分布式視頻監控管理平臺VSP介紹
南京芯研通自動化技術有限公司
2013年11月
1.VSP 介紹1
2.VSP系統架構2
2.1平臺中的數據流向說明3
3.VSP平臺各組件介紹3
3.1管理服務器3
3.2NVR存儲系統3
3.3解碼矩陣4
3.4控制客戶端軟件5
4.VSP2.0平臺參數描述5
5.具體應用6
5.1小型監控項目6
5.2中型監控項目6
5.3大型監控項目7
6.方案優勢7
6.1跟DVR相比的優勢7
6.2跟IPSAN+服務器方案相比的優勢7
1. VSP 介紹
南京芯研通自動化技術有限公司利用自身多年在監控行業的項目經驗，經過多年自主研發，推出了分布式視頻監控存儲管理平臺VSP（Video Surveillance Platform）。該平臺主要由管理服務器、NVR存儲系統、解碼矩陣以及控制客戶端組成。
VSP平臺涵蓋了視頻監控系統后端大部分軟硬件相關的產品（除了交換機、顯示器、線纜、不間斷電源等通用產品），包括視頻調閱，錄像管理，解碼上墻，用戶權限管理等監控平臺相關內容。因此，用戶在做好前端設備以及后端通用產品選型后，可以從VSP獲得一攬子后端解決方案。
VSP平臺具有下列特點：
1） 高穩定性。基于成熟穩定、經過業界多年檢驗并獲得大量好評的VspStone系統平臺軟件。
2） 高可靠性。可采用雙機熱備保護管理服務器的可靠性，NVR存儲系統中采用冗余陣列算法，從而保證即使陣列中有硬盤損壞數據也不會丟失。各設備中的風扇、電源等均采用熱插拔冗余部件。
3） 分布式。 NVR存儲和解碼矩陣均采用分布式架構，當前端路數或者電視墻需要擴容的時候，只要在平臺中添加存儲或者解碼矩陣即可，無需對原系統進行改造。
4） 高性能。不管是NVR存儲系統還是解碼矩陣，均經過具有多年經驗的研發團隊的多方面優化，性能**。同時分布式的架構設計也使得負載均衡得以實現，因此整個平臺中不存在性能瓶頸。
5） 易用性。NVR存儲和解碼矩陣即插即用，控制客戶端軟件界面友好，并可對設備統一配置和管理。平臺可以統一接受各設備的報警信息，并可以通過短信、Email、聲光報警等方式及時通知管理員。
6） 開放性。 VSP平臺采用開放架構，可以集成對多個前端設備廠家的產品的支持。目前已經可以支持海康、大華、朗馳、景陽、AXIS等主流廠商前端產品，同時還支持ONVIF標準的前端設備。對于未支持接入的前端產品，可以由用戶提供SDK，通過短時間的開發，從而實現支持。
7） 私密性。VSP的用戶管理可以跟UKey進行綁定，并且可以指定視頻源進行加密錄像。對于綁定了UKey的用戶，必須插入Ukey并且輸入密碼之后才可以查看相應權限的視頻源視頻個錄像。加密之后的錄像文件即使被拷貝，也無法播放。
8） 易集成。平臺可以提供軟件開發包接口，供其他監控平臺調用并集成。VSP開發包軟件接口簡潔方便，其他平臺廠商通過較短時間即可實現接入。
2. VSP系統架構
從系統架構圖中可以看到，VSP涵蓋了視頻監控項目后端的存儲、上墻、管理等部分（如圖中綠色部分）。
上圖中的管理服務器是整個平臺的大腦，主要負責配置信息的保存，并且在配置信息改變的時候通知對應的設備。管理服務器的運行要求極低，對性能幾乎沒有要求，可以采用穩定可靠的低功耗設備。當項目規模較小的時候，管理服務器可以和NVR存儲系統集成在一起，當項目規模較大的時候，管理服務器可以通過雙機熱備保證可靠性。
NVR存儲系統根據管理服務器中的錄像計劃，從設定的前端設備（DVR/IPC/DVS）獲取碼流直接進行保存，并同時提供碼流轉發服務。
解碼服務器可以從NVR存儲系統或者前端設備獲取碼流，進行解碼，并且控制在電視墻上指定位置的顯示。
控制客戶端主要用于配置平臺中各個設備，同時也可以進行簡單的瀏覽和查詢。
2.1 平臺中的數據流向說明
當錄像的時候，碼流數據從前端發往NVR存儲系統。如圖中紅色虛線所示。
當解碼的時候，如果是錄像數據，解碼服務器從NVR存儲獲取碼流，如果是實時數據，根據設置不同，解碼服務器可以從前端設備也可以從NVR轉發服務獲取碼流。如圖中黃色虛線所示。
當控制程序（客戶端）查看實時視頻時，客戶端可以直接從前端設備或者NVR轉發服務獲取碼流，如果是查看錄像，則客戶端從NVR存儲系統獲取碼流。如圖中紫色虛線所示。
3. VSP平臺各組件介紹
3.1 管理服務器
管理服務器主要用于對整個平臺中的各個設備進行統一管理，存儲系統以及解碼矩陣在啟動的時候會自動注冊到管理服務器，通過客戶端可以在平臺上添加刪除各種前端設備、存儲系統和解碼矩陣，當配置信息發生變化的時候，管理服務器會通知相應的設備和服務。
管理服務器中的配置可以進行導入和導出，管理服務器甚至還可以用雙機方式來保證可靠性。
管理服務可以運行在非常低端的設備上，比如基于ATOM芯片的服務器，甚至還可以集成在某一臺運行的NVR存儲系統中。
3.2 NVR存儲系統
NVR存儲系統基于成熟穩定的VspStone網路存儲系統軟件，采用分布式架構，主要實現網絡存儲管理、錄像管理，并且集成了碼流轉發服務。NVR存儲系統主要有以下特點：
1） 采用分布式架構，可以做到負載均衡并且削減用戶成本。每臺NVR設備僅需要負責指定的前端設備的數據存儲和調閱，因此客觀上起到了負載均衡的作用。如果采用服務器掛接IPSAN方式，那么在前端設備成千上萬的時候，服務器會成為系統瓶頸，需要增加多臺服務器，從而增加了用戶的成本。
2） 存儲服務器按需購買，上線之后自動注冊，即插即用。當前端設備逐步增多的時候，只要增加NVR設備，簡單設置后NVR設備即可自動注冊到管理服務器從而接受統一管理。因此用戶的部署會非常方便。
3） 除了視頻監控設備管理部分之外，存儲管理功能非常強大。可以提供陣列管理、用戶管理、網絡管理、系統監控、詳細的日志記錄以及多種報警方式（蜂鳴器、郵件、短信等）等只有在**存儲設備才具備的專業的功能。目前市面上具備這些專業功能的NVR產品****。
4） 支持標準ONVIF協議前端設備。ONVIF作為國際通用的標準，目前已經被越來越多的前端設備所支持。VSP支持ONVIF協議，因此對這些標準設備均可無縫支持。基本上可以做到即插即用。
5） 支持實時碼流轉發。對于租用運營商帶寬的項目來說，線路租用費用是運營成本的重要組成部分。通過在NVR上的碼流轉發，不僅可以解決前端嵌入式設備的處理能力不夠的問題（無法同時接入很多客戶端進行訪問），同時還可以大大降低對線路帶寬的要求。
3.3 解碼矩陣
解碼矩陣同樣采用分布式架構，矩陣啟動的時候會自動注冊到管理服務器供用戶進行任務布置，當用戶通過管理服務器設置了每臺解碼矩陣的解碼任務之后，解碼矩陣會根據任務中的視頻源信息從NVR存儲或者前端設備獲取實時或者錄像碼流，播放到指定屏幕的指定位置。
解碼矩陣盡量采用硬件解壓，從而降低矩陣主機CPU利用率。支持平臺所支持的各種前端設備碼流的解碼。
即使采用軟解壓，一臺配置了I5 CPU的解碼矩陣也可以實現16路1080P/32路720P/64路D1的解碼（實際解碼能力跟碼流壓縮算法也有關系，一般來說，大廠商的前端設備壓縮的碼流在解碼的時候耗費的計算相對較小，能夠解碼的碼流數量也會相應增加）。
大部分情況下，前端攝像頭的數量要遠遠多于電視墻中的電視機數量，因此解碼矩陣支持輪巡方式播放視頻，可以按照用戶指定的時間間隔，在屏幕上的指定位置輪流播放指定的視頻源。
解碼矩陣支持多種顯示接口（HDMI、DVI、VGA），單臺設備可以支持多達4臺顯示設備（電視機、顯示器）。
解碼矩陣支持碼流自動選擇，當播放窗口較小的時候，采用子碼流播放，從而降低網絡流量，當用戶放大該路圖像的時候，自動選擇主碼流進行播放，從而獲得更好的畫質。
3.4 控制客戶端軟件
控制客戶端軟件主要用于對平臺設備進行配置，可以按照廠家或者協議進行前端設備搜索、批量添加前端設備，設置存儲錄像計劃以及解碼服務器的解碼任務，調閱和下載歷史視頻記錄，瀏覽前端實時視頻并且可以進行云臺控制。
控制客戶端軟件可以在瀏覽器中（視頻瀏覽需要IE內核）直接運行，也可以采用專用的Windows客戶端軟件。
4. VSP2.0平臺參數描述
| NVR存儲系統參數 |
| 網絡支持 | 支持固定IP/DHCP； 支持多塊網卡綁定為負載平衡和主備模式，支持MTU巨幀； 支持NFS/CIFS/HTTP/FTP訪問協議； 多網段之間橋接功能，實現跨網預覽和調閱 |
| 存儲功能 | 支持磁盤陣列、卷組管理、邏輯卷管理；支持JBOD，RAID0，1，10，5，6 |
| 日志支持 | 系統日志，報警信息支持Email通知 |
| 系統監測 | 實時監控服務器運行狀態、磁盤或陣列的狀態和使用情況、硬盤溫度等 |
| 視頻源 設備管理 | 支持海康、大華、朗馳、天視通、佳信捷、景陽的Linux SDK支持的系列硬盤錄像機、視頻服務器、網絡攝像機等設備；
支持遵循ONVIF 標準協議的網絡攝像機； 采用開放結構，其他廠商的設備支持也可通過統一接口添加； 所有前端設備的配置數據通過管理服務器統一管理，多NVR環境中可任意指定一臺NVR做為管理服務器； 配置數據可導入導出； |
| 視頻流轉發 | 支持視頻流轉發功能（使用原廠格式不做轉碼處理） |
| 用戶管理 | 用戶賬戶數據通過管理服務器統一管理，分管理員、操作員兩種權限； |
| 錄像計劃 | 支持定時錄像、事件觸發錄像； |
| 實時錄像 | 支持監控設備狀態監測，并能把故障信息轉發到客戶端； 監控設備掉線恢復后，可自動從前端設備上下載掉線期間的錄像； 可以對指定前端的指定通道的錄像進行加密，加密之后的文件即使被拷貝也無法播放 |
| 實時瀏覽 | 通過Web頁面可以瀏覽前端設備實時視頻 對加密通道的圖像必須授權才能產看 |
| 錄像調閱 | 通過Web頁面可以查詢和調閱歷史視頻 對加密通道的圖像必須授權才能產看 |
| 管理方式 | 支持Web頁面管理(基于SSL的**連接)； 支持Windows客戶端軟件管理； 提供SDK二次開發接口； |
| | |
| 控制客戶端軟件參數 |
| 操作系統 | Windows系列操作系統 |
| 存儲管理 | 存儲參數設置、刪除策略設置、存儲狀態監控；可同時管理多臺NVR； |
| 設備管理 | 增加、刪除、修改設備信息（設備名稱、IP地址、端口號、用戶名、密碼、通道數等），通道名稱可自定義；設備參數設置；視頻通道預覽 |
| 用戶管理 | 增加、刪除、修改用戶，設置權限，用戶可以與USB key綁定。 |
| 電子地圖 | 用戶自定義地圖（圖片格式） 設備拖放到地圖指定位置 地圖窗口和視頻窗口可以分屏顯示 雙擊地圖上攝像機可以打開對應視頻 報警時地圖上對應攝像機閃爍 |
| 錄像檢索、調閱 | 可根據時間段、視頻源進行檢索；可遠程播放選定的錄像； 支持同時播放多個通道的錄像；支持同時播放同一通道的不同錄像； 可下載選定的錄像；可同時下載多個錄像； 可以對指定前端的指定通道的錄像進行加密 對加密通道的圖像必須授權才能產看 |
| 錄像計劃 | 增加、修改、刪除錄像計劃和下載計劃； |
| 實時瀏覽 | 根據設定從前端或者NVR拉取實時視頻流進行顯示 支持直接拖放顯示 對加密通道的錄像必須授權才能查看 |
| 日志 | 用戶操作日志查看、下載； |
| 解碼矩陣軟件參數 |
| 操作系統 | Windows系列操作系統 |
| 視頻流輸入方式 | 千兆網絡 |
| 圖像顯示接口 | 支持HDMI、DVI、VGA，每臺矩陣可以支持多顯示器 |
| 遠程控制 | 多臺解碼矩陣可以經由統一的管理服務器進行調度，調度任務在控制客戶端上設置，支持輪巡，以及多種布局方式 |
| 解碼方式 | 自動選擇軟解和硬解方式，盡量利用顯卡GPU進行解碼 |
| 碼流選擇 | 多畫面時自動選擇子碼流進行解碼顯示，放大時采用主碼流解碼 |
5. 具體應用
5.1 小型監控項目
如果采用模擬前端，一般用戶會直接采用DVR，這種方案的成本較低，但是無法提供數據冗余保護。
如果采用數字前端，一些用戶會在一臺服務器或者PC機上安裝前端廠商提供的免費管理軟件，數據直接保存在安裝管理軟件的這臺機器的硬盤上。
如果需要數據冗余保護以及專業的存儲管理和視頻監控管理，則可以使用基于VSP的NVR產品，此時管理服務器以及解碼矩陣都可以集成在NVR存儲系統中。
5.2 中型監控項目
中型監控項目一般都需要中心集中存儲以及解碼上墻功能，這時候可以使用VSP平臺。用戶可以按需購買設備，在前端設備增加之后，繼續購買的NVR設備以及解碼矩陣，可以非常方便的部署并且融入到統一集中管理。
5.3 大型監控項目
大型項目一般需要比較專業的視頻監控平臺、報警聯動平臺、上墻控制以及多級管理等功能。目前版本的VSP并不具備報警聯動以及多級管理等，此時可以向客戶提供VSP平臺的SDK，由集成商或者平臺廠商將NVR集成到大平臺中。
6. 方案優勢
6.1 跟DVR相比的優勢
一般價格低廉的DVR都無法實現冗余陣列保護，并且無法進行集中存儲，其集中管理也需要借助平臺軟件來實現。
基于VSP2.0的NVR則實現了多種冗余陣列保護，并且具備專業的存儲管理界面，也可以非常方便的部署實現中心集中存儲。
隨著前端設備的數字化，DVR的市場正在逐步被NVR蠶食。因此新上的項目或者老的項目改造，采用NVR方案的會越來越多。
6.2 跟IPSAN+服務器方案相比的優勢
服務器+IPSAN的方案需要用戶額外支出服務器成本，并且在前端設備非常多的情況下，服務器會成為性能瓶頸。
相比而言，VSP平臺中的NVR集成了中間服務器功能，因此大大降低了用戶的成本，同時由于NVR直接管理前端設備，可以做到負載均衡，因此系統也不存在性能瓶頸。