收稿日期：2023-08-28
DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.05.033
摘" 要：文章对作为铁路综合视频监控系统重要组成部分的存储服务进行了研究。探讨了存储服务在铁路综合视频监控系统中的作用，并分析其在录像存储、查询和调取功能方面的现状。调查和分析了存储服务中常见的问题，包括录像查询慢、录像时长不足和录像中断等，得出了一些重要结果并提出解决方案，旨在提高录像查询速度和保证录像存储的完整性。文章为存储服务中的常见问题提供了有效的解决方案，有助于提高系统的性能和效率。
关键词：铁路综合视频监控系统；存储服务；录像查询慢；录像存储时长不足；录像中断
中图分类号：TP277" " 文献标识码：A" 文章编号：2096-4706（2024）05-0154-04
Research on Storage Service of Railway Integrated Video Monitoring System
WEI Zhiqiang
（CRSC Communication amp; Information Group Co.， Ltd.， Beijing" 100070， China）
Abstract： This paper studies the storage service as an important component of the railway integrated video monitoring system. It explores the role of storage service in railway integrated video monitoring system and analyzes their current status in video storage， query， and retrieval functions. It investigates and analyzes common issues in storage service including slow recording query， insufficient recording duration and recording interruptions， and obtains some important results and proposes solution， aiming to improve the speed of video query and ensure the integrity of video storage. This paper provides effective solutions to common problems in storage service and it is beneficial to improve system performance and efficiency.
Keywords： railway integrated video monitoring system; storage service; slow recording query; insufficient recording duration; recording interruption
0" 引" 言
近年来，中国铁路建设飞速发展，“四纵四横”高速铁路主骨架已经全面建成，“八纵八横”高速铁路主通道和普速干线铁路也在加快建设，基本形成布局合理、覆盖广泛、层次分明、配置高效的铁路网络，为我国经济建设发展提供了有力支撑。
铁路综合视频监控系统作为铁路运营中的重要安全保障系统，为铁路运营提供了重要的图像化支持和其他辅助功能。铁路综合视频监控系统中的存储服务，主要提供了录像的存储、查询和调取功能。对于历史事件的回溯定位和公共安全事件调查等，都需要依赖相应的录像，因此，存储服务的可靠稳定运行就显得尤为重要。
存储服务面临的主要常见问题包括录像查询慢、录像时长不足和录像中断。录像查询慢会极大影响用户体验，甚至会严重影响正常业务开展；录像时长不足是指录像的实际存储时长小于录像的计划存储时长，从而造成录像缺失，会影响录像的正常调取访问；录像中断是指录像存储过程中的录像缺失，也会影响到相应时间的录像查看。
上述问题是存储服务面临的主要常见问题，对于正常业务都有很大的影响。本文将依据《QCR 575—2017铁路视频监控系统技术规范》以及行业要求，从存储服务本身以及铁路综合视频监控系统层面，来分析研究相应的问题，并提出相应的解决方法，以期解决问题，进一步提高用户使用体验，保证录像存储的完整性。
1" 常见问题
存储服务常见的问题包括录像查询慢、录像时长不足和录像中断[1]，本文将围绕这三个常见问题展开分析，并提出相应的解决方法。
1.1" 录像查询慢
录像查询是综合视频监控系统的基本功能。从流程上看，录像查询是从视频终端发起，最后由存储服务进行录像查询并返回结果给中心管理服务，最后中心管理服务将查询结果返回给视频终端，最后视频终端将得到的录像查询结果显示出来，存储服务如果返回结果比较慢，或者处理时间过长，就会造成录像查询变慢。
1.1.1" 问题分析
根据《QCR 575—2017铁路视频监控系统技术规范》，在进行录像查询时，输入录像的开始时间和结束时间，需要返回查询时间区间的录像段信息，包括录像连续时间段信息以及对应时间段的录像大小信息[2]。录像查询的快慢主要取决于如何根据输入的开始时间和结束时间来确定对应时间区间上的连续的时间段。
1.1.2" 解决方法
由于录像查询是返回所查询时间段范围内的录像段的时间信息和大小信息，因此可以建立视频数据与时间段之间的映射关系，称之为录像的索引信息。对于录像查询，索引信息结构的设计尤为重要，如果索引信息结构过于复杂，会降低录像查询效率，进而使录像的查询变慢。
索引信息结构的设计需要从两个方面考虑，一个是尽量简单，另一个是能支持相应的功能，根据索引信息，不仅能够查询出对应时间段的录像段信息，还要能够找到对应的录像段数据进行录像回放或者录像下载。从使索引信息结构简单轻便的角度考虑，可以使用时间段来记录录像连续的时间段，这样在进行录像查询的时候，可以直接返回对应的时间段信息，提高录像查询效率[3]。另外，要支持录像的回放和下载，即根据对应的时间段要能定位到对应时间段的视频数据，以便进行回放和下载，可以让视频数据在存储的时候，依据固定的映射规则来对应到时间段上，这样一来，通过固定的映射规则，就可以确定时间段内对应的视频数据，而不需要任何额外空间保存索引信息与视频数据之间的对应关系[4]。给定一个时间段，就可以根据固定映射规则，确定对应的数据文件。上述方法既简化了索引信息结构，又支持相应的录像功能，能够很好地提高录像的查询效率。
另外，存储服务在进行视频数据存储的时候，需要及时更新索引结构信息，更新的索引结构信息同样是根据固定映射规则，这样可以保证录像查询的及时性和一致性[5]，索引结构与数据文件的映射关系如图1所示。
1.2" 录像存储时长不足
录像存储时长不足是指存储服务存储的录像时间长度，不满足设定的存储计划时间长度。直观地说，就是用户通过视频终端查询出对应摄像机的录像的长度，不满足存储计划时间长度。
图1" 索引结构与数据文件映射关系图
1.2.1" 问题分析
录像存储时长不足的原因主要有两个：一个是存储服务取不到对应的视频流，前端摄像机离线或者中间网络连接出现问题，都会造成存储服务取不到视频流，进而导致录像的时长不足[6]；另一个是存储介质（磁阵或者云存储等）出现问题，如果存储介质（磁阵或者云存储等）出现无法访问的问题，导致存储服务取到的视频流数据无法写入到存储介质，从而导致录像存储时长不足。如果存储介质（磁阵或者云存储等）的空间不足，会造成录像存不上，存不满，从而导致录像存储时长不足。
1.2.2" 解决方法
根据上述对录像存储时长不足的问题分析，就存储服务而言，可以增加相应的告警消息机制。如果发现对应摄像机的录像时长小于存储计划中设定的时长时，产生一个录像存储时长不足的告警消息推送给终端用户，使用户能及时收到录像存储时长不足的通知，并能尽快处理相关问题。
存储服务可以增加对于获取视频流的监控处理，如果发现无法获取到视频流，则产生一个无法获取到视频流的告警消息并推送给终端用户，如图2所示。存储服务可以增加对于存储介质（是否可用、存储空间等）的检测处理，如果检测到存储介质存在问题（存储介质不可用、存储空间不足等），会产生存储介质故障告警消息并推送给终端用户[7]。
终端用户收到录像存储时长不足的告警消息，可以合并参考无法获取到视频流的告警消息和存储介质故障消息，快速确定问题的排查方向。如果存储服务无法获取到视频流，则首先确认该摄像机的实时视频流是否可以在终端上调看；进一步排查摄像机故障，如果可以登录到摄像机上，查看摄像机的日志，看对应时间段是否存在故障日志；如果是存储介质存在问题，可以查看存储介质（磁阵或者云存储等），看存储介质的工作状态是否正常，如果存在故障便能够及时处理，录像时长不足的原因和解决方法如表1所示。
表1" 录像时长不足原因和解决方法
录像存储时长不足的原因 解决方法
存储服务无法获取到视频流 产生告警消息，并经由中心管理服务推送到终端用户；进一步排查前端摄像机日志和网络状况
存储介质故障 产生告警消息，并经由中心管理服务推送到终端用户；进一步排查存储介质日志
1.3" 录像中断
录像中断是指存储服务存储的录像时间上不连续、中间存在中断的情况。直观地说，就是用户通过视频终端查询出对应摄像机的录像时间上不连续，进行了分段[8]。
1.3.1" 问题分析
录像中断的原因主要有三个：第一个是存储服务在对应的时间段无法取到视频流，摄像机重启或者中间网络连接出现问题会引起录像的中断；第二个是存储介质（磁阵或者云存储等）访问出现问题，存储介质重启或者存储介质不可用会引起录像的中断；第三个是存储服务与存储介质之间吞吐量的不适配，比如单位时间内存储服务获取到的视频数据多，而同样单位时间内存储介质可以写入的视频数据比较少，这样会导致部分视频无法写入到存储介质，从而引发录像中断。
1.3.2" 解决方法
根据上述对录像中断问题的分析，就存储服务而言，可以增加相应的告警消息机制。如果发现对应摄像机的录像出现中断，产生一个录像中断的告警消息推送给终端用户，使用户能及时收到录像中断的通知，并能尽快处理相关问题。
对于存储服务无法获取到视频流的情况，存储服务可以增加对获取视频流的监控处理，如果发现无法获取到视频流，则产生一个无法获取到视频流的告警消息并经由中心管理服务推送给终端用户。对于存储介质出现故障的情况，存储服务可以增加对于存储介质（是否可用等）的检测处理，如果检测到存储介质存在问题（存储介质不可用等），产生存储介质故障告警消息并推送给终端用户。对于存储服务与存储介质吞吐量不适配的情况，存储服务也启动一个检测处理，如果发现部分视频数据无法写入到存储介质，则产生视频数据写入失败告警消息并推送给终端用户，如图3所示。
终端用户收到录像中断的告警消息，可以合并参考无法获取到视频流的告警消息和存储介质故障消息，快速确定问题的排查方向。如果是存储服务无法获取到视频流，则首先确认该摄像机的实时视频流是否可以在终端上调看；更进一步可以排查摄像机故障，如果可以登录到摄像机上，可以查看摄像机的日志，看对应时间段是否存在故障日志；如果是存储介质存在问题，可以查看存储介质（磁阵或者云存储等），看存储介质的工作状态是否正常，如果存在故障可以及时处理[9]；如果发现视频数据写入失败的告警消息，可以通过存储服务日志和存储介质日志等排查对应时间段的视频数据的写入情况，进一步分析视频数据写入失败的原因，如有必要，及时调整二者吞吐量的适配情况（如削峰填谷等），从而避免由此引发的录像中断问题[10]，录像中断原因和解决方法如表2所示。
表2" 录像中断原因和解决方法
录像中断原因 解决方法
存储服务无法获取到视频流 产生告警消息，并经由中心管理服务推送到终端用户；进一步排查前端摄像机日志和网络状况
存储介质故障 产生告警消息，并经由中心管理服务推送到终端用户；进一步排查存储介质日志
存储服务写入视频数据到存储介质失败 产生告警消息，并经由中心管理服务推送到终端用户；进一步调整存储服务与存储介质二者吞吐量的适配情况，削峰填谷
2" 结" 论
存储服务作为铁路综合视频监控系统的重要组成部分，其录像查询速度和录像存储的完整性显得尤为重要。本文针对存储服务中常见的三个问题，即录像查询慢、录像存储时长不足和录像中断，进行了深入分析，并提出了解决方法。对于录像查询慢的问题，可以通过索引信息的结构设计使索引信息变得更加简单，从而大大提高录像的查询速度；对于录像存储时长不足的问题，则是产生相应的告警消息推送给用户，能够帮助用户快速定位问题原因，及时消除由此引发的录像存储时长不足的问题；对于录像存储中断的问题，也是产生相应的告警消息推送给用户，同时还涉及存储服务与存储介质二者吞吐量的调整适配，尽可能去消除由此引发的录像中断。上述这些方法最终目的都是提高存储服务的易用性、可靠性、稳定性，具有很强的实际意义。
参考文献：
[1] 陈宇.面向多租户的云存储系统性能优化研究 [D].武汉：华中科技大学，2022.
[2] 中国铁道科学研究院通信信号研究所.铁路综合视频监控系统技术规范：Q/CR 575—2017 [S].北京：中国铁道出版社，2017.
[3] 王沛然，马小宁，王喆，等.铁路数据服务平台存储架构设计与应用 [J].铁路计算机应用，2021，30（5）：48-52.
[4] 杨帅.车载关注点视频的混合云存储和检索系统设计与实现 [D].成都：电子科技大学，2021.
[5] 赵玉亭.面向视频监控的分布式存储系统负载均衡研究 [D].武汉：华中科技大学，2021.
[6] 迟松特.云计算环境下的分布存储关键技术 [J].中国管理信息化，2021，24（16）：167-168.
[7] 崔振礼.基于目标识别的嵌入式平台监控视频存储系统研究与实现 [D].长沙：国防科技大学，2021.
[8] 闫春秀.基于行车记录仪的视频监控存储策略的研究与实现 [D].成都：电子科技大学，2020.
[9] 武春岭，路亚.云存储技术与应用 [M].北京：电子工业出版社，2021.
[10] 曹二山.海量流数据存储系统元数据服务器的设计与实现 [D].成都：电子科技大学，2020.
作者简介：位志强（1982—），男，汉族，河南洛阳人，工程师，硕士研究生，研究方向：通信信息。
