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大型监控安装工程解决方案

要实现一个大型监控安装工程,主要有四个问题:

1、用什么摄像机?

2、监控安装工程如何选择交换机?如何组网?

3、摄像机如何合理安排存储?

4、摄像机监控如何显示?

我们来逐一分析。

 

一、用什么摄像机

如何选择摄像机,大型监控安装项目中,可能用到的摄像机不止一种,需要根据环境会选择不同的摄像机,我们来看下各摄像机的用途。我们常用的会根据摄像机的外形进行分类。

                     

1、枪式摄像机:吊装、壁装均可,室外安装一般要加配防护罩。一般安装在通道内,厂房或者停车场等室外区域。主要应用于没有灯光或照度低的地下库、仓库、监控城市道路、小区室外环境等。

 

2、球型摄像机:实际上就是“一体化机芯(变焦镜头+摄像机)+护罩+云台+云台协议解码器”,一般使用在室外或者室内面积比较大、范围比较广的场合。

3、半球形摄像机:安装方式是吸顶安装。大多用于室内小范围的监控场合,没有灯光或者灯光较暗的半公共区、酒店走廊、医院、小区、电梯、室内大厅等场所。

4、红外一体机:红外一体是一种具备红外夜视探照头的监控摄像机。 该摄像机已经广泛的应用于日夜及大范围摄像的环境,如:小区,超市,广场,银行,工厂,军营学校等场所。

实际项目中,可根据应用场景来选择合适的摄像机。另外,摄像机有不同分辨率,对应码率也不一样,在实际选型的时候也需要注意,具体参照图2。

二、如何选择交换机组网?

1000路的监控项目,其重点就是交换机的选择了,这里我们选用三层网络结构,网络结构为接入层‐汇聚层‐核心层。相对两层网络架构,三层架构网络组网规模更大,传输距离更远,网络可拓展性更强。

 

拓扑图如下:


视频传输系统拓扑图

 

那么各层交换机如何选择呢?

大型监控系统,如果交换机分配不合理,时常会出现卡顿或掉线,甚至造成系统瘫痪。所以合理的选择和分配接入层、汇聚层、核心层交换机至关重要。

 

一、监控接入层交换机的选择

接入层是前端采集设备与传输系统的接口,交换机需易于使用和安装,同时兼具安全性,确保入口数据的安全。当然在设计上,主张使用性价比高的设备。接入层交换机选型设计注意要点如下:

 单个摄像机码流一般是按4Mbps计算,峰值是6-8M,选型的时候需要考虑到峰值。

传输带宽利用率在60%左右,100M的也就60M左右。

  综上两点,一个百兆交换机一般可以带8路摄像机,8路以上摄像机需采用千兆上联交换机。

根据前端的布局方式集中或者分散,可能会采用8到24不同口数的交换机。根据安装环境的不同,还可能会用到工业级交换机。

优特普安防专用接入交换机针对安防应用特点,选用4M大缓存芯片,百+两千兆上联设计,全系列产品具有6KV电源和端口防雷防护设计及宽温设计特点,从而保证了产品质量和监控图像质量。


二、汇聚层交换机的选择

 

汇聚层承上启下,压力较大,需要考虑同时处理的监控查看的带宽。

条件1、交换机带宽如果1000路摄像机,汇聚层有8台交换机的话,则每台需要同时处理 125 只摄像机的 4M 码流(125* 4M=500M),也就意味着汇聚层交换机需要支持同时转发500M以上的交换容量。 这样的话一般的千兆交换机可以说是比较充足的。

条件2: 汇聚层交换机的背板带宽,每台汇聚层交换机至少会接入来自接入层的5台千兆交换机,我们为了保证带宽充足,则交换机背板带宽要求为:

  (5*1000M*2)/1000=10Gbps 的背板带宽。 

 

条件3: 包转发率:一个 1000M 口的包转发率为 1。488Mpps/s,汇聚层下接 则汇聚层的交换机交换速率为:5*1。488Mpps/s=7。44Mpps。 

 

根据以上条件得出: 当大量摄像机接入网络时,汇聚层需要满足背板带宽不少于10Gbps,包转发率大于7.44Mpps。 

我们可以至少需要8口全千兆交换机,且背板带宽不少于10Gbps,包转发率大于7.44Mpps。 

 

三、核心层交换机的选择

核心交换机主要承担数据转发和网络架构设置功能,对交换能力、网路管理功能、稳定性要求也更高。另外,因为存储设备是在核心层上,需要考虑交换机的交换容量以及到核心链路的带宽和高速转发能力。所以要满足以下条件:

 

带宽:1000个监控的带宽至少为1000*4Mbps=4000Mbps,核心交换机建议选择高带宽的千兆或万兆交换机,上联端口为万兆,才能使数据通畅。

 

背板带宽:核心交换机至少会有8个来自汇聚层的千兆接口、2个上联的万兆端口,以及4个可能接入其它的千兆端口,所以一共有12个千兆口与2个万兆口,为了保证带宽充足,则交换机背板带宽要求为:

12*1000M*2+2*10000*2)/1000=64Gbps的背板带宽。

 

包转发率:一个千兆口的包转发率为1.488Mpps/s,一个万兆口的包转发率为14.88Mpps/s,为了保证能够线速转发,则至少会有12个千兆口与2个万兆口,则核心交换机交换速率为:

12*1.488Mpps/s+2*14.88Mpps/s=47.56Mpps。

 

根据以上条件得出:当有1000路摄像机接入网络时,核心层交换机至少需要满足背板带宽不少于64Gbps,包转发率大于47.56Mpps。优特普UTP7748GE-L3万兆上联IPV6堆叠核心交换机,背板带宽高达352G,包转发率达132.Mpps,能很好地满足1000路视频的传输组网要求。


4万兆上联,高速转发

UTP7748GE-L3提供48个千兆下行端口和2个万兆上行链路以及2个万兆堆叠端口,背板带宽高达352G,最多支持6台设备堆叠,堆叠系统交换容量最高可达2112Gbps。

6KV防雷,冗余双电源,安全可靠

所有端口和电源支持6KV防雷防护,设备支持双AC冗余电源输入,保证设备的长时间不断电稳定工作。

强大业务处理能力,IPV6/4双协议栈

完善的IPV6/4双协议栈IGMP V2/V3组播协议,支持MLD Snooping、IGMP Snooping,满足多终端IPV6物联网设备和IPV4高清视频监控混合接入的交换需求。

 

三、1000路监控的存储:IP-SAN

要解决1000路监控存储,光靠NVR和硬盘是不行的,这里面我们要用到IP SAN存储产品,IP SAN也算是SAN的一种,只是服务器和存储之间通过网络交换机互联,性能不算最好,但不受距离的限制。SAN是超大容量,可以接上百路,但价格很贵,所以我们选择ip SAN,它是以块作为存储的,你可以认为它是含阵列功能的硬盘,其实就是磁盘阵列+硬盘。

 

1、数据存储

那么,当涉及到1000 路全高清IP监控时,到底有多少数据需要存储呢?网络摄像机,每秒可产生约4Mb30FPS的视频流。每台NVR有42路的实时视频流,1000路高清视频流全部传输到APT 双控10Gb磁盘阵列的话,每秒则产生4Gb的惊人数据量。

 

如何解决整体方案中的稳定性以满足7X24小时的不停工作。

一个码率为4M的摄像头一天的存储量为48G左右。

那么1000个7天的存储量为:

1000个摄像*48G*7=395136G=328T左右。

以市场上4T硬盘计算,它在电脑上显示约3700GB,h.265编码格式,则可以使用96块硬盘,完全够用。

如何利用这96块硬盘以满足24台NVR系统传来的视频流呢?

每几块硬盘组成一个RAID组,而不是将这96块硬盘组成一个巨大容量的RAID组。

因此,96块硬盘可以每4块硬盘组成一个RAID5,组成24RAID组。

我们采用16盘位的网络存储IP SAN磁盘阵列,6台可以解决。


而对于大型公共监控的要考虑其扩展性、易管理性,所以采用IP SNA的解决方案。

四、监控显示

1000路监控如何显示,大型监控一般都会选择使用监控显示墙。


中心就要有管理平台,需要配置综合监控一体化平台,解码能力强,功能更强大,上墙预览的数量看需求,不需要全部上完,可以做轮巡。

1000路监控还有一个关键点就是ip地址的分配与设置,这个后面会提到。

 

五、结语

总的来说,大型视频安装工程的设计原则是:以系统稳定可靠、拓展性强为前提,要求监控画面不卡顿、图像不中断,安全不泄密。在规划和架构网络系统时,要综合摄像机码流、网络带宽、传输数据量、具体网络环境,以及用户对监控系统的具体要求等因素,合理规划设计,并选择合适的监控设备。

 

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