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    视频监控存储解决方案
    发布时间:2014-11-24 11:51:29 浏览次数:

      1.第一章 视频监控行业存储发展

      多媒体处理技术和影像压缩芯片技术的快速发展,引发一场席卷全球的技术革命。以数字技术为主导的产品,以其独一无二的优势,在许多领域逐渐地取代以模拟技术为主导的产品。由于数字技术产品相对价格低,再加上稳定的性能和广泛的应用范围,迅速的占领市场,成为数字化革命的领导者。
      
      近年来引起关注的数字影像录像系统(DVR;Digital Video Recorder)即为数字技术产品之一,且其已逐渐地在金融机构、居民住宅、公用设施、无人看守的工业场所,以及道路交通监控等领域,得到非常广泛的应用。传统的监控系统,包含摄影机、录像机、磁带等几部分,其运作方式是将摄影机拍摄到的影像信息,存储至录像带上。而DVR系统主要由摄影机和影像撷取系统、语音传递系统、语音接收机及检测控制系统等组成,其运作方式,则是将拍摄到的影像信息高倍压缩成数字信息,存储到大容量的磁盘阵列中(Disk Array)以实现视频数据的集中存储及快速的查询及播放。
      
      近年来科学技术飞速发展,社会已进入数字化、信息化时代。利用高新技术预防、制止、打击犯罪(即技防),在三大防范手段(物防、技防、人防)中,技防逐渐占据了越来越重要的主导地位。因此,我们采用了国际上最新的基于IP网络的数字安防产品,本着功能齐全、应用新颖、投资合理的宗旨设计本方案。在设计中充分体现出可持续发展的理念,利用数字网络技术及图像显示技术。
      
      2.第二章 视频监控存储特点
      
      视频监控系统一般具有监控点多,摄像头数量多,监控时间长,采集数据的时间往往长达几天或几十天。因此应用在视频监控系统中的存储设备在数据读写方式上具有与其它类型系统不同的特点,不同点主要表现在以下几个方面:
      
      1)编码器或采集服务器以流方式写入数据,实时存储监控点的实时图像和画面,存储的文件类型为流媒体文件,因此检索服务器也会以流方式来读取已存储的视频文件。
      
      2)数据读写操作的持续时间长。由于摄像头一般都是7*24 小时工作的,即使采集后视频数据采用分段保存,写入操作的持续也有可能长达2-6 个小时,后期回放时也需要相同的时间。为了保证视频采集过程中和回放过程不会发生丢帧现象,存储系统系统中有必须要有足够的带宽。
      
      3)除了数据读写时间长外,由于视频采集过程中,视频文件格式一般都不会发生变化,且码率保持恒定,因此视频监控系统的读写操作还具有码率恒定,也就是带宽恒定的特点。
      
      4)视频监控系统存储的读写方式与数据库系统存储和文件服务器存储采用的小数据块读写或文件传输读写方式与有着根本的区别,因此视频监控系统不能采用数据库系统等常用的存储设备。
      
      5)视频监控系统一般具有摄像头数量多,视频图像存储时间长,存储容量大都特点,因此视频监控系统存储必须支持大容量,且容量具有高扩展性,满足长时间大容量视频图像存储的需求。
      
      近年来存储技术高速发展,存储设备价格不断下降,专业存储系统具备了在视频监控行业广泛应用的基础。但是在视频监控行业,是否需要应用SAN 和NAS来解决视频存储资源的共享问题,以及行业用户是否具备足够的资金和技术来应用这些技术,存在许多需要考虑的问题。
      
      宽带的普及,带宽成本的急剧下降,为网络视频监控系统的大规模应用提供了坚实的网络基础
      
      摄像机数量急剧增加,海量的录像资料要求存储和共享。
      
      仅应用DVR存储方式存在数据安全缺陷,容量小扩展性差,无法集中统一管理等缺点,无法满足用户要求
      
      近年来存储技术高速发展,存储设备价格不断下降,专业存储系统具备了在视频监控行业广泛应用的基础
      
      专业存储系统完全满足网络视频监控大容量、安全可靠、易管理的存储需求。
      
      并可根据用户网络视频监控规模及管理需求的特点定制出DAS/NAS/SAN等不同特点的存储应用模式
      
      3.第三章 需求分析
      
      视频监控对存储需求还具有以下几个特点:
      
      1. 对存储的容量需求弹性比较大,存储容量的多少随着画面质量的提高、画面尺寸的增大、视频线路的增加都会成倍的增加容量需求。
      
      2. 对存储的性能要求不高,但是需要能够满足长时间的连续数据读写,数据流量大但访问请求数量低。
      
      3. 数据保存周期短,一般的监控场所数据保存一定时间(如1个月)以后便可以删除。
      
      要为视频监控方案选择合适的存储设备,首先就要估算存储容量需求。那么根据现在主流的压缩方式来计算如下:
      
      录像保存天数与硬盘的容量(每天24小时连续录像;硬盘容量单位为GB;下列数值为硬盘实际使用容量)
             

     

    4

    8

    12

    16

    20

    24

    1

    19.2

    38.4

    57.6

    76.8

    96

    115.2

    3

    57.6

    115.2

    172.8

    230.4

    288

    345.6

    1 星期

    134.4

    268.8

    403.2

    537.6

    672

    806.4

    半个月

    288

    576

    864

    1152

    1440

    1728

    一个月

    576

    1152

    1728

    2304

    2880

    3456


    目前监控行业多采用DVR内嵌的硬盘进行视频的存储,虽然这种做法在很长一段时期内都发挥了重要的作用,廉价和安装方便是其最大的特点,但随着监控行业的不断发展,这种传统数据存储方式的种种缺点也明显暴露出来:

    从这个表我们基本可以估算出一个视频监控项目中所需存储设备的类型。
      
      1、DVR内的硬盘性能低下,成为整个系统读写查询视频图像的瓶颈;
      
      2、没有完善的组件和磁盘容错机制,无法确保数据的安全性;
      
      3、DVR的硬盘容量有限,很难满足多路大容量监控系统的要求;
      
      4、无法实现存储集中管理和共享,增加了管理成本和难度,浪费磁盘空间和人力.
      
      现在,上海世博主会馆需要视频监视的区域包括周边各主要交通干线、庭院各通道及水面、办公区域各通道、设备管理间内、新闻工作室及发布厅、各接待厅和会议室、电梯间、楼梯间、观众大厅、包间通道、主席台、记者席等。针对上述情况,我们采用磁盘存储产品与DVR相结合的方式,为视频监控用户带来了高性价比的解决方案,使用户实现数据集中式存储,将帮助监控行业用户彻底解决这些问题。
      
      4.第四章 视频监控集中存储解决方案
      
      4.1 一.方案介绍
      
      通过以上的分析,根据监控系统存储的特性和用户存储容量的不同需求,我们建议用户采用高性价比SATA磁盘存储系统与DVR相结合的方式实现数据的分级存储和集中管理的方式,如下图所示:
      
      如图所示,整个监控系统包括三个组成部分:前台录像监控系统、后台存储系统和后台实时监控及查询系统。
      
      1.前台录像监控系统
      
      本系统共有200个以上的前端监控点,监控点包括高速球机(或:云台+云台解码器+摄像机)及报警设备组成。摄像机DVR连接,由DVR将模拟的视频信号经模数转换后压缩为MPEG4的IP数据包,通过网络将音视频数据、报警数据和控制数据传输到后台集中存储系统中。
      
      前端报警设备(红外、烟雾、玻璃破碎、振动等各种报警传感器)可直接与网络视频服务器连接(每台设备可连接三个报警传感器),报警设备的连接可根据要求布置。
      
      安装在室外的设备必须选择适合室外环境的产品,包括云台解码器和云台等。
      
      2.后台存储系统
      
      如上图所示,后台存储系统主要分为两级,一级为DVR组成的前端短期存储,另一级为后端存储管理服务器与磁盘阵列组成的长期集中存储。
      
      这样我们就实现了监控数据的分级存储,前端DVR将监控点的模拟视频信号转换成数字数据并进行压缩,但由于DVR容量有限,我们只在其上保存几天的视频数据。更长时间的数据我们可以通过DVR有选择的通过IP网络传输到网络中的存储管理服务器中,再保存于容量更大,可靠性更高的SATABeast磁盘阵列中,以供随时查询回放。
      
      3.后台实时监控及查询系统
      
      其主要由后台的实时监控服务器或IP矩阵系统和大屏幕等显示设备组成。这样用户就可以实时查看各监控点的情况及报警,同时还可通过视频查询软件对集中存储于SATABeast磁盘阵列及DVR中的视频数据进行查询及回放。
      
      4.2 二.方案优势
      
      通过采用磁盘阵列及DVR结合为用户构建后台集中存储系统,为整个监控架构提供海量存储,实现视频监控数据的集中存储和管理.此方案的主要优势如下:
      
      高性价比.
      
      磁盘阵列,内部采用SATA硬盘,适合视频监控行业大容量存储的特性并节省了用户投资,外部每个控制器拥有两个4Gb FC和两个iSCSI接口,最多可配置两个控制器,四个FC接口同时工作,速度最高可达8000MB/s以上,可很好的满足前端多台DVR大量视频文件长期存储的性能要求.同时由于其同时具有FC和iSCSI接口,可满足用户在复杂环境下的多种存储连接需求.
      
      高可靠性
      
      磁盘阵列电源,风扇,控制器均采用冗余设计,并支持热插拔,实现组件的高可靠性,使视频数据得到最佳?;ぃ甋ATAbeast的磁盘可热插拔,并支持RAID0,1,4,5,6,10,50多种方式,并可支持专用热备盘和热备盘池.通过以上设计使用户在实现高性能的同时实现磁盘的冗余.
      
      集中管理,共享存储空间
      
      方案中为用户实现了分级存储,在前端DVR上保存最近几天的视频数据,然后通过IP网络有选择的将需要长期保存的视频数据集中存储于存储服务器连接的SATABeast磁盘阵列中,这样用户实现了对存储资源进行集中分配和管理,提高空间利用率及存储效率,减少空间浪费.
      
      管理简单,维护方便
      
      磁盘存储系统均通过WEB方式进行管理,菜单设计简单易用.另外由于其采用独立于OS的设计,所以可以支持window,linux,unix等各种平台,同时无需安装任何驱动程序和软件.容易安装和维护,大大减少用户安装维护成本。

     

     
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