文/梁烨 中国人民公安大学信息工程学院

　　系统运维关键要素评估

　　当前视频监控技术在我国已蓬勃发展，呈星罗棋布之态、星火燎原之势。在全国范围内，“平安城市”项目工程建设的整体推进，更是为各类视频监控系统的大力发展提供了绝佳的时机。然而，实际的视频监控系统，对其运营维护的状态有着独特又严格的要求，即要求系统日常运行要具有长期性、可靠性、稳定性与有效性的特点。而一个实际系统在长期不间断、可靠稳定运行的情况下，其运营维护的效果与能力(简称运维效能，下同)，是由其系统内部的各类软硬件设备、操作人员以及相关的日常管理制度所体现出来的。我们不妨将视频监控系统日常运行的内部设备、人员与管理制度称之为系统运维关键要素，于是对某一个实际系统运维效能的衡量，因而也就是对系统运维的关键要素的能力评估。

　　由于当前我国并没有对视频监控系统运维效能做评估评定的普遍适用的方法，本文提出一种方法，将对系统运维效能的评估转化为对系统内部设备、人员与管理制度的评估，这其中涉及到了诸多方面的理论内容，如：硬件设备的老化与可靠性，系统软件的易用性与安全性，人员技能提升理论，人员认知心理状态以及日常管理制度的科学性与规范性等。这种通过将上述理论内容融合在一起的评估方法，不仅能够多方位全面地评估一个实际系统的运维效能，而且具有一定的普遍适用性，适合多种不同规模不同组成的实际系统进行评估工作。

　　相关技术研究综述

　　1、浴盆曲线理论：这是研究设备和系统老化和可靠性的基础。对于常见的设备或者系统而言，其故障率随时间的分布是具有一定普遍性的规律的。如果表现在以横轴为时间轴、纵轴为故障率函数的二维连续坐标轴中时，其图像呈现出形似浴盆的形状(如图1)，因此在设备老化和可靠性研究中该理论称为浴盆曲线理论。在评估视频监控系统硬件设备的可靠性时，浴盆曲线理论扮演了重要的角色。根据浴盆曲线理论，设备的故障率随时间的变化过程，经历了三个不同的阶段(如图1)，分别称为早期故障期、偶然故障期和损耗故障期。在每一个阶段故障率函数的变化形式不同，相对应的对系统硬件设备的可靠性要求也不同，进而对硬件设备的运维要求和故障解决方案也不同。通过对浴盆曲线的研究与应用，可在视频监控系统硬件设备日常工作运行维护周期的三个不同阶段分别提出对系统硬件设备老化与可靠性不同的评估要求和评估准则。

　　图1 浴盆曲线

　　2、设备老化与故障理论：每个实际的视频监控系统都可用基本组成框图来概括(见图2)，任何系统的各个组成部分如前端、传输、控制和显示/记录部分都是由许多硬件设备构成的。因此设备的老化与故障理论在视频监控系统运维效能评估工作中也有极为重要的意义。根据该理论，设备的老化可以分为有形老化与无形老化，这其中有形老化与无形老化又各自分别有两种表现形式，而这四种不同的老化表现形式分别有相应的形成原因、外在规律和解决方法。因此对于需要长期不间断运行、且要求稳定可靠又有效工作的视频监控系统来说，运用设备老化与故障理论，针对各组成部分的硬件设备老化所表现出来的特点和规律来判断属于哪一种老化，进而评估该系统的运维效能和提出解决途径，具有直接的参考价值。

　　图2 视频监控系统基本组成

　　3、波士顿经验曲线(学习曲线)理论：波士顿经验曲线理论俗称学习曲线理论，是基于学习效应的一种理论。学习曲线最初用于制造行业，用于描述随着产量的提高，也即员工工作经验的提升对产品生产成本进而对生产率的影响。如图3一个典型的学习曲线图形所示，随着产量的提升，员工的经验技能随之增加，进而导致在之后生产产品的实际单位成本降低，生产率得到提高。若将制造行业中所考虑的参考量——单位生产成本代换为视频监控系统运维系统中所关注的工作响应时间，学习曲线理论依然具有指导意义。因此，学习曲线理论侧重于视频监控系统运维的人员因素，用于描述人员技能提升与经验积累情况。在此基础上可对系统管理制度因素的部分内容，如人员培训、考核等方面做出指导。

　　图3 典型的波士顿经验曲线(学习曲线)图形

　　4、认知心理学：认知心理学研究人如何觉知、学习、记忆和思考问题。除此之外，认知心理学下涵的认知神经科学、注意与意识、知觉、记忆过程、问题解决与创造性、决策与推理等领域都可应用于视频监控系统运维的人员能力评估。认知心理学除了同样能表述系统人员的经验积累水平之外，对于研究与评估视频监控系统操作人员的观察力、联想力、分析能力、记忆能力、判断能力、决策能力等能力，都提供了理论基础。

　　5、意见群体聚类法：全称叫做基于一致性分析的意见群体聚类法。是在群体研讨决策的过程中，多个决策人对多个决策方案进行意见表决，运用互补判断矩阵的表示方法，每个决策人都对任一决策方案作重要性判别，因此每个决策人对所有的决策方案将形成一个判别向量。每两个意见的判别向量经过一定的比较规则(由偏好矢量相似度阈值所确定)可以确定两两的偏好矢量相似度，并进一步可以划分相应的偏好子群体，最终由不同子群体间信任度的相互影响，可得到一种判定多决策方案重要性高低的方法。通过对行业具有一定熟识度和影响力的专家进行意见采集，可对视频监控系统运维效能的所有评估项进行权重排序，群体聚类法适用于配合调研问卷，从而确定众多评估项与评估点的重要性权值分配，为之后运用层次分析法建立评估数学模型打下基础。

　　6、层次分析法：层次分析法是一种将复杂抽象的问题抽丝剥茧，按照一定的准则划分为多个考虑的层次，每个层次向上层提供方案，向下层做指示与概括的决策方法。其基本思路是先分解后综合的系统思想，基于这种思想，需将要解决的整体问题按其所有可能的成因分解为不同的要素，每个要素可以看作一个针对总问题的子问题，其自身又可以再分解为不同的要素。以此类推，可以将待解决的总问题分解为一个类似于树型数据结构的层次模型，树的某一节点的下一层所有孩子节点是该节点的全部构成要素，根节点为总问题，所有叶子结点是总问题的最终细化评估项。将所有节点设定权值后，就可以将一个定性的总问题转化为细化的量化评价模型。在本文所介绍的评估方法中，运用层次分析法是在由调研成果经过群体聚类法确定了各个评估项与评估点的重要性权值之后，用于将评估方案定性的结果分析转化为定量的数学模型，该数学模型就是要最终实现评估功能的研究成果的数学理论基础。

　　评估方法研究流程

　　1、归纳总结当前国内有关视频监控系统的所有标准(包括国标、行标和地标)，从中总结出视频监控系统运维效能的评估工作中所需涉及到的所有评估项与评估点，依此确定该评估问题的整体树型层次结构，并据此设计出一份调查问卷表，并以此表进行相关的调研，获得评估工作的直接数据来源。

　　2、储备相应的研究理论，如浴盆曲线理论、设备老化与故障理论、学习曲线理论、认知心理学、群体聚类法和层次分析法等。对这些方法的研究与应用将贯穿于评估方法研究的全程。

　　3、由步骤1的调查问卷所得的数据结果，对其先进性群体聚类法的分析，以确定问卷中所有评估项与评估点的重要性权值排序，再根据重要性权值的排序，以同一层次重要性最低的评估项为基准设定每一项的权值，再运用层次分析法，得到最终待评价问题所有因素的得分权值，将评估方案定性的结果分析转化为定量的数学模型。

　　4)根据步骤3的结果所形成的数学模型，运用一定的编程语言(如php，Javascript等)将模型以算法实现为B/S结构的打分交互评估系统。

　　系统运维效能标准化规范化模型

　　由于现实中各地实际运行的视频监控系统构成并不完全相同，规模有大有小，应用的厂商设备、施工单位的安装水平以及运营维护单位的人员和管理制度都有差别，造成了现有国内亟需一个评估视频监控系统运维效能的统一而规范的尺度与方法。本文介绍了一种融合了多种成熟研究理论的评估方法，通过简明扼要地阐述这些理论的原理、方法规律以及在该评估方法中的作用，将该方法的研究流程和应用范围较为全面和清晰地表述出来。经过归纳总结、数据调研、数学分析、算法建模等方面的工作，构造一个可供绝大多数现实运行的视频监控系统评估自身的运维效能的标准化规范化模型，任一系统的管理人员可通过该模型的成果来评估本系统当前的运维能力，并根据评分结果分析判定需要保持和改进的工作方向。