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      云存儲在機場視頻監(jiān)控中的設(shè)計與應(yīng)用研究

      2020-03-11 03:01:50底帥
      科學(xué)與財富 2020年35期
      關(guān)鍵詞:云存儲系統(tǒng)設(shè)計

      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)

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