近年來,隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,通過中心業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行集中管理和控制、以網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和IPCamera為前端的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)開始得到廣泛部署。由于架構(gòu)合理、擴(kuò)展靈活、層次清晰,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控能夠給用戶帶來全新的安防應(yīng)用體驗(yàn),從而迅速成為構(gòu)建新一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要形式。而其在電力行業(yè)中的應(yīng)用將在智能電網(wǎng)建設(shè)中將成為重要的組成部分。
視頻監(jiān)控高速發(fā)展,淺析存儲(chǔ)系統(tǒng)目前三大格局
一、前端存儲(chǔ)格局
所謂前端存儲(chǔ),是在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備(如網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器或網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī))中內(nèi)置存儲(chǔ)部件,由前端設(shè)備直接完成監(jiān)控圖像的本地錄制和保存。
前端存儲(chǔ)具有幾個(gè)方面的優(yōu)勢:一是可以通過分布式的存儲(chǔ)部署,來減輕集中存儲(chǔ)帶來的容量壓力;二是可以有效緩解集中存儲(chǔ)帶來的網(wǎng)絡(luò)流量壓力;三是可以避免集中存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)的圖像丟失。
對于前端存儲(chǔ),由于單個(gè)前端編碼設(shè)備通常所帶監(jiān)控點(diǎn)路數(shù)不多,存儲(chǔ)時(shí)間也不長,所以對存儲(chǔ)容量要求不高,網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一般用CF卡或SD卡,視頻服務(wù)器一般用內(nèi)置硬盤。這與以往單機(jī)存儲(chǔ)相比,基本沒有區(qū)別。
而與以往單機(jī)存儲(chǔ)本質(zhì)上不同的是,為了保證用戶訪問的靈活性和便捷性,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的所有前端存儲(chǔ)除了要能夠提供點(diǎn)對點(diǎn)的單機(jī)訪問外,還要能夠通過一個(gè)統(tǒng)一的接口提供所有內(nèi)容的集中共享。為此,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過中心業(yè)務(wù)平臺(tái)對所有前端存儲(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度,并實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)空間和存儲(chǔ)內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)化。這樣,用戶既可以直接登錄單個(gè)前端設(shè)備進(jìn)行錄像資料的點(diǎn)播回放,也可以統(tǒng)一登錄中心業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行所有前端錄像資料的集中檢索和回放
二、中心存儲(chǔ)格局
在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,部署得更多的是中心存儲(chǔ)。前端設(shè)備采集監(jiān)控點(diǎn)圖像并編碼壓縮處理成數(shù)字監(jiān)控碼流,然后通過網(wǎng)絡(luò)傳送到中心業(yè)務(wù)平臺(tái),由中心業(yè)務(wù)平臺(tái)將碼流分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)錄像單元進(jìn)行集中存儲(chǔ)。
在很多大型的視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,也可采用多級(jí)分布的中心存儲(chǔ)方式,即分中心存儲(chǔ),這樣一方面可以降低一個(gè)中心點(diǎn)集中存儲(chǔ)帶來的存儲(chǔ)容量和網(wǎng)絡(luò)流量的壓力,一方面可以大幅度提升系統(tǒng)的可靠性。
使用中心/分中心存儲(chǔ),在以下幾個(gè)方面具有明顯優(yōu)勢:一是對于用戶而言,檢索和調(diào)用錄像資源更為方便;二是存儲(chǔ)內(nèi)容的完整性更容易保證,不會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)前端設(shè)備失竊或損壞而導(dǎo)致重要內(nèi)容的丟失;三是可以合理的進(jìn)行資源調(diào)度,為前端設(shè)備按需分配存儲(chǔ)空間,從而節(jié)約資源;四是有利于制定多樣化的存儲(chǔ)策略,以滿足用戶的個(gè)性化需求;五是維護(hù)方便,便于集中檢測和及時(shí)排查問題。
對于監(jiān)控點(diǎn)路數(shù)比較少、存儲(chǔ)時(shí)間要求不長的應(yīng)用場合,中心/分中心存儲(chǔ)可以采用服務(wù)器插硬盤或外接磁盤柜這種比較簡單的方式進(jìn)行部署,稱為DAS(直接訪問存儲(chǔ)),與單機(jī)類似。而隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的優(yōu)勢被廣泛認(rèn)可,現(xiàn)在開始出現(xiàn)越來越多的大型甚至超大型視頻監(jiān)控系統(tǒng),比如“平安城市”建設(shè)中的社會(huì)面治安監(jiān)控系統(tǒng)、中國電信和中國網(wǎng)通正在全面推進(jìn)的“全球眼”和“寬視界”這兩大運(yùn)營級(jí)視頻監(jiān)控系統(tǒng),這些監(jiān)控系統(tǒng)都面臨著前端設(shè)備的大規(guī)模接入和大容量集中存儲(chǔ)的需求。以往的單機(jī)存儲(chǔ)方式無法滿足這些系統(tǒng)在容量靈活擴(kuò)展方面的應(yīng)用需求,必須采用更為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)技術(shù),其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。
SAN(存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng))起源于上世紀(jì)九十年代中后期,與DAS不同,SAN基于光纖通道技術(shù),服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列之間通過光纖通道交換機(jī)連接,形成專用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。SAN采用了面向網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分離,具有存儲(chǔ)空間易于擴(kuò)展、尋址靈活、可遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)、I/O性能高、存儲(chǔ)設(shè)備利用率高等特點(diǎn),是一種全新的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)。
與SAN基于專門的光纖通道協(xié)議不同,NAS(網(wǎng)絡(luò)訪問存儲(chǔ))基于IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列的互聯(lián),使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信,以文件級(jí)的I/O方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
相比之下,NAS設(shè)備的安裝、調(diào)試、使用和管理更簡單,部署成本也相對較低。
iSCSI是IETF一種新的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,即透過IP網(wǎng)絡(luò),將SCSI區(qū)塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)封包的一種傳輸標(biāo)準(zhǔn),它和NAS一樣透過IP網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù),但在數(shù)據(jù)存取方式上,則采用與NAS不同的,而與SAN相同的BlockProtocol協(xié)議。由此,iSCSI給用戶帶來的價(jià)值在于:第一,iSCSI使SCSI數(shù)據(jù)包在以太網(wǎng)中傳輸成為可能,使SAN擺脫了昂貴的光纖網(wǎng)絡(luò),通過IP網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)原先的功能,既降低了管理復(fù)雜度又降低了成本;第二,由于用戶應(yīng)用需求的復(fù)雜性,往往會(huì)同時(shí)部署SAN和NAS兩種存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò),而iSCSI則可以將兩者融合起來。
iSCSI的這些特點(diǎn)非常契合現(xiàn)在的視頻監(jiān)控發(fā)展的現(xiàn)狀和方向,特別是在運(yùn)營級(jí)視頻監(jiān)控領(lǐng)域,存儲(chǔ)的規(guī)模大、投入高,基于目前成熟的IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行中心/分中心存儲(chǔ)系統(tǒng)的構(gòu)建,iSCSI技術(shù)無疑是一個(gè)很好的參考。
三、應(yīng)用存儲(chǔ)格局
視頻監(jiān)控系統(tǒng)常采用的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有DAS、NAS、SAN和IP-SAN,常采用的存儲(chǔ)設(shè)備類型有SCSI盤陣、FC和iSCSI設(shè)備。這些設(shè)備技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、安裝實(shí)施也非常方便。然而這些設(shè)備都具有一個(gè)共同的缺點(diǎn),就是存儲(chǔ)設(shè)備在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中只能起到一個(gè)簡單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能,無法替代服務(wù)器來運(yùn)行特定的應(yīng)用軟件,視頻監(jiān)控系統(tǒng)中仍然需要大量專用服務(wù)器。
實(shí)際上,隨著芯片技術(shù)的快速發(fā)展,CPU或?qū)S肁SIC芯片的運(yùn)算及處理速度成倍提高,而存儲(chǔ)設(shè)備的整體價(jià)格卻在不斷降低。在設(shè)備選型及購買時(shí),出于設(shè)備更新?lián)Q代方面的考慮,用戶一般會(huì)選擇稍高一級(jí)別的存儲(chǔ)設(shè)備。再者,當(dāng)投資充裕時(shí)價(jià)格差別對用戶影響也比較小。因而在很多的應(yīng)用系統(tǒng)中,用戶采購的存儲(chǔ)設(shè)備性能往往高出實(shí)際業(yè)務(wù)系統(tǒng)真實(shí)需求很多,甚至超出好幾倍。
在一些中小視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,系統(tǒng)中的性能瓶頸經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在視頻服務(wù)器而不是存儲(chǔ)設(shè)備端,存儲(chǔ)設(shè)備所能提供的帶寬往往是視頻監(jiān)控實(shí)際總帶寬的兩倍或三倍,IOPS也是實(shí)際需求的3~5倍。存儲(chǔ)設(shè)備控制器長時(shí)間處于半負(fù)荷工作狀態(tài),大量的高性能資源被浪費(fèi)。為保障高可用性、高效性、穩(wěn)定性和安全性,存儲(chǔ)設(shè)備的控制器部分一般都是專門設(shè)計(jì)的,并采用專用的處理器和緩存,其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和性能均高于普通PC服務(wù)器。為了有效地利用存儲(chǔ)的富余資源,可在存儲(chǔ)設(shè)備控制器部分內(nèi)嵌特殊功能的應(yīng)用軟件,存儲(chǔ)設(shè)備不僅為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器,還能提供一定的軟件應(yīng)用服務(wù)器,這種存儲(chǔ)設(shè)備就稱為應(yīng)用存儲(chǔ)。
格局清晰,視頻監(jiān)控將成為電力行業(yè)應(yīng)用重要組成部分
建設(shè)無人值班變電站是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化深入發(fā)展的必然趨勢,國家電力通信調(diào)度中心要求現(xiàn)有的35kV、110kV、220kV變電站逐步實(shí)現(xiàn)無人值班,新建變電站應(yīng)按無人值班方式設(shè)計(jì)。“無人值班”已成為考察電力企業(yè)達(dá)標(biāo)創(chuàng)一流的一個(gè)重要指標(biāo)。同時(shí),作為電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)施的中高壓電力線路,也是長期處于無人值守狀態(tài),需要對其安全性進(jìn)行觀察了解。因此。變電站及電網(wǎng)線路塔桿的安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)在智能電網(wǎng)建設(shè)中將成為重要的組成部分。
☉“遙視”技術(shù)將成為四遙系統(tǒng)的有效補(bǔ)充
目前,國內(nèi)電力系統(tǒng)在建設(shè)以遙測、遙信、遙控、遙調(diào)----“四遙”技術(shù)為基礎(chǔ)的無人值守變電站時(shí),由于調(diào)度無法了解現(xiàn)場的環(huán)境情況,無法解決現(xiàn)場防火、防盜、防爆、防漬等問題,很多按“無人值守”建設(shè)的變電站采用了“少人值守”模式運(yùn)行。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)及通訊技術(shù)的飛速發(fā)展,圖像、聲音等多媒體信號(hào)的數(shù)字化處理以及遠(yuǎn)距離傳輸?shù)募夹g(shù)己日益成熟,在“四遙”的基礎(chǔ)上增加的第五遙----遙視,較好地解決了上述問題,對于實(shí)現(xiàn)變電“無人值守”具有十分重要的意義。
☉數(shù)字安防將成為全數(shù)字變電站的重要組成部分
數(shù)字化變電站使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息,并建立與之相適應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類,即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備;在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)層次,根據(jù)IEC通信協(xié)議草案定義,這三個(gè)層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。新型數(shù)字變電站主要由為全數(shù)字和光纖的信號(hào)采集系統(tǒng)、數(shù)字化繼電保護(hù)和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、數(shù)字化安防及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成。
☉重大公共集會(huì)活動(dòng)提高了對變電站的監(jiān)視及安全防范
針對2008年奧運(yùn)會(huì)保電需求,上海市電力公司規(guī)劃建設(shè)了電力應(yīng)急指揮中心,上海電力應(yīng)急指揮中心主要分為全市應(yīng)急指揮中心、東部應(yīng)急指揮中心、西部應(yīng)急指揮中心,在奧運(yùn)期間加強(qiáng)了變電站的監(jiān)視及安全防范。2010年廣州亞運(yùn)會(huì)的舉行,通過電力應(yīng)急指揮中心的建設(shè),提升了變電站安全防范等級(jí),達(dá)到了亞運(yùn)保電目的。