大华打造高可靠性轨道交通视频监控系统

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　　视频监控系统承载了轨道交通系统中关键的视频信息记录、紧急情况的处理，替代了大量的人力。其故障将引起系统的混乱或关键信息的丢失，给轨道交通运输造成巨大的风险。在实际运行中就有发生过因视频监控系统稳定性问题，影响到轨道交通故障的处理，影响到地铁公安的办案。因此，轨道交通系统对于视频监控系统的可靠性提出了极为严格的要求。

　　基于对轨道交通行业运行与控制体系的深刻理解，大华股份高标准地规划与实施了视频监控系统的高可靠性解决方案。

　　1 设备的高可靠性

　　1.1 硬件高可靠性

　　大华股份采用了设备主备份、冗余配置、负荷分担等可靠性设计方案，通过优化系统故障检测及隔离措施，提高系统的可靠性。具体有如下措施：

　　设备全部采用经过老化和严格筛选的优质元器件，各种ASIC器件工艺先进，其可靠性都经过了严格的测试;设备的组装过程也有严格的质量控制，确保设备长期使用时的高稳定性和高可靠性。

　　设备采用多级、分布的群机控制方式，由若干CPU构成群机处理系统，各模块功能明确，模块间的通信考虑了备份设计或防吊死设计;设备的硬件可自动检测故障，故障响应快、恢复时间短;设备还采用了隔离机制，当一个实体不能完成某个功能的时候，会自动把该部分业务转移到其他实体中去运行。

　　另外，设备还采用冗余设计方法，对重要的功能模块进行备份(如主控板、电源、风扇、网口等)，具有较强的容错能力。硬件冗余还让您可以在不中断设备正常工作的情况下更换主控板或者其他设备(在线插拔)。对于重要数据采用非易失存储器保存，并采用前后台数据备份方式保证数据的可靠性和一致性。

　　1.2 软件高可靠性

　　软件可靠性体现在强大的容错能力上。当软件故障出现时，不会导致整个系统的崩溃，即系统具有自愈能力。具体有如下措施：

　　视频管理平台基于高性能高可靠性的LINUX系统，能够有效地阻止系统误操作、黑客攻击和病毒袭扰，系统安全性极高。无需专门杀毒软件、防火墙，有效降低成本。

　　对系统中的各种软件资源提供占用校验，如果出现由于软件异常导致资源吊死现象，检查机制能够保证吊死资源的释放及各类日志、告警的输出;系统实行数据校验，并进行定时或事件驱动的数据一致性检查;系统可以根据操作日志定位系统异常或错误，并恢复系统到正常状态。

　　在对系统实行任务监控时，对遇到的各种软件内部错误及部分硬件错误，都有监控进程进行监控，这些进程可监视任务运行状况、处理系统异常并发送报告。

　　同时，系统可实施流量控制，即当系统负荷达到一定程度时，系统会自动采取多种措施，降低系统负荷，避免流量过大引起过载。

　　2 视频存储的高可靠性

　　视频存储采用视频直存技术，由前端设备直接存储到视频存储设备中，视频流不通过中间服务器，减少了中间节点故障。

　　并采用如下技术实现设备间的冗余，任何一个网络实体发生故障时，都能有另外一个对等的实体接替工作，使系统能够继续提供服务。

　　2.1 N+M备份

　　大华股份视频存储设备集群冗余备份功能简称为N+M功能(N工作机数、M为备用机数)，实现了工作机备用机设备之间的录像冗余。

　　工作的视频直存设备(EVS)与备份EVS的中心调度服务(DCS)连接，平常连接到一个DCS上。当有工作EVS出现宕机时，备份EVS会自动替换该工作EVS，自动进行前端设备录像接管。同时，剩余的EVS会自动注册到另外一台备份EVS上的DCS。工作机器故障排除正常工作后，备用机器自动回传宕机期间的录像到工作机器，最大程度保证了用户录像数据的完整性。并且不同的工作EVS和备份EVS可以放置在不同的地域，以实现异地容灾备份。

　　2.2 断点续传

　　视频断点续传是一项针对摄像机网络容错的功能。前端设备配有小容量的前端存储，如SD卡。当网络出现故障时，视频录像可临时存储到前端存储;待网络恢复，能够将暂存在前端存储中的监控录像同步补录进后端存储系统中，并支持断点续传。以便保证录像的连贯性。

　　配合视频运维平台，实现摄像机断线报警。及时安排维修人员进行网络恢复，保证录像无丢失。

　　3 视频管理平台的高可靠性

　　视频管理平台包括核心服务器(CMS)和应用服务器，正确设计的系统应当不存在任何因为关键硬件例如单台服务器发生故障而导致的单点故障。为此，大华股份采用了如下的可靠性方案。

　　3.1 核心服务器容灾备份

　　为了提高视频管理平台的高可靠性与安全性，大华股份实现了的CMS异地容灾备份，即为网络上运行的CMS增加一个备份的CMS。正常情况下，主用CMS正常处理各类业务;当主用CMS发生故障时，容灾CMS能够完全承担主用CMS的工作，保证视频管理平台正常运行。

　　大华股份提供以下几种CMS地理容灾方案：

　　无缝地理容灾：不同地点的两套CMS的业务部分及数据部分以主备用或负荷分担方式工作。在无缝地理容灾中，数据库的同步是通过数据复制和一致性校验技术来完成的。

　　1+1实时主备容灾：两套CMS以主备的方式工作，即一个CMS是激活的，另一个CMS完全处于备份状态。主备容灾中，每个CMS存储的用户数量的能力和独立HLR相同。一旦主用CMS发生故障，容灾CMS将接管故障的主用CMS中的所有用户。

　　3.2 应用服务的分布式部署

　　应用服务器支持分布式部署，可将各个应用服务的负荷分散到多台分布式服务器中。使每台服务器的负荷都在额定压力范围内，使整个系统负载均衡，避免单台设备因长期压力过大而可靠性降低。

　　N+M备份模式：N台分布式应用服务器可关联到M台备份应用服务器，当分布式应用服务器宕机或因故障停机时，可由备份应用服务器接替原服务器工作。这样保证了服务的连续性，也保证分布式部署的可靠性。

　　4 传输网络的高可靠性

　　全光传输：前端摄像机使用SFP光模块直接通过光纤连接到车站汇聚交换机的光接入板卡。增加了传输距离，减少了光纤收发器等中间设备，避免了复杂电磁环境的干扰，增加视频传输的可靠性。

　　端口冗余：对于多网口的视频直存设备或视频管理服务器可将多个网口分别接入不同的交换机接入板卡，以便减少因板卡故障产生的风险。

　　高可靠的交换机：车站汇聚交换机使用柜式交换机，通过多主控板、多交换板卡、多电源、多风扇等多个部件的冗余，保证传输过程的可靠性。

　　除以上设备组网方案外，还有使用车站环型组网方式，可以提高网络的可靠性。当环上任意一点中断后，光纤环网将自动成为两条链分别和控制中心连接，实现业务的可靠回传。

　　5 结束语

　　通过提高设备的可靠性、提高存储方案的可靠性、提高视频管理平台的可靠性、提高传输网络的可靠性，使得大华股份轨道交通视频监控解决方案可靠性得以全面提高。保证7×24小时的不间断运行。无论何时，大华股份轨道交通视频监控系统都是您最好的帮手。

　【作者单位：浙江大华技术股份有限公司】