謝克宇

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司東北分院，哈爾濱 150006）

隨著現(xiàn)代社會(huì)不斷發(fā)展與進(jìn)步，視頻監(jiān)控已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中不可或缺的一部分。無(wú)論是交通、醫(yī)院、學(xué)校、公安、工廠(chǎng)，還是超市、景區(qū)等公共場(chǎng)所，甚至家中，都已隨處可見(jiàn)視頻監(jiān)控。視頻監(jiān)控可以取代大量的人力勞動(dòng)，進(jìn)行24 h無(wú)間斷地監(jiān)控，從而保證一切井然有序的進(jìn)行。同時(shí)，在視頻監(jiān)控范圍內(nèi)發(fā)生任何事故后，可以在第一時(shí)間調(diào)取視頻監(jiān)控存儲(chǔ)記錄，查看事故發(fā)生的經(jīng)過(guò)及原委，還原事故真相。

視頻監(jiān)控的存儲(chǔ)格式有很多，但在鐵路工程應(yīng)用設(shè)計(jì)中，常用的存儲(chǔ)格式主要有5種，分別是CIF、D1、720P、1080P及1080P云存儲(chǔ)格式。一個(gè)視頻監(jiān)控工程，從項(xiàng)目立項(xiàng)開(kāi)始到完成施工圖設(shè)計(jì)，中間還會(huì)經(jīng)歷很多階段，比如方案設(shè)計(jì)階段、可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段等，并且每一個(gè)階段的設(shè)計(jì)都會(huì)有一定的變化與改動(dòng)。這些變化與改動(dòng)，主要涉及的就是視頻路數(shù)、存儲(chǔ)天數(shù)以及存儲(chǔ)格式這3個(gè)量，其中存儲(chǔ)格式又分為上述的5類(lèi)。由于視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算公式的復(fù)雜性、計(jì)算參數(shù)頻繁改動(dòng)的必然性以及手動(dòng)計(jì)算不可避免的錯(cuò)誤性等，因此，鑒于以上問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一個(gè)視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器，是十分必要的。

本文針對(duì)鐵路工程設(shè)計(jì)中常用的5種存儲(chǔ)格式，利用VC++環(huán)境程序，開(kāi)發(fā)一個(gè)視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器。該計(jì)算器已應(yīng)用于鐵路工程設(shè)計(jì)近2年，計(jì)算快速準(zhǔn)確，大量實(shí)際應(yīng)用表明，該計(jì)算器不僅適用于鐵路工程設(shè)計(jì)，還適用于任何以這5種存儲(chǔ)格式設(shè)計(jì)的視頻監(jiān)控工程應(yīng)用，具有很好的魯棒性。

1 視頻監(jiān)控存儲(chǔ)格式

在實(shí)際應(yīng)用中，視頻監(jiān)控存儲(chǔ)格式有很多，比如CIF、4CIF、QCIF、AVI、ASF等，但在鐵路工程應(yīng)用設(shè)計(jì)中，主要以CIF、D1、720P、1080P以及1080P云存儲(chǔ)這5種格式為主。

1.1 CIF存儲(chǔ)格式

CIF（Common Intermediate Format）是通用影像傳輸視頻會(huì)議中經(jīng)常使用的一種影像傳輸格式，也是前幾年用得最多的一種格式，現(xiàn)如今在市場(chǎng)上也占有很大的市場(chǎng)份額。CIF的分辨率為352×288，采用非隔行掃描方式，存儲(chǔ)碼流為512 kbit/s。

1.2 D1存儲(chǔ)格式

D1是數(shù)字電視系統(tǒng)顯示格式的標(biāo)準(zhǔn)，也就是常說(shuō)的標(biāo)清40萬(wàn)像素，是一般模擬電視的最高標(biāo)準(zhǔn)之一。D1的分辨率為720×576，采用隔行掃描方式，存儲(chǔ)碼流為2048 kbit/s。

1.3 720P存儲(chǔ)格式

720P是一種視頻顯示格式，是美國(guó)電影電視工程師協(xié)會(huì)制定的高等級(jí)高清數(shù)字電視的格式標(biāo)準(zhǔn)，也就是常說(shuō)的高清100萬(wàn)像素。720P的分辨率為1280×720，采用逐行掃描方式，存儲(chǔ)碼流為3072 kbit/s。

1.4 1080P存儲(chǔ)格式

1080P也是一種視頻顯示格式，是美國(guó)電影電視工程師協(xié)會(huì)制定的高等級(jí)高清數(shù)字電視的格式標(biāo)準(zhǔn)，也就是常說(shuō)的高清200萬(wàn)像素。1080P的分辨率為1920×1080，采用逐行掃描方式，存儲(chǔ)碼流為4096 kbit/s。

1.5 1080P云存儲(chǔ)格式

云存儲(chǔ)（Cloud storage）是一種網(wǎng)上在線(xiàn)存儲(chǔ)的模式，即把數(shù)據(jù)存放在通常由第三方托管的多臺(tái)虛擬服務(wù)器，而非專(zhuān)屬的服務(wù)器上。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)托管人需向托管公司租賃或購(gòu)買(mǎi)數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)空間，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，云存儲(chǔ)就是將儲(chǔ)存資源放到云上供人存取的一種新興方案，使用者可以在任何時(shí)間、任何地方，透過(guò)任何可連網(wǎng)的裝置連接到云上方便地存取數(shù)據(jù)。

2 視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算公式

存儲(chǔ)容量是指存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息量，用存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)地址寄存器MAR的編址數(shù)與存儲(chǔ)字位數(shù)的乘積表示。網(wǎng)絡(luò)上的所有信息都是以“位”（bit）為單位傳遞的，一個(gè)位就代表一個(gè)0或1。每8個(gè)位（bit）組成一個(gè)字節(jié)（Byte）。

存儲(chǔ)碼流單位：kbit/s。1 TB=1024 GB，1 GB= 1024 MB，1 MB=1024 kB，1 kB=1024 Byte，1 Byte =8 bit，1 kB/s=8 kbit/s 。

由以上可得視頻存儲(chǔ)容量計(jì)算公式（1）：

根據(jù)存儲(chǔ)容量計(jì)算公式（1），可以計(jì)算出不同視頻存儲(chǔ)格式，1路視頻1天所需的存儲(chǔ)容量如表1所示。

表11路1天 不同存儲(chǔ)格式所需存儲(chǔ)容量Tab.1 Storage capacity required by different storage formats for 1 channel in 1 day

然而，以上計(jì)算出的存儲(chǔ)容量是凈容量。但是，在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，無(wú)論選用的是視頻硬盤(pán)錄像機(jī)、視頻存儲(chǔ)服務(wù)器還是視頻云存儲(chǔ)設(shè)備，都要考慮硬盤(pán)的格式化空間，通常硬盤(pán)格式化系數(shù)設(shè)為0.9。除此之外，視頻云存儲(chǔ)設(shè)備還要考慮校驗(yàn)系數(shù)及熱備系數(shù)，通常校驗(yàn)系數(shù)設(shè)為0.8，熱備系數(shù)設(shè)為0.9。

綜合以上可以得出，在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量的計(jì)算公式有如下兩種。

其中，公式 （2）為除云存儲(chǔ)外的其他4種存儲(chǔ)格式的通用公式，公式 （3）為云存儲(chǔ)格式專(zhuān)用公式。

3 視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器

根據(jù)視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算公式（2）、（3）可知，視頻路數(shù)、存儲(chǔ)天數(shù)、不同存儲(chǔ)格式1路1天存儲(chǔ)容量，這3項(xiàng)都是變量，而且又都是計(jì)算視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量的直接參數(shù)，只要改變其中一個(gè)參數(shù)，存儲(chǔ)容量就必須重新進(jìn)行計(jì)算。

在視頻監(jiān)控工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)方案的變化是普遍存在的，每次變化，都要對(duì)應(yīng)重新計(jì)算存儲(chǔ)容量，而計(jì)算公式又很復(fù)雜，手動(dòng)計(jì)算既浪費(fèi)時(shí)間又容易出錯(cuò)，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，將會(huì)影響整個(gè)工程設(shè)計(jì)文件的質(zhì)量。為解決上述問(wèn)題，本文開(kāi)發(fā)了一個(gè)視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器。

利用微軟公司開(kāi)發(fā)的VC++集成開(kāi)發(fā)環(huán)境及微軟基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)，開(kāi)發(fā)了視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器，計(jì)算器界面如圖1所示。

該計(jì)算器根據(jù)計(jì)算公式特點(diǎn)，保留“視頻路數(shù)”、“存儲(chǔ)天數(shù)”、“硬盤(pán)格式化系數(shù)”、“云存儲(chǔ)校驗(yàn)系數(shù)”以及“云存儲(chǔ)熱備系數(shù)”共5個(gè)變量。當(dāng)無(wú)法準(zhǔn)確提供硬盤(pán)格式化系數(shù)、云存儲(chǔ)校驗(yàn)系數(shù)以及云存儲(chǔ)熱備系數(shù)時(shí)，計(jì)算器將按照通用系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，即分別為上述0.9、0.8及0.9。

當(dāng)在計(jì)算器界面左側(cè)輸入“視頻路數(shù)”、“存儲(chǔ)天數(shù)”等變量的數(shù)值后（其他3個(gè)輸入變量為可選），再單擊目標(biāo)“存儲(chǔ)格式-分辨率”，便會(huì)立即計(jì)算出對(duì)應(yīng)的凈容量、冗余容量的大小，以及常用的6T、4T硬盤(pán)的數(shù)量。

在輸入“視頻路數(shù)”、“存儲(chǔ)天數(shù)”以及“云存儲(chǔ)1路1天”的存儲(chǔ)費(fèi)用后，再單擊“云存儲(chǔ)費(fèi)用”，便會(huì)立即計(jì)算出云存儲(chǔ)費(fèi)用。

以20路視頻存儲(chǔ)20天的時(shí)間，來(lái)對(duì)視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器的準(zhǔn)確度進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試之前，手動(dòng)計(jì)算好CIF、D1、720P、1080P以及1080P云存儲(chǔ)，這5種存儲(chǔ)格式的凈容量、冗余容量的大小，6T、4T硬盤(pán)的數(shù)量，云存儲(chǔ)的費(fèi)用（假設(shè)1路1天存儲(chǔ)費(fèi)用為60元）。具體如表2、3所示。

表220路20天 4種存儲(chǔ)格式容量Tab.2 Capacity of 4 storage formats for 20 channels in 20 days

表320路20天1080P云存儲(chǔ)容量及費(fèi)用Tab.3 Capacity and cost of 1080P cloud storage for 20 channels in 20 days

然后，利用視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖2 所示。

將圖2與表2、3中的計(jì)算結(jié)果相比較，結(jié)果一致。

利用視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算的速度，要遠(yuǎn)大于手動(dòng)計(jì)算的速度，這大大節(jié)省工程設(shè)計(jì)人員的計(jì)算時(shí)間。該計(jì)算器已經(jīng)被應(yīng)用于鐵路視頻監(jiān)控工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，近2年的實(shí)際應(yīng)用表明，該計(jì)算器具有很好的魯棒性。

4 結(jié)論

將本文的視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器與傳統(tǒng)的手動(dòng)計(jì)算相比，可得出以下結(jié)論。

該計(jì)算器既可以快速計(jì)算不同視頻存儲(chǔ)類(lèi)型所需容量，又保證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本文計(jì)算器是針對(duì)鐵路工程設(shè)計(jì)而開(kāi)發(fā)的，僅設(shè)定了鐵路工程常用的CIF、D1、720P、1080P以及1080P云存儲(chǔ)這5種存儲(chǔ)格式，不能被更廣泛地應(yīng)用在視頻監(jiān)控工程設(shè)計(jì)中，因此具有一定的局限性。

目前，該計(jì)算器已經(jīng)被應(yīng)用于鐵路視頻監(jiān)控工程設(shè)計(jì)中，填補(bǔ)了之前沒(méi)有視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器的空白。同時(shí)，視頻監(jiān)控已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于鐵路系統(tǒng)，因此，本文開(kāi)發(fā)的視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器，具有重要的理論及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

不僅僅是鐵路系統(tǒng)，視頻監(jiān)控還被廣泛地應(yīng)用在醫(yī)療、學(xué)校、工廠(chǎng)、企業(yè)、商場(chǎng)、以及景區(qū)等公共場(chǎng)所。雖然只要是以上述5種存儲(chǔ)格式存儲(chǔ)的，都可以用該計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算，但若要想更廣泛的被應(yīng)用，應(yīng)該在該計(jì)算器中增加更多的存儲(chǔ)格式，使之成為通用計(jì)算器。因此，對(duì)視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量計(jì)算器進(jìn)一步研究很有必要。