系統(tǒng)架構(gòu)

　　如果沒(méi)有配套的管理軟件，客戶往往無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的管理，也就是說(shuō)，對(duì)于高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的應(yīng)用必須提供整體系統(tǒng)解決方案，它涉及網(wǎng)絡(luò)傳輸、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、視頻存儲(chǔ)、圖像轉(zhuǎn)發(fā)、圖像上墻顯示，并可對(duì)高清海量圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化管理和檢索等諸多技術(shù)解決方案。所以在企業(yè)新安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要設(shè)計(jì)選擇網(wǎng)絡(luò)視頻管理平臺(tái)，以此為主線，考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)備中心和控制中心的配置模式，因新工房是獨(dú)立的多層建筑，設(shè)備控制中心設(shè)在建筑的二層，考慮這種結(jié)構(gòu)和投資的因素，可選擇分布式結(jié)構(gòu)。

　　設(shè)備中心

　　新工房監(jiān)控系統(tǒng)將設(shè)備集中配置于二層設(shè)備中心，主要包括存儲(chǔ)設(shè)備和匯聚交換機(jī)，及報(bào)警和門(mén)禁控制主機(jī)等。建議設(shè)備中心配置管理分終端，方便于設(shè)備調(diào)試和巡查監(jiān)視。

　　控制中心

　　老監(jiān)控中心需升級(jí)網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)，建議將數(shù)字視頻管理平臺(tái)設(shè)在老監(jiān)控中心，以便于圖像回放和檢索。圖像的顯示也設(shè)在老監(jiān)控中心，網(wǎng)絡(luò)門(mén)禁控制主機(jī)也接入老監(jiān)控中心門(mén)禁服務(wù)器，進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)防/撤防操作。

　　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　新工房安防系統(tǒng)以安防專業(yè)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)進(jìn)行綜合布線，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)信號(hào)交互，依賴于網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻監(jiān)控系統(tǒng)部署和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是基礎(chǔ)，一個(gè)好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，才能對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻的流暢性和實(shí)時(shí)性提供一個(gè)良好的保障。選用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)都可以采用三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，百兆接入交換機(jī)、千兆匯聚交換機(jī)和核心交換機(jī)。核心交換機(jī)采用雙冗余雙備份。交換機(jī)和鏈路之間為千兆交換，萬(wàn)兆鏈路，以便未來(lái)發(fā)展的擴(kuò)展和冗余，構(gòu)成安防專業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并充分考慮網(wǎng)絡(luò)安全和冗余性。(網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。)

　　網(wǎng)絡(luò)容量計(jì)算

　　新工房若采用720P網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，視頻流碼率4M，存儲(chǔ)碼率1.5M，碼率系數(shù)為1.2，每路負(fù)載=(4+1.5) ×1.2=6.6M，按24口百兆埠計(jì)算，接入交換機(jī)的幷發(fā)流量為24×6.6=158.4M，按48口百兆埠計(jì)算，接入交換機(jī)的幷發(fā)流量為48×6.6=384M，設(shè)計(jì)采用千兆(雙口)上聯(lián)到匯聚交換機(jī)，帶寬完全夠用。

　　新工房視頻流接入老監(jiān)控中心，新工房若全部采用720P網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，視頻硫碼率4M，碼率系數(shù)為1.2，每路負(fù)載=4×1.2=4.8M，407路視頻流量=407×4.8=1953.6M, 新工房和老監(jiān)控中心采用萬(wàn)兆鏈路,帶寬完全夠用。

　　存儲(chǔ)容量計(jì)算分析

　　以新工房全部采用720P網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)方案，計(jì)算系統(tǒng)存儲(chǔ)容量，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)存儲(chǔ)碼率選擇為每路視頻2M/S，新工房407臺(tái)攝像機(jī)，407路視頻需存3個(gè)月：407×2×60×60×24×90/8/1024/1024=755TB=378塊2TB硬盤(pán)×20%損耗=454塊2TB硬盤(pán),共計(jì)908TB，是海量存儲(chǔ)。

　　若碼率選擇為每路視頻1.5M/S，407路需存3個(gè)月：407×1.5×60×60×24×90/8/1024/1024=566TB=283塊2TB硬盤(pán)×20%損耗=340塊2TB硬盤(pán),共計(jì)680TB，仍是海量存儲(chǔ)。

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　　存儲(chǔ)解決方案

　　根據(jù)上述存儲(chǔ)容量的分析計(jì)算，可以看出，采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，將需要海量存儲(chǔ)來(lái)匹配，若碼流選擇是2M/S，那么407路數(shù)字視頻存儲(chǔ)容量將達(dá)到近1000TB的需求，存儲(chǔ)設(shè)備的投入成本非常大。若碼流能控制在1~2 M/S范圍內(nèi)，重點(diǎn)視頻碼流達(dá)到1.5M/S，一般視頻碼流設(shè)置為1 M/S，同時(shí)對(duì)視頻抽幀數(shù)，滿足12~15幀要求，使整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量降低，充分考慮投入產(chǎn)出的效率。而視頻監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)具有不同于其他IT系統(tǒng)的特點(diǎn)，其主要表現(xiàn)如下。

　　視頻監(jiān)控存儲(chǔ)信息是事后使用，寫(xiě)多讀少;

　　由于視頻采集過(guò)程中，視頻文件格式一般都不會(huì)發(fā)生變化，且碼率基本保持恒定，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)的讀寫(xiě)操作還具有碼率恒定，也就是帶寬恒定的特點(diǎn);

　　數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。由于攝像頭一般都是7×24 小時(shí)工作的，即使采集后視頻數(shù)據(jù)采用分段保存，寫(xiě)入操作的持續(xù)長(zhǎng)達(dá)8~24個(gè)小時(shí)，后期回放時(shí)也需要相同的時(shí)間。為了保證視頻采集過(guò)程中和回放過(guò)程不會(huì)發(fā)生丟幀現(xiàn)象，存儲(chǔ)系統(tǒng)系統(tǒng)中必須要有足夠的帶寬。

　　針對(duì)這些特點(diǎn)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)存儲(chǔ)方案時(shí)必須要考慮以下幾個(gè)方面。

　　存儲(chǔ)系統(tǒng)的IO性能;

　　系統(tǒng)未來(lái)的可擴(kuò)展性;

　　存儲(chǔ)系統(tǒng)的高可用性;

　　系統(tǒng)的安全性;

　　存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)其他廠家服務(wù)器操作系統(tǒng)的兼容性與標(biāo)準(zhǔn);

　　系統(tǒng)的可維護(hù)性。

　　重點(diǎn)關(guān)注存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性和安全性設(shè)計(jì)。視頻監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。首先數(shù)據(jù)的重要性毋庸置疑，服務(wù)器宕機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)損壞都可以修復(fù)，而數(shù)據(jù)丟失是無(wú)法彌補(bǔ)的，后果非常嚴(yán)重。任何一個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)都需要考慮到存儲(chǔ)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，因此我們?cè)谠O(shè)備選型和系統(tǒng)配置時(shí)，應(yīng)該充分考慮到系統(tǒng)可靠性在今后系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的重要地位。在考慮系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，一方面應(yīng)選擇系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高、技術(shù)成熟的設(shè)備;另一方面，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和配置中應(yīng)發(fā)揮系統(tǒng)的容錯(cuò)特性。

　　例如：磁盤(pán)數(shù)組產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上及硬件組成上完全是冗余設(shè)計(jì)(如數(shù)組控制器、后端冗余光纖環(huán)路、電源、風(fēng)扇、鏈路控制器、雙口光纖硬盤(pán)等)，不存在單點(diǎn)故障，確保整套系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

　　磁盤(pán)數(shù)組可采用不同的RAID保護(hù)級(jí)別，保證用戶的不同需求;

　　所有硬件均可支持熱插入，保證系統(tǒng)應(yīng)用的連續(xù)性;

　　系統(tǒng)數(shù)據(jù)高安全性，可根據(jù)用戶的要求，完成數(shù)據(jù)的隔離或共享;

　　可通過(guò)增加應(yīng)用軟件來(lái)支持物理通路的冗余連接，以提高系統(tǒng)的安全性;

　　在控制器層實(shí)現(xiàn)控制器在線冗余替換，保證系統(tǒng)7×24在線運(yùn)行;

　　控制器內(nèi)的Cache實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)鏡像，保證數(shù)據(jù)的安全性交易和存儲(chǔ);

　　磁盤(pán)數(shù)組提供完善的磁盤(pán)錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，提供全局磁盤(pán)故障檢測(cè)，在磁盤(pán)真正出現(xiàn)故障之前能夠及時(shí)準(zhǔn)確的將數(shù)據(jù)提前復(fù)制到熱備磁盤(pán)，確保了數(shù)據(jù)的底層安全存儲(chǔ)。

　　存儲(chǔ)服務(wù)器的冗余設(shè)計(jì)也是關(guān)鍵，因?yàn)槊颗_(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器將接入64~128路視頻(因產(chǎn)品不同，路數(shù)可能不同)，如果存儲(chǔ)服務(wù)器有問(wèn)題將影響上百路的視頻錄像存儲(chǔ)，故障面很大。建議采用N+M冗余策略，當(dāng)N臺(tái)服務(wù)器正在錄像，中心管理模塊定期向工作中的服務(wù)器發(fā)送心跳信號(hào)，其中某一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，中心管理模塊可以把該臺(tái)服務(wù)器上連接的攝像機(jī)發(fā)送給M臺(tái)備份服務(wù)器其中一臺(tái)上，幷且啟動(dòng)備份服務(wù)器去接攝像機(jī)，切換過(guò)程的時(shí)間依據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況來(lái)定，在網(wǎng)絡(luò)狀況正常的情況下少于30秒。

　　傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用獨(dú)立存儲(chǔ)系統(tǒng)是過(guò)去的技術(shù)限制,但是在考慮未來(lái)系統(tǒng)建設(shè)時(shí)應(yīng)該是面向未來(lái)的, 也就是應(yīng)該采用數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù),通過(guò)集中式或分布式的存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的集中或分布式存儲(chǔ), 方便管理, 便于擴(kuò)展,從而建設(shè)高性能, 高可靠, 高擴(kuò)展, 高兼容的信息存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)。IP-SAN和FC-SAN從性能上都能滿足要求，但無(wú)庸質(zhì)疑FC~SAN的性能更好，可用于重點(diǎn)視頻的錄像(FC-SAN架構(gòu)如圖2)。

　　存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)建議

　　服務(wù)器到磁盤(pán)數(shù)組可采用iSCSI鏈路或FC鏈路。

　　采用NL-SAS盤(pán)作為大量的視頻文件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介，前端訪問(wèn)鏈路可采用IP SAN鏈路或FC鏈路;

　　對(duì)于核心數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用而言，應(yīng)采用更加快速的SAS或固態(tài)磁盤(pán)作為數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)媒介，以響應(yīng)大量的數(shù)據(jù)庫(kù)隨機(jī)IO讀寫(xiě)需求。前端訪問(wèn)鏈路必須采用FC鏈路才能保證整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的性能;

　　建議對(duì)核心數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行基于不同磁盤(pán)數(shù)組的數(shù)據(jù)鏡像，使得核心數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)冗余保護(hù)。通過(guò)此種保護(hù)措施，可使得整個(gè)系統(tǒng)的可用性、可靠性大大加強(qiáng);

　　若采用ISCSI鏈路連接視頻服務(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)，則建議采用10000M以太網(wǎng)交換機(jī)作為連接模式;

　　若采用FC鏈路連接視頻服務(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)，則建議采用光纖存儲(chǔ)交換機(jī)作為連接模式;

　　建議重點(diǎn)的視頻存儲(chǔ)用FC-SAN，一般視頻用IP-SAN 。

　　系統(tǒng)管理平臺(tái)和顯示

　　選擇好視頻管理平臺(tái)對(duì)圖像的錄像、存儲(chǔ)、回放、檢索及視頻分終端的控制、時(shí)鐘同步、設(shè)備監(jiān)測(cè)維護(hù)等都十分重要。高清數(shù)字視頻系統(tǒng)的顯示同樣重要，因新工房的視頻圖像顯示暫時(shí)設(shè)在老監(jiān)控中心，可考慮在控制室加設(shè)2臺(tái)高清數(shù)字顯示器。專門(mén)用于新工房高清視頻顯示。當(dāng)新監(jiān)控控制中心建成后，新控制室的電視墻功能應(yīng)滿足高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的顯示切換需求。高清顯示設(shè)備決定了高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)最終的圖像呈現(xiàn)效果。設(shè)備選擇時(shí)，考慮顯示大屏服務(wù)器支持幾分屏，譯碼器的輸出接口支持的分辨率是否達(dá)到1080P等。