分布式视频监控管理平台VSP
分布式视频监控管理平台VSP介绍
南京芯研通自动化技术有限公司
2013年11月
1. VSP 介绍
南京芯研通自动化技术有限公司利用自身多年在监控行业的项目经验，经过多年自主研发，推出了分布式视频监控存储管理平台VSP（Video Surveillance Platform）。该平台主要由管理服务器、NVR存储系统、解码矩阵以及控制客户端组成。
VSP平台涵盖了视频监控系统后端大部分软硬件相关的产品（除了交换机、显示器、线缆、不间断电源等通用产品），包括视频调阅，录像管理，解码上墙，用户权限管理等监控平台相关内容。因此，用户在做好前端设备以及后端通用产品选型后，可以从VSP获得一揽子后端解决方案。
VSP平台具有下列特点：
1） 高稳定性。基于成熟稳定、经过业界多年检验并获得大量好评的VspStone系统平台软件。
2） 高可靠性。可采用双机热备保护管理服务器的可靠性，NVR存储系统中采用冗余阵列算法，从而保证即使阵列中有硬盘损坏数据也不会丢失。各设备中的风扇、电源等均采用热插拔冗余部件。
3） 分布式。 NVR存储和解码矩阵均采用分布式架构，当前端路数或者电视墙需要扩容的时候，只要在平台中添加存储或者解码矩阵即可，无需对原系统进行改造。
4） 高性能。不管是NVR存储系统还是解码矩阵，均经过具有多年经验的研发团队的多方面优化，性能卓越。同时分布式的架构设计也使得负载均衡得以实现，因此整个平台中不存在性能瓶颈。
5） 易用性。NVR存储和解码矩阵即插即用，控制客户端软件界面友好，并可对设备统一配置和管理。平台可以统一接受各设备的报警信息，并可以通过短信、Email、声光报警等方式及时通知管理员。
6） 开放性。 VSP平台采用开放架构，可以集成对多个前端设备厂家的产品的支持。目前已经可以支持海康、大华、朗驰、景阳、AXIS等主流厂商前端产品，同时还支持ONVIF标准的前端设备。对于未支持接入的前端产品，可以由用户提供SDK，通过短时间的开发，从而实现支持。
7） 私密性。VSP的用户管理可以跟UKey进行绑定，并且可以指定视频源进行加密录像。对于绑定了UKey的用户，必须插入Ukey并且输入密码之后才可以查看相应权限的视频源视频个录像。加密之后的录像文件即使被拷贝，也无法播放。
8） 易集成。平台可以提供软件开发包接口，供其他监控平台调用并集成。VSP开发包软件接口简洁方便，其他平台厂商通过较短时间即可实现接入。
2. VSP系统架构
从系统架构图中可以看到，VSP涵盖了视频监控项目后端的存储、上墙、管理等部分（如图中绿色部分）。
上图中的管理服务器是整个平台的大脑，主要负责配置信息的保存，并且在配置信息改变的时候通知对应的设备。管理服务器的运行要求极低，对性能几乎没有要求，可以采用稳定可靠的低功耗设备。当项目规模较小的时候，管理服务器可以和NVR存储系统集成在一起，当项目规模较大的时候，管理服务器可以通过双机热备保证可靠性。
NVR存储系统根据管理服务器中的录像计划，从设定的前端设备（DVR/IPC/DVS）获取码流直接进行保存，并同时提供码流转发服务。
解码服务器可以从NVR存储系统或者前端设备获取码流，进行解码，并且控制在电视墙上指定位置的显示。
控制客户端主要用于配置平台中各个设备，同时也可以进行简单的浏览和查询。
2.1 平台中的数据流向说明
当录像的时候，码流数据从前端发往NVR存储系统。如图中红色虚线所示。
当解码的时候，如果是录像数据，解码服务器从NVR存储获取码流，如果是实时数据，根据设置不同，解码服务器可以从前端设备也可以从NVR转发服务获取码流。如图中黄色虚线所示。
当控制程序（客户端）查看实时视频时，客户端可以直接从前端设备或者NVR转发服务获取码流，如果是查看录像，则客户端从NVR存储系统获取码流。如图中紫色虚线所示。
3. VSP平台各组件介绍
3.1 管理服务器
管理服务器主要用于对整个平台中的各个设备进行统一管理，存储系统以及解码矩阵在启动的时候会自动注册到管理服务器，通过客户端可以在平台上添加删除各种前端设备、存储系统和解码矩阵，当配置信息发生变化的时候，管理服务器会通知相应的设备和服务。
管理服务器中的配置可以进行导入和导出，管理服务器甚至还可以用双机方式来保证可靠性。
管理服务可以运行在非常低端的设备上，比如基于ATOM芯片的服务器，甚至还可以集成在某一台运行的NVR存储系统中。
3.2 NVR存储系统
NVR存储系统基于成熟稳定的VspStone网路存储系统软件，采用分布式架构，主要实现网络存储管理、录像管理，并且集成了码流转发服务。NVR存储系统主要有以下特点：
1） 采用分布式架构，可以做到负载均衡并且削减用户成本。每台NVR设备仅需要负责指定的前端设备的数据存储和调阅，因此客观上起到了负载均衡的作用。如果采用服务器挂接IPSAN方式，那么在前端设备成千上万的时候，服务器会成为系统瓶颈，需要增加多台服务器，从而增加了用户的成本。
2） 存储服务器按需购买，上线之后自动注册，即插即用。当前端设备逐步增多的时候，只要增加NVR设备，简单设置后NVR设备即可自动注册到管理服务器从而接受统一管理。因此用户的部署会非常方便。
3） 除了视频监控设备管理部分之外，存储管理功能非常强大。可以提供阵列管理、用户管理、网络管理、系统监控、详细的日志记录以及多种报警方式（蜂鸣器、邮件、短信等）等只有在高端存储设备才具备的专业的功能。目前市面上具备这些专业功能的NVR产品屈指可数。
4） 支持标准ONVIF协议前端设备。ONVIF作为国际通用的标准，目前已经被越来越多的前端设备所支持。VSP支持ONVIF协议，因此对这些标准设备均可无缝支持。基本上可以做到即插即用。
5） 支持实时码流转发。对于租用运营商带宽的项目来说，线路租用费用是运营成本的重要组成部分。通过在NVR上的码流转发，不仅可以解决前端嵌入式设备的处理能力不够的问题（无法同时接入很多客户端进行访问），同时还可以大大降低对线路带宽的要求。
3.3 解码矩阵
解码矩阵同样采用分布式架构，矩阵启动的时候会自动注册到管理服务器供用户进行任务布置，当用户通过管理服务器设置了每台解码矩阵的解码任务之后，解码矩阵会根据任务中的视频源信息从NVR存储或者前端设备获取实时或者录像码流，播放到指定屏幕的指定位置。
解码矩阵尽量采用硬件解压，从而降低矩阵主机CPU利用率。支持平台所支持的各种前端设备码流的解码。
即使采用软解压，一台配置了I5 CPU的解码矩阵也可以实现16路1080P/32路720P/64路D1的解码（实际解码能力跟码流压缩算法也有关系，一般来说，大厂商的前端设备压缩的码流在解码的时候耗费的计算相对较小，能够解码的码流数量也会相应增加）。
大部分情况下，前端摄像头的数量要远远多于电视墙中的电视机数量，因此解码矩阵支持轮巡方式播放视频，可以按照用户指定的时间间隔，在屏幕上的指定位置轮流播放指定的视频源。
解码矩阵支持多种显示接口（HDMI、DVI、VGA），单台设备可以支持多达4台显示设备（电视机、显示器）。
解码矩阵支持码流自动选择，当播放窗口较小的时候，采用子码流播放，从而降低网络流量，当用户放大该路图像的时候，自动选择主码流进行播放，从而获得更好的画质。
3.4 控制客户端软件
控制客户端软件主要用于对平台设备进行配置，可以按照厂家或者协议进行前端设备搜索、批量添加前端设备，设置存储录像计划以及解码服务器的解码任务，调阅和下载历史视频记录，浏览前端实时视频并且可以进行云台控制。
控制客户端软件可以在浏览器中（视频浏览需要IE内核）直接运行，也可以采用专用的Windows客户端软件。
4. VSP2.0平台参数描述
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NVR存储系统参数
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网络支持
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支持固定IP/DHCP；
支持多块网卡绑定为负载平衡和主备模式，支持MTU巨帧；
支持NFS/CIFS/HTTP/FTP访问协议；
多网段之间桥接功能，实现跨网预览和调阅
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存储功能
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支持磁盘阵列、卷组管理、逻辑卷管理；支持JBOD，RAID0，1，10，5，6
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日志支持
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系统日志，报警信息支持Email通知
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系统监测
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实时监控服务器运行状态、磁盘或阵列的状态和使用情况、硬盘温度等
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视频源
设备管理
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支持海康、大华、朗驰、天视通、佳信捷、景阳的Linux SDK支持的系列硬盘录像机、视频服务器、网络摄像机等设备；
支持遵循ONVIF 标准协议的网络摄像机； 采用开放结构，其他厂商的设备支持也可通过统一接口添加；
所有前端设备的配置数据通过管理服务器统一管理，多NVR环境中可任意指定一台NVR做为管理服务器；
配置数据可导入导出；
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视频流转发
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支持视频流转发功能（使用原厂格式不做转码处理）
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用户管理
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用户账户数据通过管理服务器统一管理，分管理员、操作员两种权限；
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录像计划
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支持定时录像、事件触发录像；
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实时录像
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支持监控设备状态监测，并能把故障信息转发到客户端；
监控设备掉线恢复后，可自动从前端设备上下载掉线期间的录像；
可以对指定前端的指定通道的录像进行加密，加密之后的文件即使被拷贝也无法播放
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实时浏览
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通过Web页面可以浏览前端设备实时视频
对加密通道的图像必须授权才能产看
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录像调阅
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通过Web页面可以查询和调阅历史视频
对加密通道的图像必须授权才能产看
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管理方式
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支持Web页面管理(基于SSL的安全连接)；
支持Windows客户端软件管理；
提供SDK二次开发接口；
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控制客户端软件参数
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操作系统
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Windows系列操作系统
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存储管理
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存储参数设置、删除策略设置、存储状态监控；可同时管理多台NVR；
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设备管理
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增加、删除、修改设备信息（设备名称、IP地址、端口号、用户名、密码、通道数等），通道名称可自定义；设备参数设置；视频通道预览
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用户管理
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增加、删除、修改用户，设置权限，用户可以与USB key绑定。
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电子地图
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用户自定义地图（图片格式）
设备拖放到地图指定位置
地图窗口和视频窗口可以分屏显示
双击地图上摄像机可以打开对应视频
报警时地图上对应摄像机闪烁
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录像检索、调阅
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可根据时间段、视频源进行检索；可远程播放选定的录像；
支持同时播放多个通道的录像；支持同时播放同一通道的不同录像；
可下载选定的录像；可同时下载多个录像；
可以对指定前端的指定通道的录像进行加密
对加密通道的图像必须授权才能产看
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录像计划
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增加、修改、删除录像计划和下载计划；
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实时浏览
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根据设定从前端或者NVR拉取实时视频流进行显示
支持直接拖放显示
对加密通道的录像必须授权才能查看
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日志
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用户操作日志查看、下载；
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解码矩阵软件参数
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操作系统
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Windows系列操作系统
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视频流输入方式
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千兆网络
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图像显示接口
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支持HDMI、DVI、VGA，每台矩阵可以支持多显示器
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远程控制
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多台解码矩阵可以经由统一的管理服务器进行调度，调度任务在控制客户端上设置，支持轮巡，以及多种布局方式
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解码方式
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自动选择软解和硬解方式，尽量利用显卡GPU进行解码
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码流选择
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多画面时自动选择子码流进行解码显示，放大时采用主码流解码
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5. 具体应用
5.1 小型监控项目
如果采用模拟前端，一般用户会直接采用DVR，这种方案的成本较低，但是无法提供数据冗余保护。
如果采用数字前端，一些用户会在一台服务器或者PC机上安装前端厂商提供的免费管理软件，数据直接保存在安装管理软件的这台机器的硬盘上。
如果需要数据冗余保护以及专业的存储管理和视频监控管理，则可以使用基于VSP的NVR产品，此时管理服务器以及解码矩阵都可以集成在NVR存储系统中。
5.2 中型监控项目
中型监控项目一般都需要中心集中存储以及解码上墙功能，这时候可以使用VSP平台。用户可以按需购买设备，在前端设备增加之后，继续购买的NVR设备以及解码矩阵，可以非常方便的部署并且融入到统一集中管理。
5.3 大型监控项目
大型项目一般需要比较专业的视频监控平台、报警联动平台、上墙控制以及多级管理等功能。目前版本的VSP并不具备报警联动以及多级管理等，此时可以向客户提供VSP平台的SDK，由集成商或者平台厂商将NVR集成到大平台中。
6. 方案优势
6.1 跟DVR相比的优势
一般价格低廉的DVR都无法实现冗余阵列保护，并且无法进行集中存储，其集中管理也需要借助平台软件来实现。
基于VSP2.0的NVR则实现了多种冗余阵列保护，并且具备专业的存储管理界面，也可以非常方便的部署实现中心集中存储。
随着前端设备的数字化，DVR的市场正在逐步被NVR蚕食。因此新上的项目或者老的项目改造，采用NVR方案的会越来越多。
6.2 跟IPSAN+服务器方案相比的优势
服务器+IPSAN的方案需要用户额外支出服务器成本，并且在前端设备非常多的情况下，服务器会成为性能瓶颈。
相比而言，VSP平台中的NVR集成了中间服务器功能，因此大大降低了用户的成本，同时由于NVR直接管理前端设备，可以做到负载均衡，因此系统也不存在性能瓶颈。
