地市级平安城市视频监控项目.docx
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地市级平安城市视频监控项目
地市级"平安城市"视频监控项目
存储选型
老方是一个系统集成项目经理，在系统集成公司工作多年，积累了多年的系统集成经验。
不过最近，老方这个老干部却遇到了新问题，原来，老方所在的公司接到了大量的视频监控集成项目。
也难怪，现在社会对治安的要求越来越高，而且随着安防行业的发展，很多原来靠人力监控的项目，如今已经全部换成了先进的自动化视频监控系统。
这些视频监控项目也给老方带来了一个不大不小的麻烦，该如何为视频监控方案选择合适的存储系统呢?
其实，由于视频监控系统往往不要求快速的响应时间，后台对存储系统的要求其实幷不十分高端。
但是，视频监控产生的视频文件往往比较大，再加上很多系统都要求保存1-3个月、甚至更长时间内的监控资料，对后台存储系统的容量压力自然是不小。
此外，视频监控对存储的可靠性及稳定性要求也极为苛刻，还要求系统文件能够灵活方便的进行管理，再考虑到成本的因素，选择存储系统也需要十分慎重。
不过老方总结了自己的项目集成经验，为大家讲述了自己在不同规模的视频监控项目中的选型故事，也希望给网友在今后的视频监控项目中的存储选型带来一些参考和建议……
老方的视频监控项目越做越多，积累的经验也越来越深厚，随着“平安城市”政府项目的推进，老方所在的公司接到了更多的视频监控项目。
细心的老方很快发现，这些平安城市的视频监控项目在构建方案的时候，往往存在一些共性的地方。
一般来说，网络多媒体视频服务器（NetworkMediaVideoSever，NMVS）负责前端的视频处理部分，它同时具备了网络视频服务器的视频监控存储方案选型原则
存储区域网建设是视频监控数据存储系统的基础，直接地影响到视频监控数据的安全性，可用性，因此只有紧密结合实际需求才能设计出一套切实可行而又行之有效技术的方案，老方在视频监控行业已经有非常丰富的经验，不过仍然针对这个项目需求做了认真的分析研究，并且将用户地具体需求一步一步地细化，然后结合其他地区存储区域网以往网络集成的经验，最终制定了方案。
在制定方案的时候，老方注意了几点方案原则：
首先是未来的扩展性，存储区域网络建成后的不仅要能够满足目前的应用需求，而且还要能够为将来的存储区域网发展打下良好的基础，这就要求在技术方案必须保持具备相当的先进性，从而保障网络建成后在相当一段时间之内不会落伍，不会被淘汰，因此本方案中采用先进的体系结构、软硬件技术设备，使系统在未来保持尽可能长的生命周期，即达到提高信息化水平、实现先进管理思想的目标，又保护对新系统的投资。
其次，整个系统首要考虑开放式模块化系统，模块化的系统结构方便用户的升级管理，开放式的系统有利于和其他系统的互联实现资源的有效共享。
具体针对用户存储系统的特殊性和数据的重要性，以及长时间的数据存储和随时地查询调用等读写数据的要求。
此外，整个项目对系统可靠性、可用性、灵活性和性价比的要求也是不言而喻的。
此外，老方还注意到另外一个重要的因素，则是尽量采用标准化的产品和技术。
这样，将来无论是扩展、迁移以及互联都有着相当大的选择空间。
老方最终选择的还是IPSAN的存储解决方案，IPSAN中所采用iSCSI通信协议是internetSmallComputerSystemInterface的缩写，实际上是一个互联协议，是SAN结构的一种。
通过将SCSI协议封装在IP包中，使得SCSI协议能够在LAN/WAN中进行传输。
IPSAN是SAN的一种，通过IP实现的SAN，即IPSAN。
支持数据库应用所需的基于块的存储。
虽然是通过IP传输，但iSCSI却是基于块的存储，这有别于NAS的基于文件的存储。
由于基于TCP/IP，iSCSI是被封装在IP包中进行传输的，所以它具有TCP/IP的所有优点，诸如可靠传输，可路由等。
建立和管理基于IP的存储设备，与FCSAN一样，IPSAN也属于SAN大家庭中的一员，它的优点正是FCSAN目前存在的普遍缺点。
低成本
由于通过以太网进行传输，企业可以利用现有的以太网设施来部署iSCSI存储网络，而不需要更改企业的网络体系，所以他的部署成本比较低。
由于对以太网的熟悉程度都比较高，所以培训和维护管理的费用也大大降低。
协议本身没有距离限制
由于使用TCP/IP进行传输，他不但可以在局域网中进行部署，也可以跨过路由设备在广域网中进行部署，大大扩展了iSCSI存储网络的部署范围。
灵活的拓扑结构：
iSCSI不但可以在局域网内部署，还可以在广域网内部署，拓扑结构非常灵活。
易于使用
即使是多个厂家的设备：
iSCSI结构简单，容易理解，协议通用，不同厂家的产品可以有机的结合起来共同使用，极大地保护了企业的投资。
易于扩展
由于iSCSI存储系统可以直接在现有的网络系统中进行组建，并不需要改变网络体系，加上运用交换机来连接存储设备，对于需要增加存储空间的企业用户来说，只需要增加存储设备就可完全满足，因此，iSCSI存储系统的可扩展性高。
针对视频监控用户的需求和数据存储应用特点，IPSAN架构无疑是最合适的，其较FCSAN的成本优势，较NAS的性能优势和数据块级的存储都为IPSAN成为最适合视频监控系统应用的先天性优势。
网络传输功能和硬盘录像机的存储功能（VideoSever+DVR），NMVS是一种对视频、音频、数据进行压缩、存储及处理的专用计算机设备，它在视频监控、网络教学、IP视频会议、视频直播及视频点播等方面都有广泛的应用。
NMVS采用最先进的MPEG4或H.264等压缩格式，在符合技术指标的情况下对视频数据进行压缩编码，以满足存储和传输的要求。
地市级"平安城市"存储需求特点
进一步到地市级的小型平安城市监控项目中，又有一些更为细化的需求。
比如，小型地市“平安城市”对存储的容量需求弹性比较大，存储容量的多少随着画面质量的提高、画面尺寸的增大、视频线路的增加都会成倍的增加容量需求。
但对存储的性能要求不高，但是需要能够满足长时间的连续数据读写，数据流量大但访问请求数量低。
而且对于小型地市的“平安城市”项目来说，数据保存周期并不太长，一般的监控场所数据保存一定时间（如1个月）以后便可以删除。
以老方构建的一个小型地市“平安城市”工程项目为例，监控系统用户多为小区派出所，需要对辖区内的重要区域采取视频监控的措施，保障辖区内的安全。
具体情况如下：
共有10个派出所，分别对各自辖区进行监控，并分别存储视频监控数据。
每个派出所控制300个左右摄像头，10个派出所一共3000个摄像头。
摄像头的视频监控格式采用CIF格式。
所有摄像头全天候24小时监控本辖区。
视频监控数据要求保存1个月。
老方详细的测算了用户视频监控项目对存储系统的具体指标需求，用户采用的CIF视频存储格式每路摄像头的码率约为500kb/s，1路摄像头每天的数据量约为5GB，24小时监控，视频数据存储1个月，则每个派出所所需要的存储空间为：
500kb÷8×3600×24×30×300≈45.3TB，考虑一定的冗余空间，老方建议每个派出所配置46-48TB的磁盘空间。
传输带宽计算：
CIF视频格式每路摄像头的码率为500kb/s，即每路摄像头所需的数据传输带宽为500kb/s，每个派出所全部300路摄像头所需的数据传输带宽为：
500kb÷8×300≈19MB/s，大部分磁盘阵列都能满足这样的带宽要求。
另外，目前市面上主流的视频服务器都能支持100-200路左右的摄像头，而根据用户每个派出所控制300个左右摄像头的实际需求，可以推算出每个派出所最多只需3-4台视频服务器。
IPSAN视频监控存储方案设计
老方最终为项目选定了IPSAN视频存储解决方案，并选择了HstoreSI-1600磁盘阵列。
每个派出所的300路摄像头连接在视频服务器、硬盘录像机或其他视频采集设备上，视频服务器再与存储设备通过千兆以太网双绞线相连。
根据存储容量，本方案中每个派出所采用4台磁盘阵列，每台阵列上安装15颗1TB的SATA-II硬盘，共计60颗。
每台SI-1600磁盘阵列的14块硬盘创建为RAID5，剩余一块硬盘作为热备援盘，以确保存储数据的安全性，保证数据在常规情况下不会丢失。
SI-1600内部采用SATAII磁盘，SATAII硬盘是目前性价比非常高的也是应用最为广泛的磁盘类型。
每台SI-1600磁盘阵列装配15块磁盘，每台阵列的容量为（15-2）×1TB=13TB（注：
15-2是创建RAID5和热备盘所需的2块），4台磁盘阵列的总容量为52TB。
考虑磁盘的实际容量与理论容量不符，且还需为整个监控系统预留一定的冗余度，则52TB的容量完全可以满足用户需求。
方案拓扑图
方案配置清单
HstoreSI-1600磁盘阵列介绍
HstoreSI-1600磁盘阵列可以通过阵列前面的液晶面板和超级终端对阵列进行配置、管理、维护和监控，可在液晶面板中查看阵列当前的状态和运行情况，及配置信息，并且在阵列出现故障、读写错误或其他异常时，液晶面板上会显示错误信息，并有蜂鸣报警，以及时通知管理员。
毫无疑问，SI-1600的前液晶面板的设计为系统管理员带来了极大的方便，并能够让管理员迅速地掌握阵列的操作。
每台SI-1600磁盘阵列都有各自的控制器，大大增加了单台磁盘阵列的稳定性。
HstoreSI-1600整机和所有配件出厂前都进行了严格的稳定性测试，保证磁盘阵列在出现一般性故障时不会造成数据读写中断，或数据丢失等严重后果。
SI-1600可以完全满足视频监控系统长时间工作对存储设备稳定性的要求。
由于监控数据的增长很快，且带有一定的不确定性，所以对于视频监控系统来说，扩展性也是比较重要的方面。
IPSAN有着SAN的架构，扩展时只要根据所需容量添加SI-1600设备即可，不受目前存储环境的影响。
目前在较大型的安防监控行业，对IPSAN已经有大量的应用，正是由于其优良的架构、方便地管理、简便地扩展、比NAS更优异地性能、比FC更低廉的价格赢得了业内的信任。
HstoreSI-1600的实施方便、管理简单，采用目前最具性价比的SATAII大容量磁盘，同样容量的情况下，可把使用的阵列数量减少，降低了投资。
非常具有性价比。
四川工行项目
随着老方经历的视频监控项目越来越多，整个公司在视频监控行业也越来越有名，项目的规格也逐渐爬高。
这不，老方又遇到了一个金融行业的视频选型项目。
银行作为社会最主要的金融机构之一，在安全保卫方面有着极高要求，部署安防监控系统是安保工作的重心。
在安防监控系统部署中，存储系统为监控数据提供存放与保留的空间并管理全部的监控数据，可以说，是安防监控系统的数据核心，运行稳定性直接影响着整个监控系统的正常运行，而且一旦存储系统损坏，将导致监控数据丢失，无法做到取证分析，监控系统也就失去了意义。
四川省工商银行某营业网点
老方遇到的则是四川省工商银行的视频监控项目，原来，四川省工商银行是国内最大的区域商业银行之一，正在考虑在全省各营业网点部署安防监控系统。
老方前面已经经历了视频监控的单服务器内置RAID存储方案的比较，超市iSCSISAN视频存储解决方案，展览馆多级视频存储解决方案、国贸三期FCSAN视频存储解决方案，以及包头钢铁集团的生产流程自动化视频监控NAS网络存储解决方案。
如今，单个片区的集中视频监控系统已经完全不在话下。
不过四川工行的视频监控存储系统却不仅仅局限在单个片区，除了视频监控后台存储系统面临着一些通行的难点外，四川工行视频监控系统的存储系统，还存在一些特殊的难题：
648个营业网点遍布全省
1、项目规模大：
四川工行全省的营业网点一共648个，共计约800余套的存储系统采购量，存储容量超过8PB。
2、实施难度高：
四川省工行营业网点遍布四川全省48.8万平方公里，从市、自治州、区、县、镇各级的营业网点都有实施需求，甚至包括偏远地区。
另外由于业务上线需要，四川省工商银行希望全部实施工作能够压缩在45天内全部完成，给项目实施都带来很大难度。
3、设备可靠性要求高：
四川地区地理环境复杂，既包括湿热的成都平原地带，还包括高海拔的川西高原，对产品适用性、运行稳定性要求苛刻;同时，由于地域与经济差异，营业网点机房环境恶劣，没有信息中心机房常见的UPS电源，温度、湿度与灰尘更是无法保证，为保证视频监控系统7X24小时不间断运行，对存储系统可靠性要求非常高。
4、维护服务要求高：
四川省工商银行网点众多，而且各个网点的信息化程度也参差不齐，大多数营业网点无正规机房，相关专业管理人员配备匮乏，设备统一由安保部门人员看管。
因此存储设备的管理维护，必须简单易行，能够轻松掌握。
此外，考虑到如此多的产品提供、如此广的地域覆盖，客户还要求设备供应商具备完善的本地化服务能力，提供7X24小时、4小时响应的现场服务，并且明确要求四川设有备件库，保证系统稳定运行。
IPSAN构筑视频存储中心
其实单个营业网点的视频监控方案是较为容易的部分，一般来说，每个营业中心大概有4-8路监控点，老方将临近的营业点组合在一起，基本上每16-20个监控的数据集中存储，部署一台磁盘阵列。
麻烦的是将这些监控网点的数据统一上传，不过老方在整体系统的后端构筑了一个更大型的IPSAN，并与前端服务器连接形成统一数据中心，满足各营业网点视频监控数据的统一存储与管理。
项目总计容量超过8PB，全面的覆盖了全省近600个营业网点。
整体项目分布示意图
如今，安防行业视频监控的发展已完成从模拟监控到数据监控的转变。
视频监控系统包括三个组成部分：
前台录像监控系统、后台存储系统和后台实时监控及查询系统。
前台录像监控系统主要用于视频、图片数据的采集，后台存储系统用于监控数据的存储，后台实时监控及查询系统用于视频、图片数据的监控以及回放等工作。
目前监控行业多采用DVR数字视频录像机通过内嵌的硬盘进行数据存储，但随着监控的规模和范围越来越大，DVR数据存储方式的种种缺点也明显暴露出来――硬盘损坏率高;无RAID保护、数据丢失无法恢复;存储容量小;清晰度不高，无法统一管理等问题。
考虑到四川工行视频监控系统的一些具体要求，老方和客户一起对多家磁盘阵列供应商提供的磁盘阵列产品进行了测试和遴选，测试在要求作业带宽下，各个厂商产品的连续运营时间。
最终老方选择了同有飞骥NetStoriSUM430存储系统。
较好契合了安防监控数据存储发展的趋势，克服了DVR的种种缺陷，优化了视频监控存储系统。
NetStoriSUM430存储系统为专业嵌入式控制器架构的IPSAN产品，核心部件如控制器、电源、风扇均采用冗余模块化设计，支持热插拔，产品具有优异的稳定可靠性，尤其适用于视频监控项目对存储系统稳定性可靠性的高要求。
NetStoriSUM430存储系统已经在各个行业中广泛使用，有丰富的使用经验。
根据供应商同有飞骥客服数据统计，截至到目前四川工行项目中所供存储系统备件故障率为0.7%，现场维护服务平均响应时间为3.2小时，完全保障业务系统正常运行。
经过近一年的使用，老方的视频监控存储方案成功的经受住了四川工行营业部监控系统长期、大压力的考验，为四川省工行金融服务的安全提供了保障。
上海世博会安保
视频监控项目
这是上海世博会安保视频监控项目的另外一部分。
根据老方与客户的沟通，图像监控系统设计建设1万多个图像监控点，采用高清数字摄像机以8Mbps高清（1080p）H.264码流进行视频直播，以10Mbps高清（1080p）M-JPEG码流进行视频存储和点播。
在世博园周边辖区达到80个/平方公里，城市化地区达到50个/平方公里，城郊结合及农村集镇达到30个/平方公里，农村地区达到5个/平方公里的监控密度，完成对所有重点目标的图像监控覆盖。
如此大规模的项目在国内尚属首例，在国际上也是绝无仅有的。
三层方案构架
经过老方和客户的联合测试，老方为客户推荐了华为赛门铁克V1800做为主系统的基本存储单元，并推荐华为赛门铁克V1300N做为备份系统解决方案的基础组件。
老方在视频监控方面的经验已经非常老道，老方为该期项目规划了三层视频构架，派出所就近接入前端视频采集点并进行图像编码;分控中心实现媒体流的存储和转发;图像中心实现全网设备的集中统一管理和图像智能处理;
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V1800做为主系统核心存储设备分布于分控中心，实现图像数据的按区域集中存储、集中调用及检索;同时，通过北向SDK接口实现综合运维平台和中心管理平台对系统设备的统一集中管理。
高度可靠的视频监控存储系统
在系统层，V1800采用了配置数据同步检测技术和控制器Firmware双版本技术保证系统上电的可靠性;采用专利的数据保险箱技术在系统意外供电故障时将Cache数据写入硬盘，写入的数据采用1+1镜像备份，提供比Cache电池保护更持久、更安全的缓存数据保护;
此外，V1800采用Active-Active双控制器构架服务，提供极高的系统安全性，为在线更换故障部件和软硬件升级提供技术可能，保证系统长期稳定运行和在线故障检测维修;采用全局热备盘技术有效提升系统磁盘备份的可靠度，并用同样的热备磁盘数提供更高级别的系统保护;采用后端磁盘链路冗余技术避免磁盘故障导致的磁盘组故障，通过冗余链路保证通道的冗余和保护;
希捷企业级硬盘也采用磁盘在线检测技术发现磁盘故障，采用坏道自动修复技术提升SATA硬盘的容灾能力，采用磁盘预拷贝技术对故障磁盘进行拷贝式重构主动替换故障磁盘;
整体系统不但拥有可靠的稳定运营性能，节能方面的优势也极其重要。
系统采用了基于IO的智能休眠和唤醒技术、基于时间的定时休眠和唤醒技术、基于命令行的主机API休眠和唤醒技术三种方式为系统提供服务;采用专利技术，实现10秒钟即可唤醒磁盘提供服务，有效降低因数据拥塞造成系统宕机的可能;
在基础能耗方面则采用专业通信电源系统提高能耗转换比，采用磁盘缓上电技术减低供电系统的功率，有效降低能耗转化损失;采用希捷企业级硬盘的节能技术，有效降低系统基础能耗;采用智能调速风扇，根据机箱问题调整风扇的转速，降低系统的基础能耗。
此外，散热方面采用空气动力学设计，通过倍速风道技术提高散热效率;采用4U/24盘位高密度设计，散热更集中，机房空间更节约，在提高散热效果的基础上，提高机房空间的实用率。
世博园监控系统备份方案
根据老方的规划，浦东世博安保应急备份系统分布在所有派出所。
对于每个派出所而言，都是一套独立的视频监控管理和存储系统，对于整个分局而言，又是可管理可服务的众多末端节点。
系统需要在日常的应用中处于守备状态，仅仅保持前端视频编码器的状态连接，视频数据流并不进行保存;在主系统故障或者连接出现意外，NVR系统立即切换到工作状态，迅速接管所有前端编码器的视频流，并对其进行转发和存储。
整个系统对外提供媒体流的直播、点播和存储的服务。
待主系统或者网络恢复正常后，NVR系统将所有的视频管理权限交还给主系统，继续进入守备状态待命。
为了便于维护管理，在部署多台智能NVR系统的派出所，需要将其中一台配置为装载ESM系统的智能NVR管理功能主机，其余的全部采用装载PSM系统的智能NVR基本功能主机。
这样，就可以通过单一管理界面实现对多台NVR主机进行统一的配置、维护和管理。
根据部署NVR数量的不同，派出所部署场景可以设备数量的不同，分为单机部署和多机部署两种结构。
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稳定可靠的备份平台
V1300N智能NVR硬件系统完全采用成熟的华为OceanStor系统存储产品硬件平台进行开发，为解决方案提供了稳定、安全、可靠的基础平台。
同时，通过针对性的设计，系统还具备一些特色技术服务提供给用户。
在系统层，采用Linux采用系统构架，可以提供比Windows系统平台能够为上层应用软件系统提供更小的资源占用、更灵活的通信资源控制和更加稳定和实用的安全管理功能，可以提供更加安全的防病毒的平台系统，令系统更加安全、稳定、可靠。
在业务层，采用身份认证、分级管理、审计、日志管理等丰富的管理功能，有效的保证了系统运行的安全性和可靠性。
网络层也采用专利的断网前端保护、恢复自动备份技术应对外界突发事故，保证系统的监控数据的安全;采用群集保护技术，保证系统主机的稳定运行。
此外，管理系统可以对通过N+M的配置提高系统的高可用性;智能NVR系统主机采用自动将数据磁盘的基础数据信息记录备份到远程管理主机的安全保护区，保证数据的安全与系统的快速恢复。
存储优化方面也通过专利的视频流动态块控制技术、视频块连续写入技术和合理空间回收技术相结合，对视频数据存储进行优化，从而，既保证了数据的连续性，又避免了磁盘空洞，从根本上杜绝磁盘碎片的产生，保障读、写、查询、删除业务的高速、高效。
在智能标记上，采用基于时间、位置、告警类型、身份信息、设备关联信息和人工标注定义的6类255种标签，通过与系统周边系统相结合，为视频进行自动标记，为海量视频建立清晰精准的目录。
还可基于专利算法和数据挖掘技术建立智能高速检索引擎，结合系统内分布检索技术，在磁盘级采用专利的快速磁盘检索技术，启动微秒级寻址，实现图像的精准定位和秒级检索回放。
在前端视频接入上，采用模拟视频接口轻松实现模拟摄像机的接入;采用开放的接入协议和SDK包，实现任何编码器和网络摄像机的接入，避免了编码器的不稳定或者不同编码器厂家SDK互相存在冲突的问题直接影响NVR系统的工作稳定性，使NVR运行环境更加良好。
客户端集成接入则采用ActiveX或者SDK两种方式向第三方程序提供服务，使智能NVR的功能实现表现的尽善尽美。
此外，通过WebService和SNMP相结合的方式与第三方管理程序进行对接，实现系统集成。
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