您当前的位置: 首页 > 养生

视频监控存储技术应用与优化

2018-10-29 12:01:29

视频监控存储技术应用与优化

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。而随着监控点越来越多,视频存储就显得相当重要。

视频监控存储技术

1、DVR存储。DVR存储是目前常见的一种存储模式,编解码器设备直接挂接硬盘,目前多可带8盘硬盘。但由于编解码设备性能的限制,一般采用硬盘顺序写入的模式,没有应用RAID冗余技术来实现对数据的保护。随着硬盘容量的不断增大,单片硬盘故障导致关键数据丢失的几率在同步增长,且DVR性能上的局限性也影响了图像数据的共享及分析。这种方式的特点是:价格便宜,使用起来方便,通过遥控器和键盘就可以操作;DVR方式适合于小规模、分布式的部署。国产DVR产品例如海康、大华的产品,都已经十分成熟。

2、编码器直连存储。编解码器外挂存储设备,通过编解码器的外部存储接口连接,主要采用SATA、 USB、iSCSI和NAS等存储协议扩展。这种方式可以实现编解码器容量的再扩展,适合于中小规模安防存储的部署,监控视频数据通过RAID技术在可靠性上得到了一定保证。其中SATA/USB模式采用的直连方式,不能共享并且扩展能力较低,目前应用逐渐被淘汰;IP络(iSCSI和NAS)方式下具有更好的扩展能力和共享能力。比如的系列络存储产品就可和多个主流厂商的编码设备实现视频数据的直接写入,减少了服务器中转这一环节,在性能提升的同时也节省了用户的投资,但是这种方式由于需要依靠流媒体服务器进行数据的转发和检索,容易在流媒体转发这一环节出现瓶颈,且目前直写通常采用NAS存储方式,由于NAS自身的文件协议等原因,导致在多节点并发写入数据时效率不高。

3、集中存储。服务器连接前端编解码器,通过流媒体协议下载数据,然后存放到存储设备上。服务器和存储设备之间可以通过SAS、 iSCSI、NAS、FC协议连接。集中存储方式适合于大中型平台的部署。集中存储方式中,IP连接模式(iSCSI)和FC连接模式有良好的扩展能力和可管理性,是目前采用较多的方式之一。从实际的部署和效果来讲,FC存储由于强大的性能和数据处理能力,在节点较多的监控环境里较为合适;而IP存储由于性能和扩展性的限制,在中小型应用中能具备更高的性价比。

4、NVR存储。在视频监控系统中,NVR是模拟录像机和硬盘录像机的理想升级换代产品,是在原来DVR基础上实现的免除视窗操作系统和电脑配合的单机独立操作设备。由于NVR采取高度集成化的芯片技术,拥有先进的数字化录像、存储和重放功能,不需要更换和存储录像带,无需电脑配合和日常维护,因此,能够实现高分辨率(可达到Full-D1分辨率)、高质量实时监控,并且简单易用。简单来说,NVR系统的安防存储将传统的视频、音频及控制信号数字化,通过NVR设备上的络接口,以IP包的形式在络上传输,在DVR的基础上,实现了系统的络化。

应用当中,尽管NVR系统具有计算机快速处理能力、数字信息抗干扰能力、便于快速查询记录、视频图像清晰及单机显示多路图像等优点。但是,从本质上来讲,NVR不仅没有解决DVR系统中存在的模拟传输的缺陷,也没有很好地解决络传输视频流后带来的更多管理问题。实际上,每个NVR形成了一个独立的监控中心,给全监控的实现造成了更大的复杂性。在诸如远程控制、多层级扩展性以及组能力等方面,还有待提高。

视频监控存储应用特点

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。视频监控系统中采用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。

1)数字视频编码器或视频服务器以流媒体方式将数据写入存储设备,实时监控点回传的图像和画面以流媒体方式保存在存储中,回放工作站以流媒体方式来读取已存储的视频文件。这种读写方式与普通数据库系统或文件服务器系统中存储采用的小数据块或文件级读写方式完全不同,因此视频监控系统存储在技术参数要求方面与其它应用系统有较大的区别。

2)大型的视频监控系统中往往有个,甚至更多个监控摄像头,每个摄像头一般采用D1格式回传图像。每路D1图像的码率为2Mb/s,所有摄像头累加超来总共需要MB/S的带宽。

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,视频图像的帧率一般都在帧/S之间,也就是说在存储的读写操作中,必须保证每1 /25秒内都能够达到MB/S的带宽,否则图像采集或回放就会出现丢帧现象,除非存储设备本身配置一个大容量的缓存。因此视频监控系统存储不仅要求带宽大,还要求带宽恒定。

3)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,即使流媒体文件采用分段保存方式,写入操作的持续时间也有可能长达个小时,后期回放时也需要相同的时间。因此要求存储具有超强的长时间工作能力,保持长时间的稳定性。

4)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,因此存储容量需求巨大,且随着图像存储时间的增加,存储容量需求呈线性的、爆炸性的增长。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。

5)数字视频编码器一般对外提供标准的IP接口或iSCSI接口,通过在ADS、城域或专用络上传输TCP/IP协议包文或iSCSI协议包文来向后方监控中心回传数据。如果存储设备具有与数字视频编码器相同的接口,编码器就有可能直接将数据写存储,从而就会大大减少监控系统的数据传输环节,提供数据存储的效率。

视频监控存储的优化

从模拟监控到数字监控,再到全IP的数字监控,视频监控应用经过近20年的发展,已经步入全数字化的络时代,也就是第三代远程视频监控。从存储的角度看,采用的设备正逐渐从传统的硬盘录像机(DVR)过渡到iSCSI磁盘阵列。以深圳市南山区平安城市监控项目为例,此项目以社区为单位进行存储,每个社区监控路数为300路左右,总共约1万路。每个社区需要的存储量大约为16TB~18TB。北京威视数据系统有限公司(以下简称威视数据) 为此项目提供了192台iSCSI磁盘阵列。基于iSCSI的存储解决方案为什么会受到视频监控行业用户的青睐呢?

80%用IP存储

在传统视频监控领域,比如楼宇等监控点非常集中的监控存储系统中,用户还是习惯采用DVR模式。DVR模式非常适合本地监控和监控点密度高的场合,不仅投资低,而且可以很好地支持本地存储设备。其缺点是络功能弱,而且扩展性差。清华大学信息技术研究院数据安全研究所刘宏介绍说: 如今,多数客户需要监控的点很多而且分散,通常超过32路,每天产生的数字录像量很大,并且录像需要保存的时间往往超过一个月或更长时间,DVR本机所配的硬盘根本无法满足大容量、高稳定性的需求。像平安城市这样的大规模监控系统,不仅要保证存储系统的容量和可靠性,还要能够部署在广域中,实现数据的集中存储与管理,让原本各自封闭的系统互连互通。基于IP的存储方案可以解决上述难题。在平安城市项目中,80%都采用了IP存储解决方案。

DVS+IP SAN待完善

虽然大多数的平安城市项目都选择了IP存储解决方案,但是,一个通用的IP SAN存储解决方案是不是拿来就可以用,而且一定能够达到的效果呢?刘宏表示: 为了满足用户对存储性能、功能和稳定性等方面的需求,同时考虑到成本,定制化的存储解决方案才是未来的趋势。

从以往情况看,国外厂商主推的都是高端产品,其产品每TB的成本通常比国内厂商产品的成本更高。对于视频监控应用来说,价格是非常重要的,而且中低端的存储设备已经够用,因此主推中低端产品的国内厂商就具有一定优势。威视数据于2007年初发布了简单、灵活、高性价比的MacroStor DEA系列磁盘阵列,充分考虑了视频监控系统对性能、功能以及管理和扩展方面的需求,进行了优化设计。

从实际应用来看,许多选择IP SAN存储解决方案的用户都采用了数字视频服务器(DVS)+IP SAN的架构,但是这种架构容易出现性能上的瓶颈。例如,单台服务器承载前端监控点的数量有限,一般当承载到70~90路时,服务器就会出现瓶颈。而当前很多新的监控项目往往都达到上百甚至上万个点,用户不得不购买大量服务器,一方面增加了采购成本,另一方面也增加了系统管理成本。为了解决这一问题,威视数据正着手研发新一代专门服务于视频监控的存储设备 具有直写功能的监控存储设备。该设备直接从DVS获取视频数字信号,然后进行解包,并将视频信号进行存储,同时建立第三方的视频信息索引。通过一台服务器可将所有IP SAN的索引汇总,建立总表,并对外提供访问、查询服务,不仅可以解决服务器瓶颈问题,也可以解决众厂家DVS无法相互兼容的问题。

视频应用与普通的IT应用差别十分明显。普通IT应用主要是突发数据,数据流量时大时小,落差非常大,对延时不太敏感,主要要求瞬时的高带宽。比如在数据库的应用中,无论是FC SAN还是IP SAN,只要能以快的速度将数据写入即可。在这种情况下,性能是由带宽决定的。

视频应用则完全是另外一种情况。视频流是典型的持续数据流,在相当长一段时间内,数据流量基本保持不变,不能大幅度抖动,对延时非常敏感,但并不要求太高的带宽。而通用存储设备是针对普通IT应用开发的,支持视频流的能力较弱,高带宽大多被浪费,而且支持的视频流数量非常有限。采用通用存储设备,当视频流并发数增加时,即使带宽使用率很低,也经常出现视频梗阻的现象。

定制化的视频存储设备与通用存储设备的不同在于,它可以对视频流进行优化和管理,以的系统资源保证视频流稳定,并尽力保证持续传输,而不是瞬间传送的数据量。定制化的存储设备可以支持更多的并发视频流。定制化的视频存储设备内部增加了对视频流进行监控和管理的功能,可以针对视频流的特点进行硬件配置的化设计,而通用存储设备往往只能看到系统带宽的使用情况。从性能方面看,通用的IP SAN一般只能支持200路视频流,而针对视频应用优化的IP SAN可以支持300路视频流甚至更多。Intransa推出的BB6000视频系列存储产品,就是专门针对视频监控应用推出的定制化IP SAN产品,其容量超过400TB,性能可达880MB/s,并且可以通过强大的图形界面进行管理。

信用卡代还
水上蹦床
垃圾车厂家
推荐阅读
图文聚焦