乌镇国际互联网大会方案.docx

大唐电力视频监控联网方案建议书乌镇国际互联网大会视频监控联网方案建议书浙江宇视科技有限公司目录1项目概述41.1项目需求41.2系统设计原则51.3系统设计依据72整体方案设计92.1前端采集系统102.2传输交换系统102.3管理控制系统102.4视频音频存储系统102.5大屏显示系统113前端产品设计与选型113.1网络摄像机的优势113.2网络摄像机性能特点113.3分场景摄像机133.3.1室内场景133.3.2室外场景154云存储系统设计174.1需求分析174.2云存储系统组成184.2.1视频CDS云存储194.2.2多媒体对象存储系统204.2.3媒体数据获取接口设计214.2.4数据生命周期管理214.3云存储可靠性设计254.3.1从低到上的全栈数据高可用性254.3.2跨存储节点的智能路由254.3.3跨数据中心级的业务可靠性保障264.4云存储安全设计264.5系统优势总述274.5.1海量数据秒级检索，永无碎片274.5.2统一管理，弹性伸缩284.5.3系统高可用性295监控中心设计与选型306综合管理平台336.1系统资源配置336.1.1用户及用户组管理336.1.2人员管理346.1.3报警订阅356.1.4过滤规则366.1.5视频巡更386.1.6预案配置386.1.7本地配置396.1.8第三方视频监控系统配置406.1.9第三方设备报警接入配置406.2视频监控416.3对讲中心416.4视频巡更426.5卷宗管理426.6专业告警联动436.6.1告警级别定义436.6.2告警类型划分436.6.3报警联动策略设置436.6.4自定义报警事件联动策略446.7安防事件追踪和管理461 项目概述世界互联网大会（World Internet Conference），是由中华人民共和国倡导并举办的世界性互联网盛会，旨在搭建中国与世界互联互通的国际平台和国际互联网共享共治的中国平台，让各国在争议中求共识、在共识中谋合作、在合作中创共赢。世界互联网主要邀请国家和地区政要、国际组织的负责人、互联网企业领军人物、互联网名人、专家学者，涉及网络空间各个领域，体现多方参与。由中国国家互联网信息办公室和浙江省人民政府联合主办的第三届“世界互联网大会乌镇峰会”将于2016年11月在浙江省乌镇举行，我们诚挚地邀请您出席本届大会。本届大会将以“创新驱动 造福人类携手共建网路空间命运共同体”为主题，在全球范围内邀请1200位来自政府、国际组织、企业、技术社群和民间团体的互联网领军人物，围绕互联网经济、互联网创新、互联网文化、互联网治理和互联网国际合作五个方面进行探讨交流。乌镇世界互联网会展中心作为承接此次峰会的主会场及后续各届大会的主会场，有着举足轻重的作用，因此其安全保障需求也有着较高的要求。为了满足客户对视频监控的联网需求，特设计此方案。1.1 项目需求本项目根据乌镇国际互联网大会的实际管理需求，采用现代化的技术手段，建设一套数字化、网络化、高清化、集成化、智能化的可视化报警管理系统。具体需求如下：1） 监控前端建设前端设备根据不同的应用场景，选取不同的形态和功能。对于大范围的全局监控，可选用具有云台转动功能的高清网络球机；对于固定场景可选用室内普通定焦半球或者筒机；对于需要进行声音采集的场景，可选用带有音频接口的监控设备，等等。2）存储系统建设存储系统作为监控系统的记录、回查中心，根据管理需求，和安全级别不同，采用不同的存储标准及存储设备。存储设备采用稳定、可靠的网络存储设备，中心存储介质采用企业级高性能存储硬盘。所有存储记录时间设计满足监控实际存储需求，根据实际的监控要求，部分要求较低的监控点位可以根据需要，降低存储标准，满足正常使用可以保证系统更长的存储记录时间。3）综合管理平台建设建设一套综合管理平台，通过管理平台可以对前端所有的监控点位进行实时的监视、录像回放等操作，对前端球形摄像机可进行操作等，系统集成消防&报警系统和车辆管理系统，实现与视频监控系统的联动。4）监控中心建设主要用于公共区域安全监控管理，对现有的监控中心设备间以及操作台进行硬件更新，来满足整个系统实时监管、应急指挥、事后检索的需求。5）供电及防雷系统建设系统配电建议分布式集中供电，以单个风电机组为单位配置供电集结点，每个集结点配置一个PDU电源分配器，前端设备由就近集结点供电；中心设备利用原有UPS设备。根据现场的环境，安装于室外立杆的摄像机均需配置电源防浪涌保护器。摄像机采用地线的方式接入到原有电杆的防雷系统上。接地系统：严格按照国标50348要求控制中心综合接地电阻按照规范小于1，设备的工作接地，保护接地（包括屏蔽接地和建筑防雷接地）共同合用一组接地体的联合接地方式。1.2 系统设计原则为了达到国内领先的目标，该系统设计应该充分考虑系统的合理性、先进性、实用性、可靠性、稳定性和可扩展性的原则。合理性原则 为了保证整个系统从设备配置到系统构成的合理性，系统设计根据实际状况和建设治安防控系统的具体要求，充分满足用户在使用中的各项功能要求。为了保证系统的顺利使用以及与已建成系统集成的顺利进行，本系统的建设需要提供开放的软件接口，提供底层的API，从而为将来开发出实用而简易的集成软件，完成系统集成打好基础。先进性原则 当前，计算机及通信技术高速发展，使得系统的设计不但要考虑充分利用当前的最新技术，而且还必须考虑随着技术的进一步发展，能在系统中不断溶入新技术，使系统始终充满活力，始终保持一定的先进性。在视频监控系统的设计中，对所有设备和相应软件的设计中，应该选用国际先进的视频监控设备和系统，从而既保持传统监控系统图像质量高的特点，同时能够彻底解决监控系统数字化、网络化过程中的瓶颈问题。真正实现国内先进水平的目标。实用性原则 系统的建设应以实用性为基本原则。系统功能必须满足监、控、存、查、管、用的基本要求，硬件和软件平台界面友好、易学易用、使用方便、图像清晰；采用统一的系统标准和通信协议，使整个系统中各个子系统间能互联互控，充分发挥整个系统的功能。可靠性原则 保证安防监控系统安全、正确地完成相应功能，保证系统的完整性、正确性和可恢复性，系统的不稳定因素要从硬件、软件系统协同运行中给予充分的防止。如有发生也应做到可即时地恢复，所有产品均具有正式的出厂合格证明和权威机构的质量认证。本系统的规模无论在网络、系统平台，还是在系统应用方面都具有相当的规模，系统的运行可靠性是主要性能之一。保证对系统提供24小时不间断服务。系统的可靠性主要表现在以下几个方面： 前端摄像系统的可靠性 信号传输系统的可靠性 数字编解码系统的可靠性 视频存储系统的可靠性 视频管理服务器的可靠性 网络系统的可靠性 软件系统的可靠性 系统在设计上采用以下容错办法： 后备电源系统 主要设备的备品、备件 RAID 5容错机制 硬盘MTBF100 万小时 图像数据远程复制技术可扩展性原则 可扩展性原则主要体现在系统横向和纵向的扩展能力上。在系统横向扩展方面，智能视频监控系统在满足当前视频监控需求的基础上，应该非常方便的扩展容量，可方便实现更大容量的视频监控系统。在纵向扩展方面，视频监控系统具有良好的兼容性和通用的软硬件接口，用户可在其基础上进行二次功能开发（如图像智能分析等）。随着系统以后的扩展，用户容量将会不断扩大，新的业务功能的要求将会层出不穷。这要求系统具备良好的可扩展性，所以在系统建设的初期，首先立足于近期的应用需求进行系统配置，而以系统的可扩展性来保证今后510年内的发展需求。系统的各个组成部件选用标准的硬件和软件，各个子系统的设计模块化，使系统可以通过模块堆叠的方式进行扩展；各部分、各小系统的接口规范化，从而使软、硬件能够平滑升级或更新，网络节点的增减对网络性能的影响不大。系统的可扩展性主要表现在以下几个方面： 视频管理系统的可扩展性 视频存储系统的可扩展性 网络系统的可扩展性 数据库系统的可扩展性 外围设备的可扩展性 应用软件系统的可扩展性安全保密性原则 整个信息系统安全的问题，是系统建设中一个优先考虑的关键，所以整个系统数据要充分安全，要严格实行操作按级管理，对关键数据实施特殊保护，各种操作要做好记录，便于查找。图像传输网络的建设需符合公安部的有关规定，充分考虑网络的安全性和保密性。由于本系统涉及到对工厂的实时监控、数据传输实时要求高，故安全性和保密性就显得十分突出和重要。在考虑系统的安全性和保密性时，除应考虑各种外界干扰外，还需在各个环节提供安全、保密措施。系统的安全性和保密性可从以下方面加以保证。网络的安全性 数字图像网络借助于单位数据专网，因此不允许与其他非内部专网进行物理链接。软件系统的安全性 操作系统级的安全规范必须满足国际C2级标准，可以保证不被身份不明的黑客所攻击。数据库的超级用户帐号即密码由服务器的系统管理员设定，数据库的一般用户帐号和权限由数据库超级用户（数据库管理员）设定。系统维护人员可随时方便地对数据进行备份和恢复。应用程序级的安全性 所有的操作人员进入系统前均应登录自己的帐号和密码，并通过权限管理服务器认证，核对准确后方可进入系统。所有的操作人员均应规定相应的级别及权限，任何越权的操作必须被拒绝。所有的操作、错误均应有日志记录，并可以根据工号或操作查询。除了用户管理的基本资料外，工作人员不得对用户的其它资料和数据进行更改和操作，除非有用户指定授权人的授权。1.3 系统设计依据系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行： 安全防范工程技术规范（GB503482004） 视频安防监控系统技术要求（GA/T3672001） 安全防范系统验收规则（GA3082001） 安全防范工程程序与要求（GA/T7594） 防盗报警控制器通用技术条件（GB1266390） 入侵报警系统工程设计规范（GB50394-2007） 出入口控制系统工程设计规范（GB50396-2007） 民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范（GB5019896） 建筑物防雷设计规范（GB5005794） 中国电器安装工程施工及验收规范（GBJZ329092） 信息技术客户通用电缆铺设要求(ISO/IEC11801) 工业电视系统工程技术规范(GBJ115-87) 视音频编解码标准视听对象的编码（6部分）（ISO/IEC14496） 工业企业扩音通信系统工程设计规程（CECS62-94） 工业企业通信工程设计图形及文字符号标准(ECS37-91) 广播传音电缆线路工程建设技术规范(GY5053-94) 安全防范系统通用图形符号（GA/T742000） 城市地理空间框架数据标准（CJJ1032004）2 整体方案设计根据乌镇互联网会展中心的监控功能需求设计此方案，本方案整体拓扑如下：整体视频监控设计分为五大模块：前端采集系统、传输交换系统、管理控制系统、视频音频存储系统、大屏显示系统。通过五大模块的相互补充，实现视频监控看、存、监、管、用等五大功能特性。方案全部采用低功耗半球及枪机、低功耗存储设备，节能减排；全IP的监控系统架构使系统具有良好的扩展性，有效保护业主的投资；同时，将前端报警通过拼接解码设备，联动显示，解码上墙。2.1 前端采集系统前端采集系统采用高清IP网络摄像机，视频协议支持H.264、MPEG4等多种标准编码格式，并可提供各种不同分辨率规格及接入能力，可支持实时流和存储流双流设计，码流可以根据用户需求任意调整。前端采集设备应采用电信级制造工艺，可以基于各种网络环境高质量、可靠的满足各类网络监控前端编码、存储和解码的需求。2.2 传输交换系统采用网络资源对前端视频传输的数据进行接入、汇聚、交换，通过设备自身安全特性和防火墙等实现对边界安全接入的控制，同时可通过网络本身的设备、协议冗余实现整个监控网络的稳定性。2.3 管理控制系统包括专用的视频管理服务器、数据管理服务器、客户端等，视频管理服务器是用于集中认证、注册、配置、控制、报警转发控制的专用信令服务器，可以实现完善的视频编解码设备网络管理功能，支持多台信令管理服务器相互协同工作组建多级多域的管理平台。数据管理服务器主要功能为管理存储设备、存储资源和视频数据，支持对系统所有存储资源进行全方位的监控和管理，支持不间断的视频检索、回放等业务。客户端可以提供友好方便的人机界面功能，包括监控对象的实时监视监听、查询、云台控制、接警处理。2.4 视频音频存储系统专业的IP存储技术和强大的数据管理服务器构建完善的网络存储系统，存储资源可以根据需求分布式部署并加以统一资源管理和调度，支持动态存储资源管理、在线部署，可以基于统一平台满足不同存储质量、容量和服务质量的需求，可以提供完善的备份和存储生命周期管理功能，同时视频图像的NAS备份功能。2.5 大屏显示系统显示系统采用液晶拼接屏，采用三星工业级面板，面向行业和商业用户推出的超窄边拼接显示单元，高可靠性一体化设计，具备丰富的视频输入输出接口和业务功能，适用于应急指挥中心、视频监控、媒体娱乐等多种行业应用。采用超窄边框设计，支持MN方式拼接组合显示应用方式；超薄机身设计，落地、壁挂安装随意选择，安装方便，不受环境限制；支持全高清分辨率，呈现无与伦比的影像画面；支持红外控制和RS232环接控制；低功耗，节能省电。3 前端产品设计与选型对于视频监控联网系统来说，各种应用场景和监控产品已经相关的设计，选型直接关系到整个系统的效果，也直接影响到用户的使用情况。3.1 网络摄像机的优势在新建监控系统和部分重要区域以及室外监控点采用高清IPC模式。随着高清监控系统的普及，模拟摄像机+编码器的模式已经无法提供足够的监控分辨率，网络摄像机产品随之诞生。高清网络摄像机可提供720P（1280720）和1080P（19201080）两种分辨率视频图像采集。网络摄像机作为前端视频采集设备，可支持H.264 HP级别的视频编码格式，提供高分辨率低带宽的图像采集（720P、1080P、4K等更高级的图像效果）。采用电信级可靠性设计，满足复杂环境下的部署能力，支持PoE供电，大大简化监控系统的布线成本。对于不同监控应用均能提供相应功能的产品。尤其针对厂房中常见的个别监控点位超长（超过100米）情况，优化后的半球和枪机均支持不增加任何附加设备即可传输至150米250米；3.2 网络摄像机性能特点l 采用H.264 HP编码算法：宇视科技网络摄像机采用H.264 HP最高级别的编码算法，在确保更佳的图像质量的同时，大幅降低码流带宽。1080P高清码流可低至4Mbps左右，大幅降低系统的存储成本。l 全天候恨水恨尘特性：全天候球机表面镀有一层膜，能大大降低雨水的附着性，类似荷叶一样，当雨水落下来能很快滑落不残留。考虑到球机在户外部署，维护困难，如果球机表面有雨水残留，在室外应用时灰尘会附着在雨水上形成污迹，造成对画面的干扰，由于球机自动聚焦，如果污迹明显很容易造成整体画面不可用。全天候球能解决这个问题，减少了人登高擦拭的维护次数，减少整体运维成本。l 网口6KV防浪涌设计，更适应室外恶劣天气；l 业界领先的低延时：宇视科技网络摄像机通过合理的网络优化，可实现行业领先的网络延时。端到端延时可低至100140毫秒，接近模拟监控系统80100毫秒的延时水平，远低于行业普通厂商300毫秒左右的延时级别。l 灵活的OSD叠加：宇视科技网络摄像机可实现灵活的OSD设置和叠加。将其他设备采集的楼层、环境温度、湿度、车牌信息、承重、云台信息等叠加到视频图像当中并进行存储。实现更有效率的视频监控。l 丰富的业务接口：宇视科技网络摄像机内部集成丰富的网络及业务接口。可实现RJ45电口、SFP光纤、EPON等多种连接方式。确保接入层安全性和可靠性。l 超强的宽温设计：-4570的温度适应范围，在极端环境中保持设备正常工作，根据温度传感器感知智能多级控制风扇与加热器，涡轮风扇风压大，平时降温能力强；低温时直吹加热器，最大效率利用加热能量。3.3 分场景摄像机根据会展中心的不同功能区域，可将摄像机的选型分为室内型和室外型的应用。根据功能区域的现场环境，如电梯、出入口、室外高空、空旷广场等不同区域，选择合适的镜头焦段、设备形态（筒机、半球、球机）、供电方式等。3.3.1 室内场景乌镇国际会联网会展中心室内监控场景包括走廊、电梯口、出入口、大厅、办公区域等。新建监控系统监控点采用高清IPC模式，分辨率不低于1080P。宇视常见室内摄像机款型 室内走廊场景室内走廊为狭长型监控区域，采用普通16：9分辨率摄像机监控时的有效监控场景较小。因此，需要选用支持9：16分辨率的网络摄像机。推荐使用宇视支持9：16走廊模式的高清网络摄像机，有效画面信息提升1倍。宇视走廊模式网络摄像机与普通网络摄像机对比 出入口场景出入口往往光线反差比较大，普通摄像机很难看清进出人员的面部细节。因此，需要选用支持120dB光学宽动态的高清网络摄像机。宇视宽动态网络摄像机效果对比 电梯场景电梯作为比较狭窄的箱体区域，其监控范围仅限于长条形箱体内部，监控空间狭小，且箱体高度受限，因此需要选用广角小焦距的镜头来进行监控。且摄像机需要在电梯内部角装，从而达到最佳的视野效果。2.8mm镜头 3.6mm镜头如果电梯的随行电缆为同轴电缆，电梯监控可选用模拟摄像机，同时配置一台编码器，将模拟型号转换成数字型号，传回监控中心，进行实况查看和录像存储。如果随行电缆为网线，可通过网络，直接将监控资源传回监控中心。3.3.2 室外场景室外场景比室内场景环境更恶劣，不仅要受天气的影响，还有取电、布线等因素需要综合考虑。因此，室外的监控设备在满足场景监控需求的同时，还需要考虑对恶劣天气的防御能力，比如气温较高时的宽温保护，散热保护，传输距离较远时的抗网络丢包能力等。 室外动点监控室外动点通常指高空瞭望、广场监控等区域，这些地方监控范围广、视野范围大，为了使监控画面更多的照顾到场景中的整体，同时兼顾画面细节。因此室外采用1080P高清网络球型摄像机，对焦精准，色彩真实，高清光学玻璃视窗，透光率提升6%，更适合高清监控应用。采用第三代红外补光技术，配合多级智能控制，补光距离超过350米。采用红外增透面板，提升红外透光率，有效抑制红爆现象，支持2D/3D降噪，先进的High Profile 级H.264编码算法，编码压缩效率更高。三码流套餐能力，满足不同带宽及帧率的实时流、存储流，手机监控需求。特殊的结构和视窗设计，有效增强在恶劣气候环境下(尤其沙尘天气)的监控应用。创新型散热设计，提升30散热效率。IP66防护等级，有效保护精密元器件。精密电机驱动，反应灵敏，运转平稳，在任何速度下图像无抖动。创新的增强除雪模式，有效去除高寒天气下的视窗结冰。智能温控技术，整机功耗更小，寿命更长。网口6KV防雷设计。 室外定点监控室外定点场景固定，通常在道路两旁、建筑旁等固定画面场景，需要监控画面保持不动，对该场景实时监控。同时能够适应室外气温、气候的变化，能够做到较好的防水、防尘的功能特性，同时满足全网口防雷的设计。因此，对于室外定点场景选用1080P高清网络筒机进行监控部署。室外定点监控满足自动日夜转换功能(ICR)，实现日夜监控，高清光学玻璃视窗，透光率提升6%，更适合高清监控应用。采用红外增透面板，提升红外透光率。双LED智能红外补光，补光更均匀，监控距离更远，夜视效果更好。满足3D降噪，画质干净整洁。H.264编码，高效图像压缩。三码流套餐能力，满足不同带宽及帧率的实时流、存储流需求，支持手机监控。9:16走廊模式，纵向场景下有效监控区域提升一倍。支持宽温设计，温度范围-3060，满足室外温度的变化。支持宽压保护，容忍电压波动25%，对于室外电压的变化有足够的浮动阈值保护。全网口支持4KV防雷，提供安全保障，适应室外雷雨天气变化。IP66防护等级，更强的防水防尘等级，更长使用寿命。4 云存储系统设计4.1 需求分析乌镇国际互联网会展中心视频存储系统用于周期性存储所有网内的高清前端视频和视频数据备份。整体系统组成网络视频云存储系统。网络视频云存储系统不得部署独立服务器，采用统一规格的网络视频存储构建。前端网络视频采集设备直接通过网络视频云存储系统注册到管理平台，接受统一管理和调度。前端采集的视频流直接存储视频入网络视频云存储系统，同时按需转发实时视频流到授权客户端和电视墙系统。网络视频云存储系统需要能够基于前端视频采集系统的报警信息、后端智能分析系统的报警信息、人工标注的信息以及周边程序对接的各类型系统提供的信息等各类信息对视频进行标注，提供给后端系统进行深层次数据挖掘使用。平台系统对网络视频云存储系统进行统一配置和管理。在前端局点与后端平台网络中断或者管理服务器宕机的情况下网络视频云存储系统能够独立运行，不影响派出所操作人员对前端视频的实时监控、图像存储和历史图像检索回放。前端摄像机主动向网络视频存储进行注册，可实现跨NAT部署功能，简化系统部署。与派出所网络中断的情况下，前端自动保存视频，网络恢复视频回传网络视频存储，并停止前端视频存储，实现对视频图像进行保护，防止取证图像资料丢失。视频存储节点设备采用高密度设计，尽可能节约机房空间，降低系统基础用电量。支持基于硬盘、硬盘组和整机的自动/手动休眠和自动/手动唤醒等节能技术，有效降低系统能耗，节约运行维护成本。网络视频云存储系统可以通过单一窗口实现共同配置、维护和管理，并需提供开放的集成接口（SDK、API等），便于第三方集成软件实现异构存储设备的集中运行监控和维护。系统支持对存储位置、存储时间、备份策略、整理策略等存储策略的设置。能对监控系统内数据统一管理。支持监控IP存储资源的状态，状态发生变化时，能够及时上报。数据管理平台为每台IP摄像机制定存储计划，实现视频、图片数据的秒级检索。可精确到秒级对历史图像进行检索，在确认视频管理客户端要求的检索数据之后，把检索结果（指定时间段内是否有相应的数据）返回给视频管理客户端。客户端可以选择某一时段的数据进行回放。提供数据备份功能，允许用户把与案件关联视频、图片备份到案件管理平台存储资源中，并提供点播回放功能。系统提供方便快捷的录像查询机制，应能按照指定设备、通道、时间、报警信息等要素检索历史图像资料并回放和下载，支持模糊查找摄像机。存储管理系统支持为计划内的不同时间段设置不同的存储码流，时间段可以任意设置。4.2 云存储系统组成CDS存储方案主要由视频云存储管理软件（CDM，Cloud Data Management）、视频云存储服务节点（CDV， Cloud Data Storage Virtual Service）、视频回放服务器（VOD，Video on demand）等几个主要部件组成。云存储管理软件CDM：CDM 云存储管理服务器负责整个系统的运行与调度工作，主要职能是响应上层平台业务请求，对外提供业务响应接口，负责整合系统内多台存储节点信息，对业务整合成带优先级控制的统一虚拟化存储池，同时，维护系统运转，统一调度、协调云存储系统的运行与维护，具体功能范畴包括集群管理、虚拟化管理、存储资源管理、存储策略管理、存储设备管理等。云存储节点CDV：负责存储节点上存储空间的虚拟化，将单台存储节点空间格式化为对象存储空间提供给外部使用。其主要职能是接入各种类型的存储设备、进行云存储设备层整合，对本机存储空间进行对象化处理，对外提供本设备的虚拟化存储池，负责本机设备管理、存储空间管理和维护工作，提供WebService接口，提供直接图片等数据访问，具体功能范畴包括视频录像、图片存储、视频图片下载等。视频回放服务器VOD：负责回放业务的提供，其接入客户端RTSP的标准视频点播请求，转换为对存储内容的读取并封装为客户端能识别的码流。4.2.1 视频CDS云存储视频CDS云存储组网图视频云存储组网，采用scale-out结构，分离数据平面和控制平面，即媒体流带外的方式，从IPC到CDV（存储节点）直接写入，中间无需其他服务器的介入。 视频云存储组网中IPC主动的管理存储计划和前端智能数据告警，可以及时触发告警录像，同时简化了后端云存储架构，降低了存储业务压力，可以让云存储系统专注读写，更好的满足用户的存储需求。应该说，CDS存储模式是在宇视块直存基础上延伸出来的云存储模式，汲取了SAN共享技术及分布式文件系统的块分配策略，突出解决了空间按需占有、弹性扩容及负载均衡等问题。4.2.2 多媒体对象存储系统对于图片来说，大小从几KByte到上MByte不等，大量的图片小文件对元数据的操作开销非常大，既增加了总体数据的写入数量，也增加了磁盘的随机读写，同时也容易产生磁盘碎片。为此，CDS从底层重新设计了块分配及元数据的组织算法，通过重组的方法将图片流化处理，充分利用视频存储的块组织模式。出于通用应用需求，文件系统层的抽象屏蔽了后端块资源的分配，但也正因为此而无法感知应用数据的写入特征，通过引入统一分配层，直接管理块设备上的空间分配，通过对存储时间和空间的一定预测保证分配的空间尽可能的连续化，避免长期循环覆盖情况下，性能和稳定性的下降，而且有应用针对性的进行优化，也很大程度上降低了空间管理的消耗，将有效空间率从文件系统的低于93%提高到97.8%。4.2.3 媒体数据获取接口设计数据读取流程CDS云存储当前提供了两种最常用的数据读取服务，RTSP点播回放服务（针对视频业务）和Http服务（针对图片业务）。Http服务直接部署在CDV上，客户端通过URL地址就可以显示和下载图片。这种方式的带来的好处是减少数据读取的中间环节，而且由于数据分布上在写入时经过客户段负载均衡后，大批量下载可以充分利用多CDV节点的读取能力。RTSP点播服务中引入了VOD集群功能，即用户可以随需配置，从而满足大规模的点播和下载需要，而且VOD集群会进行一定的数据缓存处理，从而在一定程度上降低对后端存储的压力，同时起到一定的CDN（内容分发网络）功能，提升播放体验。4.2.4 数据生命周期管理宇视CDS安防云存储方案，一方面对存储空间进行池化处理，另一方面也对安防数据业务进行了更合理的空间规划和数据可靠性保障。1、业务分组隔离支持将存储节点根据业务类型分组部署，并将业务数据流控制在分组内，保证数据流的路径可控，且在同一存储节点分组内，能支持视频、图片等不同类型的混合业务。2、用户空间针对不同业务类型进行优化用户空间是在不同的存储共享池上分配的业务可用空间，CDS系统设计时考虑到视频流与图片流有不同的业务特征，将用户空间附加了业务属性，并在存储节点的数据流写入过程中针对性的进行优化。连续化、顺序性是视频业务的突出特性，而这个特性对于连续存储空间的要求非常突出，这样才能发挥物理硬盘的最大性能，效能比也能达到最大。而图片流，对于大量图片相机发生源并不具有较好的连续性和顺序性，缩略图、合成图等不同类型的图片大小差别非常大，通过图片块化整合，将并发的大量相机的图片写入操作，整合为近似视频流的模式，达到性能的最大化。3、多维度的空间配额对于监控业务来说，留存期是一个突出的特征，保证每个相机固定的留存期是监控存储系统的基本功能，因此，CDS系统设计了多个维度的空间配额控制。首先，存储共享池创建时会指定存储节点分组，从而限制了业务范围只能在有限的存储节点范围内，避免对其他存储节点的影响；其次，用户空间在存储共享池内会先配置空间配额，该用户使用的空间不能超过配额的限制，避免对其他用户空间的占用；最后，业务系统在配置每个相机的留存期时会在用户空间上再次指定使用配额，避免对其他相机留存期的影响；4、细粒度的数据冗余策略通用云存储都是在一个统一的存储层面，比如设定目录或是节点的冗余策略，常见的如多副本策略或是纠删码等方式，这种方式是割离了计算，单纯从存储层面进行的数据保障措施，但其粒度过大，性能开销大，存储设备硬盘配置要求高的缺陷也在一定程度上转嫁给了客户投资。而CDS，将安防业务中密切与存储或是媒体相关的功能进行了合理抽象，能将数据的冗余策略精确到更细粒度的时间片段数据，或是某一张图片文件，并通过告警或是事件联动的业务入口，提供给客户更灵活的可定制流程。5、数据逐级退化，有效提升留存空间比宇视CDS云存储依然保留了对摄像机存储计划及留存期设定等过程，但在内部存储时，由于所有的存储空间均被CDS虚拟化，使得存储空间的组织和退化，均能从总体上来考虑。这个带来几层含义，一方面，留存期的维护是录像过程相对公平，同时也是系统容量可预测可配置的保障，另一方面，由于存储空间的池化处理，充分利用共享化容量来尽可能的拉长录像的留存期是实实在在的节约用户投资的手段，因此，所谓留存空间比，就是以尽可能少的存储空间来获取更长的留存期。通过在存储面引入诸如抽帧存储、录像清洗等手段来对事件类、超时效范围（如30天留存期中后15天录像）进行录像空间的压缩，既能保证重要录像的不丢失，又能降低用户存储空间的总需求。1）抽帧存储抽帧存储是在尽量保证数据完整性的情况下将备份的录像数据压缩到最小，以提供高效完整，节省存储空间的目的。当前IPC使用SVC，即Scaled Video Coding，可分层视频编解码技术，就是在时间，空间，质量上会进行划分，输出多层码流（包括基本层和增强层），其中基本层的数据可以使解码器完全正常的解码出基本视频内容，但是基本层的数据获得的视频图像可能帧率较低，分辨率较低，或者说质量较低，而增强层又是可以多层编码的，这就意味着，在视频码流总码率的范围内，接收到的码率越大，视频质量越好。也就是说通过定制抽取的规则，比如设定某个摄像机存储空间规则为15天全帧存储、超15天抽帧存储，并确定抽帧规则为只保留I帧、1/2抽帧、1/4抽帧等。如下是只保留I帧的实测数据，仅作参考：视频码率配置原始录像/天抽帧备份录像/天比例2Mb/s21GB7GB33%4Mb/s42GB12GB28%6Mb/s63GB16GB25%2）录像清洗录像清洗服务是结合前端设备的告警，如移动侦测等触发，来扫描这个时间点一定范围内的录像，然后根据录像中的移动量是否超过设定的阈值，来进行录像的抽取和清洗。可以分别配置警前留存时间和警后留存时间，警前录像取值范围05分钟，缺省1分钟，警后录像取值范围130分钟，缺省5分钟。此时录像空间的浓缩比例视告警的发生概率而来。4.3 云存储可靠性设计4.3.1 从低到上的全栈数据高可用性CDS云存储并不是重新发明存储，而是充分利用已有积累，在充分考量了数据路径的每一个环节合理性的同时，对每个环节进行了强化处理。4.3.2 跨存储节点的智能路由 1、正常业务路径最短模式继承自网络设备领域的NGN架构模式，控制平面和数据平面分离，业务执行直接以点到点的模式从数据生产者流向存储设备，从而极大扩展了业务接入规模，从而达到控制节点的最小化部署。2、业务负载均衡实时调度借鉴分时操作系统中CPU资源时间片调度的算法，并根据监控业务特点进行优化，在业务分组内达到空间和业务能力的最大化利用，既避免因为调度的不均衡导致视频码流不能及时存储，又做到了单存储节点能服务几百路的并发写入规模。3、丰富的多节点空间冗余策略既支持类似RAID0的强性能离散化配置模式，又支持多节点间纠删码的数据冗余配置模式。4.3.3 跨数据中心级的业务可靠性保障在业务流程设计上，分级自建的监控机房不一定能达到运营商机房的可靠性，当发生机房断电、网络异常等情况下，利用前端IPC的网络可达性，将IPC的存储流引到更上级的部署机房存储，然后当本地机房恢复后，再将录像回传到本地机房存储空间中。4.4 云存储安全设计云存储的开放性的系统特点导致面临一系列安全问题，CDS采用一种以云存储为核心的在线分布存储系统，该系统有效结合数据分散存储管理技术以及数据自动恢复技术，来更好的保证云存储数据的安全性。（一）应用接口层到访问层的设计。为了有效提高云存储系统的安全性，CDS采用访问控制、身份认证以及ssl加密技术来对云存储的数据进行保护，使数据在网络传输中能有效避免各种安全威胁。同时通过实现云存储服务器与用户之间的相互认证，对双方的身份进行有效鉴别后用户代理通过安全应用程序接口来和云存储服务器建立通信连接，然后进行数据存储服务。（二）基础管理层的设计。在进行基础管理层的设计时CDS利用数据分片把存储的数据信息进行分片处理，从而使这些完整的数据变成一系列的数据片段，这样就不能被那些没有得到认证的系统识别。这样能够保证云存储的数据进行分片后就不会产生数据被窃取的现象，从而可以有效提高云储存数据的安全性。（三）存储层的设计。为了保证数据存储的安全，可以有效利用数据分散存储技术来满足用户大量的存储数据的要求。因为随着存储系统存储容量的增加，存储数据的出错率就会相应的增加。而数据分散存储技术能有效确保云存储数据的可靠性和可用性，因为基于数据分散存储技术的系统存储层中的设备是分布部置的，这些设备之间有一定冗余机制，从而可以有效提高设备的存储利用率及其容错能力。4.5 系统优势总述4.5.1 海量数据秒级检索，永无碎片CDS云存储系统可扩展至上百PB级，音视频数据量过亿条，但是依然能够具备高效、准确、快速的数据检索能力。1) 一体化索引设计CDS云存储系统的索引管理遵循宇视一代云“数据块直存”的思路。所有与用户业务相关的索引信息统一由云存储系统的存储管理节点进行管理。视频云存储管理集群在对索引的一体化设计上将海量数据索引查找、筛选进行了全面的优化，大大的提高了查找速度。在规模不断扩大时性能几乎相同，均能做到毫秒级耗时。2) 与平台的应用设计CDS云存储系统本着安防云存储系统的特有性，在视频、图片的某些专有信息上也进行了独特的设计。平台可以根据监控点位案件发生频率，调整录像的存储时长；也可以与大数据、智能分析业务联动，满足平台的易用性。3) 块级存储，永无文件碎片传统文件存储的数据存储过程是：数据 - 文件系统 - 卷 -RAID -磁盘数据块整个过程中每份数据存储、读取都需要在单台存储设备上经过以上的流程，存在性能瓶颈也较多。安防行业中在设备层面还会更多的增加流媒体服务器这个环节。CDS云存储通过SAN集群的设计，通过解决lun资源共享问题，对数据存储过程进行了优化，通过优化存储过程减少瓶颈、提高存储效率，优化后的数据存储过程是：视频/图片- Raid 磁盘数据块整个存储流程简化，速率更快,对数据块的地址控制则由视频云存储管理服务器唯一进行控制。4.5.2 统一管理，弹性伸缩CDS云存储系统具有高效灵活的空间管理能力。为了突破传统存储在存储容量和系统性能上的矛盾，在管理大容量空间时通过SAN集群的设计将系统的管理资源进行整合，并根据负载均衡算法提供全高效并发处理机制，大大地提高了系统的整体性能。1) 存储资源的虚拟化CDS系统将全域各存储节点的资源进行虚拟化，向用户呈现出一个持续的、超大的数据资源池，将其称之为存储资源池。存储资源池的整合过程完全透明，由系统算法自行完成，将用户从繁琐的空间管理和配置中解脱出来，提高了管理效率。2) 存储资源的在线扩展当存储资源无法满足用户的容量需求，需要进行存储资源的扩展时，CDS云存储系统能为用户提供十分便易的操作。只需要在集群内添加新增存储设备的IP地址，系统会自动辨别新增设备，对新增设备进行虚拟化整合，这样新增设备的容量就能融入集群，并作为集群内全部存储资源的一部分为用户所用；同时，在整个存储资源的扩展过程中，在线业务正常运行，保障用户不会因为系统的扩容而中断正在进行的正常业务，从而实现存储资源的在线扩展，秒级交付。云存储的系统架构保证了存储资源在线扩容的同时，可以满足容量与处理性能的线性增长，从而提供了无限制的容量增长能力。3) 虚拟空间的灵活使用用户对存储资源池的使用完全可以做到随心所欲，可以按照监控系统的需要和监控区域的容量大小将存储资源池的存储资源进行分配，分配后的存储资源称为录像池。录像池的划分采用灵活策略方式，对于已经分配好的并在线运行的录像池策略依然能够进行调整。调整方式非常灵活，不但能够做到将录像池进行扩大，同时也能非常灵活的支持将录像池进行缩小，而这点在传统存储中则非常困难。4.5.3 系统高可用性CDS云存储系统具有故障容错机制，毫秒级切换，充分保护数据安全和可靠性。1) 负载均衡，故障切换，可靠性达9个9CDS云存储系统在管理层面通过部署集群化视频云存储管理节点向用户提供系统级的存储性能和可靠性。通过视频云存储管理集群将管理压力、业务压力、调度压力、检索压力等同时分担在不同的视频云存储管理节点上，不但能够使系统整体性能提升，还可以使得单台节点的压力下降。CDS系统中单台视频云存储管理节点的系统消耗更小，也就使得使用寿命更长，可能出现故障的概率降低。即使视频云存储管理集群中部分（一台或多台）节点出现故障，也不会影响到视频云存储系统的服务，因为在视频云存储管理集群中的其他节点会主动接过故障节点的工作，继续为视频云存储系统提供管理服务。2) 支持多用户并发读取在数据存储层面同样由于视频云存储节点也采用的集群化部署，所有的存储资源是采用虚拟化的方式由系统统一进行管理的。在数据存储时CDS视频云存储系统采用数据切片的处理机制，可以为用户提供系统级分散存储服务。支持将同一IPC提供的数据块按照分片的方式分布式存储在不同视频云存储节点上。这样即使单台或多台存储节点出现故障该IPC的录像数据仍然可用。在存储节点内运行管理和业务软件也可用对数据进行合理分配，同时高效的 Raid技术在设备层面也能保证数据的高安全和可靠性。5 监控中心设计与选型监控中心作为总部统一协调各方监控资源的作战场，需要具备查看实况、录像调阅、指挥调度等功能。综合考虑监控中心系统先进性、可靠性、经济性、可扩充性和可维护性等原则，在设备选型方面循布局设计优良、设备应用合理、界面友好简便、功能有序实用、升级扩展性好的思路，将监控中心建成一套采用先进成熟的技术、拥有完善指挥功能的完整系统，以达到总部对下级风场的指挥调度需求。系统整体结构拓扑如下：整体系统由以下几部分组成： 24块55寸液晶显示屏组成的显示部分，实现实况、回放实时上墙的功能； 拼接控制器组成的视频解码部分，实现实况的解码上墙、漫游拼接等功能； 控制电脑等组成的操控部分，画面预览与切割操作等；n 大屏显示部分55寸大屏是面向行业和商业用户推出的超窄边LCD拼接显示单元，采用LG工业级面板，高可靠性一体化设计，具备丰富的视频输入输出接口和业务功能，适用于应急指挥中心、视频监控、媒体娱乐等多种行业应用。采用LG工业级面板，高可靠性一体化设计，满足7*24小时应用。内置图像拼接显示功能，支持独特的拼缝补偿功能，支持HDMI、DVI、VGA、AV环接功能。同时支持屏幕防灼，图像翻转，支持白平衡调整，支持红外控制和RS232环接控制。在面板上，支持面板工作时长记录及显示，支持快速设置拼接单元ID，现场调试更方便支持倍帧功能。而且冗余风扇设计，自动温度控制，支持高温保护及高温报警。具有丰富的视频信号输入输出接口：DVI、HDMI、VGA、Y/Pb/Pr、CVBS。n 拼接控制器拼接控制器是针对公安、园区等行业部署的大中型监控系统而推出的高端综合一体机。它支持模拟及数字视频的矩阵切换、视频编解码、大屏拼控、实时预览等功能，是一款集图像处理、网络功能、日志管理、设备维护、系统管理于一体的视频综监控系统综合应用平台。视频综合平台具有高集成度、高可靠性、强兼容性等特点，可广泛应用于教育、金融、司法、能源、交通、文博、园区、楼宇等行业。拼接控制器插卡式设计，可根据业务灵活配置，正反双面插槽，密度更高，能耗更低。主控板、业务板、电源、风扇等组件全部支持热插拔，方便使用和维护。电源冗余，智能温控，稳定可靠，支持VGA、IP视音频输入，支持DVI、HDMI、VGA视频输出，支持H265协议，兼容H264，支持4K解码，兼容500W、300W、1080P、1080I、720P、D1、4CIF、2CIF、CIF等视频格式，兼容业界主流厂商的IPC码流。超强解码，单板支持64路1080P30解码，整机最大支持384路1080P30解码。大屏拼接，支持任意位置开窗，支持图层拼接、缩放、漫游、叠加以及时钟级同步。高清底图，支持超高清底图点对点显示，大屏联动，支持对大屏进行定时开关机等控制。6 综合管理平台云存储平台是宇视科技针对CDS云存储解决方案而推出的一款视频接入管理服务器。它集合视频管理平台基础功能和云存储管理功能为一体，实现视频管理、基础业务和云存储节点管理等功能合一，满足各种大规模云存储视频监控系统的应用。具有海量接入、高可靠性、支持CDS云存储及存储节点管理等特点，可广泛应用于平安城市、轨道交通、机场等行业。为了适应景区的可视化监管需求，配置升级一个综合安防行业软件包IASP-IS。该软件包是基于IMOS开发的一款