全数字化城市道路视频监控存储解决方案

      第三代全数字化视频监控系统属于集中式存储模式，数据量很大，用于管理存储的服务器也较多，需要专业的存储系统来完成监控录像的存储。 
  
      随着城市经济的快速发展，伴随而来的是车辆的急剧增加。虽然道路基础设施得到了很大改善，但是交通拥挤的状况日趋严重。 
  
      为改善上述局面，各城市正在逐步推广实施各重要交通道口区域实时交通状况图像监控系统计划，即在城市各重要交通道口区域安装一套智能型交通监控系统，通过图像传输通道将各路面交通情况实时上传到道路监控指挥中心，中心值班人员可以据此及时了解各区域路面状况，以便调整各路口车辆数量，确保交通通畅，监控路面车辆违章情况，及时发现并安排处理道路交通事等。无论是闯红灯，还是逆向行驶，只要机动车在通过市区主要路口时违反《中华人民共和国道路交通安全法》，都会被电子警察和摄像监控设备记录下来，违法车辆的信息在公安交通指挥控制中心被及时打印。利用高科技投入管理交通，提高了工作效率，也方便了驾驶员。 
  
      需求分析 
  
      目前，比较成熟的城市道路监控系统解决方案基本上可分为三种模式，即基于传统的模拟监控模式的城市道路监控系统、以硬盘录像机(DVR)为核心的第二代准数字化视频监控模式的城市道路监控系统、以网络视频服务器为核心的第三代全数字化远程视频集中监控模式的城市道路监控系统。 
  
      第一种情况属于传统的模拟监控，采用录像带进行存储，现在正处于淘汰之中，暂不分析。 
  
      第二代准数字化城市监控系统主要以数字硬盘录像机为核心，数字硬盘录像机放置在道路监控前端，与摄像机相连，对视频源信号进行模拟/数字转化压缩后，把录像存储在本地，并可通过城市里的各种网络通道上传到监控中心。由于道路和交通路口的监控点不是很多，通过硬盘录像机可以满足基本的录像存储问题，特别重要的录像或要长期保留的录像可以通过网络上传到交通指挥中心的专业存储设备上进行保存。如果把数字硬盘录像机放在各交通支队的分控中心机房，通过光纤与前端摄像头相连，此时，分控中心接入的视频信号路数可能比较多，数据量比较大，可以考虑使用专业的磁盘阵列来实现大容量存储。 
  
      本文重点讨论第三代全数字化视频监控系统的监控录像和照片存储问题。第三代数字监控系统基本上可分为道路监控前端、传输网络及端口设备、道路监控指挥中心三部分。 
  
      道路监控前端部分设备主要包括摄像机及配套云台、护罩、解码器、雨刷、支架和网络视频服务器(也有人把视频服务器放置在指挥中心)。其中，网络视频服务器作为前端核心设备，通过BNC端口连接摄像机，RS232端口连接解码器或报警探头，RJ45端口连接网络端口设备，用来采集道路现场的视频图像，经压缩编码后再上传到道路监控指挥中心。 
  
      在传输网络方面，可以根据系统对网络的带宽要求、系统周边的网络条件，以及经济性考虑，配置最合适的网络路由。 
  
      道路监控指挥中心作为整个道路监控系统的“大脑”，通过网络连接各道路监控前端，完成所辖道路监控点监控图像的实时显示、控制、存储、管理等功能。其硬件系统主要由监控主机、显示设备、存储设备、打印设备等组成。

      一般来说，城市道路交通监控的监控点非常多，需要存储的数据有监控录像、违章照片，还有道路监控指挥中心的管理系统数据。在指挥中心的存储管理服务器，根据硬件配置的高低可以接受100~150个视频流，所以指挥中心配置多台存储管理服务器。如果采用DAS(直连式)架构，磁盘阵列的空间利用率会比较低，而且存储系统的升级扩容性相对较差，所以建议用户采用SAN架构，具体情况见拓扑结构图。 
  
      方案特点 
  
      本方案主要通过使用专业的存储系统，解决了道路交通监控系统的大容量存储问题、监控录像和照片的数据安全问题、存储系统的扩容等问题，而且还能针对不同监控点的数据安全级别要求，定制不同等级的安全存储空间，从而节约了存储空间。 
  
      1.大容量存储，扩容方便 
  
      如果使用数字硬盘录像机和服务器来存储监控录像，最多可提供不到10TB的存储空间。特别是硬盘录像机和服务器内安装的硬盘超过一定数量后，由于散热的因素，整个设备会变得不太稳定。 
  
      使用专业的存储设备DC-4000磁盘阵列，单套设备不仅可以提供多达50TB的存储空间，整个SAN系统还可以提供几百甚至上千TB的存储空间。 
  
      2.实现安全存储 
  
      专业的存储设备能够对监控录像提供更高级别的安全保护，例如RAID 6可以做到损坏两块硬盘而数据不丢，系统还能正常使用。Roaming功能可以把硬盘从发生故障的设备中拔出，插入到同系列的设备上，但不会丢失硬盘上的数据。另外，独特的散热设计可以保证系统在各种环境下安全运行。
  整个道路监控指挥系统会产生5种数据。第一种是拍摄的违章照片。这种照片的重要性较高，需要保存1年以上。针对这种数据存储的需要，应采用RAID 6进行保护，即使损坏了两块硬盘，上面存放的数据也不会丢失，系统还能正常使用。第二种是重要街道路口的录像。这种监控录像的重要性非常高，数据量较大，建议采用RAID 6对监控录像进行保护。第三种是路段监控点录像。这种监控点的录像重要性一般，建议采用RAID 5进行数据保护，这样即使系统损坏了一块硬盘，上面存放的录像也不会丢失，系统还能正常使用。对于第四种录像，由于录像的重要性不高，没有必要采取保护措施，建议采用RAID 0格式，既提高了录像存储的速度，同时又节约了存储空间。第五种是道路监控指挥系统的数据库数据。它属于数据块数据和非再生数据，所以建议对存储空间采用RAID 6进行保护，同时所存储的卷Stripe(条带化)参数要尽量小一些。这样不仅可以提高存储的性能，而且存储空间的利用率也会更高。 
  
      这种能够根据不同的应用需求提供针对性的存储模式，是传统的监控存储设备无法实现的。 
  
      存储设备选型注意事项 
  
      由于监控领域的系统集成商没有专业的存储工程师，对存储行业也不是很了解，所以建议系统集成商在选择存储设备的时候注意以下几点。 
  
      1.设备的管理和维护要非常简单 
  
      选择具有嵌入式Web管理功能的设备，不需要在管理终端上安装软件，就可以随时随地进行设备的安装调试，维护起来非常简单。ERASTOR所有的设备都不需要专业的存储工程师去安装调试，在ERASTOR工程师的电话支持下，5分钟就可以教会系统集成商的工程师或者用户如何安装调试自己的设备。 
  
      2.选择质量稳定的设备 
  
      存储系统的稳定可靠是压倒一切的，特别是系统集成商和用户都没有专业存储硬件工程师的情况下，设备的安全稳定更为重要。如果产品不稳定，经常发生一些小问题，那么维护的成本将非常高。所谓的Cable-less架构就是整个设备里面没有一根线缆，控制器、电源、风扇、背板、硬盘之间的连接全部都是电路板。因为磁盘阵列中的硬盘数量较多，产生的热量很多，而且传输的信号是高频信号，时间一长，线缆两头的合金金属片会因为氧化产生较大的信号衰减，导致系统不稳定。 
  
      存储产品的稳定性和生产工艺有着非常大的关系。生产工艺可以从电路板的印刷整齐情况、各个部件之间衔接的空间误差大小情况等看出工艺的好坏。例如，硬盘托架和插槽之间衔接松紧程度和硬盘的使用寿命有非常大的关系。因为硬盘中的磁碟在高速转动，如果衔接不紧就容易使硬盘产生振动，从而大大降低硬盘的使用寿命。另外，如果背板工艺差意味着电压和电流波动会比较大，也会使硬盘的使用寿命大打折扣，系统也会经常出现故障。
  什么是Roaming功能呢？举例说，我有2TB的数据存在5块500GB硬盘作为一组的RAID上，如果设备出现问题时，可以把这5块硬盘拔出来，插入到同一系列的任何一台设备上，照样可以读写这些数据。这种功能最大限度地保护了用户的数据安全，对于那种购买多台同一品牌设备的用户尤为实用。 
  
      虚拟卷技术原本是使用在高端存储产品上的一种技术。由于虚拟卷技术的实用性、灵活性，更能满足客户多种应用需求的存储，因此被越来越多地应用在中低端存储产品上。如果客户有3种以上的数据，需要不同的安全保护级别，而且单位数据的大小、传输速度也不一样，这时普通的磁盘阵列很难满足用户的存储需求，而采用虚拟卷技术的阵列就可以满足应用需求。