世博中国国家馆视频监控录像存储技术

      摘 要：本文通过对世博会中国国家馆视频监控系统的描述，对重大视频监控项目的录像文件存储技术进行综合性的评价。首先描述国家馆的视频监控系统的组成特点和工程要求；其次介绍世博会视频安全防范监控录像存储的技术特点；最后通过实际的现场实验验证，并得出视频监控录像存储技术的应用特点。

1、世博会中国国家馆简介

　　上海世博会中国国家馆建筑外观以“东方之冠”的构思主题， 表达中国文化的精神与气质。国家馆居中升起、层叠出挑，成为凝聚中国元素、象征中国精神的雕塑感造型主体--东方之冠；地区展馆水平展开，以舒展的平台基座的形态映衬国家馆，成为开放、柔性、亲民、层次丰富的城市广场；二者互为对仗、互相补充，共同组成表达盛世大国主题的统一整体。国家馆、地区馆功能上下分区、造型主从配合，空间以南北向主轴统领，形成壮观的城市空间序列，形成独一无二的标志性建筑群体。综合国家馆的结构和独特的造型，视频监控系统的建立可以有效保障场馆日常运行，其系统建设也是很具有挑战性的。

2、世博会中国国家馆视频监控系统

　　为了满足世博场馆安全和科学系统化管理的需要，为了对随时发生的事件进行全面、及时地了解和追踪，对意外情况能迅速做出正确判断和反应，并给出正确、快速的指挥和处理，整个场馆的监控系统前端设备采用的摄像机数量超过300路高清，视频录像文件的存储保存方式采取硬盘录像机外挂IPSAN的方式，存储时间大约要在两周以上，总存储容量需求在100TB左右。其录像存储结构如下所示：

　　这套视频监控存储设备通过IP网络向所有的视频编码设备，包括视频服务器（NVS）、网络硬盘录像机提供视频监控录像存储空间。其它服务器或监控设备可以直接从磁盘阵列中读取视频监控录像，或者通过视频编码设备读取视频监控录像。

方案优点：

　　1.充分利用网络优势，灵活部署存储设备，授权用户限制保护访问存储的视频数据，有利于外防内控。

　　2.数据灵活调用，对视频监控数据综合应用平台能够做到无缝支持，有利于监控系统功能的扩展。

　　3.网络存储解决方案，简单易用、价格经济，拥有完善独立的配置向导界面，简单轻松完成系统配置。对于那些数据增长迅速的监控存储环境，还有助于降低成本和复杂性。

　　4.大容量、低成本，一套存储系统可以保存300路、长达30天的录像视频。无论存储性能、容量，还是可靠性和可用性，都可以很好地满足关键区域的视频监控存储需求。

　　5.兼容各种视频编码设备，支持多数主流视频监控设备厂商的视频编码设备，包括NVS、DVR和PC-DVR。

　　6.专业可靠的存储设备，并针对视频监控存储的特点在IO、管理等多方面进行了优化。支持Raid 0/1/5/6/10/50等多种Raid级别设置，支持网络冗余，支持电源、风扇等硬件冗余，支持网络故障恢复和系统映像备份等多种增强数据安全性和可靠性的技术手段，并对病毒的侵犯具有出色的防御能力。

3 视频监控录像数据存储技术

      安防产业在国内已经取得了巨大的进步，“平安城市”、“3111工程”、“全球眼”、等重大项目的开展；视频监控在交通、食品、海关、能源、金融、国防等领域广泛应用，市场前景相当看好。而存储系统作为网络数字化视频中的一个重要组成部分，在实际的应用中却经常会出现掉盘、卷锁死等诸多问题，严重影响了整体监控系统的正常使用，所以视频数据专用存储已经成为市场上最关注的安防产品之一。目前的数字视频领域中，最常用的无非是如下四种存储方式：硬盘、DAS、NAS、SAN。这些方式有各自的短板。

　　硬盘

　　DVR、DVS后挂硬盘或是服务器后面直接连接扩展柜的方式，都是采用硬盘进行存储的方式。应该说使用硬盘进行的存储，并不能算作严格意义上的存储系统。其原因包含以下几点：

　　首先，硬盘一般不具备RAID系统，对于硬盘上的数据没有进行冗余保护，即使有也是通过主机端的RAID卡或者软RAID实现。严重的影响整体性能；

　　其次，扩展能力极为有限，无法实现数据集中存储。

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　　再有，硬盘后期维护成本较高，特别是在DVS后挂硬盘的方式，其维护成本往往在一年之内就超过了购置成本。应该说硬盘存储方式不适合大型数字视频监控系统的应用。特别是需要长时间录像的数字视频监控系统。一般这种方式都是与其它存储方式并存于同一系统中，作为其他存储方式的缓冲或应急替代。

　　Direc（Direct Attached Storage），全称为直接连接附加存储，采用DAS的方式可以很简单的实现平台的容量扩容，同时对数据可以提供多种RAlD级别的保护。其连接方式如图1所示：

　　DAS直联存储

　　采用DAS方式，在视频存储单元上部署相关的HBA卡。用于跟后端的存储设备建立数据通道。前端的视频存储单元可以是DVR，也可以是视频存储服务器。其通道可以采用光纤、IP网线、SAS线缆甚至于USB。采用DAS方式并不能同时支持很多视频存储服务单元同时接入，而且其扩容能力严重依赖所选择的存储设备自身的扩容能力。所以在大型数字视频监控系统中，应用DAS存储方式将造成系统维护难度的极大提升。正是由于DAS存储的这些特点，所以这种存储方式一般应用于对于DVR的扩容或者小型数字视频监控项目中。

　　NAS网络附加存储

　　NAS（Network Attached Storage）。全称为网络附加存储，是一种专业的网络文件存储及文件备份设备。同时NAS对数据可以提供多种RAID级别的保护。NAS设备和多台视频存储服务单元均通过IP网络进行连接，按照TCP/IP协议进行通信，以文件的I/O（输入/输出）方式进行数据传输。一个NAS单元包括核心处理器，文件服务管理工具，一个或者多个的硬盘驱动器用于数据的存储。

　　采用NAS方式可以同时支持多个主机端同时进行读写，具备非常优秀的共享性能和扩展能力；同时NAS可以应用在复杂的网络环境中。部署也非常灵活。

　　但由于NAS采用CIF/NFS协议进行数据的文件级传输，所以网络开销非常大，特别是在写入数据时带宽的利用率一般只有20％。所以目前NAS一般应用于小型的网络数字视频监控系统中或者只是用于部分数据的共享存储。

　　SAN存储区域网络

　　SAN（Storage Area Network），全称为存储区域网络，通过交换机等连接设备将磁盘阵列与相关服务器连接起来的高速专用子网。同时SAN对数据可以提供多种RAID级别的保护。SAN提供了一个专用的、高可靠性的存储网络。允许独立地增加它们的存储容量，也使得管理及集中控制更加简化。正是由于这些特点，SAN架构特别适合于大型网络数字视频监控系统的存储应用，可以应对上千、上万个前端监控点的存储。目前SAN主要分为FC-SAN（光纤存储区域网络）和IP-SAN（以太网存储区域网络）。它们之间的区别是连接线路以及使用数据传输协议的不同。虽然FC-SAN由于采用专用协议可以保证传输时更加稳定、高效，但其部署方式、构建成本均较之IP-SAN高出很多，所以目前在大型网络数字视频监控系统中更多采用的是IP-SAN架构。

　　世博国家场馆采取的是给予IP网络的SAN存储架构，全面兼容前端网络数字产品的直接视频录入。针对视频监控这个特殊的行业模式，在系统平台层面上进行优化，前端数字编码设备将数字化后的视频数据直接写入IP-SAN设备中。充分利用系统架构，有效减少设备数量，降低整体系统的管理难度、维护强度，以及能源消耗。

结束语

　　国内外的安防监控系统在经历了911之后得到了大幅度发展，各个安防企业在不断的创新技术、开发产品，通过奥运会、世博会等实际监控需求的考验，在未来的场馆安保监控系统将会融合更多先进的技术，使人员的安全保障不断强化，为社会和谐做出重要的保障。