近期平安城市案件分析

    2013年3月4日上午7點20分左右，在長春西環(huán)城路與隆化路交會處，一輛灰色RAV4車輛被盜，車牌號為吉AMM102，連同車一起丟失的還有一名兩個月大的男嬰。事發(fā)后，吉林省交警總隊立即在全省主要交通干 道卡點進(jìn)行設(shè)卡堵截，并經(jīng)公安機關(guān)微博擴散，長春市全城動員，各種途徑自發(fā)幫助尋找嬰兒，全面開展大范圍清查搜查。

    然而，遺憾的是，直到1天之后，3月5日早8時左右，被盜車輛在吉林公主嶺營城子小學(xué)附近的一個民房院子里找到。而車上的嬰兒已經(jīng)被犯罪嫌疑人殺害。

    據(jù)了解，截至到2012年5月，吉林省視頻監(jiān)控”天網(wǎng)”系統(tǒng)僅省會長春市即超過60000個監(jiān)控點。但是，此次事件中，這個被稱為“天網(wǎng)”的巨大工程在及時發(fā)現(xiàn)和堵截被盜車輛上未能起到應(yīng)有的作用。一個大家都在關(guān)注的問題是：全城這么多個監(jiān)控攝像頭，車輛信息又非常詳實，為什么明明有的攝像機已經(jīng)拍到了，甚至是拍到駕駛者的人臉照片，但是卻無法及時有效的定位需要的信息？

    另一個真實的案例，2013年3月10日，成都電視臺新聞頻道報道了一則新聞，一個婆婆在廣場帶著自己的孫子，婆婆去洗手間的短短幾分鐘時間，孩子失蹤了。事發(fā)后，警方緊急響應(yīng)，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)找到了涉嫌拐帶孩子的案發(fā)錄像。但是，由于幾個關(guān)鍵路口監(jiān)控攝像機錄取的圖像因為種種原因丟失或無法回放，導(dǎo)致跟蹤嫌疑人難度大增，警方不得不抽調(diào)大量人力偵破。幸運的是，通過警方的不懈努力最終還是成功解救了失蹤的孩子并抓獲犯罪嫌疑人。在新聞的最后，警方發(fā)言人意味深長的表示，覆蓋全城的“平安城市”視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對警方偵破案件提供了強有力的支持，但是，系統(tǒng)的效率還不盡如人意。此次事件警方緊急調(diào)集了1500名警力，花費24小時調(diào)閱全城視頻監(jiān)控錄像，甚至是社會監(jiān)控資源的監(jiān)控錄像才找到犯罪分子最終落腳的地方。

    以上的兩個案例都透露出當(dāng)前平安城市建設(shè)面臨的一個現(xiàn)實的情況，那就是即使現(xiàn)在各類視頻監(jiān)控系統(tǒng)鋪天蓋地，攝像頭遍布各個角落，犯罪行為理應(yīng)無所遁形。但是真正遇到需要偵查破案時，大量的視頻背后暴露出隱藏的一個非常明顯的問題：破案效率低下。

    這個痛點的其中一個重要原因就是搜索定位的效率低下。正是由于現(xiàn)在系統(tǒng)的檢索效率低下，導(dǎo)致很多案件的偵破，警方都不得不采用“暴力回放”的人海戰(zhàn)術(shù)。隨著高清化視頻監(jiān)控的普及，視頻數(shù)據(jù)變得越來越龐大，錄像信息從以往幾百MB猛增到幾百TB甚至PB級別。相應(yīng)的，系統(tǒng)中必須要有一套數(shù)據(jù)庫管理這些海量視頻，而當(dāng)前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，幾乎都是通過部署數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，即使是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)云存儲也會要部署元數(shù)據(jù)服務(wù)器。各大方案廠家都會在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中保存視頻數(shù)據(jù)的索引，如基于圖像幀的索引或者基于時間的索引，無外乎是這兩種方式。

    當(dāng)然，數(shù)據(jù)庫也多種多樣，有MS SQLSERVER，有ORACLE，有MySQL，PGSQL等等。但無論采用哪種數(shù)據(jù)庫，采用哪種索引，都會遇到同一個問題。那就是，隨著數(shù)據(jù)量的增加，搜索查詢性能會越來越慢，數(shù)據(jù)庫就是這個瓶頸。

    我們用國內(nèi)某平安城市的實際案例舉例。26,000個25幀網(wǎng)絡(luò)攝像機存儲1個月時間，如果按照標(biāo)準(zhǔn)的幀索引來計算的話，記錄數(shù)量會達(dá)到16,848,000,000,000條。數(shù)不清楚？這是1萬6848億條記錄。如果放在SQL SERVER這種大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫里面，執(zhí)行搜索命令定位到其中1條，實驗室里面的數(shù)據(jù)是耗時1小時50分鐘。當(dāng)然，經(jīng)過大量的優(yōu)化后，定位時間還是保持在30分鐘以上。

    這個性能數(shù)據(jù)帶來的影響是非�？膳碌�。一個真實的案例，在某大型城市里發(fā)生了一起汽車肇事的案件。幸運的是，案件發(fā)生后馬上接到了報警。公安在城市治安卡口里面搜索汽車牌照號碼，半個小時過去了，結(jié)果還沒有反饋出來。這次事故在公安體系里面都知道。

    盡管現(xiàn)在的視頻監(jiān)控解決方案提供商都宣稱自己能實現(xiàn)秒級搜索，但是這只是在理想情況下的“理論值”，在系統(tǒng)剛剛部署后一段很短的時間里，驗收階段確實可以做到基本上秒級。但一個月后，半年后，隨著數(shù)據(jù)量的激增，后面的苦就只有客戶自己清楚。

華為視頻監(jiān)控解決方案提升平安城市安全等級

    華為公司在幾年前高清海量視頻開始占領(lǐng)市場的時候，就預(yù)感到這個問題將隨著視頻數(shù)據(jù)量的激增變得越來越尖銳，通過對客戶痛點細(xì)致的分析，最后推出了基于視頻監(jiān)控應(yīng)用云存儲架構(gòu)的“分布式并行搜索”特性。

分布式“秒級檢索”

    在數(shù)據(jù)寫入的時候，視頻監(jiān)控應(yīng)用云存儲節(jié)點保存了一份分布式索引，這是一個基于秒偏移技術(shù)的視頻索引專用散列算法。監(jiān)控系統(tǒng)中每一臺云存儲節(jié)點除了作視頻存儲外，同時還是一個視頻檢索節(jié)點，當(dāng)系統(tǒng)下達(dá)了一條搜索指令時，這個指令被分布式的下達(dá)到各個節(jié)點，無論這個節(jié)點是在省廳，在市局，還是在派出所，甚至在社會視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。真正的實現(xiàn)了各級監(jiān)控系統(tǒng)的“如臂使指”。

    例如在日常的業(yè)務(wù)應(yīng)用中，用戶搜索一條指令“在XX路口一輛紅車的汽車”。當(dāng)確認(rèn)鍵被按下時，搜索服務(wù)會拿出一個廣播，對著XX路口附近所有的應(yīng)用云節(jié)點設(shè)備一聲大喊：“我要找在XX路口的紅色汽車”。這個區(qū)域的應(yīng)用云節(jié)點設(shè)備聽到后，均埋頭在自己內(nèi)部空間里面尋找（事先已經(jīng)被智能分析系統(tǒng)打好標(biāo)記了）。因為每個節(jié)點的內(nèi)部搜索速度都很快，而且所有聽到廣播的節(jié)點都是并發(fā)的在找，誰也不打擾誰。于是乎，100毫秒左右，搜索服務(wù)器就能獲得所有節(jié)點的反饋了。

    對于一個大規(guī)模的平安城市來說，視頻云存儲的搜索模型不會隨著平安城市的擴容、存儲時間延長等導(dǎo)致數(shù)據(jù)量的增加而變慢。當(dāng)然，僅搜索速度快也不能完全解決破案效率的問題。還需要如智能分析、視頻摘要、案件歸檔、串并案分析等多種手段配合才能使客戶使用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效率得到提升。

    破案效率低下除了檢索能力這一直接因素外，還有許多間接原因，其中一個最常見的問題就是視頻錄像的丟失。警方辦案的時候經(jīng)常遇到一類情況是，清楚知道案發(fā)位置，也知道現(xiàn)場有監(jiān)控攝像頭，但是當(dāng)調(diào)取案發(fā)時候錄像時，發(fā)現(xiàn)由于硬盤故障導(dǎo)致某一時間段的錄像全部丟失了。在上面提到的拐帶孩子案例中，就是由于現(xiàn)場最直接的幾個攝像機保存錄像的硬盤損壞，導(dǎo)致無法看到案發(fā)視頻，警方只能靠推理以及對周邊眾多攝像機拉網(wǎng)式排查才重新定位到嫌疑人，大大增加了案件的偵破難度。如果本案的犯罪嫌疑人是個慣犯，具備一定的反偵查能力的話，很可能出現(xiàn)“大海撈針茫茫不可得”的情況，犯罪分子逍遙法外，一個美滿家庭破裂的悲劇很難避免。

SafeVideo“數(shù)據(jù)永不丟失”

    出現(xiàn)這種情況的主要原因是當(dāng)前絕大多數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲機制決定的。眾所周知，在海量視頻存儲的“平安城市”監(jiān)控系統(tǒng)中，需要大量的硬盤作為存儲載體，即使采用RAID5等數(shù)據(jù)冗余技術(shù)，也僅僅能保證RAID組中一塊硬盤損壞的時候數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)多塊硬盤出現(xiàn)故障的情況下，目前絕大多數(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)對此只能“徒呼奈何”，無能為力。而硬盤本身的特性和視頻監(jiān)控循環(huán)覆蓋的存儲特點決定了硬盤在系統(tǒng)中需要7x24小時不間斷全負(fù)荷的運行，使得硬盤成為系統(tǒng)中的一個“易耗品”。多塊硬盤出現(xiàn)故障絕非“偶然”或“小概率事件”。

難道就沒有一種行之有效方式來避免這種情況的發(fā)生么？

    華為以專業(yè)視頻監(jiān)控解決方案提供商的視角對視頻監(jiān)控行業(yè)進(jìn)行了長達(dá)6年的研究，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方案中，因為幾塊硬盤的故障損壞就使整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)停止工作，這完全不符合公安對于“平安城市”使用期待。試想一下我們正在家里的家庭影院中觀看一部好萊塢大片，突然間電影畫面花了一下或者卡了一下，我們是把播放器關(guān)掉不看了還是繼續(xù)觀看呢？相信所有人都會做出同樣的決定，容忍那一段錯誤，繼續(xù)觀看。視頻監(jiān)控也是類似的情況，在一段持續(xù)幾分鐘甚至十幾分鐘的犯罪過程中，出現(xiàn)短暫的“花屏”、“沒有圖像”的情形，絕大多數(shù)情況下不影響警方對犯罪嫌疑人身份的確認(rèn)，逃逸方向的定位等關(guān)鍵信息獲取。對比傳統(tǒng)方案下，整個時間段所有視頻完全無法查看，其所能帶來的效率提升可謂“天差地別”。

    針對這種以保持業(yè)務(wù)連續(xù)性為第一重要級別，數(shù)據(jù)可以容忍少量錯誤的場景，華為推出了擁有視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)特性的“應(yīng)用云存儲”。為了保障上述的業(yè)務(wù)連續(xù)性，華為在存儲設(shè)備的底層做出了一些特殊的設(shè)計。在傳統(tǒng)存儲設(shè)備中，多塊磁盤需要組成RAID磁盤組以增加數(shù)據(jù)的可靠性。例如RAID5算法可以支持在一塊磁盤故障損壞后數(shù)據(jù)不丟失，可以通過檢驗數(shù)據(jù)還原業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。通常來說，在一臺16盤位的磁盤陣列中只會建立1個RAID組，那么可用的數(shù)據(jù)空間為14盤位。按照主流的3TB磁盤來計算，將可以保存70路標(biāo)清攝像機1個月的視頻圖像。這樣設(shè)計的初衷是很好的，問題在于RAID技術(shù)是傳統(tǒng)存儲廠商為數(shù)據(jù)可靠性為首的應(yīng)用場景設(shè)計的，主要是用來保存結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，將其照搬到視頻監(jiān)控的應(yīng)用場景下勢必會出現(xiàn)“南橘北枳”的情況。以上述RAID組為例，在存儲時有可能會將文件切片為14片，每塊磁盤上存儲1片（實際可能每盤N片）。此時如果有幾片數(shù)據(jù)丟失，那么整個文件就無法再恢復(fù)了。因為文件的特殊性，有缺失的部分，文件就無法使用了。

    下圖我們可以看到一個視頻圖像片段序列。

    在傳統(tǒng)的RAID5磁盤陣列上，兩塊以上硬盤損壞后，RAID組內(nèi)所有圖像全部丟失。

    于是華為提出了視頻監(jiān)控“應(yīng)用云”的概念，針對這種現(xiàn)象對RAID算法進(jìn)行了一些定制和改造。其結(jié)果表現(xiàn)為同一個RAID組內(nèi)，無論多少塊硬盤故障，只要還剩余一塊無故障硬盤，那么其上面的視頻仍可提供讀取服務(wù)。用戶的體驗是一段正在播放的視頻，突然卡一下，時間向后跳了一下（遇到故障硬盤）。

    從上面的幾副圖的對比來看，結(jié)論很明顯。目前華為將這種技術(shù)稱為SafeVideo技術(shù)，在全線視頻監(jiān)控專用存儲中已經(jīng)應(yīng)用。視頻監(jiān)控的業(yè)務(wù)不但不會因為多塊硬盤發(fā)生故障而導(dǎo)致系統(tǒng)暫停，還最大限度保護(hù)了用戶的數(shù)據(jù)資源。大量的使用者，特別是公安用戶反饋，此技術(shù)的誕生極大解決了因為硬盤故障導(dǎo)致視頻丟失進(jìn)而影響案件偵破的痼疾。

    通過以上的介紹，可以試想這樣一個場景：在采用華為“云監(jiān)控”的系統(tǒng)中，當(dāng)案件發(fā)生后，警方立即從案情描述里面提取關(guān)鍵信息，搜索“銀色”車身、“穿紅衣服的人”，“RAV4”車型關(guān)鍵信息，車牌號“XXXXX”等信息，并通過“秒級回放”的分布式搜索引擎，迅速對城市各個分局，派出所的監(jiān)控“云節(jié)點”發(fā)出搜索請求，各個“云節(jié)點”通過智能分析和車牌識別技術(shù)快速檢索本地的視頻信息，并在一秒鐘之內(nèi)檢索到相關(guān)的有用視頻數(shù)據(jù)，篩除了海量無用信息，警方無需再通過部署海量人力逐一排查，只需利用正常警力集中資源重點研究經(jīng)過搜索系統(tǒng)篩選的信息，既節(jié)約警力資源，同時又能高效的偵破案件。最大程度上避免類似吉林悲劇的重演。同時，利用華為“視頻監(jiān)控應(yīng)用云”的SafeVideo 技術(shù)， 從根本上避免了視頻數(shù)據(jù)的丟失對案件偵破產(chǎn)生的破壞性影響。

    華為云監(jiān)控通過以上對監(jiān)控的理解和技術(shù)實現(xiàn)，全面提升平安城市安全等級，切實把視頻監(jiān)控變成能夠?qū)崙?zhàn)的治安利器，真正助力構(gòu)建“天網(wǎng)恢恢，疏而不漏”的和諧、平安城市。