印钞厂高清网络摄像机应用系统总体设计 - 安防知识网

如果没有配套的管理软件，客户往往无法实现对网络摄像机的管理，也就是说，对于高清网络摄像机的应用必须提供整体系统解决方案，它涉及网络传输、网络规划、视频存储、图像转发、图像上墙显示，并可对高清海量图像数据进行智能化管理和检索等诸多技术解决方案。所以在企业新安防系统设计时，要设计选择网络视频管理平台，以此为主线，考虑网络结构，设备中心和控制中心的配置模式，因新工房是独立的多层建筑，设备控制中心设在建筑的二层，考虑这种结构和投资的因素，可选择分布式结构。

　　系统架构

　　设备中心

　　新工房监控系统将设备集中配置于二层设备中心，主要包括存储设备和汇聚交换机，及报警和门禁控制主机等。建议设备中心配置管理分终端，方便于设备调试和巡查监视。

　　控制中心

　　老监控中心需升级网络核心交换机，建议将数字视频管理平台设在老监控中心，以便于图像回放和检索。图像的显示也设在老监控中心，网络门禁控制主机也接入老监控中心门禁服务器，进行统一设防/撤防操作。

　　网络结构

　　新工房安防系统以安防专业网络为基础进行综合布线，因为网络摄像机信号交互，依赖于网络，网络视频监控系统就是通过网络进行视频监控系统部署和应用实现。网络环境是基础，一个好的网络环境，才能对网络视频的流畅性和实时性提供一个良好的保障。选用高清网络摄像机都可以采用三级网络结构，百兆接入交换机、千兆汇聚交换机和核心交换机。核心交换机采用双冗余双备份。交换机和链路之间为千兆交换，万兆链路，以便未来发展的扩展和冗余，构成安防专业网络结构，并充分考虑网络安全和冗余性。(网络拓扑图如图1所示。)

　　网络容量计算

　　新工房若采用720P网络摄像机，视频流码率4M，存储码率1.5M，码率系数为1.2，每路负载=(4+1.5) ×1.2=6.6M，按24口百兆埠计算，接入交换机的幷发流量为24×6.6=158.4M，按48口百兆埠计算，接入交换机的幷发流量为48×6.6=384M，设计采用千兆(双口)上联到汇聚交换机，带宽完全够用。

　　新工房视频流接入老监控中心，新工房若全部采用720P网络摄像机，视频硫码率4M，码率系数为1.2，每路负载=4×1.2=4.8M，407路视频流量=407×4.8=1953.6M, 新工房和老监控中心采用万兆链路,带宽完全够用。

　　存储容量计算分析

　　以新工房全部采用720P网络摄像机方案，计算系统存储容量，网络摄像机存储码率选择为每路视频2M/S，新工房407台摄像机，407路视频需存3个月：407×2×60×60×24×90/8/1024/1024=755TB=378块2TB硬盘×20%损耗=454块2TB硬盘,共计908TB，是海量存储。

　　若码率选择为每路视频1.5M/S，407路需存3个月：407×1.5×60×60×24×90/8/1024/1024=566TB=283块2TB硬盘×20%损耗=340块2TB硬盘,共计680TB，仍是海量存储。

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　　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。而视频监控存储系统具有不同于其他IT系统的特点，其主要表现如下。

　　视频监控存储信息是事后使用，写多读少;

　　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。

　　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，保证数据的安全性交易和存储;

　　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，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。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(FC-SAN架构如图2)。

　　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。

　　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 。

　　系统管理平台和显示

　　选择好视频管理平台对图像的录像、存储、回放、检索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。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。