王飛，周永剛，翁世定

摘要：視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與視頻圖像的清晰度，存儲(chǔ)空間的有效利用率等密切相關(guān)，靈活設(shè)置不同的視頻格式、存儲(chǔ)策略、存儲(chǔ)方式，可以為視頻監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)約大量的存儲(chǔ)空間，并且可以靈活的實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)合不同的圖像清晰度，最終保障整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的合理化。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；視頻格式；動(dòng)態(tài)檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)02-0440-03

Data Storage Technology of Enterprise/Campus Video Surveillance System

WANG Fei，ZHOU Yong-gang，WENG Shi-ding

（Anhui Post and Telecommunication College，Hefei 230031，china）

Abstract：Video surveillance system data storage is related to the video image clarity, storage space utilization rate. A flexible set of different video formats, storage strategy, storage for video monitoring system can save a lot of storage space, and realize the flexibly at different occa? sions with different image sharpness, and finally guarantee the whole monitoring system stability, data storage rationalization.

Key words：monitoring system; data storage; video format; dynamic testing

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)技術(shù)近幾年的發(fā)展非常迅猛，視頻監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)從最初的VCR(Video Cassette Recorders)到現(xiàn)在數(shù)字化或部分?jǐn)?shù)字化的DVR(Digital Video Recorder)或具有網(wǎng)絡(luò)功能的NVR(Network DVR)，再到現(xiàn)在蓬勃發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)DAS、NAS、IP SAN或FC SAN等，視頻監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)呈現(xiàn)出了品類齊全及多種應(yīng)用架構(gòu)并存局面。但是監(jiān)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)策略、存儲(chǔ)計(jì)劃高度的統(tǒng)一性，大大限制了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性，造成存儲(chǔ)空間的巨大浪費(fèi)。

1原視頻監(jiān)控系統(tǒng)

隨著監(jiān)控系統(tǒng)的不斷發(fā)展，設(shè)備及性能的不斷提高，監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度也在不斷地加大，但是由于企業(yè)/校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)比較早，系統(tǒng)的完整性、靈活性受到較大的限制，所以監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)缺點(diǎn)漏洞不斷浮出水面，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大

企業(yè)/校園目前有監(jiān)控?cái)z像機(jī)數(shù)量較多，且數(shù)據(jù)流格式、分辨率大小、視頻碼率等不統(tǒng)一，對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的容量要求就會(huì)不同。對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量、存儲(chǔ)空間等有較大影響。

1.1.1圖像質(zhì)量

圖像質(zhì)量的好壞主要受到數(shù)據(jù)格式、前端攝像機(jī)的分辨率、視頻碼率、攝像機(jī)工作的環(huán)境（光線、距離、灰塵等），但是這些因素與占用存儲(chǔ)空間大小之間是矛盾的，如果要想獲取高質(zhì)量的監(jiān)控圖像，就必須要占用大量的存儲(chǔ)空間，如何解決這一矛盾，將會(huì)對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)性能產(chǎn)生重要影響。

1.1.2視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間

圖像的清晰度與所占存儲(chǔ)空間密切相關(guān)，如表1所示：

表1前端攝像機(jī)所占用的存儲(chǔ)空間

從表1中可以發(fā)現(xiàn)，存儲(chǔ)時(shí)間是7天24小時(shí)錄像，每一個(gè)攝像機(jī)在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)錄像占用的存儲(chǔ)空間大小主要有四種：49G、57G、76G、152G。所占存儲(chǔ)空間越大的攝像機(jī)，其監(jiān)控圖像的清晰也就比較清楚。

1.2無(wú)價(jià)值的視頻信息

企業(yè)/校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像機(jī)都不帶紅外功能，在夜晚如果沒(méi)有強(qiáng)光補(bǔ)光的情況下，雖然監(jiān)控系統(tǒng)正常工作，但是視頻圖像全部模糊不清，白白占用大量的存儲(chǔ)空間。

白天攝像機(jī)拍攝前端現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息，送到后端存儲(chǔ)中保存，從不間斷，對(duì)監(jiān)控信息的安全性起到重要的保護(hù)作用，如果對(duì)這些監(jiān)控點(diǎn)仔細(xì)分析，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在平時(shí)每一個(gè)監(jiān)控?cái)z像機(jī)拍攝的圖像信息只有10%左右是有價(jià)值的信息（一般監(jiān)控場(chǎng)所，不包括人員進(jìn)出頻繁的場(chǎng)所），這樣又有90%左右的存儲(chǔ)信息是白白浪費(fèi)了。如何更優(yōu)化的解決空閑時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的釋放，講是解決方案討論的一個(gè)重要問(wèn)題。

1.3存儲(chǔ)服務(wù)器的RAID問(wèn)題

RAID的全稱是廉價(jià)磁盤冗余陣列，是將多個(gè)獨(dú)立的物理磁盤按照某種方式組合起來(lái)，形成一個(gè)虛擬的磁盤。企業(yè)/校園視頻監(jiān)控存儲(chǔ)服務(wù)器由8快500G硬盤組成，構(gòu)成了一個(gè)4T的虛擬磁盤，為視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了一個(gè)比較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，但是存儲(chǔ)服務(wù)器使用的RAID級(jí)別是RAID1。RAID1以鏡像為冗余方式，對(duì)虛擬磁盤上的數(shù)據(jù)做多份拷貝，放在成員磁盤上，這種RAID的優(yōu)點(diǎn)是100%的數(shù)據(jù)冗余，提供最高的數(shù)據(jù)安全保障，設(shè)計(jì)和使用比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是開(kāi)銷大，空間利用率只有50%，所以RAID1的成本很高。

基于以上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題，我們將討論如何解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。

2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案

圖1用戶自定義存儲(chǔ)時(shí)間段

2.1解決圖像格式問(wèn)題

目前國(guó)內(nèi)主流的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用兩種分辨率：CIF和D1。存儲(chǔ)服務(wù)器最大可以連接16塊1000GB的硬盤，總?cè)萘靠筛哌_(dá)16T（目前市面上最大的硬盤在1000GB左右），如果采用CIF分辨率，通常每1路的硬盤容量為200MB~480MB/小時(shí)，根據(jù)攝像機(jī)的分辨率及視頻碼率，取值768Kbps（約337.5M/小時(shí)）；如果是D1的分辨率每小時(shí)錄像需要的硬盤容量為720MB~1000MB/小時(shí)，通常情況下為了減少硬盤的容量可以按照800MB/小時(shí)計(jì)算，幀率智能設(shè)置比25fps少一些，碼流也要少一些！

計(jì)算舉例：25路CIF格式24小時(shí)不間斷錄像7天所需硬盤容量？25路×337.5M×24小時(shí)×7天÷1024M =1384.3G (注：1G = 1024M) 25路D1格式24小時(shí)不間斷錄像7天所需硬盤容量？

25路×800M×24小時(shí)×7天÷1024M =3281.25G (注：1G = 1024M)

從上面的計(jì)算中可以看出，選用CIF格式比選用D1格式，可以節(jié)省約3/5個(gè)存儲(chǔ)空間。但是由于D1格式的清晰度比CIF格式的清晰度高，在不久的將來(lái)D1格式完全可以取代CIF格式，作為視頻監(jiān)控的主流視頻格式。

2.2合理設(shè)置動(dòng)態(tài)錄像

整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的前端攝像機(jī)都不帶紅外燈，所以在夜晚拍攝監(jiān)控的時(shí)候如果沒(méi)有強(qiáng)光燈補(bǔ)光的情況下，基本上是看不到任何現(xiàn)場(chǎng)圖像的，此時(shí)攝像機(jī)還是在正常工作的，拍攝漆黑一片的視頻圖像同時(shí)也被送往視頻監(jiān)控存儲(chǔ)服務(wù)器存儲(chǔ)，這樣無(wú)任何價(jià)值的視頻圖像占用了比較緊張的存儲(chǔ)空間。如何解決這樣的問(wèn)題？可以從兩個(gè)方面入手。

2.2.1外置強(qiáng)光燈或紅外燈

如果使用強(qiáng)光燈對(duì)攝像機(jī)夜晚補(bǔ)光，攝像機(jī)拍攝的畫面效果是很不錯(cuò)的，但是也有幾個(gè)缺點(diǎn)。首先安裝攝像機(jī)一般都是安裝在比較隱蔽的地方，如果加上強(qiáng)光補(bǔ)光，夜晚監(jiān)控點(diǎn)就比較容易暴露；其次，安裝強(qiáng)光燈要選擇大功率的燈泡，也不一定能監(jiān)控到整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，并且浪費(fèi)電力；第三，需要對(duì)強(qiáng)光燈的線路進(jìn)行布線，加大工程量等等問(wèn)題。所以選著強(qiáng)光燈可以在個(gè)別環(huán)境中使用，如攝像機(jī)拍攝的范圍比較小，沒(méi)有外界雜物的遮擋。

給攝像機(jī)增加紅外燈，這種方式可以解決強(qiáng)光的容易暴露、監(jiān)控范圍小的缺點(diǎn)，但是也要重新對(duì)線路改造，浪費(fèi)人力物力，并且根據(jù)紅外燈的特性，不是所有的攝像機(jī)都能外置紅外燈，只有黑白的或是彩色自動(dòng)轉(zhuǎn)黑白的攝像機(jī)才能外置紅外燈。

加強(qiáng)光燈或紅外燈都會(huì)增加視頻監(jiān)控工程的費(fèi)用開(kāi)支，但是對(duì)于一些比較重要的場(chǎng)合，我們可以選用增加強(qiáng)光燈或紅外燈的考慮，但是這只能解決監(jiān)控圖像質(zhì)量問(wèn)題，并不能解決后端存儲(chǔ)空間浪費(fèi)的問(wèn)題，如何解決后端夜晚監(jiān)控?cái)z像機(jī)拍攝的無(wú)用的視頻信息不送往存儲(chǔ)服務(wù)器存儲(chǔ)，將是我們下面討論的問(wèn)題。

2.2.2動(dòng)態(tài)檢測(cè)功能。

根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)前端攝像機(jī)拍攝的圖像可以分為兩種情況存儲(chǔ)。一種情況就是設(shè)置不同的存儲(chǔ)策略，從前面的分析我們知道，大部分的攝像機(jī)夜晚錄像是看不到圖像的，所以我們?cè)谠O(shè)置存儲(chǔ)策略的時(shí)候可以把時(shí)間段充分考慮在內(nèi)，如圖1示，我們選擇白天時(shí)間錄像，其他時(shí)間不錄像，可以節(jié)約約50%的存儲(chǔ)空間。

另一種是前端攝像機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的動(dòng)態(tài)檢測(cè)存儲(chǔ)。主要是前端編碼器通過(guò)攝像機(jī)感知到監(jiān)控區(qū)域有移動(dòng)物體的時(shí)候，開(kāi)始啟動(dòng)錄像功能，啟動(dòng)錄像時(shí)間大約為0.01s，錄像時(shí)間也可以設(shè)置在30-1800s范圍，這樣就節(jié)約了大量的存儲(chǔ)服務(wù)器占用的存儲(chǔ)空間。如果現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，如：有部分環(huán)境有花草樹(shù)木，風(fēng)吹就會(huì)動(dòng)，這樣的復(fù)雜的環(huán)境，設(shè)置動(dòng)態(tài)檢測(cè)就沒(méi)有任何意義，但是我們可以通過(guò)設(shè)定不同檢測(cè)區(qū)域范圍，只檢測(cè)劃定區(qū)域，來(lái)修剪掉部分花草樹(shù)木的畫面，如下圖。

圖2動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)置

在存儲(chǔ)的設(shè)置中設(shè)置按事件存儲(chǔ)方式錄像，只要前端攝像機(jī)檢測(cè)到移動(dòng)的物體就會(huì)觸發(fā)錄像，如下圖設(shè)置?？梢缘墓?jié)約的存儲(chǔ)空間就決定于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的情況，至少50%以上。

根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的分布情況，對(duì)監(jiān)控點(diǎn)分類，首先對(duì)于人流量比較大的場(chǎng)合，夜晚有人值班，這樣的場(chǎng)合就只要設(shè)置攝像機(jī)24小時(shí)不間斷錄像就可以了。其次對(duì)人流量大，又有明顯分界線的，設(shè)置存儲(chǔ)策略為用戶自定義時(shí)間段錄像。最后就是，人員流動(dòng)不明顯，監(jiān)控場(chǎng)合有比較重要，設(shè)置攝像機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境動(dòng)態(tài)檢測(cè)，存儲(chǔ)設(shè)置為按事件存儲(chǔ)模式錄像，只要有移動(dòng)的物體攝像機(jī)馬上就能啟動(dòng)錄像，節(jié)約大量的存儲(chǔ)空間。

2.3 RAID優(yōu)化

根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們可以選擇讀寫性能較好，空間利用率較高的RAID級(jí)別。RAID0使用并行存取方式，數(shù)據(jù)被并行的寫入或讀取，從而非常有助于提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能，但是RAID0最大的缺點(diǎn)就是沒(méi)有數(shù)據(jù)冗余的能力，其中一塊磁盤損壞就可導(dǎo)致整個(gè)陣列數(shù)據(jù)的損壞。

如果監(jiān)控系統(tǒng)安全性能要求比較高，我們可以把RAID之間相互組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果單獨(dú)使用一種RAID可能缺點(diǎn)比較明顯。如果把RAID0和RAID1合并，取兩者的優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)大大提高存儲(chǔ)服務(wù)器的使用效率。綜合了RAID1和RAID0的優(yōu)點(diǎn)，讀性能很高，寫性能比較好，同時(shí)允許多個(gè)磁盤失效，合適用在高速需求高，又要完全容錯(cuò)的場(chǎng)合。但是空間利用率只有50%，開(kāi)銷比較大。

3結(jié)束語(yǔ)

為了使監(jiān)控系統(tǒng)更有效地發(fā)揮作用，節(jié)約設(shè)計(jì)建設(shè)成本，在不斷完善監(jiān)控系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，還要繼續(xù)優(yōu)化相互之間的高效、靈活的組合成一個(gè)有機(jī)整體。監(jiān)控系統(tǒng)的模式不是固定的，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況設(shè)置不同監(jiān)控方式及存儲(chǔ)策略，節(jié)約存儲(chǔ)空間及優(yōu)化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。我們可以在監(jiān)控系統(tǒng)中綜合化考慮監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)，靈活使用各種技術(shù)方案，對(duì)監(jiān)控點(diǎn)個(gè)個(gè)擊破，最終達(dá)到監(jiān)控系統(tǒng)的最優(yōu)化。

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