社会治安动态视频监控系统视频存储与实时监控方案.docx

社会治安动态视频监控系统视频存储与实时监控1 监控系统的视频实时监控 1.1 实时监控与数字编码的技术要求 1.2 实时监控与数字编码的实施 2 监控系统的视频存储概述 2.1 频频存储的技术要求 2.2 频频存储的压缩码率 2.2 频频存储的时间与方式的选择 2.3 存储系统的空间要求 2.4 存储系统I/O要求 2.5 监控资料后期检索方式 2.6 监控资料的备份和容灾 3 本工程视频存储的解决方案 3.1 各区域中心分配方案 3.2 整体解决方案优势 3.3 所用产品的高级特性 3.4 数据备份与异地容灾 3.5 EQL PS5500E配置描述 4模拟监控系统的视频切换 4.1 技术要求 4.2各派出所、分局视频切换的改造 4.3视频切换的组成与主要性能 1 监控系统的视频实时监控1.1 实时监控与数字编码的技术要求根据《辽宁省社会治安动态视频监控系统技术规范》（DB33/T502-2004）和《宁波市社会治安动态视频监控系统技术要求》等规范要求：1. 监控中心实时监视彩色图像分辨率≥550线，黑白分辨率≥600线，灰度等级不小于8级；实时监视数字解压图像应达到25帧/秒的帧率，数字图像本地调用分辨率应能达到4CIF格式（704×576）以上。

2. 异地回放图像分辨率≥220线，应不低于CIF格式(352×288)，灰度等级不小于8级，数字解压图像应达到25帧/秒的帧率3. 图像质量按五级损伤制评主观评价，应不低于四级对于电磁环境特别恶劣的现场，图像质量应不低于三级图像应支持无级缩放4. 系统存储采用数字录像方式，并采用MPEG4/H.264/AVS/M-JPEG等数字视频编解码标准1.2 实时监控与数字编码的实施N个派出所实战监控操作台采用8路或16路硬盘录像机，配置19寸液晶显示器，每个19寸液晶显示器显示N 路视频图像硬盘录像机实现视频图像的显示和控制，并可采用鼠标操作方式除本次工程实时监控采用这种方式外，前期建设的实时监控按此方案进行改造1. 视频接入数量较少的派出所接入数量少于或等于N个摄像机的派出所，实时监控和视频图像记录采用8路D1数字硬盘录像机，配置750G高容量DVR专业硬盘，具备24小时连续工作的高可靠性能，超低的运行功耗录像图像能在局域网上远程查询，使录像回放极为方便监控点的监控数据通过模拟方式进入派出所监控中心，经视频分配器分配后，其中一路进入8路D1数字硬盘录像机，通过硬盘录像机采用MPEG4/H.264/等数字视频编解码标准进行编码与保存。

存储的图像数据应采用4CIF（704×576）以上格式，录像数据应保存30天以上视频接入数量较少的派出所存储拓朴如下图视频接入数量较少的派出所存储拓朴图存储的图像数据可通过公安二级视频共享平台，以时间、通道等方式进行检索，允许多用户同时检索、调用录像2. 接入数量较多的派出所接入数量大于N个摄像机的派出所，实时监控采用16路D1数字硬盘录像机监控点的监控数据通过模拟方式进入派出所监控中心，经视频分配器分配后，其中一路进入实时监控的16路硬盘录像机视频信号编码器，通过16路硬盘录像机实时监控，并进行数据采集、编码，同时将16路模拟视频数据打包成裸数据块的形式，通过IP网络接口输出，直接写入IP-SAN盘阵中进行监控视频数据的保存，每个视频编码器对应一个IP-SAN（16个硬盘槽位），输出分辨率D1/4CIF标准，数据保存30天视频接入数量较多的派出所存储拓朴如下图：视频接入数量较少的派出所存储拓朴图2 监控系统的视频存储概述2.1 频频存储的技术要求根据《辽宁省社会治安动态视频监控系统技术规范》（DB33/T502-2004）和《宁波市社会治安动态视频监控系统技术要求》等规范要求：录像数据可存储在磁盘阵列高速设备上。

存储的图像数据应采用4CIF（704×576）以上格式，录像数据应保存30天以上存储的图像数据可通过网络接口以时间、通道等方式进行检索，允许多用户同时检索、调用录像2.2 频频存储的压缩码率1. 监控系统的好坏，首先直观体现出来的就是图像的清晰度，随着技术的不断发展，摄像机的分辨率越来越高，通常在监控系统所使用的摄像机分辨率可达600线（彩色）/570线（黑白），利用光纤链路回传并转换后，基本可以进行实时无损回放，最终显示在监视器上的效果一般会比较清晰但是，监视器屏幕上的图像并不能直接进行存储，因为在监视器上看到的图像实际上是没有数据化处理的复合模拟视频信号（采用带实时压缩的数字视频摄像机以及摄像机端直接采用数字压缩设备进行压缩的除外），如果要保存这些监控的图像，就必须使用硬盘录像机将这些复合模拟视频信号进行数字化处理并且压缩后进行保存各厂家设备基本都采用运动图像组织（MPEG）的MPEG4标准对图像进行压缩处理，由于各厂家所采用的算法标准不尽相同，通常会采用AVI、WMV和H.264中其一来做为自己产品的保存格式而这些格式中，H.264格式在同等情况下，其图像质量较好但是不管采用哪种算法、哪种格式，都是有损压缩，其压缩后的图象质量与原始图像质量相比都会有一定的差距，尤其画面变化较快时，由于算法的特性，画面的损耗会比较严重。

这也是我们在回放监控录像时，总会觉得清晰度不如实时监控的清晰度的原因压缩后的视频节目质量和压缩时所采用的压缩码率和图像的分辨率，因为所使用的压缩码率越低，所损失的图象数据越严重，画面也越不清晰有关算法部分，可以查阅相关资料，这里不再赘述）由于视频资料对于存储空间的要求很高，在同等时间内，其所需的空间与压缩时采用的压缩码率成正比，所以，一般都会以降低压缩码率的方式来节省空间，降低压缩码率时，不可避免的就会对图像的清晰度产品严重的影响，所以在降低码率不降低分辨率的同时也可以采用降低每秒帧数（画面会有明显的跳动感，人眼可接受的连续画面至少为20帧/秒）的方式来进行压缩但是通过这样的压缩后，监控的视频资料的回放效果会有较大的失真，观看时可能会造成障碍例如交通监控中无法看清运动中的车辆的外观、号牌和细部特征等、在治安监控中无法看清被监控者的面貌以及动作过程邓、或者在生产监控中无法看清时间发生的过程以及相关的现场情况，使得录制的监控资料失去价值根据实际测试的效果，如果画面分辨率为352*288，每秒帧数30帧（标准PAL制）的运动图像，采用MPEG4种的任何一种算法，其压缩码率至少在500KBps或以上才能获得较为满意的回放效果（回放效果约等于标准VHS的效果）。

2. 本次设计选用的视频产品是基于宽带网络的产品，其所占用的带宽与所使用的图像压缩格式、图像分辨率、图像压缩率以及图像内容密切相关产品在所有分辨率条件下均可达到每秒25帧（或更高）的传输速率，每台设备所占用的带宽资源位于几十K到10M之间下表列出了中等压缩率（压缩率值设置为50），全帧速（25帧每秒）条件下，单台设备在不同分辨率和不同压缩格式下的带宽占用参考值如下表：带宽占用参考值分辨率4CIF (704x576)CIF (352x288)QCIF (176x144)M-JPEG10M5M2MMPEG4200-4M50-2M30-300K考虑到不同的网络应用环境，设计视频产品提供了多种带宽管理技术，可根据实际情况，自行调节设备的带宽占用量由于MPEG-4压缩格式对于带宽和存储的占用量都比较低，因此本方案中建议采用MPEG-4的压缩格式，高压缩率（压缩率值设置为30），全帧速（25帧每秒）本系统基于宽带网络构建，由需求分析部分可以看出，可用的网络带宽资源为百兆接入，千兆骨干上连从上表中看出，单路MPEG-4视频的最大带宽占用为约4Mbps，因此百兆的接入完全可以满足需求，因此关键问题在于各派出所到监控中心的骨干链路部分。

在考虑带宽占用时，需要考虑实时浏览和录像所占用的总带宽，为了保证良好的图像清晰度和流畅度，同时为了有效节省带宽和存储资源，本方案将采用如下的配置进行实时浏览和录像：n 图像压缩格式：MPEG-4n 图像分辨率：VGA或4CIFn 图像压缩比：30％n 图像帧速度：25FPSn 单路视频流的最大带宽约为2Mbps.派出所监控点位N个，按照上述配置下视频流最高的带宽占用值2Mbps来计算，总计需要带宽：N×2Mbps = X Mbps各派出所分控中心配置的千兆网络交换机（端口带宽1000M），可以满足带宽要求其他派出所的监控点位少于N个点上，因此千兆光纤上传链路同样可以满足带宽传输的需求2.2 频频存储的时间与方式的选择对于监控资料的保存时间，各种行业和各种应用都有不同的规定，通常规定保留期限在7天至1年不等但是由于传统监控存储系统的约束，在实际使用中，一般监控资料的保存时间都被约束在30天左右，在本系统中，要求保存的时间长达1个月，存储系统的约束尤其在大型监控系统的设计和使用上表现得比较明显，其约束主要体现在以下几个方面：1. 设备的容量限制：传统设备很难提供高容量的连续存储空间，给监控资料的存储和检索带来很大的困难；2. 设备使用模式的限制：n 传统的DAS为直接连接存储，无法做到多设备共享存储；n 传统的NAS设备为网络共享存储，可以提供多台硬盘录像机同时使用，但是其性能低下，需要录制的监控信号达到一定数量后便会拥塞并导致不可用；3. 设备扩展的限制：系统在设计时很难准确的准确预估系统发展情况，而在使用中，根据实际情况的需要，经常性的会对监控资料保存时间、需要录制的监控点、新的监控点等进行调整，这些调整将直接对存储空间提出新的要求。

DAS、NAS设备其扩展性相对较差，同时，扩展时数据迁移、扩容的时间周期和相当繁琐扩容方式会对应用造成很大的影响所以存储设备所造成扩展限制非常严重在实际使用中，由于受到存储设备的种种限制，用户在节目质量和存储时间之间要进行艰难的抉择，在通常使用中，一般会采取使用较低码流、减少录制点、减少录制时间等方式来满足对监控资料保存时间的规定，甚至于减少资料保存得时间来迁就存储系统的不足而这种方式不可避免所带来后果就是在需要监控资料时因为资料的缺失而受到影响本次设计采用基于硬盘录像机与IP-SAN技术的视频信息存储系统方案存储系统通过分布式部署的方式，由部署在派出所的硬盘录像机和IP-SAN存储设备组成，硬盘录像机存储系统同时提供数据块级（SAN）以及文件级（NAS）方式的服务，且多台存储设备可通过以太网交换机连接，构建统一的IP-SAN存储资源池2.3 存储系统的空间要求监控资料存储系统的空间需求和监控系统的实际和使用有着直接的关系，需求的存储空间大小可以通过计算公式直接计算出来，在XX区公安分局的天网工程项目中，我们可以计算出：单路摄像机数据码流为2.0Mb/s（MPEG4 4CIF格式需要1Mb/s数据码流），25帧/秒。

单路摄像机存储容量为：（2.0Mb/s×3600秒×24时×30天）/（8×1024）＝632.8GB以上是实际需要的视频数据容量的要求，实际设计方案时需要比上述实际需求的存储空间多预留出一部分存储空间，考虑到数据实际容量以及保留一定的余量，配置750G硬盘，并可用于阵列的冗余和备份2.4 存储系统I/O要求在监控的存储系统中，存储系统的I/O吞吐能力也是一个极为重要的参数，在大规模监控系统中，由于同时存储的数据量较大，需要存储系统能够提供较为强大的I/O吞吐能力才能正常进行数据的存储，否则既有可能因为存储系统的I/O能力不足，在存储系统中形成性能瓶颈而造成资料无法存储、已存储的资料丢失、甚至于整个系统的崩溃按照XX区公安分。