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视频监控的图像存储系统和保存周期的技术知识

    概述

    近年来,由于人们对人身伤害和财产损失问题关注普遍增多,闭路电视(Closed Circuit Television,CCTV)系统开始大规模的增长。闭路电视(CCTV)是一种视频监控技术,它可实现在各种不同环境中进行视频监控。目前,CCTV技术已被广泛用于仓库、零售商店、娱乐场、自动取款机和其他公共或私有的高安全/高风险地区,它的目的就是用录影这种可在犯罪起诉中作为证据的方式来降低犯罪率。
 
    纲要
   
    随着数字监控系统的普及,特别是一些大型设施中开始普遍安装监控装置,数据存储变得越来越重要。根据数据存储容量的要求,有一系列可以用来存储 CCTV 数据的选择。本文主要介绍了以下几方面:

    1. 介绍 RAID 存储设备如何应用于视频监控和保安应用;

    2. 举例描述一种安装方法;

    3. 提供决定具体需求的指导方针。
 
    传统存储设备
   
    早期的模拟 CCTV 系统用VCR磁带来记录事件。如果犯罪行为发生,磁带便可作为证据提供给警方。这种方法虽然简单,但是警方需要花费大量时间快进或快退磁带才能找到相关的事件。
   
    录像机有很多参与工作的零活部件,这使得它们很容易被磨损,而且磁带质量本身也会随着时间和多次重复使用而下降。
 
    先进的数字存储解决方案

    CCTV 提供商现在开始转向应用数字 CCTV 系统来实施更广泛的安全监控。和模拟系统相比,数字 CCTV 系统具有更多的特性和好处,比如更高的分辨率和帧速率,即时、随机地对一特定时间或某个摄像机进行访问,复制图像时不会使质量降低,相同的空间可以提供更大的容量,更长的服务寿命和减少维修次数等。
 
    基于上述优点,磁盘阵列(RAID)系统开始被广泛应用于数字CCTV数据存储系统中。它可在硬盘损坏时保护计算机数据,增强系统的性能,并使存储容量的扩充变得更加容易。磁盘阵列技术是为满足那些要求存储容量高,7X24 小时不停机数据保护,共享存取和易扩充容量的机构而设计的。
 
    先进的数字存储解决方案
   
    CCTV 提供商现在开始转向应用数字 CCTV 系统来实施更广泛的安全监控。和模拟系统相比,数字 CCTV 系统具有更多的特性和好处,比如更高的分辨率和帧速率,即时、随机地对一特定时间或某个摄像机进行访问,复制图像时不会使质量降低,相同的空间可以提供更大的容量,更长的服务寿命和减少维修次数等。
 
    基于上述优点,磁盘阵列(RAID)系统开始被广泛应用于数字CCTV数据存储系统中。它可在硬盘损坏时保护计算机数据,增强系统的性能,并使存储容量的扩充变得更加容易。磁盘阵列技术是为满足那些要求存储容量高,7X24 小时不停机数据保护,共享存取和易扩充容量的机构而设计的。
 
    数字 CCTV存储基础
   
    存储容量范围可以从一块单独的硬盘到一个由在一个光交换网络上的若干磁盘阵列(RAID)单元构成的 SAN(存储区域网络)。

    虽然许多数字媒介都可使用,但都要考虑以下参数:
   
    存储容量
 
    存取时间

    成本
   
    为了计算所需的容量大小,以下信息是必要的(这些提供的样本参数将被用于下面的设置讨论中):
 每帧数据大小——40KB 
 帧速率(每秒的帧数)——3 帧每秒
 连接的摄像机数目——100个 CCTV 摄像机
 数据会被保存多久——31天
    
     如果来自这100 个摄像机的数据必须要被保存31 天,数字录像系统(DRS)将用第 32天的数据覆盖第 1 天的数据,第33 天的数据覆盖第 2 天的数据,依此类推。用这种方法,系统中可总是保留着最近 31天的数据。
 
    连接摄像机到存储设备
   
    大多数的 DRS 可以连接多个摄像机,5个 DRS 连接100个摄像机(20 个摄像机被连接在一个 DRS 上),然后每个 DRS 用光纤通道电缆连接在数据存储盘阵上。
 
    当多个 DRS 被连接在一个或多个盘阵上时,光纤通道光缆就是最好的选择,因为它们使得连接更灵活简单,并且使连接更长的距离成为可能。但是,如果每个 DRS 有它自己专用的盘阵的话,SCSI的电缆同样可行。

    共享存储数据的安全性也是必须被考虑的。
 
    多个数字记录器共享一个 RAID
 
    DRS 通常使用嵌入式的操作系统,Windows,Linux。大多数操作系统不会设定同一个数据卷被其他 DRS 共享。当一个盘阵被多个 DRS 共享时,它必须确定它们不会相互看到(除非专门设计用来这样做)。
 
    用户可通过盘阵创建多个 RAID5 的数据卷。当一个数据卷被创建来为每个DRS服务时,每个卷将为 RAID5 的运转要求有一个驱动器的容量。因此,RAID5 卷创建的越多,RAID5 运转占用的驱动器也越多。为把 RAID5 运转使用的驱动器数目减到最小,我们推荐将一个 RAID5卷划分成多个分区,这样就能允许每个DRS在自己的分区存取。图3表示其结构,3.18TB(3262GB)的 RAID5卷被划分为5 等份(每份 652.4GB)。
 
    物理结构表明:不需要其他额外的软件或驱动程序,一个盘阵可同时为5 个DRS存储数据,图4 表明,每个 DRS 只能看到自己的数据分区。
 
    复杂系统存取存储的数据时要求在任何时间任何地点存取都可以控制。这些要求通过WWN(World Wide Name)光纤通道交换机的存取控制功能是可以实现的。
 
    硬盘的选择—IDE,SATA,SCSI or Fibre
现在市场上有很多种型号的硬盘:IDE(PATA,并行 ATA),SATA(串行 ATA),SCSI 和光纤,每一种型号的硬盘适用于对应的盘阵。许多 RAID存储厂商提供只支持一种硬盘型号的产品,这将是其一个重大的缺陷,因为它减少了闭路电视系统公司提供给他们的消费者的可用选择和解决方案的数量。
 
    因为 RAID 的功能是由 RAID 控制器决定的,RAID 的运转在 IDE,SATA,SCSI 和光纤硬盘驱动器上是相似的。各系统的优劣主要基于各种硬盘类型本身的不同特点,尤其是其维护、扩展性和成本方面的差异。
 
    一些大型 RAID 制造厂商可提供全部型号的产品,这使它们可利用所有可利用的硬盘型号来为用户提供不同的解决方案,满足用户不同的需求特点。但是若不考虑硬盘型号的选择,盘阵被设计成对操作系统和使用者看来是完全一样的。这使客户在不牺牲盘阵功能的同时还能够精确地满足他们的预算和技术需求,从而提供给客户最大限度的自由来选择产品。
 
    用户案例:为警方提供证据
 
    当一个事件(例如一个犯罪案件)发生时,能快速为警方提供调查的证据是很重要的。警方获得的证据必须是唯一的(必须是唯一的拷贝),也就是说此场所不能保留副本。闭路电视系统需要可移动的存储载体来执行,以通过简单的方法来提供证据,具体要求将因国家或场所的不同而异。
 
    当采用模拟闭路电视系统时,证据是简单的 VCR磁带。但通常只有一盘 (原版拷贝,Master Copy ) 磁带。警方拿走了原版拷贝,CCTV 的操作员将放入一盘替换带。
 
    当采用数字闭路电视系统时,各种涉及证据提供的重点就必须被加以考虑:
    1   原版拷贝
    2   可移动的存储载体的价格
    3   替换设备并重新捕获图象的时间
 
    大多数盘阵被设计成所有的硬盘都是容易移除的。一些盘阵有“针对硬盘的配置”,换句话说,当所有硬盘从一个盘阵被移动到另一个盘阵时,这个 RAID 的逻辑驱动器和数据仍能被认出和存取。
 
    如果警方有一个相同的盘阵,闭路电视系统的硬盘能被移动并安装在警方的系统里。证据马上就可以被得到,没有质量上的损失,但在不同地点间运输硬盘时必须注意硬盘安全。如果硬盘被警方带走调查,闭路电视系统的操作员只需要安装上替换硬盘就可以继续运行系统。
 
    另一种选择是把完整的盘阵带到警察局内。在上面的描述例子中,一个拥有100 个摄像机的闭路电视系统只需要一个盘阵,这很容易通过汽车来运输。
 
    两个设置完全一样的盘阵,在任何时候,均只有一个盘阵是接通运行的。数据通常被储存在标示为“原版拷贝”的盘阵上。当警方把原版拷贝盘阵拿走时,操作员只需简单的把备用的替代系统打开即可,且闭路电视系统能立即继续工作。
 
    DRS 通常内置有硬盘,软件能够使其在原版拷贝被拿走变为离线状态到备用系统被替换连接上变为在线状态的这段时间内记录并储存所捕捉到的影像。一旦备用系统被替换变为在线状态,数据马上由 DRS 的内置硬盘转移到盘阵中。
 
    设计并发展数字 CCTV 系统的目的是用来提高及改善现有的模拟 CCTV 系统的效果,它可提供更高清晰度的图片,更好的图形品质并且提供了快速随机的存取能力。理想的数字CCTV系统发展商权衡其解决方案时将基于许多不同的因素,这些因素包括产品功能、时间的安排以及费用等方面。在数据存储方面,盘阵制造商可以帮助提供各种高品质、具有成本效益的存储产品,不论规模大小或预算多少,这些产品都可以确保满足所有 CCTV 应用的需求。
 

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