云存儲在機場視頻監(jiān)控中的設(shè)計與應(yīng)用研究

摘 要：基于云存儲技術(shù)，詳細(xì)分析了該技術(shù)在機場視頻監(jiān)控中的應(yīng)用方法，通過設(shè)計云存儲平臺，實現(xiàn)對機場視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)管理，并對云存儲的實現(xiàn)方案進行詳細(xì)闡述，希望為進一步提高機場視頻監(jiān)控管理能力提供支持。

關(guān)鍵詞：云存儲;機場視頻監(jiān)控;系統(tǒng)設(shè)計;存儲平臺

前言：隨著民航事業(yè)進一步發(fā)展，我國民用運輸機場視頻系統(tǒng)正在朝著數(shù)字化、全覆蓋的方向發(fā)展，而由此帶來了數(shù)據(jù)安全、兼容性等問題。云計算是一種現(xiàn)代化信息手段，該技術(shù)的出現(xiàn)可以有效解決機場視頻監(jiān)控管理的相關(guān)問題，成為提高機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)自動化、智能化的關(guān)鍵，值得關(guān)注。

1.機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)的云存儲平臺建設(shè)

1.1機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求

機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)所覆蓋的范圍較大，包括航站區(qū)、飛行區(qū)、公共區(qū)等多個區(qū)域，并且隨著當(dāng)前機場規(guī)模的不斷擴大，航站樓所承載的旅客數(shù)量增多，飛機的起飛量增加，所以為了能夠更好地滿足機場管理需求，要求未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)γ恳晃挥慰?、行李以及物品、檢查過程等進行記錄，并監(jiān)督各個建筑物、設(shè)備的安全運行情況，維持機場正常運行。

1.2云存儲平臺建設(shè)方案

云平臺的存儲功能可以為監(jiān)控視頻提供高精尖的數(shù)據(jù)支持，可以有效解決傳統(tǒng)技術(shù)體系下監(jiān)控視頻海量非結(jié)構(gòu)化所造成的可擴展性差等問題。結(jié)合云計算技術(shù)的相關(guān)要求，本次采用中使用了VCeph結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)存儲監(jiān)控視頻的基本流程為：在采集視頻技術(shù)后，將識別過濾功能將含有人物的關(guān)鍵幀文件，通過映射計算的方法生成唯一的存儲對象資料，并經(jīng)掩蓋碼、哈希計算等方法確定對象文件的唯一表示，計算文件組的標(biāo)識符，用彈性存儲算法糾正，從文件組中均勻的隨機選擇，使視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)能夠均勻分布[1]。

所以為實現(xiàn)上述功能，結(jié)合機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求，本文將文件組作為任意對象文件的邏輯集合，其主要特征就是能夠在提取不同監(jiān)控器的復(fù)制文件組后，兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使視頻數(shù)據(jù)在存儲前可分割為不同的數(shù)據(jù)幀，最終完成數(shù)據(jù)的歸檔處理。因此整個云存儲平臺的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方式

根據(jù)圖1介紹的云存儲平臺結(jié)構(gòu)，采用分布式的技術(shù)群技術(shù)，通過將機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵資料設(shè)置在不同的節(jié)點內(nèi)做統(tǒng)一管理，其中所覆蓋的機房包括：航站樓主機房、飛行區(qū)匯聚機房、ITC匯聚機房、GTC匯聚機房等。同時結(jié)合攝像頭的分布情況做界定后（包括普通攝像頭、重要攝像頭等），與視圖庫連接，最后通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，使視頻監(jiān)控資料上傳至云存儲平臺上。在整個系統(tǒng)中，可按照不同的用途對存儲空間做分類處理，包括圖片存儲空間、視頻存儲空間等，或者為每個攝像頭設(shè)置相應(yīng)的文件夾等。

一般航站樓主機房按照≥90天的文件存儲要求，當(dāng)存儲空間滿后，可根據(jù)時間推移刪除老舊數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)該目標(biāo)，在云存儲中可將多個攝像頭所記錄的視頻資料集中在一個存儲池內(nèi)，在預(yù)先計算好90天內(nèi)所產(chǎn)生的視頻資料后，事先在存儲池內(nèi)預(yù)留相應(yīng)的空間，這樣當(dāng)存儲池滿后可自動刪除視頻。

2.2系統(tǒng)設(shè)計

本文所介紹的云存儲技術(shù)中，機場視頻監(jiān)控中所涉及的內(nèi)容應(yīng)該包括時間、地點、人物等關(guān)鍵資料，或者對機場不同空間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)備進行監(jiān)控等。為更好的優(yōu)化系統(tǒng)功能，本文所使用的VCeph結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫可以提供CRUSH分布式文件系統(tǒng)功能，提高了進場視頻監(jiān)控的管理能力。

考慮到機場所有視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)為實時監(jiān)控，視頻資料容量大，所以針對該問題，本文提出了一種新的處理方案：先借助Apache Storm實時讀取監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)，再對視頻內(nèi)容進行相應(yīng)的處理后再存入到數(shù)據(jù)庫中。在CRUSH分布式的結(jié)構(gòu)下，所有文件的讀寫都能接受系統(tǒng)的控制，不僅能夠?qū)崟r接收用戶對文件的各類存儲需求，也能定位文件的位置以及相關(guān)節(jié)點等[2]。在文件處理環(huán)節(jié)，為每個文件構(gòu)建相應(yīng)的原數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存儲不同的文件信息，該方法尤其在大文件存儲中的效果顯著，滿足機場航站樓等建筑物的多次讀取等應(yīng)用場景的需求。

2.3數(shù)據(jù)安全保障機制

為滿足機場視頻監(jiān)控的安全管理要求，在云存儲平臺上，數(shù)據(jù)會根據(jù)視頻的對象、文件組以及數(shù)據(jù)等做兩兩對應(yīng)，形成映射圖，這種方法不僅能夠方便數(shù)據(jù)管理能力，也能實現(xiàn)對監(jiān)控視頻的安全防護。其中兩兩對應(yīng)的映射方法包括映射策略、存儲設(shè)備映射圖等因素決定，而由于在進場監(jiān)控視頻管理中可針對任意一個監(jiān)控攝像頭構(gòu)建存儲文件，所以不需要擔(dān)心追蹤對象與位置之間的關(guān)系，在調(diào)用監(jiān)控視頻文件之后就可以直接提取信息。

在安全管理上，云存儲平臺普遍采用了主副本模型，其中客戶端只會對第一優(yōu)先級的數(shù)據(jù)做處理，此時考慮到存儲設(shè)備與監(jiān)控視頻對象之間處置存在相互應(yīng)對的關(guān)系，所以在監(jiān)控視頻更新過程中，數(shù)據(jù)的更新變化過程有明確的順序，幾乎不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)同步鎖問題。當(dāng)?shù)谝桓北镜臄?shù)據(jù)無法被訪問的情況下，云存儲平臺會將第二副本調(diào)整為第一優(yōu)先級并進行處置。

3.應(yīng)用方案

3.1部署云存儲平臺

在綜合對比多種技術(shù)后，發(fā)現(xiàn)虛擬機作為可模擬多機環(huán)境的重要選擇，在云存儲平臺的部署上發(fā)揮著重要作用。同時結(jié)合機場監(jiān)控視頻管理的相關(guān)要求，需要在確保技術(shù)可行性的基礎(chǔ)上，構(gòu)建分布式數(shù)據(jù)庫以及查詢系統(tǒng)，安裝步驟為：（1）下載VM系統(tǒng)，經(jīng)過ULtra ISO軟碟通制作U盤啟動盤。（2）在電腦啟動時選擇BIOS系統(tǒng)，加載鏡像，選擇“同意虛擬環(huán)境許可證”后選擇要安裝磁盤的位置，設(shè)置密碼，直至虛擬化平臺安裝結(jié)束。（3）進入VM系統(tǒng)界面，在“F2”下完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)置后，考慮到云平臺需要在機場局域網(wǎng)的環(huán)境下使用，所以可以默認(rèn)啟動動態(tài)路由分配協(xié)議，此時為避免出現(xiàn)每次訪問IP地址不一樣的情況，需要根據(jù)網(wǎng)關(guān)協(xié)議設(shè)置DNS服務(wù)、地址等靜態(tài)路由數(shù)據(jù)。

3.2存儲部分的部署

為提高機場視頻監(jiān)控管理能力，該存儲部分是在VM系統(tǒng)上搭建的，其中的關(guān)鍵技術(shù)包括：（1）經(jīng)管網(wǎng)下載Ceph安裝包后，在不同節(jié)點上安裝數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫具有拓展功能，可支持每個存儲過程的依賴包，并且考慮到國外網(wǎng)絡(luò)訪問存在的耗時問題，可選擇國內(nèi)的阿里云。（2）部署VC集群。在主節(jié)點nodel上創(chuàng)設(shè)配置文件，結(jié)構(gòu)形式為“XX.vceph.conf”，運行命令創(chuàng)設(shè)一個唯一的FSDI，該命硬為集群的唯一表示。（3）使用監(jiān)控器硬件名稱、內(nèi)網(wǎng)IP，以及FSDI創(chuàng)建相應(yīng)的目錄，該母上可以通過集群節(jié)點的方式對應(yīng)每一個攝像頭存儲池，實現(xiàn)了監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的實時采集。

結(jié)束語：本文所介紹的云存儲技術(shù)滿足機場視頻監(jiān)控管理的需求，可在規(guī)定時間內(nèi)精準(zhǔn)地提供監(jiān)控視頻資料，值得推廣。

參考文獻：

[1]盧冬霞.視頻存儲技術(shù)對比分析[J].信息通信，2020（01）：254-256.

[2]段雨梅.視頻監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲優(yōu)化[J].科技風(fēng)，2019（29）：96.

作者簡介：

底帥（1987年12月—），男，回族，北京市人，碩士研究生學(xué)歷，工程師，工作年限：7年，研究方向：視頻監(jiān)控、人臉識別。

（北京首都國際機場股份有限公司 ?北京 ?100621）