網絡視頻解碼器中，從而實現視頻、音頻的遠程傳輸和遠程監(jiān)控。網絡視頻服務器占用資源比較少，常采用高速嵌入式操作系統(tǒng)；接入方式比較多，一臺視頻服務器通常具備1～4個模擬視頻接入接口，用于連接攝像機，同時具備一個以太網接口用于連接到網絡。不僅如此，網絡視頻服務器較早期的監(jiān)控設備，圖像質量更高，監(jiān)控畫面更加清晰，還可以進行遠程報警，發(fā)送報警前后圖像，更加具備了穩(wěn)定性良好、監(jiān)控畫面真實可靠的重要特點，這些特點是錄制高速公路狀態(tài)的重要基礎要素。

2.3 優(yōu)劣對比

硬盤錄像機和網絡視頻服務器各有優(yōu)劣，主要的不同點集中在以下三個方面。

(1)使用側重點不同。使用硬盤錄像機，側重于保證高速公路信息存儲的可靠性；使用網絡視頻服務器，側重于提高高速公路視頻的傳輸質量和加快高速公路的傳輸效率。

(2)操作條件不同。硬盤錄像機可以進行網絡操作，也能進行單機操作。網絡視頻服務器主要依靠網絡，是將視頻的收集、傳送、儲存、顯示及管理網絡化，并進行相應的設置。

(3)監(jiān)控方式不同。硬盤錄像機的結構是集中式，需要將所有的監(jiān)控信號集中在錄像機中進行集中監(jiān)控；網絡視屏服務器則是分散式，是將多臺網絡視頻服務器接在監(jiān)控點中進行監(jiān)控。

通過以上的比較，可以看出：雖然網絡視頻服務器的網絡功能比較強大，但它必須在網絡條件下，才可使用，否則不能進行正常監(jiān)控，失去了監(jiān)控高速公路所必須具備的最基本功能，同時，網絡視頻服務器的本地管理和控制能力比較差，因此，在發(fā)展中期，互聯(lián)網技術發(fā)展尚屬初期，不僅網絡技術并不十分成熟，而且互聯(lián)網運行也不是十分順暢、快捷、高速，必須使用網絡反而成為了當時網絡視頻服務器的主要弊端。相對于此項弊端，硬盤錄像機因為其不完全依靠網絡，在單機情況下仍可以實現監(jiān)控，因此在互聯(lián)網技術發(fā)展初期沒有被淘汰。

在這期間，網絡視頻服務器并沒有，也不能完全代替硬盤錄像機。

3 發(fā)展后期

3.1 直連式存儲

直連式存儲的存儲方式能在服務器和磁盤系統(tǒng)中進行快速的信息傳輸、交換，即：將存儲介質直接安裝在服務器上實現視頻信息儲存，這種存儲方式可以對所有的視頻數據進行統(tǒng)一的管理，設備成本比較低，存儲安全性和運行安全性比較高，實現了視頻的應急指揮和靈活調度。

但是，直連式存儲方式不能實現數據共享，不能進行跨平臺服務，遠程管理比較困難，遠遠不能滿足企業(yè)對信息數據的要求。特別是高速公路運行過程中，對信息數據的要求更加的高，因此，直連式存儲的使用率并不是很高。

3.2 網絡附加式存儲

網絡附加式存儲是一種是基于LAN的專用數據儲存設備，它按照TCP/IP協(xié)議進行通訊，以文件的I/O方式進行數據傳輸，通過集線器或交換機直接連在網絡上。網絡附加式存儲設備獨立于操作平臺，不需要占用很大的CPU，在使用時只需將設備連接到網絡中即可。在LAN環(huán)境下，它的存儲空間可以擴展，實現異構平臺之間數據級共享。可以說，網絡附加式存儲提供了大量數據的存儲空間，也解決了大量數據的高速、安全存儲問題。

但是，網絡附加式存儲受網絡的影響比較大，當數據存儲發(fā)展到一定規(guī)模時，數據服務和數據管理會形成網絡的雙重負擔。一旦發(fā)生網絡擁堵現象，存儲性能會大幅度的受到影響。高速公路運行過程中，需要存儲大量的信息數據，這些數據必須存在一定的保密性、安全性，可是，網絡附加式存儲采用網絡協(xié)議的訪問方式，數據極不安全，很難保密，因此這種方式，還不能滿足高可靠度數據存儲系統(tǒng)的要求。

3.3 存儲區(qū)域網絡

(1)多樣性。存儲區(qū)域網絡既能在單一服務器中運用，又能在多個服務器中運用，既能進行本地存儲，又能實現網絡存儲。

(2)高效性。存儲區(qū)域網絡將直連式存儲和網絡附加式存儲結合起來，使得管理及集中控制實現簡化，高速計算機與高速存儲設備的高速互聯(lián)，也可以獨立的增加存儲容量，實現大容量存儲設備數據共享。

(3)安全性。存儲區(qū)域網絡利用局域網、廣域網在服務器和磁盤陣列等存儲設備之間建立起來一個高速專用網絡，采用塊級別存儲的方式，而且數據可以快速備份，數據的可靠性和安全性都得到了保證。

(4)便捷性。存儲區(qū)域網絡的結構允許任何服務器連接到任何存儲陣列，服務器可直接存取所需的數據，不會受數據存放位置的影響。

現在的視頻監(jiān)控存儲在存儲區(qū)域網絡下，搭建IP存儲區(qū)域網絡構架，利用專業(yè)的數據磁盤列陣，確保了數據的有效存儲。

高速公路視頻監(jiān)控存儲技術才能夠經歷這么多次飛躍性的演變和進化，得益于科學技術的快速發(fā)展。高速公路視頻監(jiān)控存儲的也已經不是簡單的錄像數據，而是融視頻信息、音頻信息、圖像信息、信息的處理數據、網絡平臺交換的數據及監(jiān)控的數據為一體的信息系統(tǒng)，高速公路視頻監(jiān)控也發(fā)展成為了一種全面的高速公路視頻監(jiān)控儲存系統(tǒng)。

4 總 結

當前我國正在建立與現代化強國相匹配、與信息網絡相融合、與生態(tài)文明相協(xié)調的世界一流高速公路網絡。隨著我國高速公路通車里程持續(xù)不斷的增加，對運營管理及運行質量的要求進一步提升，加速推進高速公路數字化進程，推動“數字交通”“智慧高速”，推進高速公路全過程數字管控、全方位數字服務，使通信網絡建設與智慧公路的發(fā)展相匹配，離不開有力的數字平臺和信息化載體，自然也離不開先進的監(jiān)控管理系統(tǒng)，因此，高速公路視頻監(jiān)控對高速公路的安全運行具有十分重要的意義。視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)是視頻監(jiān)控領域的主要組成部分，影響更大，高速公路線型好，設計標準高，交通流量達，行車速度快，如不采用先進的監(jiān)控管理措施，在交通量大、氣候惡劣的情況下，極易發(fā)生交通事故和交通阻塞。選擇合理的視頻存儲技術，構建完善的視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)，確保視頻監(jiān)控數據的有效存儲，才能保證高速公路安全、高效、穩(wěn)定的高速路網運行環(huán)境，更好服務于人民群眾安全暢通便捷出行。