云存储技术在铁路视频监控系统中的应用

云存储技术在铁路视频监控系统中的应用

吴锐

中铁电气化局集团有限公司第二工程分公司  广州

引言：目前，铁路视频监控系统正由标清向超清演进，相应的视频数据量将指数型增长，云存储技术凭借其在海量文件存储上的优势，正逐渐被人们认可和重视。本文通过介绍视频存储系统发展历程和铁路视频监控系统发展现况，提出了铁路超清视频云存储技术的系统架构和解决方案。

关键字：铁路；综合视频监控；云存储；系统架构和解决方案。

Abstract:At present, railway video monitoring systems are evolving from standard definition to ultra clear. Cloud storage technology, with its advantages in massive file storage, is gradually being recognized. This article introduces the development history of video storage systems and the current status of railway video monitoring systems, and proposes the system architecture and solution of railway ultra clear video cloud storage technology.

Keywords:railway; integrated video monitoring; cloud storage; system architecture and solution.

1简述

铁路综合视频监控系统，为铁路生产调度、铁路公安等各部门的视频业务提供了综合的的实现平台，完成对咽喉区、信号楼、隧道进出口等重点地段的实时视频监控。视频系统正由标清向1080P超清演进，因而带来了海量的视频数据，研究大存储技术的解决方案是铁路视频监控系统急需要解决的问题。

2视频存储技术发展史

第一代存储技术是早期的VCR，具备最基本的记录或记忆功能。在2000年初比较流行。

第二代的存储技术是DVR，DVR应用了计算机及互联网技术，对视频图像进行数字处理，并将视频保存在硬盘上，完成了存储的数字化。

第三代的存储技术伴随着视频摄像头由标清向高清转变，视频储存由DVR 向NVR 转变。第三代存储技术的贮存功能由贮存空间更大的TB级的磁盘阵列来实现。NVR工作在服务器上，服务器可以通过DAS、SAN等形式连接磁盘阵列。第三代存储系统主要包括DVR+DAS存储系统与服务器+SAN存储系统。

最新一代是云存储技术，云存储是由多个存储节点、网络设备、软件及客户端程序等构成的一个系统，可以把全部节点的存储空间和资源池统一进行管理。云存储里的贮存设备通常数量众多且分布在不同地区，互相依靠网络或光纤通道连接。

3铁路视频监控系统发展现状

铁路综合视频监控在视频核心/区域节点配置贮存设备，完成对告警信号、图象和关键视频图像的自动或人工贮存，贮存设备容量较小。在视频接入节点配置贮存设备，完成对视频采集点的数据自动连续贮存、对重要的图像视频数据备份贮存、对预先设定的事件、时间等条件进行有条件的贮存，因此设备的贮存容量很大。

网络服务器+SAN架构的存储系统，比较适合于规模大、数字化的标清或超清视频数据的集中存储方案。网络服务器+SAN存储架构又可分为FC SAN与IP SAN。

FC即光纤通道Fibber Channel，FC SAN架构的存储系统使用光纤通道来联接不同位置的贮存设备。FC SAN架构内部都是使用SCSI传输协议，该架构的贮存设备即使没有很大的缓存空间也能够获得较好的数据信息读写特性。因而，光纤贮存有着强大的性能与数据分析处理能力，其系统的稳定性高、可靠性好，适于节点比较多的视频监控系统。缺点是整个系统建设成本和使用费用很高。

IP SAN架构的存储系统使用规范的TCP/IP协议，可以将SCSI协议封装到IP数据包中，从而实现视频数据信息在以太网中进行传送。比起FC SAN存储系统，IP SAN架构的存储系统建设费用更低、稳定可靠，还有更好的兼容性、扩展性，而且系统的安全性更好。

目前铁路视频监控系统的存储架构普遍使用的是网络服务器+IP SAN磁盘阵列，DVR+DAS存储系统仅用于车站安检区超清视频存储。

4云存储技术在铁路视频系统中的应用

铁路视频云存储系统由流媒体服务器、中心管理服务器、元数据服务器节点、各路局数据存储节点和系统软件组成。

铁路云存储的技术优势：适用于所有类型文件的上传、下载；提供强有力的元信息管理体制，用户可以用通用的和自定义的元信息管理体制定义资源特性；超大的存储容量，运用云存储的superfile接口能够实现2TB以内的单文件存储，并且文件的数量不受限制；网络环境不好时，支持断点上传和断点下载功能；强大的平台管理功能，能对系统的全部资源集中管理；能实现数据的在线安全备份，具有强大的灾害恢复功能。

铁路综合视频监控系统服务范围较广，依据铁路视频管理平台的架构，在核心节点一般采用单云存储系统架构，在各路局可以选择多云存储系统架构。多云的存储架构允许当某个云的云存储系统设备出现故障时，可以将数据备份转移至别的云存储系统设备中，多云存储系统部署的管辖区域可以根据I类视频接入节点管辖区域划分。

铁路视频云存储系统需要一个带宽充足的铁路数据网来实现视频采集设备与云存储系统互联，以及多个存储设备之间互连。因而，需要根据铁路数据网的架构和带宽状况、运行维护和机房环境等来部署云存储硬件设备。

（1）流媒体服务器部署方案

铁路综合视频监控系统在视频核心节点、区域节点、接入节点均设置流媒体服务器。当使用视频云存储时，视频接入节点只关注I类视频接入节点设定，一个云存储系统管辖区域内只设定一处I类视频接入节点。

（2）中心管理服务器部署方案

中心管理服务器一般集中安装在国铁集团的视频核心节点及各路局的视频区域节点。各路局的中心管理服务器用来管理本局管内的视频多云存储系统。国铁集团的中心管理服务器用来统一管理核心节点视频云存储系统，而且可以获取各路局中心管理服务器的信息。

（3）元数据服务器节点部署方案

每一个云存储系统均设置元数据服务器节点，元数据服务器节点需要依据云存储系统管理的数据存储节点容量进行设置。元数据服务器可采取N+M冗余安全机制，也可以采用多云存储系统进行异地备份。元数据服务器节点和I类视频接入节点在同址机房设置，云存储系统服务范围内的所有文件将按照就近原则贮存到该区域内云存储节点设备中。

（4）数据存储节点部署方案

数据存储节点可以部署到铁路数据网汇聚节点，依据铁路数据网的承载带宽、设备安装方式和供电要求等状况综合考虑设定存储节点总数，数据存储可采取N+M容错机制，冗余数据储存在不同的节点上。

5结束语

目前，在新建或改建铁路项目上已开始使用视频云存储技术，但是，该技术要在铁路视频监控系统上大规模应用还有待进一步测试和验证，应在云存储系统的架构、系统功能和性能、互联互通等各方面进行严格规范，制定相应的设计、施工、验收标准，既可以用来指导规范施工建设，也可有效节约建设投资。云存储技术在铁路视频监控系统中的应用一定会越来越广泛。

参考文献：

[1]谢衡元. 铁路综合视频云存储技术应用方案研究.铁路通信信号工程技术，2017

[2]方粮，海量数据存储，机械工业出版社，2016