一種基于SAN存儲模式的容災備份技術在民爆行業視頻監控系統中的應用

吳艷艷

（重慶順安爆破器材有限公司，中國 重慶400700）

0 引言

隨著國家對民爆行業的安全生產監管力度不斷加強，監控系統在生產中提高安全本質化有極其重要的作用，而網絡和信息技術的進步促使民爆企業在生產中對視頻監控系統的依賴性越來越高。 然而，存儲于磁盤上的圖像數據一旦發生丟失或錯誤，就可能造成視頻監控系統數據“隨風而逝”，又沒有相應的備份或容災數據可用，那么在需要時就無數據可查， 因此對監控系統數據進行容災備份保護已刻不容緩。下面就重慶順安爆破器材有限公司的容災備份技術在視頻監控系統中的應用與大家共同探討。

1 容災備份的概念

容災備份是通過在異地建立和維護一個備份存儲系統，利用地理上的分離來保證系統和數據對災難性事件的抵御能力[1]。 在民爆行業中， 視頻監控系統的容災備份是指在企業監控中心建立一套功能 相同的視頻圖像存儲系統，互相之間獨立運行，當一處系統因意外(如火災、事故、地震、病毒、硬件/軟件錯誤等)停止工作時，另外一套系統可作為依據查證以及承接原系統的使命投入工作。

2 設計原則

視頻監控中心面臨集中運行多平臺、多系統、多層架構的問題，這就要求面向監控中心的容災備份系統解決方案，必須既滿足當前的應用需求，又面向未來業務和技術的發展要求。 根據公司的視頻監控系統實際情況以及設計需求考慮， 提出了以下的容災備份系統設計、建設原則，并付諸實踐。

2.1 實用性和先進性

采用成熟、穩定、完善的產品和技術，滿足當前應用需求。 盡可能采用先進的計算機及網絡技術以適應更高的數據處理要求，使整個集中運行平臺在一定時期內保持技術上的先進性，并具有良好的擴展潛力，以適應未來應用的發展和技術升級的需要。

鑒于公司視頻監控系統的攝像機數量多、要求存儲時間長等特性以及海康威視產品的穩定性和可擴展性，因此，繼續使用該品牌的網絡存儲設備DS-A80216S，并兼容監控級硬盤，應用靈活，可提供大容量存儲空間，實用性強。

2.2 安全性和可靠性

對系統結構、網絡系統、服務器系統、存儲系統、備份系統等方面須進行高安全性和可靠性設計，才能保障系統不間斷運行[1]。在采用硬件備份、冗余、負載均衡等可靠性技術的基礎上，采用相關的軟件技術提供較強的管理機制和控制手段，以提高整個系統的安全可靠性。 通過采集本地監控室模擬圖像信號、異地災備存儲、以太網傳輸來實現數據的多層保護，從而獲得圖像數據的完整性和安全性。

2.3 靈活性與可擴展性

監控中心的數據庫建設集中運行平臺要方便地擴展系統容量和處理能力，具備支持多種應用的能力。 同時可以根據應用發展的需要進行靈活、快速的調整，實現數據應用的快速部署。對不同應用場景采用適合的存儲/容災技術，可以大幅度降低投入成本、運營維護成本，增加易用性。 該系統全部采用海康威視的NVR 網絡錄像機對模擬圖像信號轉換為數字視頻信號進行存儲， 以及CVR 網絡存儲設備——控制器架構，基于模塊化無線纜設計，易于維護。

在公司本部生產調度監控中心設置了異地災備存儲系統，可以通過網絡實時查看各生產工房關鍵工序的備份圖像， 也可調閱東溪、南桐生產點及永城庫房的備份圖像信息，系統可用性高。

3 系統工作原理

容災備份系統對存儲網絡設備的要求至關重要，在進行詳細設計過程中，充分考慮了技術成熟性、靈活性和擴展性等多方面因素，采用了基于IP SAN 數據容災備份技術。 采集各級監控室中攝像機模擬信號到NVR 網絡硬盤錄像機進行信號中轉， 再將NVR 通過TCP/IP 網絡進行級聯，遠程復制到備份中心的SAN 中[2]。 這種基于IP SAN 遠程容災備份，可以跨越LAN 和WAN，成本低、可擴展性好。

3.1 網絡存儲技術的優勢

隨著網絡技術的發展， 存儲的底層技術逐漸向網絡存儲方向發展。 網絡存儲可以實現數據的安全存儲管理，實現多服務器獨立地共享一個陣列子系統、共享—個自動庫，實現數據的共享和集中的管理，進而完成快速、大容量和安全可靠的數據存儲。

網絡存儲具有可實現大容量存儲設備數據共享，高速計算機與高速存儲設備的高速互聯，靈活的存儲設備配置要求，數據快速備份，提高了數據的可靠性和安全性。 這些獨特的優勢造就了IP SAN 技術的應用[3]。

3.2 網絡拓撲圖

容災備份系統網絡拓撲圖如圖1 所示。

圖1

3.3 系統的結構及存儲設備的配置

容災備份系統由前端信號采集、模數轉換、數據傳輸、存儲、客戶端查看等幾個部分組成。該系統將公司幾個生產點的視頻圖像一并接入傳輸至監控中心，實現了在視頻監控系統方面的集團管控，同時也實現了生產點的視頻圖像異地容災備份功能。異地視頻圖像通過廣域網傳輸至公司監控中心。 本部視頻圖像通過局域網傳輸至NVR 進行轉換后級聯，接入網絡存儲設備中進行配置管理。 網絡存儲設備管理系統的配置對視頻圖像備份存儲尤為關鍵，圖2 為NVR 的配置界面。

3.4 計算備份視頻圖像存儲所需的磁盤空間[4]

根據行業相關要求，視頻圖像存儲格式為4CIF（或D1），而使用?？低曄嚓P設備的存儲格式恰好可以設置為4CIF，那么以512Kbit/s 的定碼率來計算所需磁盤容量。

圖2

第一步：根據式（1）計算單個通道（一個視頻圖像）每小時所需的存儲容量qi，單 位MByte。

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

第二步：確定備份錄像時間要求后，根據式（2）計算單個通道（一個視頻圖像）所需要的存儲容量mi，單位MByte。

其中：hi——每天備份錄像時間（小時） Di——需要保存錄像的天數

第三步：根據式（3）計算所有通道（所有視頻圖像）定時備份存儲所需要的總容量（累加）qT。

其中：a%——報警發生率

由以上可以計算得出備份視頻圖像在存儲一定時間下所需的硬盤總容量。 公司將生產線危險工序視頻圖像接入該系統，按照要求進行存儲備份，通過IVMS4200 客戶端實時查看和（遠程）回放圖像。 而將各生產點視頻圖像接入該系統，替代原視頻監控系統出現故障等因

其中：c——備份視頻圖像總數

第四步：根據式（4）計算所有視頻圖像報警所需總容量（累加）qT。

素導致圖像數據“不翼而飛”而停止工作時，作為證據可查并替代原系統投入工作，運行可靠、穩定。

3.5 管理機制及人員保障

容災備份系統管理流程的建立也至關重要， 實現過程是人員、流程、技術相輔相成的過程，管理機制的建立是容災備份系統成功運作的保證。 通過固化的管理，指導維護人員按照實現規定的步驟進行系統操作，才能保證容災備份技術的最終實現。

4 結論

公司建立此套容災備份系統，經過一段時間的運行，確實達到了設計時的預期目標和要求，系統安全可靠。 同時也有效地解決了原視頻監控系統硬件設施出現故障等情況時，可以利用災備系統查閱該工序的圖像信息，為安全生產保駕護航。

［1］郭繼軍.大集中模式下存儲容災系統設計方案[J].華南金融電腦，2002(09).

［2］存儲設備與數據容災備份系統[OL].慧聰安防網訊，2013－9－10.http://info.secu.hc360.com/2013/09/100913749282.shtml.

［3］基于SAN 存儲模式的異地容災系統[OL].CIO 時代網，2012－9－24.http://www.ciotimes.com/infrastructure/cc/71477.html.

［4］海康威視硬盤錄像機快速操作指南[Z].