吳艷艷

（重慶順安爆破器材有限公司，中國(guó) 重慶400700）

0 引言

隨著國(guó)家對(duì)民爆行業(yè)的安全生產(chǎn)監(jiān)管力度不斷加強(qiáng)，監(jiān)控系統(tǒng)在生產(chǎn)中提高安全本質(zhì)化有極其重要的作用，而網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的進(jìn)步促使民爆企業(yè)在生產(chǎn)中對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的依賴性越來(lái)越高。 然而，存儲(chǔ)于磁盤(pán)上的圖像數(shù)據(jù)一旦發(fā)生丟失或錯(cuò)誤，就可能造成視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)“隨風(fēng)而逝”，又沒(méi)有相應(yīng)的備份或容災(zāi)數(shù)據(jù)可用，那么在需要時(shí)就無(wú)數(shù)據(jù)可查， 因此對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行容災(zāi)備份保護(hù)已刻不容緩。下面就重慶順安爆破器材有限公司的容災(zāi)備份技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用與大家共同探討。

1 容災(zāi)備份的概念

容災(zāi)備份是通過(guò)在異地建立和維護(hù)一個(gè)備份存儲(chǔ)系統(tǒng)，利用地理上的分離來(lái)保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)對(duì)災(zāi)難性事件的抵御能力[1]。 在民爆行業(yè)中， 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的容災(zāi)備份是指在企業(yè)監(jiān)控中心建立一套功能 相同的視頻圖像存儲(chǔ)系統(tǒng)，互相之間獨(dú)立運(yùn)行，當(dāng)一處系統(tǒng)因意外(如火災(zāi)、事故、地震、病毒、硬件/軟件錯(cuò)誤等)停止工作時(shí)，另外一套系統(tǒng)可作為依據(jù)查證以及承接原系統(tǒng)的使命投入工作。

2 設(shè)計(jì)原則

視頻監(jiān)控中心面臨集中運(yùn)行多平臺(tái)、多系統(tǒng)、多層架構(gòu)的問(wèn)題，這就要求面向監(jiān)控中心的容災(zāi)備份系統(tǒng)解決方案，必須既滿足當(dāng)前的應(yīng)用需求，又面向未來(lái)業(yè)務(wù)和技術(shù)的發(fā)展要求。 根據(jù)公司的視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際情況以及設(shè)計(jì)需求考慮， 提出了以下的容災(zāi)備份系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)原則，并付諸實(shí)踐。

2.1 實(shí)用性和先進(jìn)性

采用成熟、穩(wěn)定、完善的產(chǎn)品和技術(shù)，滿足當(dāng)前應(yīng)用需求。 盡可能采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以適應(yīng)更高的數(shù)據(jù)處理要求，使整個(gè)集中運(yùn)行平臺(tái)在一定時(shí)期內(nèi)保持技術(shù)上的先進(jìn)性，并具有良好的擴(kuò)展?jié)摿?，以適應(yīng)未來(lái)應(yīng)用的發(fā)展和技術(shù)升級(jí)的需要。

鑒于公司視頻監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機(jī)數(shù)量多、要求存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)等特性以及?？低暜a(chǎn)品的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，因此，繼續(xù)使用該品牌的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備DS-A80216S，并兼容監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)，應(yīng)用靈活，可提供大容量存儲(chǔ)空間，實(shí)用性強(qiáng)。

2.2 安全性和可靠性

對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、備份系統(tǒng)等方面須進(jìn)行高安全性和可靠性設(shè)計(jì)，才能保障系統(tǒng)不間斷運(yùn)行[1]。在采用硬件備份、冗余、負(fù)載均衡等可靠性技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用相關(guān)的軟件技術(shù)提供較強(qiáng)的管理機(jī)制和控制手段，以提高整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠性。 通過(guò)采集本地監(jiān)控室模擬圖像信號(hào)、異地災(zāi)備存儲(chǔ)、以太網(wǎng)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多層保護(hù)，從而獲得圖像數(shù)據(jù)的完整性和安全性。

2.3 靈活性與可擴(kuò)展性

監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)集中運(yùn)行平臺(tái)要方便地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)容量和處理能力，具備支持多種應(yīng)用的能力。 同時(shí)可以根據(jù)應(yīng)用發(fā)展的需要進(jìn)行靈活、快速的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用的快速部署。對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景采用適合的存儲(chǔ)/容災(zāi)技術(shù)，可以大幅度降低投入成本、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，增加易用性。 該系統(tǒng)全部采用海康威視的NVR 網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)對(duì)模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)， 以及CVR 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備——控制器架構(gòu)，基于模塊化無(wú)線纜設(shè)計(jì)，易于維護(hù)。

在公司本部生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心設(shè)置了異地災(zāi)備存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查看各生產(chǎn)工房關(guān)鍵工序的備份圖像， 也可調(diào)閱?wèn)|溪、南桐生產(chǎn)點(diǎn)及永城庫(kù)房的備份圖像信息，系統(tǒng)可用性高。

3 系統(tǒng)工作原理

容災(zāi)備份系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求至關(guān)重要，在進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮了技術(shù)成熟性、靈活性和擴(kuò)展性等多方面因素，采用了基于IP SAN 數(shù)據(jù)容災(zāi)備份技術(shù)。 采集各級(jí)監(jiān)控室中攝像機(jī)模擬信號(hào)到NVR 網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)進(jìn)行信號(hào)中轉(zhuǎn)， 再將NVR 通過(guò)TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行級(jí)聯(lián)，遠(yuǎn)程復(fù)制到備份中心的SAN 中[2]。 這種基于IP SAN 遠(yuǎn)程容災(zāi)備份，可以跨越LAN 和WAN，成本低、可擴(kuò)展性好。

3.1 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展， 存儲(chǔ)的底層技術(shù)逐漸向網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方向發(fā)展。 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)管理，實(shí)現(xiàn)多服務(wù)器獨(dú)立地共享一個(gè)陣列子系統(tǒng)、共享—個(gè)自動(dòng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和集中的管理，進(jìn)而完成快速、大容量和安全可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)具有可實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)共享，高速計(jì)算機(jī)與高速存儲(chǔ)設(shè)備的高速互聯(lián)，靈活的存儲(chǔ)設(shè)備配置要求，數(shù)據(jù)快速備份，提高了數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。 這些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)造就了IP SAN 技術(shù)的應(yīng)用[3]。

3.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

容災(zāi)備份系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1 所示。

圖1

3.3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)設(shè)備的配置

容災(zāi)備份系統(tǒng)由前端信號(hào)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、客戶端查看等幾個(gè)部分組成。該系統(tǒng)將公司幾個(gè)生產(chǎn)點(diǎn)的視頻圖像一并接入傳輸至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)了在視頻監(jiān)控系統(tǒng)方面的集團(tuán)管控，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)點(diǎn)的視頻圖像異地容災(zāi)備份功能。異地視頻圖像通過(guò)廣域網(wǎng)傳輸至公司監(jiān)控中心。 本部視頻圖像通過(guò)局域網(wǎng)傳輸至NVR 進(jìn)行轉(zhuǎn)換后級(jí)聯(lián)，接入網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備中進(jìn)行配置管理。 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備管理系統(tǒng)的配置對(duì)視頻圖像備份存儲(chǔ)尤為關(guān)鍵，圖2 為NVR 的配置界面。

3.4 計(jì)算備份視頻圖像存儲(chǔ)所需的磁盤(pán)空間[4]

根據(jù)行業(yè)相關(guān)要求，視頻圖像存儲(chǔ)格式為4CIF（或D1），而使用?？低曄嚓P(guān)設(shè)備的存儲(chǔ)格式恰好可以設(shè)置為4CIF，那么以512Kbit/s 的定碼率來(lái)計(jì)算所需磁盤(pán)容量。

圖2

第一步：根據(jù)式（1）計(jì)算單個(gè)通道（一個(gè)視頻圖像）每小時(shí)所需的存儲(chǔ)容量qi，單 位MByte。

其中：di——碼率（即備份錄像設(shè)置中的“位率/位率上限”），單位Kbit/s

第二步：確定備份錄像時(shí)間要求后，根據(jù)式（2）計(jì)算單個(gè)通道（一個(gè)視頻圖像）所需要的存儲(chǔ)容量mi，單位MByte。

其中：hi——每天備份錄像時(shí)間（小時(shí)） Di——需要保存錄像的天數(shù)

第三步：根據(jù)式（3）計(jì)算所有通道（所有視頻圖像）定時(shí)備份存儲(chǔ)所需要的總?cè)萘浚ɡ奂樱﹒T。

其中：a%——報(bào)警發(fā)生率

由以上可以計(jì)算得出備份視頻圖像在存儲(chǔ)一定時(shí)間下所需的硬盤(pán)總?cè)萘俊?公司將生產(chǎn)線危險(xiǎn)工序視頻圖像接入該系統(tǒng)，按照要求進(jìn)行存儲(chǔ)備份，通過(guò)IVMS4200 客戶端實(shí)時(shí)查看和（遠(yuǎn)程）回放圖像。 而將各生產(chǎn)點(diǎn)視頻圖像接入該系統(tǒng)，替代原視頻監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障等因

其中：c——備份視頻圖像總數(shù)

第四步：根據(jù)式（4）計(jì)算所有視頻圖像報(bào)警所需總?cè)萘浚ɡ奂樱﹒T。

素導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)“不翼而飛”而停止工作時(shí)，作為證據(jù)可查并替代原系統(tǒng)投入工作，運(yùn)行可靠、穩(wěn)定。

3.5 管理機(jī)制及人員保障

容災(zāi)備份系統(tǒng)管理流程的建立也至關(guān)重要， 實(shí)現(xiàn)過(guò)程是人員、流程、技術(shù)相輔相成的過(guò)程，管理機(jī)制的建立是容災(zāi)備份系統(tǒng)成功運(yùn)作的保證。 通過(guò)固化的管理，指導(dǎo)維護(hù)人員按照實(shí)現(xiàn)規(guī)定的步驟進(jìn)行系統(tǒng)操作，才能保證容災(zāi)備份技術(shù)的最終實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

公司建立此套容災(zāi)備份系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，確實(shí)達(dá)到了設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期目標(biāo)和要求，系統(tǒng)安全可靠。 同時(shí)也有效地解決了原視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)施出現(xiàn)故障等情況時(shí)，可以利用災(zāi)備系統(tǒng)查閱該工序的圖像信息，為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

［1］郭繼軍.大集中模式下存儲(chǔ)容災(zāi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[J].華南金融電腦，2002(09).

［2］存儲(chǔ)設(shè)備與數(shù)據(jù)容災(zāi)備份系統(tǒng)[OL].慧聰安防網(wǎng)訊，2013－9－10.http://info.secu.hc360.com/2013/09/100913749282.shtml.

［3］基于SAN 存儲(chǔ)模式的異地容災(zāi)系統(tǒng)[OL].CIO 時(shí)代網(wǎng)，2012－9－24.http://www.ciotimes.com/infrastructure/cc/71477.html.

［4］?？低曈脖P(pán)錄像機(jī)快速操作指南[Z].