随着科技的发展进步，视频监控技术经历了数字化、网络化的变迁，现在已经广泛应用于各行各业之中，同时也随着人们对图像质量的要求越来越高，促使着视频监控技术不断向前发展。在数字网络监控潮流下，对图像清晰度的追求成为了视频监控一个重要的发展趋势，高清摄像机及高清监控系统也逐渐被地铁行业所重视和应用。

目前，地铁视频监控点位设置越来越密集，在多线换乘站，监控点数可多达200个，一条地铁仅运营监控点数在一千路左右，多的可达两千路。而从目前地铁安防的建设需求上来看，越来越强调视频监控系统无死角覆盖，摄像头规模也越来越大。从2010年开始，越来越多的地铁用户和设计院专家开始关注高清监控技术的发展及趋势，地铁安防中高清1080P／720P视频监控的需求也逐渐显现。那么高清监控对传统的解决方案带来什么样的冲击，什么样的监控系统才能满足未来大规模，高清监控带来的各方面挑战呢?

传统的地铁标清监控系统方案

传统的地铁标清视频监控系统在车站、车辆段的方案中采用了存储服务器，流媒体转发技术，如图1所示：

该方案中，摄像头输出的模拟图像经过编码器数字化压缩后输出两路码流，一路是存储码流，经过文件服务器存储到磁盘阵列中；另外一路实时流，通过转发服务器分发满足多用户实时监控的需求。当系统规模只有几十路标清图像时，这种架构还能完成各种调度业务，但随着车站监控的规模变大，采用高清系统后，流媒体转发模式的性能瓶颈便凸显出来。

其缺点如下：

转发服务器规模随着监控点数的增加成等比例上升，尤其在未来高清图像需求出现的情况下，要么增加转发和存储服务器数量，要么大大增加服务器的档次。因为服务器的性能成为了方案中的性能瓶颈。

系统存在着车站级的全局故障点，当其中某台转发服务器发生故障时，将会影响其所管理的多路视频图像的存储和实时监看，不符合地铁对安防系统高可靠性要求。虽然可以通过冗余服务器解决该问题，但是每个车站配置冗余服务器从成本角度考虑，现实工程中很少实际进行应用。

大量的服务器及其设备机架不仅占据了大量设备的空间，不符合绿色环保，更致命的是大大增加了系统不可靠性，增加了系统的故障点。当面对突发事件，出现多个热点区域的时候，大规模突发的流量很容易导致服务器的瘫痪。

另外还有一些厂家针对地铁行业提供如下解决方案，如图2：

在图2中，编码器仍然输出两路码流：实时流和存储流。只是实时流由之前的单播流变了组播流，当多个用户同时点击同一路图像时，通过网络设备的组播功能实现分发，如图2中标号1的虚线所示。同时将文件服务器和磁盘阵列合一了，即通过在一台设备同时安装存储回放管理软件和磁盘阵列，省略了单独的服务器设备，减少了故障点。此方案解决了上面流媒体分发的瓶颈问题，却并未减少服务器性能问题，反而突出了文件服务器(NVR)性能问题。

在图2的架构中，文件服务器(NVR)不仅需要完成对任务调度功能，存储资源的管理、视频的回放需求、图像的检索，更耗费性能的是大量的文件存储任务。在进入高清时代以后，其瓶颈就更加突出，高清系统的带宽需求是之前标清的4倍。由此带来的是更大的IOPS和更大的带宽处理能力需求。受性能的限制，在目前常见的此类解决方案中，采用标清D1格式，2M码流，单台服务器(NVR)的写入能力不超过100路，回放能力更是不超过8路。如果换成高清系统，其能力可见一斑。

另外需要指出的是，图2的解决方案从地铁行业的应用来说还存在一个较大的问题。整个系统仅在OCC处存在统一的管理服务器，车站仅有存储设备(NVR)。地铁行业中CCTV的图像需要接入到ISCS系统的客户端，因此必需对服务器的进行二次开发才能实现和ISCS系统的融合。ISCS在车站的控制终端的命令流将不可避免的和OCC管理服务器进行通信，这大大增加了系统的不稳定性：网络故障或中心管理服务器宕机将会影响整个系统的可靠运行。

应该说前面2种方案均不能适应地铁安防系统高清、高可靠的需求，其主要瓶颈在于系统架构和存储方式。相应的解决方案也很简单：只要视频实时数据流和存储流均不经过服务器而是直接传输到客户端，编码器或存储设备；由转发变为直送，由文件存储变为非文件数据块存储，结合网络设备的组播功能实现大规模的分发，便可很好的解决上述问题。

在图3中，红色虚线的实时流和蓝色虚线的监控流直接通过网络设备传输到相应的解码器或客户端和存储设备，中间没有经过任何服务器，并且通过交换机的组播技术来满足大量用户同时观看的视频流复制需求。因此，将服务器从纷繁浩杂的流媒体转发中解放了出来，仅负责设备的注册管理，信令的分发，使单台服务器可以轻松管理几千路视频，降低了系统整体功耗的同时也减少了故障点。同时存储的方式也由文件存储转变为裸数据块存储方式，减少了数据转文件这个不必要的步骤，大大减轻了磁盘阵列的压力。这种架构的监控系统也能轻松适应未来高清视频带来的大流量、高带宽的冲击。

地铁高清监控系统的优点主要表现在以下几个方面：

首先，监控点数的规模和服务器数量不存在强相关性，单台视频管理服务器可以满足几子路的标清，高清图像监控，系统中不存在主要的统瓶颈问题。

其次，系统中不存在车站级全局故障点，由于采用了类似电信领域中的软交换架构(业务流和控制流相分离)，无论是管理服务器还是存储服务器发生故障均不会中断监控实时流，存储流也不受影响，保障了监控数据仍然正常的记录，从架构上极大地保证了系统的高可靠性。

再次，当出现突发事件或事故，出现多个热点区域的时候，大规模突发的流量通过组播技术由交换机来进行复制、分发，从而轻松解决大规模多用户问题，满足公安和企业管理方紧急情况下高可靠性调度要求。

最后，裸数据直存的方式大大减小了磁盘阵列性能的压力，使其能够轻松应对大规模高清图像输入同时且保证多路高清回放。裸数据块的方式也使数据所看即所存，所存即所用，所用即回放的高性能，保障了地铁行业应对紧急事件能快速处理的根本要求。

另外，图3的两级服务器架在和ISCS系统集成后，仍然能保证监控系统自身的高可靠性，单台服务器故障不影响系统其它服务器正常使用。

目前针对地铁行业高可靠性的需求，越来越多的厂商也提供针对服务器高可靠的热备技术，如图4所示

在图4中，通过在上级管理域，如0CC、派出所，配置一台热备冗余管理服务器，从而实现对其下面管辖的N个车站或派出所本地的管理服务器实现热备：其中任何一台管理服务器出现故障将由热备服务器自动接管。由于服务器接管的仅是信令流，不涉及存储流和实时流，不会造成对骨干网络的；中击，很好地满足了地铁行业对安防高可靠性的要求。

视频监控系统在保障地铁公共安全中发挥的作用越来越大，用户对监控系统的要求也越来越高，随着高清监控系统的普及必将在地铁行业中得到广泛的应用。在关注高清监控系统业务实现的同时，更应该重视系统整体架构的先进性和可靠性，这样才能给用户带来真正的价值，在关键时刻发挥其重要的作用。