視頻監(jiān)控存儲解決方案

1、.視頻監(jiān)控存儲解決方案1. 第一章視頻監(jiān)控行業(yè)存儲發(fā)展 多媒體處理技術(shù)和影像壓縮芯片技術(shù)的快速發(fā)展，引發(fā)一場席卷全球的技術(shù)革命。以數(shù)字技術(shù)為主導(dǎo)的產(chǎn)品，以其獨(dú)一無二的優(yōu)勢，在許多領(lǐng)域逐漸地取代以模擬技術(shù)為主導(dǎo)的產(chǎn)品。由于數(shù)字技術(shù)產(chǎn)品相對價格低，再加上穩(wěn)定的性能和廣泛的應(yīng)用范圍，迅速的占領(lǐng)市場，成為數(shù)字化革命的領(lǐng)導(dǎo)者。近年來引起關(guān)注的數(shù)字影像錄像系統(tǒng)(DVR;Digital Video Recorder)即為數(shù)字技術(shù)產(chǎn)品之一，且其已逐漸地在金融機(jī)構(gòu)、居民住宅、公用設(shè)施、無人看守的工業(yè)場所，以及道路交通監(jiān)控等領(lǐng)域，得到非常廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，包含攝影機(jī)、錄像機(jī)、磁帶等幾部分，其運(yùn)作方式是將

2、攝影機(jī)拍攝到的影像信息，存儲至錄像帶上。而DVR系統(tǒng)主要由攝影機(jī)和影像擷取系統(tǒng)、語音傳遞系統(tǒng)、語音接收機(jī)及檢測控制系統(tǒng)等組成，其運(yùn)作方式，則是將拍攝到的影像信息高倍壓縮成數(shù)字信息，存儲到大容量的磁盤陣列中（Disk Array）以實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的集中存儲及快速的查詢及播放。 近年來科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，社會已進(jìn)入數(shù)字化、信息化時代。利用高新技術(shù)預(yù)防、制止、打擊犯罪（即技防），在三大防范手段（物防、技防、人防）中，技防逐漸占據(jù)了越來越重要的主導(dǎo)地位。因此，我們采用了國際上最新的基于IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字安防產(chǎn)品，本著功能齊全、應(yīng)用新穎、投資合理的宗旨設(shè)計本方案。在設(shè)計中充分體現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展的理念，利用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)

3、技術(shù)及圖像顯示技術(shù)。2. 第二章視頻監(jiān)控存儲特點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般具有監(jiān)控點(diǎn)多，攝像頭數(shù)量多，監(jiān)控時間長，采集數(shù)據(jù)的時間往往長達(dá)幾天或幾十天。因此應(yīng)用在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的存儲設(shè)備在數(shù)據(jù)讀寫方式上具有與其它類型系統(tǒng)不同的特點(diǎn)，不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1）編碼器或采集服務(wù)器以流方式寫入數(shù)據(jù)，實(shí)時存儲監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時圖像和畫面，存儲的文件類型為流媒體文件，因此檢索服務(wù)器也會以流方式來讀取已存儲的視頻文件。2）數(shù)據(jù)讀寫操作的持續(xù)時間長。由于攝像頭一般都是7*24 小時工作的，即使采集后視頻數(shù)據(jù)采用分段保存，寫入操作的持續(xù)也有可能長達(dá)2-6 個小時，后期回放時也需要相同的時間。為了保證視頻采集過程中和回放

4、過程不會發(fā)生丟幀現(xiàn)象，存儲系統(tǒng)系統(tǒng)中有必須要有足夠的帶寬。3）除了數(shù)據(jù)讀寫時間長外，由于視頻采集過程中，視頻文件格式一般都不會發(fā)生變化，且碼率保持恒定，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)的讀寫操作還具有碼率恒定，也就是帶寬恒定的特點(diǎn)。4）視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲的讀寫方式與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲和文件服務(wù)器存儲采用的小數(shù)據(jù)塊讀寫或文件傳輸讀寫方式與有著根本的區(qū)別，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)不能采用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等常用的存儲設(shè)備。5）視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般具有攝像頭數(shù)量多，視頻圖像存儲時間長，存儲容量大都特點(diǎn)，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲必須支持大容量，且容量具有高擴(kuò)展性，滿足長時間大容量視頻圖像存儲的需求。近年來存儲技術(shù)高速發(fā)展，存儲設(shè)備價格不斷下降，專

5、業(yè)存儲系統(tǒng)具備了在視頻監(jiān)控行業(yè)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。但是在視頻監(jiān)控行業(yè)，是否需要應(yīng)用SAN 和NAS來解決視頻存儲資源的共享問題，以及行業(yè)用戶是否具備足夠的資金和技術(shù)來應(yīng)用這些技術(shù)，存在許多需要考慮的問題。寬帶的普及，帶寬成本的急劇下降，為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用提供了堅實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)攝像機(jī)數(shù)量急劇增加，海量的錄像資料要求存儲和共享。僅應(yīng)用DVR存儲方式存在數(shù)據(jù)安全缺陷，容量小擴(kuò)展性差，無法集中統(tǒng)一管理等缺點(diǎn)，無法滿足用戶要求近年來存儲技術(shù)高速發(fā)展，存儲設(shè)備價格不斷下降，專業(yè)存儲系統(tǒng)具備了在視頻監(jiān)控行業(yè)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)專業(yè)存儲系統(tǒng)完全滿足網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控大容量、安全可靠、易管理的存儲需求。并可根據(jù)用戶網(wǎng)

6、絡(luò)視頻監(jiān)控規(guī)模及管理需求的特點(diǎn)定制出DAS/NAS/SAN等不同特點(diǎn)的存儲應(yīng)用模式3. 第三章需求分析視頻監(jiān)控對存儲需求還具有以下幾個特點(diǎn)： 1. 對存儲的容量需求彈性比較大，存儲容量的多少隨著畫面質(zhì)量的提高、畫面尺寸的增大、視頻線路的增加都會成倍的增加容量需求。 2. 對存儲的性能要求不高，但是需要能夠滿足長時間的連續(xù)數(shù)據(jù)讀寫，數(shù)據(jù)流量大但訪問請求數(shù)量低。 3. 數(shù)據(jù)保存周期短，一般的監(jiān)控場所數(shù)據(jù)保存一定時間（如1個月）以后便可以刪除。 要為視頻監(jiān)控方案選擇合適的存儲設(shè)備，首先就要估算存儲容量需求。那么根據(jù)現(xiàn)在主流的壓縮方式來計算如下： 錄像保存天數(shù)與硬盤的容量（每天24小時連續(xù)錄像；硬盤容

7、量單位為GB；下列數(shù)值為硬盤實(shí)際使用容量） 4 路 8 路 12 路 16 路 20 路 24 路 1 天 19.2 38.4 57.6 76.8 96 115.2 3 天 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 半個月 288 576 864 1152 1440 1728 一個月 576 1152 1728 2304 2880 3456 從這個表我們基本可以估算出一個視頻監(jiān)控項(xiàng)目中所需存儲設(shè)備的類型。目前監(jiān)控行業(yè)多采用DVR內(nèi)嵌的硬盤進(jìn)行視頻的存儲，雖然這種做法在很長一段時期內(nèi)都發(fā)揮了重要

8、的作用，廉價和安裝方便是其最大的特點(diǎn)，但隨著監(jiān)控行業(yè)的不斷發(fā)展，這種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲方式的種種缺點(diǎn)也明顯暴露出來：1、DVR內(nèi)的硬盤性能低下，成為整個系統(tǒng)讀寫查詢視頻圖像的瓶頸；2、沒有完善的組件和磁盤容錯機(jī)制，無法確保數(shù)據(jù)的安全性；3、DVR的硬盤容量有限，很難滿足多路大容量監(jiān)控系統(tǒng)的要求；4、無法實(shí)現(xiàn)存儲集中管理和共享，增加了管理成本和難度，浪費(fèi)磁盤空間和人力現(xiàn)在，上海世博主會館需要視頻監(jiān)視的區(qū)域包括周邊各主要交通干線、庭院各通道及水面、辦公區(qū)域各通道、設(shè)備管理間內(nèi)、新聞工作室及發(fā)布廳、各接待廳和會議室、電梯間、樓梯間、觀眾大廳、包間通道、主席臺、記者席等。針對上述情況，我們采用磁盤存儲產(chǎn)品與

9、DVR相結(jié)合的方式，為視頻監(jiān)控用戶帶來了高性價比的解決方案，使用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中式存儲，將幫助監(jiān)控行業(yè)用戶徹底解決這些問題。4. 第四章視頻監(jiān)控集中存儲解決方案4.1 一方案介紹通過以上的分析，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)存儲的特性和用戶存儲容量的不同需求，我們建議用戶采用高性價比SATA磁盤存儲系統(tǒng)與DVR相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分級存儲和集中管理的方式，如下圖所示：如圖所示，整個監(jiān)控系統(tǒng)包括三個組成部分：前臺錄像監(jiān)控系統(tǒng)、后臺存儲系統(tǒng)和后臺實(shí)時監(jiān)控及查詢系統(tǒng)。1前臺錄像監(jiān)控系統(tǒng)本系統(tǒng)共有200個以上的前端監(jiān)控點(diǎn)，監(jiān)控點(diǎn)包括高速球機(jī)（或：云臺+云臺解碼器+攝像機(jī)）及報警設(shè)備組成。攝像機(jī)DVR連接，由DVR將模擬

10、的視頻信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后壓縮為MPEG4的IP數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)將音視頻數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_集中存儲系統(tǒng)中。 前端報警設(shè)備（紅外、煙霧、玻璃破碎、振動等各種報警傳感器）可直接與網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器連接（每臺設(shè)備可連接三個報警傳感器），報警設(shè)備的連接可根據(jù)要求布置。安裝在室外的設(shè)備必須選擇適合室外環(huán)境的產(chǎn)品，包括云臺解碼器和云臺等。2后臺存儲系統(tǒng)如上圖所示，后臺存儲系統(tǒng)主要分為兩級，一級為DVR組成的前端短期存儲，另一級為后端存儲管理服務(wù)器與磁盤陣列組成的長期集中存儲。這樣我們就實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控數(shù)據(jù)的分級存儲，前端DVR將監(jiān)控點(diǎn)的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并進(jìn)行壓縮，但由于DVR容量有限，我們只在

11、其上保存幾天的視頻數(shù)據(jù)。更長時間的數(shù)據(jù)我們可以通過DVR有選擇的通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中的存儲管理服務(wù)器中，再保存于容量更大，可靠性更高的SATABeast磁盤陣列中，以供隨時查詢回放。3后臺實(shí)時監(jiān)控及查詢系統(tǒng)其主要由后臺的實(shí)時監(jiān)控服務(wù)器或IP矩陣系統(tǒng)和大屏幕等顯示設(shè)備組成。這樣用戶就可以實(shí)時查看各監(jiān)控點(diǎn)的情況及報警，同時還可通過視頻查詢軟件對集中存儲于SATABeast磁盤陣列及DVR中的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢及回放。4.2 二方案優(yōu)勢通過采用磁盤陣列及DVR結(jié)合為用戶構(gòu)建后臺集中存儲系統(tǒng)，為整個監(jiān)控架構(gòu)提供海量存儲，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的集中存儲和管理此方案的主要優(yōu)勢如下：高性價比磁盤陣列，內(nèi)部采用

12、SATA硬盤，適合視頻監(jiān)控行業(yè)大容量存儲的特性并節(jié)省了用戶投資，外部每個控制器擁有兩個4Gb FC和兩個iSCSI接口，最多可配置兩個控制器，四個FC接口同時工作，速度最高可達(dá)8000MB/s以上，可很好的滿足前端多臺DVR大量視頻文件長期存儲的性能要求同時由于其同時具有FC和iSCSI接口，可滿足用戶在復(fù)雜環(huán)境下的多種存儲連接需求高可靠性磁盤陣列電源，風(fēng)扇，控制器均采用冗余設(shè)計，并支持熱插拔，實(shí)現(xiàn)組件的高可靠性，使視頻數(shù)據(jù)得到最佳保護(hù)SATAbeast的磁盤可熱插拔，并支持RAID0,1,4,5,6,10，50多種方式，并可支持專用熱備盤和熱備盤池通過以上設(shè)計使用戶在實(shí)現(xiàn)高性能的同時實(shí)現(xiàn)磁盤的冗余集中管理，共享存儲空間方案中為用戶實(shí)現(xiàn)了分級存儲，在前端DVR上保存最近幾天的視頻數(shù)據(jù)，然后通過IP網(wǎng)絡(luò)有選擇的將需要長期保存