单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,安防监控及调度系统设计,贝谷科技股份有限公司,（2011年11月28日）,一、调度系统概述,一个完整的安全信息化智能管理系统，,起到的作用是,“事前预防、应急指挥、事后调查”的重要保障系统，应当具备以下功能：,1.三级监控两级管理的多级联网功能，建立从,总指挥中心,到,分指挥中心,再到,各值班室,的监管模式，做到前端信息的共享，便于领导的远程监督、管理，和出现事件时的指挥统筹。,2.针对,矿区,的管理结构和工作流程，实行严格的权限角色管理功能，包括对视频图像的浏览和控制权限，各种报警信息的处理权限。,3.集成化平台管理，将各个子系统建立在一个安全监控的管理平台下，进行日常的监管及调度协调；在发生突发事件时，作为应急指挥、救援、处置联动的协调平台；,4.在发生突发事件时，能够提供事后调查的证据，为改良决策提供科学的依据；,5.设备管理功能，能够输出系统内设备的报表，便于对设备的统一管理及全面运行维护；,6.电子地图导航功能，通过电子地图，可以对系统的所有设备进行操作控制并采集数据；,7整个系统架构采用IP/TCP网络架构，有线网络+无线网络多种传输方式为辅的系统应用,8整个生产指挥调度系统包括以下子系统视频监控系统、语音通信系统（有线、无线）、远程视频会议系统、人员定位系统。,1.1 系统架构设计,整体架构采用数字化联网监控方式，为保证监控系统的安全稳定运行，网络传输采用独立网络。在监控中心安装核心交换机，采用光纤对各交换机进行连接，通过视频编码器将监控图像接入到网络系统中并,提供iVS（IP Video Surveillance）IP智能监控解决方案，集视频编解码,（双码流）,、网络存储,（,iSCSI,）,、管理平台和传输网络四大平台为一体，致力于打造一个开放、标准、融合、高效的监控系统,优点：具有通过网络端客户端可以随时在办公室、公网查看矿井、厂区内任何监控点。,1.监控系统,1.2 组网架构,1.3 IP网络、IP视频、IP信令、IP存储融合,1.4,IVS的数据流和控制流示意图,编码器支持双码流功能，可直接对IP SAN进行ISCSI数据块写入，避免了传统“DVS流媒体方案”中由流数据转文件系统所引起“哑铃效应”（传统方式中，前段海量流数据经流媒体服务器转为大量文件进行海量存储，流媒体服务器瓶颈引发存储效率低，文件检索效率低，集群管理复杂及系统稳定性差等诸多问题），提升了系统性能和稳定性，尤其是大规模监控网络的可靠性。此外，H3C将基于高端以太网交换机平台推出通用媒体服务器，在该设备上实现视频流的分发及ISCSI块存储，从而减少编码器对ISCSI的依赖。IVS方案是目前唯一可以保证大规模监控下“监、控、查、管、存、用”综合性能的IP监控方案。,采用这种方式，同时为IP SAN存储空间的运营提供了基础,1.5,控制中心及分控中心,控制室中心采用电视墙来监控实时图像，实现前端图像编码回传，解码上墙。在电视墙上看实时图像。,控制中心主要设备由存储服务器、视频、数据管理服务器、存储柜、解码器器、电视墙（电视墙由3*3液晶拼接屏24台21英寸液晶监视器组成12+3*3+12的组合）；,学生宿舍分控中心主要设备3台四路解码器和1台单路解码器、1台分控管理服务器及将现保卫中心外侧12台21寸监视器+1台52寸监视器作为显示部分（6+1+6显示屏）。,分控中心主要设备由于2台四路解码器、1台分控管理服务器及将现中心保卫内侧8台21寸监视器作为显示部分（2*4显示屏）组成,1.6 控制中心液晶电视墙,1.7,存储系统设计,综合监控存储系统建设中，必须考虑影像数据的保密性和对网络带宽的影像，监控录像数字化采用分布式存储集中管理的网络存储技术已经成为主流应用模式。IP智能监控存储系统，采用专业标准的存储设备，进行分布式存储集中管理数据存储模式,由于采用标准、专业海量存储设备存储监控录像，无须受到像DVR或DVS模式因为操作系统限制，最大2T容量限制。以及CPU处理能力的限制只能存储低码流CIF格式，采用专业存储设备，可根据实际业务需要任意设定图像存储格式，提高画质质量，实现高清晰的监控。,可选FULL HD（1080P）、HD（720P）、D1、2CIF、CIF等多种不同清晰度监控画质，音频上可扩展支持必要的扩展G.711/G.723/G.729标准，确保实时监控画质、音质。还原历史监控影像完全相同，并可支持高清，达到清清楚楚监控、事后取证准确、精准支撑决策的监控效果，真正实现监控系统部署的意义,采用标准、专业存储设备集中存储监控录像，保障监控数据安全、系统安全。,存储容量不受限制，存储系统采用分布式存储集中管理设计，配合虚拟化技术无限扩展能力，监控录像保存周期和保存数量可随需延长。,存储系统采用企业级SATA硬盘，其安全性远高于IDE硬盘，可保障监控数据的安全性，事后监控、调阅、调查有充分保障。,硬盘可实现RAID保护，并采用热备盘进行二级保护，进一步保障监控数据的安全性。,采用数据块指针纪录技术，实现历史影像资料的基于指针数据库的检索，检索效率相对基于影像基于文件检索速度从数十分钟提高秒级，同时指针数据库考虑考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施；支持按图像来源、纪录时间、报警事件类别等多种方式对存储的图像数据进行检索，支持多用户同时并发访问同一数据源。,389个摄像机 9 天 CIF格式存储数据,389*9*1536K*3600*24/1024/1024/1024/8*1.1*1.1/0.93=54.TB共计实际容量54TB。,因为要求部分重点需存储需15天,所以硬盘放大到64T.本次项目中采用 H3C VX1500存储设备，单台满配16块2T企业级SATA二代硬盘。因此此次需要配置1台VX1500，1台磁盘柜总共配置64块1TB 企业级SATAII硬盘。,如何解决数字监控中的“哑铃效应”问题,iSCSI块存储技术在IP 监控中的应用,l 传统数据监控方案中的“哑铃效应”问题,DVR（Digital Video Record，也叫数字硬盘录像机）的出现使得监控由模拟时代进入数字监控时代，到了今天，DVR已经被广泛应用于各种监控应用场合，成为了最主要的数字监控设备。DVR本身是一个多功能型产品，可完成模拟图像数字化，本地存储，网络浏览等诸多功能。DVS（Digital Video Server，视频服务器），可认为是不带本地硬盘的视频服务器。多功能是DVR/DVS的最大优势，同时也是其最大的问题所在，由于本身需支持多种功能，性能不可避免的受到影响。“什么功能都有一些（实时看、前端控制、本地图像存储、远程浏览等都可实现），但什么功能都不强（看得不够清楚、控制时延大、存储不可靠、回放图像差等）”是对DVR/DVS最贴切的评介。,当需要实现集中存储或支持多人同时看一个监控点时，中间通过流媒体服务进行转存或复制。如下图所示：,这种方案是当前DVR监控中最常用的方案。当规模小或是用户对监控的要求不高时，尚可以应付，但是当监控系统规模变大时，很容易形成“哑铃效应”问题。,首先是如何将流数据切成一个个文件进行存储，满足监控应急响应的要求，所有监控应用中，在事故处理时，都希望可以尽可能及时的回放历史图像。所有历史图像回放都是通过调用播放存储下来的视频文件形成的，由于文件形成期间，管理人员是无法读取该文件的，比如很多“DVR流媒体服务器”方式的监控应用中，采用每半小时形成一个视频文件的方式对监控图像进行存储，这就意味着在当前时刻以前半小时以内的历史图像是无法调用的。但在紧急事件发生时，人们希望能够尽快看到历史图像，甚至要求可以随时回放，这样又要求数据流形成文件的时间间隔尽可能短，但时间过短又会给造系统成巨大的性能压力。所以在大规模监控系统，形成文件的时间间隔和人们对监控系统及时响应的要求必然形成无法调和的矛盾。如以5分钟形成一个视频文件考虑，每个监控点一天就将产生近300个文件，如果每个监控点的历史图像要存储30天，就意味着每个监控点需要产生近9000个文件，对于一个大规模监控系统，如1000路，系统将需要处理900万个文件，系统必然不堪重任。,其次是流媒体服务器的性能瓶颈问题，这种方式下，流媒体服务需将视频流数据转换为文件进行存储。由于前端存在大量的视频流数据，后端需要进行大量的文件存储工作。流媒体服务的处理性能，带宽等都容易成为性能瓶颈。整个系统的性能分布成哑铃状，两端大，中间小，这也是“哑铃效应”名称的由来。实际上，在很多大规模监控方案中，为了解决流媒体服务器性能瓶颈的问题，一般会采用流媒体服务器群的方式完成这些功能。但多个流媒体服务器又会引入新的问题，如多个服务器之间如何进行负载分担？某个服务器Down掉后，系统如何将该服务器上承载的流量切换至其他服务器？这些服务器如何管理？如何共享一个存储空间？等等，解决这些问题需要一个非常优秀的集群管理系统，增加系统复杂性的同时，还额外需要一笔不菲的预算，更遗憾的是，目前业界还未见到有一个很好的集群管理系统可以很好的解决该问题。,第三个问题是检索的效率，文件系统本来是为随机读写的数据管理应用设计的，检索效率较低，一个含几百万个文件的系统的检索效率很难想象的。所以，当系统规模扩大后，传统数字监控方案的效率下降很快。,此外，该方式还将带来其他诸多问题，不一一描述。,综上所述，我们可以发现，“哑铃效应”问题的根源在于两点，一是文件系统本身的机制，二是流媒体服务器性能瓶颈。,解决之道,iSCSI块存储（iSCSI，即internet SCSI，基于IP的SCSI协议，SCSI的全称是Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）的存储方式引入监控中，从而有效的解决了大规模数字监控方案中的“哑铃效应”问题。,不同于文件的随机读写，监控系统中的视频数据实际上是可采用顺序读写方式的，当存储时间到期后可对原有视频数据进行依次覆盖。利用这点，采用iSCSI块方式进行视频存储可以很好的规避文件系统工作机制和流媒体服务器性能瓶颈的问题。,当某个监控点的图像需要进行集中存储时，前端编码器与IP SAN设备建立iSCSI连接，然后将存储视频流进行iSCSI协议封装，直接采用数据块的方式将视频数据写入IP SAN存储设备中。通过这种方式，监控视频数据的存储不需要转换为视频文件，自然也不需要流媒体服务器。从而有效的规避了引发“哑铃效应”的文件系统问题和流媒体服务器性能瓶颈问题。具备良好的可扩展性，无论监控规模有多大，整个系统不会存在性能瓶颈。,这种方式下，由于所有视频存储流量都采用P2P方式直接进行存储，通过优化存储设备的分布式部署和网络的路由，可以很容易的实现整网流量的优化，避免网络的带宽瓶颈。,IP SAN设备完成某个监控点视频数据块的存储工作后，根据监控点的IP地址、写入视频数据的起始和终止时间，自动生成一个块索引值。DM（数据管理服务器）和IP SAN之间通过Polling机制进行通信，获取最新的视频存储信息。对所有监控图像的检索等通过DM完成。,这种方式不仅具备良好的可扩展性，同时，由于对视频数据的存储和检索回放等都是直接通过iSCSI数据块操作完成的，因此可实现对历史图像的随时回放及精确到秒级的检索，满足客户应急响应的监控需求。,当然这种方式必然对监控厂商的技术积累和实力提出了更高的要求，如要求编码器支持双码流，实时监控视频流和存储视频流可以独立编码，同时编码器支持iSCSI协议。双码流是现在所有高端编码器的基本要求，实现的厂商较多，编码器支持iSCSI则要求监控厂商同时具备专业的存储技术积累，对于目前的多数监控厂商而言，存在一定的技术门槛。,1.8 IP SAN监控存储系统特点,集中统一