企业/校园视频监控系统数据存储技术

王飞，周永刚，翁世定

摘要：视频监控系统数据存储与视频图像的清晰度，存储空间的有效利用率等密切相关，灵活设置不同的视频格式、存储策略、存储方式，可以为视频监控系统节约大量的存储空间，并且可以灵活的实现不同场合不同的图像清晰度，最终保障整个监控系统稳定性、数据存储的合理化。

关键词：监控系统；数据存储；视频格式；动态检测

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：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

视频监控系统的存储技术近几年的发展非常迅猛，视频监控存储技术从最初的VCR(Video Cassette Recorders)到现在数字化或部分数字化的DVR(Digital Video Recorder)或具有网络功能的NVR(Network DVR)，再到现在蓬勃发展的网络存储技术DAS、NAS、IP SAN或FC SAN等，视频监控存储技术呈现出了品类齐全及多种应用架构并存局面。但是监控系统的存储策略、存储计划高度的统一性，大大限制了视频监控系统的灵活性，造成存储空间的巨大浪费。

1原视频监控系统

随着监控系统的不断发展，设备及性能的不断提高，监控系统的智能化程度也在不断地加大，但是由于企业/校园视频监控系统建设比较早，系统的完整性、灵活性受到较大的限制，所以监控系统的数据存储缺点漏洞不断浮出水面，具体表现在以下几个方面。

1.1数据存储量大

企业/校园目前有监控摄像机数量较多，且数据流格式、分辨率大小、视频码率等不统一，对存储设备的容量要求就会不同。对视频监控系统的图像质量、存储空间等有较大影响。

1.1.1图像质量

图像质量的好坏主要受到数据格式、前端摄像机的分辨率、视频码率、摄像机工作的环境（光线、距离、灰尘等），但是这些因素与占用存储空间大小之间是矛盾的，如果要想获取高质量的监控图像，就必须要占用大量的存储空间，如何解决这一矛盾，将会对视频监控系统性能产生重要影响。

1.1.2视频数据存储空间

图像的清晰度与所占存储空间密切相关，如表1所示：

表1前端摄像机所占用的存储空间

从表1中可以发现，存储时间是7天24小时录像，每一个摄像机在这个时间段内录像占用的存储空间大小主要有四种：49G、57G、76G、152G。所占存储空间越大的摄像机，其监控图像的清晰也就比较清楚。

1.2无价值的视频信息

企业/校园视频监控系统摄像机都不带红外功能，在夜晚如果没有强光补光的情况下，虽然监控系统正常工作，但是视频图像全部模糊不清，白白占用大量的存储空间。

白天摄像机拍摄前端现场环境信息，送到后端存储中保存，从不间断，对监控信息的安全性起到重要的保护作用，如果对这些监控点仔细分析，就会发现，在平时每一个监控摄像机拍摄的图像信息只有10%左右是有价值的信息（一般监控场所，不包括人员进出频繁的场所），这样又有90%左右的存储信息是白白浪费了。如何更优化的解决空闲时间内数据存储空间的释放，讲是解决方案讨论的一个重要问题。

1.3存储服务器的RAID问题

RAID的全称是廉价磁盘冗余阵列，是将多个独立的物理磁盘按照某种方式组合起来，形成一个虚拟的磁盘。企业/校园视频监控存储服务器由8快500G硬盘组成，构成了一个4T的虚拟磁盘，为视频监控系统提供了一个比较大的数据存储空间，但是存储服务器使用的RAID级别是RAID1。RAID1以镜像为冗余方式，对虚拟磁盘上的数据做多份拷贝，放在成员磁盘上，这种RAID的优点是100%的数据冗余，提供最高的数据安全保障，设计和使用比较简单，缺点是开销大，空间利用率只有50%，所以RAID1的成本很高。

基于以上的数据存储问题，我们将讨论如何解决数据存储解决方案。

2数据存储解决方案

图1用户自定义存储时间段

2.1解决图像格式问题

目前国内主流的视频监控系统采用两种分辨率：CIF和D1。存储服务器最大可以连接16块1000GB的硬盘，总容量可高达16T（目前市面上最大的硬盘在1000GB左右），如果采用CIF分辨率，通常每1路的硬盘容量为200MB~480MB/小时，根据摄像机的分辨率及视频码率，取值768Kbps（约337.5M/小时）；如果是D1的分辨率每小时录像需要的硬盘容量为720MB~1000MB/小时，通常情况下为了减少硬盘的容量可以按照800MB/小时计算，帧率智能设置比25fps少一些，码流也要少一些！

计算举例：25路CIF格式24小时不间断录像7天所需硬盘容量？25路×337.5M×24小时×7天÷1024M =1384.3G (注：1G = 1024M) 25路D1格式24小时不间断录像7天所需硬盘容量？

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

从上面的计算中可以看出，选用CIF格式比选用D1格式，可以节省约3/5个存储空间。但是由于D1格式的清晰度比CIF格式的清晰度高，在不久的将来D1格式完全可以取代CIF格式，作为视频监控的主流视频格式。

2.2合理设置动态录像

整个监控系统的前端摄像机都不带红外灯，所以在夜晚拍摄监控的时候如果没有强光灯补光的情况下，基本上是看不到任何现场图像的，此时摄像机还是在正常工作的，拍摄漆黑一片的视频图像同时也被送往视频监控存储服务器存储，这样无任何价值的视频图像占用了比较紧张的存储空间。如何解决这样的问题？可以从两个方面入手。

2.2.1外置强光灯或红外灯

如果使用强光灯对摄像机夜晚补光，摄像机拍摄的画面效果是很不错的，但是也有几个缺点。首先安装摄像机一般都是安装在比较隐蔽的地方，如果加上强光补光，夜晚监控点就比较容易暴露；其次，安装强光灯要选择大功率的灯泡，也不一定能监控到整个现场环境，并且浪费电力；第三，需要对强光灯的线路进行布线，加大工程量等等问题。所以选着强光灯可以在个别环境中使用，如摄像机拍摄的范围比较小，没有外界杂物的遮挡。

给摄像机增加红外灯，这种方式可以解决强光的容易暴露、监控范围小的缺点，但是也要重新对线路改造，浪费人力物力，并且根据红外灯的特性，不是所有的摄像机都能外置红外灯，只有黑白的或是彩色自动转黑白的摄像机才能外置红外灯。

加强光灯或红外灯都会增加视频监控工程的费用开支，但是对于一些比较重要的场合，我们可以选用增加强光灯或红外灯的考虑，但是这只能解决监控图像质量问题，并不能解决后端存储空间浪费的问题，如何解决后端夜晚监控摄像机拍摄的无用的视频信息不送往存储服务器存储，将是我们下面讨论的问题。

2.2.2动态检测功能。

根据视频监控系统的特点，对前端摄像机拍摄的图像可以分为两种情况存储。一种情况就是设置不同的存储策略，从前面的分析我们知道，大部分的摄像机夜晚录像是看不到图像的，所以我们在设置存储策略的时候可以把时间段充分考虑在内，如图1示，我们选择白天时间录像，其他时间不录像，可以节约约50%的存储空间。

另一种是前端摄像机对现场环境的动态检测存储。主要是前端编码器通过摄像机感知到监控区域有移动物体的时候，开始启动录像功能，启动录像时间大约为0.01s，录像时间也可以设置在30-1800s范围，这样就节约了大量的存储服务器占用的存储空间。如果现场环境比较复杂，如：有部分环境有花草树木，风吹就会动，这样的复杂的环境，设置动态检测就没有任何意义，但是我们可以通过设定不同检测区域范围，只检测划定区域，来修剪掉部分花草树木的画面，如下图。

图2动态检测设置

在存储的设置中设置按事件存储方式录像，只要前端摄像机检测到移动的物体就会触发录像，如下图设置。可以的节约的存储空间就决定于现场环境的情况，至少50%以上。

根据监控点的分布情况，对监控点分类，首先对于人流量比较大的场合，夜晚有人值班，这样的场合就只要设置摄像机24小时不间断录像就可以了。其次对人流量大，又有明显分界线的，设置存储策略为用户自定义时间段录像。最后就是，人员流动不明显，监控场合有比较重要，设置摄像机对现场环境动态检测，存储设置为按事件存储模式录像，只要有移动的物体摄像机马上就能启动录像，节约大量的存储空间。

2.3 RAID优化

根据视频监控系统的特点，我们可以选择读写性能较好，空间利用率较高的RAID级别。RAID0使用并行存取方式，数据被并行的写入或读取，从而非常有助于提高存储系统的性能，但是RAID0最大的缺点就是没有数据冗余的能力，其中一块磁盘损坏就可导致整个阵列数据的损坏。

如果监控系统安全性能要求比较高，我们可以把RAID之间相互组合来实现，如果单独使用一种RAID可能缺点比较明显。如果把RAID0和RAID1合并，取两者的优点，将会大大提高存储服务器的使用效率。综合了RAID1和RAID0的优点，读性能很高，写性能比较好，同时允许多个磁盘失效，合适用在高速需求高，又要完全容错的场合。但是空间利用率只有50%，开销比较大。

3结束语

为了使监控系统更有效地发挥作用，节约设计建设成本，在不断完善监控系统功能的基础上，还要继续优化相互之间的高效、灵活的组合成一个有机整体。监控系统的模式不是固定的，可以根据现场的情况设置不同监控方式及存储策略，节约存储空间及优化监控网络。我们可以在监控系统中综合化考虑监控系统整体架构，灵活使用各种技术方案，对监控点个个击破，最终达到监控系统的最优化。

参考文献：

[1]颜昌茂.高校数字图书馆的发展趋势[J].现代情报,2007,27(10):98-100.

[2]钟志.基于异常行为辨识的智能监控技术研究［D］.上海：上海交通大学，2008.

[3]王平建,王展,王跃武,等.一种基于云存储技术的网络视频监控系统存储方案[A].Proceedings of 2010 The 3rd International Confer? ence on Computational Intelligence and Industrial Application(Volume 9)[C], 2010 .

[4]刘震.视频监控系统的搭建与应用[A].天津市电视技术研究会2010年年会论文集[C], 2010 .

[5]蒋长坡. iSCSI存储在电信数据备份的优势[J].通讯世界,2008(3):66-67.