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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,安防監(jiān)控及調(diào)度系統(tǒng)設計,貝谷科技股份有限公司,（2011年11月28日）,一、調(diào)度系統(tǒng)概述,一個完整的安全信息化智能管理系統(tǒng)，,起到的作用是,“事前預防、應急指揮、事后調(diào)查”的重要保障系統(tǒng)，應當具備以下功能：,1.三級監(jiān)控兩級管理的多級聯(lián)網(wǎng)功能，建立從,總指揮中心,到,分指揮中心,再到,各值班室,的監(jiān)管模式，做到前

2、端信息的共享，便于領導的遠程監(jiān)督、管理，和出現(xiàn)事件時的指揮統(tǒng)籌。,2.針對,礦區(qū),的管理結構和工作流程，實行嚴格的權限角色管理功能，包括對視頻圖像的瀏覽和控制權限，各種報警信息的處理權限。,3.集成化平臺管理，將各個子系統(tǒng)建立在一個安全監(jiān)控的管理平臺下，進行日常的監(jiān)管及調(diào)度協(xié)調(diào)；在發(fā)生突發(fā)事件時，作為應急指揮、救援、處置聯(lián)動的協(xié)調(diào)平臺；,4.在發(fā)生突發(fā)事件時，能夠提供事后調(diào)查的證據(jù)，為改良決策提供科學的依據(jù)；,5.設備管理功能，能夠輸出系統(tǒng)內(nèi)設備的報表，便于對設備的統(tǒng)一管理及全面運行維護；,6.電子地圖導航功能，通過電子地圖，可以對系統(tǒng)的所有設備進行操作控制并采集數(shù)據(jù)；,7整個系統(tǒng)架構采用IP

3、/TCP網(wǎng)絡架構，有線網(wǎng)絡+無線網(wǎng)絡多種傳輸方式為輔的系統(tǒng)應用,8整個生產(chǎn)指揮調(diào)度系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、語音通信系統(tǒng)（有線、無線）、遠程視頻會議系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)。,1.1 系統(tǒng)架構設計,整體架構采用數(shù)字化聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方式，為保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，網(wǎng)絡傳輸采用獨立網(wǎng)絡。在監(jiān)控中心安裝核心交換機，采用光纖對各交換機進行連接，通過視頻編碼器將監(jiān)控圖像接入到網(wǎng)絡系統(tǒng)中并,提供iVS（IP Video Surveillance）IP智能監(jiān)控解決方案，集視頻編解碼,（雙碼流）,、網(wǎng)絡存儲,（,iSCSI,）,、管理平臺和傳輸網(wǎng)絡四大平臺為一體，致力于打造一個開放、標準、融合、高效的監(jiān)控系統(tǒng),

4、優(yōu)點：具有通過網(wǎng)絡端客戶端可以隨時在辦公室、公網(wǎng)查看礦井、廠區(qū)內(nèi)任何監(jiān)控點。,1.監(jiān)控系統(tǒng),1.2 組網(wǎng)架構,1.3 IP網(wǎng)絡、IP視頻、IP信令、IP存儲融合,1.4,IVS的數(shù)據(jù)流和控制流示意圖,編碼器支持雙碼流功能，可直接對IP SAN進行ISCSI數(shù)據(jù)塊寫入，避免了傳統(tǒng)“DVS流媒體方案”中由流數(shù)據(jù)轉文件系統(tǒng)所引起“啞鈴效應”（傳統(tǒng)方式中，前段海量流數(shù)據(jù)經(jīng)流媒體服務器轉為大量文件進行海量存儲，流媒體服務器瓶頸引發(fā)存儲效率低，文件檢索效率低，集群管理復雜及系統(tǒng)穩(wěn)定性差等諸多問題），提升了系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性，尤其是大規(guī)模監(jiān)控網(wǎng)絡的可靠性。此外，H3C將基于高端以太網(wǎng)交換機平臺推出通用媒體服務

5、器，在該設備上實現(xiàn)視頻流的分發(fā)及ISCSI塊存儲，從而減少編碼器對ISCSI的依賴。IVS方案是目前唯一可以保證大規(guī)模監(jiān)控下“監(jiān)、控、查、管、存、用”綜合性能的IP監(jiān)控方案。,采用這種方式，同時為IP SAN存儲空間的運營提供了基礎,1.5,控制中心及分控中心,控制室中心采用電視墻來監(jiān)控實時圖像，實現(xiàn)前端圖像編碼回傳，解碼上墻。在電視墻上看實時圖像。,控制中心主要設備由存儲服務器、視頻、數(shù)據(jù)管理服務器、存儲柜、解碼器器、電視墻（電視墻由3*3液晶拼接屏24臺21英寸液晶監(jiān)視器組成12+3*3+12的組合）；,學生宿舍分控中心主要設備3臺四路解碼器和1臺單路解碼器、1臺分控管理服務器及將現(xiàn)保衛(wèi)中

6、心外側12臺21寸監(jiān)視器+1臺52寸監(jiān)視器作為顯示部分（6+1+6顯示屏）。,分控中心主要設備由于2臺四路解碼器、1臺分控管理服務器及將現(xiàn)中心保衛(wèi)內(nèi)側8臺21寸監(jiān)視器作為顯示部分（2*4顯示屏）組成,1.6 控制中心液晶電視墻,1.7,存儲系統(tǒng)設計,綜合監(jiān)控存儲系統(tǒng)建設中，必須考慮影像數(shù)據(jù)的保密性和對網(wǎng)絡帶寬的影像，監(jiān)控錄像數(shù)字化采用分布式存儲集中管理的網(wǎng)絡存儲技術已經(jīng)成為主流應用模式。IP智能監(jiān)控存儲系統(tǒng)，采用專業(yè)標準的存儲設備，進行分布式存儲集中管理數(shù)據(jù)存儲模式,由于采用標準、專業(yè)海量存儲設備存儲監(jiān)控錄像，無須受到像DVR或DVS模式因為操作系統(tǒng)限制，最大2T容量限制。以及CPU處理能力的

7、限制只能存儲低碼流CIF格式，采用專業(yè)存儲設備，可根據(jù)實際業(yè)務需要任意設定圖像存儲格式，提高畫質(zhì)質(zhì)量，實現(xiàn)高清晰的監(jiān)控。,可選FULL HD（1080P）、HD（720P）、D1、2CIF、CIF等多種不同清晰度監(jiān)控畫質(zhì)，音頻上可擴展支持必要的擴展G.711/G.723/G.729標準，確保實時監(jiān)控畫質(zhì)、音質(zhì)。還原歷史監(jiān)控影像完全相同，并可支持高清，達到清清楚楚監(jiān)控、事后取證準確、精準支撐決策的監(jiān)控效果，真正實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)部署的意義,采用標準、專業(yè)存儲設備集中存儲監(jiān)控錄像，保障監(jiān)控數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)安全。,存儲容量不受限制，存儲系統(tǒng)采用分布式存儲集中管理設計，配合虛擬化技術無限擴展能力，監(jiān)控錄像保存

8、周期和保存數(shù)量可隨需延長。,存儲系統(tǒng)采用企業(yè)級SATA硬盤，其安全性遠高于IDE硬盤，可保障監(jiān)控數(shù)據(jù)的安全性，事后監(jiān)控、調(diào)閱、調(diào)查有充分保障。,硬盤可實現(xiàn)RAID保護，并采用熱備盤進行二級保護，進一步保障監(jiān)控數(shù)據(jù)的安全性。,采用數(shù)據(jù)塊指針紀錄技術，實現(xiàn)歷史影像資料的基于指針數(shù)據(jù)庫的檢索，檢索效率相對基于影像基于文件檢索速度從數(shù)十分鐘提高秒級，同時指針數(shù)據(jù)庫考慮考慮對錄像文件的采取防篡改或完整性檢查措施；支持按圖像來源、紀錄時間、報警事件類別等多種方式對存儲的圖像數(shù)據(jù)進行檢索，支持多用戶同時并發(fā)訪問同一數(shù)據(jù)源。,389個攝像機 9 天 CIF格式存儲數(shù)據(jù),389*9*1536K*3600*24/

9、1024/1024/1024/8*1.1*1.1/0.93=54.TB共計實際容量54TB。,因為要求部分重點需存儲需15天,所以硬盤放大到64T.本次項目中采用 H3C VX1500存儲設備，單臺滿配16塊2T企業(yè)級SATA二代硬盤。因此此次需要配置1臺VX1500，1臺磁盤柜總共配置64塊1TB 企業(yè)級SATAII硬盤。,如何解決數(shù)字監(jiān)控中的“啞鈴效應”問題,iSCSI塊存儲技術在IP 監(jiān)控中的應用,l 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控方案中的“啞鈴效應”問題,DVR（Digital Video Record，也叫數(shù)字硬盤錄像機）的出現(xiàn)使得監(jiān)控由模擬時代進入數(shù)字監(jiān)控時代，到了今天，DVR已經(jīng)被廣泛應用于各種監(jiān)

10、控應用場合，成為了最主要的數(shù)字監(jiān)控設備。DVR本身是一個多功能型產(chǎn)品，可完成模擬圖像數(shù)字化，本地存儲，網(wǎng)絡瀏覽等諸多功能。DVS（Digital Video Server，視頻服務器），可認為是不帶本地硬盤的視頻服務器。多功能是DVR/DVS的最大優(yōu)勢，同時也是其最大的問題所在，由于本身需支持多種功能，性能不可避免的受到影響。“什么功能都有一些（實時看、前端控制、本地圖像存儲、遠程瀏覽等都可實現(xiàn)），但什么功能都不強（看得不夠清楚、控制時延大、存儲不可靠、回放圖像差等）”是對DVR/DVS最貼切的評介。,當需要實現(xiàn)集中存儲或支持多人同時看一個監(jiān)控點時，中間通過流媒體服務進行轉存或復制。如下圖所示

11、：,這種方案是當前DVR監(jiān)控中最常用的方案。當規(guī)模小或是用戶對監(jiān)控的要求不高時，尚可以應付，但是當監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模變大時，很容易形成“啞鈴效應”問題。,首先是如何將流數(shù)據(jù)切成一個個文件進行存儲，滿足監(jiān)控應急響應的要求，所有監(jiān)控應用中，在事故處理時，都希望可以盡可能及時的回放歷史圖像。所有歷史圖像回放都是通過調(diào)用播放存儲下來的視頻文件形成的，由于文件形成期間，管理人員是無法讀取該文件的，比如很多“DVR流媒體服務器”方式的監(jiān)控應用中，采用每半小時形成一個視頻文件的方式對監(jiān)控圖像進行存儲，這就意味著在當前時刻以前半小時以內(nèi)的歷史圖像是無法調(diào)用的。但在緊急事件發(fā)生時，人們希望能夠盡快看到歷史圖像，甚至要

12、求可以隨時回放，這樣又要求數(shù)據(jù)流形成文件的時間間隔盡可能短，但時間過短又會給造系統(tǒng)成巨大的性能壓力。所以在大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)，形成文件的時間間隔和人們對監(jiān)控系統(tǒng)及時響應的要求必然形成無法調(diào)和的矛盾。如以5分鐘形成一個視頻文件考慮，每個監(jiān)控點一天就將產(chǎn)生近300個文件，如果每個監(jiān)控點的歷史圖像要存儲30天，就意味著每個監(jiān)控點需要產(chǎn)生近9000個文件，對于一個大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)，如1000路，系統(tǒng)將需要處理900萬個文件，系統(tǒng)必然不堪重任。,其次是流媒體服務器的性能瓶頸問題，這種方式下，流媒體服務需將視頻流數(shù)據(jù)轉換為文件進行存儲。由于前端存在大量的視頻流數(shù)據(jù)，后端需要進行大量的文件存儲工作。流媒體服務的處

13、理性能，帶寬等都容易成為性能瓶頸。整個系統(tǒng)的性能分布成啞鈴狀，兩端大，中間小，這也是“啞鈴效應”名稱的由來。實際上，在很多大規(guī)模監(jiān)控方案中，為了解決流媒體服務器性能瓶頸的問題，一般會采用流媒體服務器群的方式完成這些功能。但多個流媒體服務器又會引入新的問題，如多個服務器之間如何進行負載分擔？某個服務器Down掉后，系統(tǒng)如何將該服務器上承載的流量切換至其他服務器？這些服務器如何管理？如何共享一個存儲空間？等等，解決這些問題需要一個非常優(yōu)秀的集群管理系統(tǒng)，增加系統(tǒng)復雜性的同時，還額外需要一筆不菲的預算，更遺憾的是，目前業(yè)界還未見到有一個很好的集群管理系統(tǒng)可以很好的解決該問題。,第三個問題是檢索的效率

14、，文件系統(tǒng)本來是為隨機讀寫的數(shù)據(jù)管理應用設計的，檢索效率較低，一個含幾百萬個文件的系統(tǒng)的檢索效率很難想象的。所以，當系統(tǒng)規(guī)模擴大后，傳統(tǒng)數(shù)字監(jiān)控方案的效率下降很快。,此外，該方式還將帶來其他諸多問題，不一一描述。,綜上所述，我們可以發(fā)現(xiàn)，“啞鈴效應”問題的根源在于兩點，一是文件系統(tǒng)本身的機制，二是流媒體服務器性能瓶頸。,解決之道,iSCSI塊存儲（iSCSI，即internet SCSI，基于IP的SCSI協(xié)議，SCSI的全稱是Small Computer System Interface，小型計算機系統(tǒng)接口）的存儲方式引入監(jiān)控中，從而有效的解決了大規(guī)模數(shù)字監(jiān)控方案中的“啞鈴效應”問題。,不同

15、于文件的隨機讀寫，監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻數(shù)據(jù)實際上是可采用順序讀寫方式的，當存儲時間到期后可對原有視頻數(shù)據(jù)進行依次覆蓋。利用這點，采用iSCSI塊方式進行視頻存儲可以很好的規(guī)避文件系統(tǒng)工作機制和流媒體服務器性能瓶頸的問題。,當某個監(jiān)控點的圖像需要進行集中存儲時，前端編碼器與IP SAN設備建立iSCSI連接，然后將存儲視頻流進行iSCSI協(xié)議封裝，直接采用數(shù)據(jù)塊的方式將視頻數(shù)據(jù)寫入IP SAN存儲設備中。通過這種方式，監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的存儲不需要轉換為視頻文件，自然也不需要流媒體服務器。從而有效的規(guī)避了引發(fā)“啞鈴效應”的文件系統(tǒng)問題和流媒體服務器性能瓶頸問題。具備良好的可擴展性，無論監(jiān)控規(guī)模有多大，整個

16、系統(tǒng)不會存在性能瓶頸。,這種方式下，由于所有視頻存儲流量都采用P2P方式直接進行存儲，通過優(yōu)化存儲設備的分布式部署和網(wǎng)絡的路由，可以很容易的實現(xiàn)整網(wǎng)流量的優(yōu)化，避免網(wǎng)絡的帶寬瓶頸。,IP SAN設備完成某個監(jiān)控點視頻數(shù)據(jù)塊的存儲工作后，根據(jù)監(jiān)控點的IP地址、寫入視頻數(shù)據(jù)的起始和終止時間，自動生成一個塊索引值。DM（數(shù)據(jù)管理服務器）和IP SAN之間通過Polling機制進行通信，獲取最新的視頻存儲信息。對所有監(jiān)控圖像的檢索等通過DM完成。,這種方式不僅具備良好的可擴展性，同時，由于對視頻數(shù)據(jù)的存儲和檢索回放等都是直接通過iSCSI數(shù)據(jù)塊操作完成的，因此可實現(xiàn)對歷史圖像的隨時回放及精確到秒級的檢索，滿足客戶應急響應的監(jiān)控需求。,當然這種方式必然對監(jiān)控廠商的技術積累和實力提出了更高的要求，如要求編碼器支持雙碼流，實時監(jiān)控視頻流和存儲視頻流可以獨立編碼，同時編碼器支持iSCSI協(xié)議。雙碼流是現(xiàn)在所有高端編碼器的基本要求，實現(xiàn)的廠商較多，編碼器支持iSCSI則要求監(jiān)控廠商同時具備專業(yè)的存儲技術積累，對于目前的多數(shù)監(jiān)控廠商而言，存在一定的技術門檻。,1.8 IP SAN監(jiān)控存儲系統(tǒng)特點,集中統(tǒng)一