浅谈：高清网络摄像机在印钞厂应用

　　存储解决方案

　　根据上述存储容量的分析计算，可以看出，采用高清网络摄像机，将需要海量存储来匹配，若码流选择是2M/S，那么407路数字视频存储容量将达到近1000TB的需求，存储设备的投入成本非常大。若码流能控制在1~2 M/S范围内，重点视频码流达到1.5M/S，一般视频码流设置为1 M/S，同时对视频抽帧数，满足12~15帧要求，使整个存储系统的容量降低，充分考虑投入产出的效率。即使这样，存储设备的投入将依旧占到项目费用的1/3，幷成为数字视频整体解决方案的重要部分之一。而视频监控存储系统具有不同于其他IT系统的特点，其主要表现为：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。视频监控存储信息的特点是：

　　· 视频监控存储信息是事后使用，写多读少；

　　· 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，且码率基本保持恒定，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；

　　· 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，写入操作的持续长达8~24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，存储系统系统中必须要有足够的带宽；

　　针对这些特点，我们在设计存储方案时必须要考虑以下几个方面：

　　· 存储系统的IO性能；

　　· 系统未来的可扩展性；

　　· 存储系统的高可用性；

　　· 系统的安全性；

　　· 存储系统对其他厂家服务器操作系统的兼容性与标准；

　　· 系统的可维护性。

　　存储系统的可靠性和安全性设计

　　重点关注存储系统的可靠性和安全性设计。视频监控存储系统是监控系统的重要组成部分。首先数据的重要性毋庸置疑，服务器宕机或者网络损坏都可以修复，而数据丢失是无法弥补的，后果非常严重。任何一个系统的建设都需要考虑到存储系统的稳定性、可靠性，因此我们在设备选型和系统配置时，应该充分考虑到系统可靠性在今后系统运行时的重要地位。在考虑系统建设时，一方面应选择系统运行可靠性高、技术成熟的设备；另一方面，在系统设计和配置中应发挥系统的容错特性。

　　例如：磁盘数组产品在结构上及硬件组成上完全是冗余设计(如数组控制器、后端冗余光纤环路、电源、风扇、链路控制器、双口光纤硬盘等)，不存在单点故障，确保整套系统的安全运行。

　　· 磁盘数组可采用不同的RAID保护级别，保证用户的不同需求；

　　· 所有硬件均可支持热插入，保证系统应用的连续性；

　　· 系统数据高安全性，可根据用户的要求，完成数据的隔离或共享；

　　· 可通过增加应用软件来支持物理通路的冗余连接，以提高系统的安全性；

　　· 在控制器层实现控制器在线冗余替换，保证系统7×24在线运行；

　　· 控制器内的Cache实现实时系统镜像，保证数据的安全**易和存储；

　　· 磁盘数组提供完善的磁盘错误检测机制，提供全局磁盘故障检测，在磁盘真正出现故障之前能够及时准确的将数据提前复制到热备磁盘中，确保了数据的底层安全存储。

　　· 存储服务器的冗余设计也是关键，因为每台存储服务器将接入64~128路视频(因产品不同，路数可能不同)，如果存储服务器有问题将影响上百路的视频录像存储，故障面很大，在视频管理平台设计和存储设计时要充分考虑这单一故障点问题，必须有相应的解决方案。建议采用N+M冗余策略，当N台服务器正在录像，中心管理模块定期向工作中的服务器发送心跳信号，其中某一台服务器出现故障，中心管理模块可以把该台服务器上连接的摄像机发送给M台备份服务器其中一台上，幷且启动备份服务器去接摄像机，切换过程的时间依据网络状况来定，在网络状况正常的情况下少于30秒。

　　传统的视频监控系统采用独立存储系统是过去的技术限制，但是在考虑未来系统建设时应该是面向未来的， 也就是应该采用数字存储技术，通过集中式或分布式的存储系统实现信息的集中或分布式存储， 方便管理， 便于扩展，从而建设高性能， 高可靠， 高扩展， 高兼容的信息存储基础架构。IP-SAN和FC-SAN从性能上都能满足要求，但无庸质疑FC~SAN的性能更好，可用于重点视频的录像，以往的应用实践也已证明。

　　存储基础架构建议

　　服务器到磁盘数组可采用iSCSI链路或FC链路(链路参数对比如表2)。

　　· 采用NL-SAS盘作为大量的视频文件数据存储媒介，前端访问链路可采用IP SAN链路或FC链路；

　　· 对于核心数据库应用而言，应采用更加快速的SAS或固态磁盘作为数据库数据的存储媒介，以响应大量的数据库随机IO读写需求。前端访问链路必须采用FC链路才能保证整个数据库访问的性能；

　　· 建议对核心数据库数据进行基于不同磁盘数组的数据镜像，使得核心数据库数据实现冗余保护。通过此种保护措施，可使得整个系统的可用性、可靠性大大加强；

　　· 若采用ISCSI链路连接视频服务器和存储系统，则建议采用10000M以太网交换机作为连接模式；

　　· 若采用FC链路连接视频服务器和存储系统，则建议采用光纤存储交换机作为连接模式；

　　· 建议重点的视频存储用FC-SAN，一般视频用IP-SAN 。架构示意图如图3、图4所示。

　　系统管理平台和显示

　　前面已经谈到建立数字视频管理平台的重要性，数字视频的数字化、网络化、智能化等功能的特点，都因数字化的真正实现而使视频管理平台的建立更加的灵活，同时其技术的要求也更高，如数字视频的网络化对网络的安全、维护和管理提出高要求；智能化对平台管理软件的功能更是趋之若鹜；选择好视频管理平台对图像的录像、存储、回放、检索，以及视频分终端的控制、时钟同步、设备监测维护等都十分重要。我们在测试数字网络摄像机时，也借助《安全与自动化》和《安全工程商》杂志了解了各家的数字视频管理平台软件测试评价，以及用户的评价。选择中盛益华和睿捷两家公司的数字视频管理软件进行了解对比，与公司的技术人员进行技术沟通和交流，了解多路并发报警联动视频处理，如延迟问题解决方法，以及视频图像存储服务器的处理能力，平台软件的开放性等，两家的平台软件能接入各主流品牌的高清网络摄像机，操作接口简洁，集成功能较强，可按照用户的需求提供完整的数字视频管理平台解决方案。

　　高清数字视频系统的显示同样重要，因新工房的视频图像显示暂时设在老监控中心，可考虑在控制室加设2台高清数字显示器。专门用于新工房高清视频显示。当新监控控制中心建成后，新控制室的电视墙功能应满足高清网络摄像机的显示切换需求。高清显示设备决定了高清视频监控系统最终的图像呈现效果。设备选择时，考虑显示大屏服务器支持几分屏，译码器的输出接口支持的分辨率是否达到1080P等。只有配置了合适的高清显示设备后才能称之为完整的高清视频监控系统。

　　结语

　　高清网络摄像机的应用将是大势所趋，因为它能实现我们的需求目标，看清楚人的脸。同时，纯数字化又为我们提供了更多的功能，如视频智能分析等。在写此文前，我们已开始对一线品牌的高清网络摄像机进行实地场景测试，安装了一台PoE网络交换机，先后接入了海康威视、松下、索尼、博世、安讯士等厂家的高清网络摄像机，通过浏览器进行了显示观看，了解图像清晰度，显示效果。从码流实测来看，好的图像质量码流都在4兆左右，这样存储的压力非常大，但图像的质量的确是质的飞跃。在工房看机台人员能很好地看清楚人的脸，完全是我们追求的方向。然而当前考虑到投资成本等因素，在新项目中720P网络摄像机是我们首选，随着存储技术和介质的发展，以及存储硬件成本的下降，如果今后要实现系统性能的升级，那么在不改变任何现有硬设备和布线状态的条件下，提升录像码流大小，即可以大幅提升系统的整体性能表现，仅需要增加一些硬盘存储即可。所以在本文中对关注的几个技术问题进行研究探讨，如高清网络摄像机的实际码流大小选择，存储的容量和解决方案、管理平台的选择等，希望能与大家进行共享，以便继续应用探讨。