一种基于SAN存储模式的容灾备份技术在民爆行业视频监控系统中的应用

吴艳艳

（重庆顺安爆破器材有限公司，中国 重庆400700）

0 引言

随着国家对民爆行业的安全生产监管力度不断加强，监控系统在生产中提高安全本质化有极其重要的作用，而网络和信息技术的进步促使民爆企业在生产中对视频监控系统的依赖性越来越高。 然而，存储于磁盘上的图像数据一旦发生丢失或错误，就可能造成视频监控系统数据“随风而逝”，又没有相应的备份或容灾数据可用，那么在需要时就无数据可查， 因此对监控系统数据进行容灾备份保护已刻不容缓。下面就重庆顺安爆破器材有限公司的容灾备份技术在视频监控系统中的应用与大家共同探讨。

1 容灾备份的概念

容灾备份是通过在异地建立和维护一个备份存储系统，利用地理上的分离来保证系统和数据对灾难性事件的抵御能力[1]。 在民爆行业中， 视频监控系统的容灾备份是指在企业监控中心建立一套功能 相同的视频图像存储系统，互相之间独立运行，当一处系统因意外(如火灾、事故、地震、病毒、硬件/软件错误等)停止工作时，另外一套系统可作为依据查证以及承接原系统的使命投入工作。

2 设计原则

视频监控中心面临集中运行多平台、多系统、多层架构的问题，这就要求面向监控中心的容灾备份系统解决方案，必须既满足当前的应用需求，又面向未来业务和技术的发展要求。 根据公司的视频监控系统实际情况以及设计需求考虑， 提出了以下的容灾备份系统设计、建设原则，并付诸实践。

2.1 实用性和先进性

采用成熟、稳定、完善的产品和技术，满足当前应用需求。 尽可能采用先进的计算机及网络技术以适应更高的数据处理要求，使整个集中运行平台在一定时期内保持技术上的先进性，并具有良好的扩展潜力，以适应未来应用的发展和技术升级的需要。

鉴于公司视频监控系统的摄像机数量多、要求存储时间长等特性以及海康威视产品的稳定性和可扩展性，因此，继续使用该品牌的网络存储设备DS-A80216S，并兼容监控级硬盘，应用灵活，可提供大容量存储空间，实用性强。

2.2 安全性和可靠性

对系统结构、网络系统、服务器系统、存储系统、备份系统等方面须进行高安全性和可靠性设计，才能保障系统不间断运行[1]。在采用硬件备份、冗余、负载均衡等可靠性技术的基础上，采用相关的软件技术提供较强的管理机制和控制手段，以提高整个系统的安全可靠性。 通过采集本地监控室模拟图像信号、异地灾备存储、以太网传输来实现数据的多层保护，从而获得图像数据的完整性和安全性。

2.3 灵活性与可扩展性

监控中心的数据库建设集中运行平台要方便地扩展系统容量和处理能力，具备支持多种应用的能力。 同时可以根据应用发展的需要进行灵活、快速的调整，实现数据应用的快速部署。对不同应用场景采用适合的存储/容灾技术，可以大幅度降低投入成本、运营维护成本，增加易用性。 该系统全部采用海康威视的NVR 网络录像机对模拟图像信号转换为数字视频信号进行存储， 以及CVR 网络存储设备——控制器架构，基于模块化无线缆设计，易于维护。

在公司本部生产调度监控中心设置了异地灾备存储系统，可以通过网络实时查看各生产工房关键工序的备份图像， 也可调阅东溪、南桐生产点及永城库房的备份图像信息，系统可用性高。

3 系统工作原理

容灾备份系统对存储网络设备的要求至关重要，在进行详细设计过程中，充分考虑了技术成熟性、灵活性和扩展性等多方面因素，采用了基于IP SAN 数据容灾备份技术。 采集各级监控室中摄像机模拟信号到NVR 网络硬盘录像机进行信号中转， 再将NVR 通过TCP/IP 网络进行级联，远程复制到备份中心的SAN 中[2]。 这种基于IP SAN 远程容灾备份，可以跨越LAN 和WAN，成本低、可扩展性好。

3.1 网络存储技术的优势

随着网络技术的发展， 存储的底层技术逐渐向网络存储方向发展。 网络存储可以实现数据的安全存储管理，实现多服务器独立地共享一个阵列子系统、共享—个自动库，实现数据的共享和集中的管理，进而完成快速、大容量和安全可靠的数据存储。

网络存储具有可实现大容量存储设备数据共享，高速计算机与高速存储设备的高速互联，灵活的存储设备配置要求，数据快速备份，提高了数据的可靠性和安全性。 这些独特的优势造就了IP SAN 技术的应用[3]。

3.2 网络拓扑图

容灾备份系统网络拓扑图如图1 所示。

图1

3.3 系统的结构及存储设备的配置

容灾备份系统由前端信号采集、模数转换、数据传输、存储、客户端查看等几个部分组成。该系统将公司几个生产点的视频图像一并接入传输至监控中心，实现了在视频监控系统方面的集团管控，同时也实现了生产点的视频图像异地容灾备份功能。异地视频图像通过广域网传输至公司监控中心。 本部视频图像通过局域网传输至NVR 进行转换后级联，接入网络存储设备中进行配置管理。 网络存储设备管理系统的配置对视频图像备份存储尤为关键，图2 为NVR 的配置界面。

3.4 计算备份视频图像存储所需的磁盘空间[4]

根据行业相关要求，视频图像存储格式为4CIF（或D1），而使用海康威视相关设备的存储格式恰好可以设置为4CIF，那么以512Kbit/s 的定码率来计算所需磁盘容量。

图2

第一步：根据式（1）计算单个通道（一个视频图像）每小时所需的存储容量qi，单 位MByte。

其中：di——码率（即备份录像设置中的“位率/位率上限”），单位Kbit/s

第二步：确定备份录像时间要求后，根据式（2）计算单个通道（一个视频图像）所需要的存储容量mi，单位MByte。

其中：hi——每天备份录像时间（小时） Di——需要保存录像的天数

第三步：根据式（3）计算所有通道（所有视频图像）定时备份存储所需要的总容量（累加）qT。

其中：a%——报警发生率

由以上可以计算得出备份视频图像在存储一定时间下所需的硬盘总容量。 公司将生产线危险工序视频图像接入该系统，按照要求进行存储备份，通过IVMS4200 客户端实时查看和（远程）回放图像。 而将各生产点视频图像接入该系统，替代原视频监控系统出现故障等因

其中：c——备份视频图像总数

第四步：根据式（4）计算所有视频图像报警所需总容量（累加）qT。

素导致图像数据“不翼而飞”而停止工作时，作为证据可查并替代原系统投入工作，运行可靠、稳定。

3.5 管理机制及人员保障

容灾备份系统管理流程的建立也至关重要， 实现过程是人员、流程、技术相辅相成的过程，管理机制的建立是容灾备份系统成功运作的保证。 通过固化的管理，指导维护人员按照实现规定的步骤进行系统操作，才能保证容灾备份技术的最终实现。

4 结论

公司建立此套容灾备份系统，经过一段时间的运行，确实达到了设计时的预期目标和要求，系统安全可靠。 同时也有效地解决了原视频监控系统硬件设施出现故障等情况时，可以利用灾备系统查阅该工序的图像信息，为安全生产保驾护航。

［1］郭继军.大集中模式下存储容灾系统设计方案[J].华南金融电脑，2002(09).

［2］存储设备与数据容灾备份系统[OL].慧聪安防网讯，2013－9－10.http://info.secu.hc360.com/2013/09/100913749282.shtml.

［3］基于SAN 存储模式的异地容灾系统[OL].CIO 时代网，2012－9－24.http://www.ciotimes.com/infrastructure/cc/71477.html.

［4］海康威视硬盘录像机快速操作指南[Z].