探索：大型復(fù)雜數(shù)字監(jiān)控平臺(tái)軟件構(gòu)架

    大型數(shù)字監(jiān)控平臺(tái)軟件的架構(gòu)已經(jīng)逐漸向IT軟件結(jié)構(gòu)靠攏，面向SOA的平臺(tái)架構(gòu)體系已經(jīng)成為主流，本文針對(duì)SOA架構(gòu)體系對(duì)其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對(duì)安防行業(yè)“私有云”以及地理信息系統(tǒng)（GIS）應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述。

    2011年是視頻監(jiān)控?cái)?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和系統(tǒng)化蓬勃發(fā)展的一年。 隨著物聯(lián)網(wǎng)、公安視頻專網(wǎng)、卡口電子警察系統(tǒng)等基礎(chǔ)感知網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不斷延伸，“平安城市”、“智慧城市”、“數(shù)字城管”等新興的公共安全理念已深入人心，并逐步體現(xiàn)在廣大用戶對(duì)新型的數(shù)字信息統(tǒng)一化、智能化的公關(guān)安全系統(tǒng)的期望上。然而由于傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)分化和中國(guó)公共安全系統(tǒng)大踏步地發(fā)展，使得數(shù)字化的建設(shè)往往在設(shè)計(jì)理念、實(shí)施原則等方面隨著時(shí)間的遷移有了較大的變化。已有系統(tǒng)、在建系統(tǒng)和規(guī)劃系統(tǒng)之間，不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間，往往存在異構(gòu)的問(wèn)題，這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)間信息的交互與互操作非常困難，形成了一個(gè)個(gè)“信息孤島”。

    隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的深入，用戶需要第一時(shí)間對(duì)公關(guān)安全整體信息和業(yè)務(wù)過(guò)程有一個(gè)直觀的了解和及時(shí)的應(yīng)急指揮調(diào)度，做到運(yùn)籌帷幄，縱覽全局。南自信息在積極參與“智慧南京”企業(yè)業(yè)務(wù)集成基礎(chǔ)軟件通訊架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)編制工作的同時(shí)，以自主創(chuàng)新不斷探索、勇于實(shí)踐的指導(dǎo)思想，為江蘇泰州等諸多“平安城市”項(xiàng)目提供了將視頻信息從“孤島”發(fā)展為“群島”、將數(shù)字信息從“混沌離散”發(fā)展到“集中智慧” 的嶄新用戶體驗(yàn)。

    從項(xiàng)目實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，大型復(fù)雜數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)的軟件構(gòu)架其特點(diǎn)主要呈現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

    面向SOA的集中數(shù)據(jù)匯聚的平臺(tái)架構(gòu)體系

    考慮到在平臺(tái)構(gòu)建過(guò)程中所面臨的實(shí)施方案所必須具備的：1）技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)性，2）合作模式的共容性，3）企業(yè)組織資產(chǎn)的繼承性。 南自信息大型復(fù)雜數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)互操作整合的解決方案中充分采用了SOA(Service-Oriented Architecture)面向服務(wù)的架構(gòu)，如圖1所示。

    平臺(tái)利用其服務(wù)接入層通過(guò)通信協(xié)議適配器組件連接外部應(yīng)用系統(tǒng)，將已有不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的功能分化成不同粗粒度的業(yè)務(wù)服務(wù)，并以統(tǒng)一消息模式，通過(guò)統(tǒng)一通訊總線實(shí)現(xiàn)各WEB服務(wù)/舊有系統(tǒng)/其它系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)和服務(wù)的轉(zhuǎn)換。平臺(tái)的部署過(guò)程中，可以方便、快速地與已有網(wǎng)絡(luò)中的周邊系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)放的接口進(jìn)行對(duì)接、集成。同時(shí)，通訊總線層的企業(yè)服務(wù)總線實(shí)現(xiàn)了服務(wù)位置和傳輸協(xié)議的透明。這使得新增業(yè)務(wù)（智能服務(wù)等）無(wú)需對(duì)已有系統(tǒng)中的每一個(gè)相關(guān)服務(wù)位置、結(jié)構(gòu)有所了解，而這恰恰是當(dāng)前很多安防系統(tǒng)集成時(shí)所必須面臨的問(wèn)題。同時(shí)服務(wù)控制層的服務(wù)注冊(cè)和管理、智能報(bào)表服務(wù)、QoS服務(wù)管理服務(wù)、網(wǎng)流分析服務(wù)、用戶行為審計(jì)服務(wù)等，真正實(shí)現(xiàn)了人、業(yè)務(wù)與資源的融合管理。同時(shí)通過(guò)其服務(wù)流程編排特性，促進(jìn)了這個(gè)平臺(tái)特定功能的可重用性，提供了接口和實(shí)現(xiàn)之間以最小化抽象關(guān)系依賴，為將來(lái)業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)換引入了實(shí)現(xiàn)流程自動(dòng)化的機(jī)制，在當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈且快速變化的業(yè)務(wù)環(huán)境中引入所必需的靈活性；使得一個(gè)復(fù)雜異構(gòu)的大型數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)，被以一種基于“簡(jiǎn)單、開(kāi)放、融合、敏捷、智慧”的方式構(gòu)建起來(lái)， 同時(shí)有效保證了企業(yè)組織資產(chǎn)的繼承性。

    在大型復(fù)雜數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面， 南自信息采用SOA架構(gòu)對(duì)應(yīng)的Web Service技術(shù)，體現(xiàn)出以下優(yōu)點(diǎn)：

    （1）簡(jiǎn)單性：Web Service具有統(tǒng)一的編碼格式，便于設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、維護(hù)和使用。

    （2）開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)：Web Service是基于開(kāi)放的一套標(biāo)準(zhǔn)，如SOAP、WSDL、UDD I、HT2TP等的。

    （3）靈活性：基于Web Service的集成是非常靈活的，因?yàn)樗�是使用UDDI，建立在發(fā)布服務(wù)的應(yīng)用程序和使用服務(wù)的應(yīng)用程序之間的松散耦合，而且Web Service可以穿越防火墻。

    （4）跨平臺(tái)性：不管Web Service用什么語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)、在什么平臺(tái)下運(yùn)行，只需要知道Web Service的WSDL即可調(diào)用Web Service。

面向“私有云”的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索的平臺(tái)架構(gòu)體系

    在公共安全系統(tǒng)從數(shù)字化到高清數(shù)字化的迅速發(fā)展工程中，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)規(guī)模往往呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，這對(duì)于平臺(tái)構(gòu)架和基礎(chǔ)IT設(shè)施建設(shè)都提出了不小的挑戰(zhàn)。同時(shí)各業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)動(dòng)，以及智能化的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析都要求數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和基于業(yè)務(wù)需求的數(shù)據(jù)檢索具有相當(dāng)?shù)暮Ａ繑?shù)據(jù)處理能力，可在確定時(shí)間內(nèi)完成大并發(fā)量的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。如以大型卡口電子警察系統(tǒng)為例，在一個(gè)小型城市一天需處理和存儲(chǔ)的圖片就達(dá)百萬(wàn)張以上，平臺(tái)系統(tǒng)往往需要完成拍照識(shí)別，車輛顏色和大小識(shí)別，車輛軌跡的比對(duì)，分類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等一系列操作。

    南自信息大型復(fù)雜數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)所采用的云存儲(chǔ)技術(shù)體系是在云計(jì)算 (cloud computing)概念上延伸和發(fā)展出來(lái)的一個(gè)新的概念。云計(jì)算是分布式處理(Distributed Computing)、并行處理(Parallel Computing)和網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)的發(fā)展，是透過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。通過(guò)云計(jì)算技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬(wàn)計(jì)甚至億計(jì)的信息，達(dá)到和“超級(jí)計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。云存儲(chǔ)的概念與云計(jì)算類似，它是指通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能的一個(gè)系統(tǒng)。對(duì)比以前我們?cè)诖罱ㄐ⌒凸�共安全�?yīng)用平臺(tái)時(shí)，往往使用某些獨(dú)立的存儲(chǔ)設(shè)備，我們必須非常清楚這些存儲(chǔ)設(shè)備是什么型號(hào)，什么接口和傳輸協(xié)議，必須清楚地知道存儲(chǔ)系統(tǒng)中有多少塊磁盤，分別是什么型號(hào)、多大容量，必須清楚存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器之間采用什么樣的線纜連接。為了保證數(shù)據(jù)安全和業(yè)務(wù)的連續(xù)性，我們還需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)和容災(zāi)系統(tǒng)。除此之外，對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行定期的狀態(tài)監(jiān)控、維護(hù)，軟硬件更新和升級(jí)也是必須的。通過(guò)有機(jī)地采用云存儲(chǔ)機(jī)制，上面所提到的一切對(duì)使用者來(lái)講都不需要了。云存儲(chǔ)系統(tǒng)中的所有設(shè)備對(duì)使用者來(lái)講都是完全透明的，任何地方的任何一個(gè)經(jīng)過(guò)授權(quán)的使用者都可以通過(guò)一根接入線纜與云存儲(chǔ)連接，對(duì)云存儲(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

    基于云存儲(chǔ)服務(wù)的大型復(fù)雜數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)由公用訪問(wèn)接口、接入網(wǎng)、和客戶端程序等多個(gè)部分組成，為各業(yè)務(wù)單位的數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)安全分級(jí)存取提供了一個(gè)良好的支撐；使整個(gè)數(shù)字公共安全系統(tǒng)達(dá)到擴(kuò)容不停機(jī)，自動(dòng)將新的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)容量納入原來(lái)的存儲(chǔ)池，不需要做繁復(fù)的設(shè)定。帶寬和基礎(chǔ)設(shè)施投資和業(yè)務(wù)需求增長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫聯(lián)系。同時(shí)，高效地實(shí)現(xiàn)了各種異構(gòu)系統(tǒng)之間，子系統(tǒng)和主平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)層業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)。

    為了有效應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢索，實(shí)施查詢和實(shí)時(shí)分析的需求，南自信息大型復(fù)雜數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)還引入了基于服務(wù)器集群的云檢索模式。通過(guò)采用類似HDFS(Hadoop Distributed File System)和GFS(Google File System)的分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)查詢和分析業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，高效率的并行執(zhí)行及數(shù)據(jù)的可靠性為用戶的智能應(yīng)用提供了一個(gè)強(qiáng)大的后臺(tái)支持。

    面向2維/3維的地理信息平臺(tái)（GIS）的集中數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的平臺(tái)架構(gòu)體系

    在數(shù)據(jù)呈現(xiàn)人性化、可視化方面，南自信息大型復(fù)雜數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分類呈現(xiàn)和聯(lián)動(dòng)數(shù)據(jù)整體呈現(xiàn)方面，通過(guò)和SuperMap 等國(guó)內(nèi)外知名地理信息軟件服務(wù)廠商合作，將“二、三維一體化”和Service GIS（服務(wù)式GIS）等新一代GIS技術(shù)有機(jī)地與自身體系架構(gòu)融合，使用戶關(guān)心的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以全景方式直觀地展現(xiàn)，使數(shù)據(jù)呈現(xiàn)更完整， 樣式更豐富、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)更直觀。

    其中，二維與三維GIS技術(shù)的無(wú)縫融合，包括借助于 Realspace GIS（真空間GIS）等技術(shù)體系所實(shí)現(xiàn)的二維與三維在數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案、數(shù)據(jù)管理、可視化和分析功能的一體化，同時(shí)配合視頻拼接技術(shù)所展現(xiàn)的超廣角、多立面視頻呈現(xiàn)，使用戶具有身臨其境的感知感受，真實(shí)體驗(yàn)“遠(yuǎn)在天邊，近在眼前”。

    然而，采用Service GIS（服務(wù)式GIS）這種面向服務(wù)體系架構(gòu)(SOA)的GIS技術(shù)體系，通過(guò)規(guī)范的Web Service接口提供GIS的全部功能，有機(jī)利用南自平臺(tái)所提供的SOA服務(wù)聚合技術(shù)實(shí)現(xiàn)多級(jí)嵌套服務(wù)聚合，使各業(yè)務(wù)體系基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以通過(guò)不斷部署的智能分析擴(kuò)展模塊對(duì)歷史記錄、地理分布、發(fā)展趨勢(shì)以非常直觀的方式呈現(xiàn)給用戶，使各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一應(yīng)急指揮等協(xié)作任務(wù)操作更人性、過(guò)程更簡(jiǎn)潔。