Сегодня трудно найти компанию, не имеющую собственной системы видеонаблюдения. Во-первых, безопасность — превыше всего, а во-вторых, какому начальнику не хочется контролировать сотрудников в рабочее время? Как говорится, доверяй, но проверяй. Очевидно, что чем шире сеть видеокамер, тем выше требования к системе хранения и обработки данных. Давайте рассмотрим один из подходов к выбору соответствующего оборудования.
Важными критериями для систем промышленного/корпоративного наблюдения являются:
- Способность принимать и записывать видеопотоки с большого количества видеокамер, в том числе удалённых.
- Максимально возможное время хранения записей.
- Стабильность работы, обеспечение высокой сохранности данных.
- Удобство доступа к ранее сохраненным записям в архиве.
Архитектура системы в общем виде включает следующие компоненты:
- Центральный сервер — на него поступает видео с камер, производится его первичная обработка и хранение.
- Клиентское место — рабочая станция, получающая данные от сервера в реальном времени или по запросу; в частности, используется для непосредственного наблюдения за событиями.
- Архивное хранилище — может реализовано в как в виде серверного дискового пространства, так и независимой СХД.
- Активные элементы — камеры, датчики пожарной тревоги и движения, другие вспомогательные устройства.
- Сетевая инфраструктура — коммутаторы, кабели питания камер и передачи данных.
В данной статье мы не будем рассматривать конфигурацию клиентского места, выбор самих камер, датчиков движения и прочих условно вторичных элементов, поскольку все эти компоненты необходимо подбирать под конкретные условия и с учётом требований на месте.
Мы сконцентрируемся на выборе «ядра» системы (состоящего из сервера, файлового хранилища и управляющего ПО), необходимого для налаживания видеонаблюдения в компании среднего размера, имеющей нескольких десятков видеокамер.
Аппаратное обеспечение сервера видеонаблюдения
При выборе серверов и хранилищ для достаточно масштабной системы IP-видеонаблюдения нужно в первую очередь оценивать:
- Производительность процессора.
- Объем оперативной памяти.
- Ёмкость дискового пространства (в случае использования дисковой памяти самого сервера для хранения видеоархивов).
Вторичные параметры определяют возможность дальнейшего масштабирования без выделения дополнительных серверов:
- Максимальное количество процессоров.
- Форм-фактор и предельная емкость дисковой подсистемы (при использовании встроенной).
В целом, сервер видеонаблюдения является разновидностью многозадачного сервера, отличаясь от него, в среднем, меньшим количеством необходимой ОЗУ, большим акцентом на вычислительной мощности процессора, а также интенсивным использованием операций записи (в этом некоторое сходство с файловыми серверами). Если используются аналоговые камеры, то в сервере потребуется установка нескольких плат видеозахвата, т.е. 1U, 2U сервера могут не подойти. Если запись идёт с IP-камер, то должна быть хорошая пропускная способность у сетевого интерфейса. При выборе необходимого «железа» можно отталкиваться от следующей конфигурации:
- Процессор Intel Xeon серии E3-1200 v3 (4 ядра, 8MB L3 кэша, 5GT/s DMI).
- 16 Гб серверной оперативной памяти DDR3-1600+.
- 10-12 штук 3.5” HDD с поддержкой горячей замены, объединенных в RAID 5. Ради высокой производительности не используйте набортные контроллеры, возьмите хорошие аппаратные модели.
- 1-2 штуки твердотельных накопителей серверных моделей.
Согласно нашему практическому опыту, возможностей подобной системы достаточно для обслуживания 80 камер с разрешением видеопотока 1920x1080 (используя кодек H.264), или до 128 видеокамер с разрешением 800x600 пикселей.
Твердотельные накопители обычно используются для операционной системы и управляющего программного обеспечения. По известным причинам, хранение видео на SSD не является рациональной идеей, и в целом не приносит никаких преимуществ. Сейчас есть линейки жестких дисков для систем видеонаблюдения и потокового видео. WD Purple например.
Какие модели серверов, предлагаемые крупнейшими поставщиками — HP, Dell, IBM — могут использоваться в системе видеонаблюдения?
Hewlett-Packard
Продукты HP актуальны на рынке в виде двух поколений хорошо известного бренда ProLiant — Gen8 и Gen9.
ProLiant DL380p Gen8
Сервер предыдущего поколения с хорошей конфигурацией. По заявлениям производителя, самый продаваемый сервер в России.
Технические характеристики:
- Процессор: Intel Xeon E5-2600, от 4 до 8 ядер.
- Количество процессоров: 1-2.
- Память: RDIMM, DDR3-1333, DDR3-1600, 24 слота.
- Дисковая система: 8 штук 3,5” дисков SAS/SATA.
- Форм-фактор: 2U.
ProLiant DL60 Gen9
Часто данный сервер используется в качестве базового файл-сервера, для организации работы не слишком масштабных приложений или как часть облачных кластеров.
Технические характеристики:
- Процессор: Intel Xeon E5-2600 v3, от 4 до 8 ядер.
- Количество процессоров: 1-2.
- Память: RDIMM, HP DDR4, 8 слотов.
- Дисковая система: 4 штуки 3,5” дисков SAS/SATA.
- Форм-фактор: 1U.
Proliant DL80 Gen9
Относится к новому поколению, от DL60 отличается расширенной системой хранения данных, позволяющей во многих случаях обойтись без внешнего хранилища.
Технические характеристики:
- Процессор: Intel Xeon E5-2600 v3, от 4 до 8 ядер.
- Количество процессоров: 1-2.
- Память: RDIMM, HP DDR4, 8 слотов.
- Дисковая система: 12 штук 3.5” дисков SAS/SATA.
- Форм-фактор: 2U.
Dell
Здесь мы рассмотрим модели из распространенной линейки PowerEdge.
Dell PowerEdge R420
Довольно типичный сервер приложений.
Технические характеристики:
- Процессор: Intel Xeon E5-2400 v2, от 4 до 8 ядер.
- Количество процессоров: 1-2.
- Память: RDIMM, DDR3-1333, DDR3-1600, 12 слотов.
- Дисковая система: 4 штуки 3.5” дисков SAS/SATA.
- Форм-фактор: 1U.
Dell PowerEdge R520
Дисковая подсистема с поддержкой 2,5” и 3,5” дисков SAS и SATA емкостью вдвое больше, чем в предыдущей серии серверов Dell.
Технические характеристики:
- Процессор: Intel Xeon E5-2400 v2, от 4 до 8 ядер.
- Количество процессоров: 1-2.
- Память: RDIMM, DDR3-1333, DDR3-1600, 12 слотов.
- Дисковая система: 8 штук 3.5” дисков SAS/SATA.
- Форм-фактор: 2U.
IBM
IBM System x3550 M5
Компактный и удобный сервер с приличной производительностью.
Технические характеристики:
- Процессор: Intel Xeon E5-2603, 6 ядер.
- Количество процессоров: 1-2.
- Память: RDIMM, DDR4-2133, 24 слота.
- Дисковая система: 4/8 штук 2.5” дисков SAS/SATA.
- Форм-фактор: 1U.
IBM System x3630 M3
Данная модель отличается очень большой емкостью дисковой подсистемы.
Технические характеристики:
- Процессор: Intel Xeon серии 5600, от 4 до 6 ядер.
- Количество процессоров: 1-2.
- Память: RDIMM, DDR3-1333, 12 слотов.
- Дисковая система: 14 3.5” дисков SAS/SATA.
- Форм-фактор: 2U.
В действительности модельный ряд применимых к задаче серверов намного шире и разнообразней. Например, имеются tower/blade-аналоги многих из вышеперечисленных моделей.
Сеть и расширенная подсистема хранения
Сетевое оборудование
Сеть и оборудование, используемые для системы видеонаблюдения, должно выдерживать постоянную нагрузку в 150 МБит/с — приблизительно такое количество траффика генерируют 50-60 работающих камер. В основу данных расчетов взяты сведения с сайтов производителей оборудования, указанные для одной работающей камеры, передающей видео в разрешении 1920x1080. При этом передается поток данных со скоростью около 2 Мбит/с.
Непосредственное подключение камер осуществляется с использованием сетевого коммутатора с поддержкой PoE, который служит промежуточным звеном между сервером и активными элементами.
Для уменьшения нагрузки на сеть и сервер задействуют режим с двумя потоками данных от камеры, что должно поддерживаться самой IP-камерой. Основной поток идет с базовым разрешением, а вторым потоком идут данные в меньшем разрешении (к примеру, 320x240). При этом основной поток не отправляется на сервер (следовательно, нет возможности его анализировать или записывать) пока не произойдет переключение на него при заданных условиях: например, в результате срабатывания триггера видеоаналитики, или действий оператора на клиентском месте.
Благодаря такому подходу может быть в разы снижена нагрузка на сеть, а значит и требования к компонентам сервера будут существенно ниже.
Внешние системы хранения данных
Во многих случаях для хранения записей достаточно жестких дисков самого сервера, однако при необходимости хранить видео более продолжительный срок и в больших объемах, а также если нужно обеспечить дополнительное резервирование данных, можно задуматься о подключении дополнительного хранилища.
Ключевые требованиями к хранилищу:
- Достаточно высокая производительность для записи видеопотоков.
- Минимальное время простоя системы при выходе из строя отдельных элементов.
- Доступность записей «до востребования».
Как следствие, наибольшее предпочтение отдается SAS-дискам, собранным в аппаратный RAID-5, с поддержкой «горячей замены». Количество дисков подбирается в зависимости от количества камер и требований к времени сохранности видеозаписей. Можно исходить из того, что 90 минут сжатого видео в разрешении 1920x1080 требуют для хранения 20 Гб дискового пространства.
Управляющее программное обеспечение
Управление видеокамерами может выполняться одним из двух типов инструментов:
- Фирменного софта, предоставленного производителем видеооборудования.
- Программным обеспечением сторонних разработчиков.
Фирменное ПО гарантирует максимальную совместимость, однако не всегда удовлетворяет по своим возможностям, может быть неудобным и плохо масштабируемым. ПО независимых разработчиков является универсальным и зачастую более функциональным, но желательно заранее уточнить его совместимость с конкретными камерами (или выбирать исходя из наличия поддержки).
Ниже приведены некоторые хорошо зарекомендовавшие себя комплексы для работы с крупными системами наблюдения.
Системы управления камерами для ОС Windows
XProtect Express
Программное обеспечение производителя Milestone. Предназначено для управления IP-видео в системах, содержащих до 48 сетевых камер под контролем одного сервера, не более чем с 5 клиентских станций. Данное ПО обеспечивает возможность онлайн-просмотра видео с подключенных камер, анализа движений с помощью собственного детектора, поиска по архиву, воспроизведения записей, а также экспорта отдельных фрагментов.
XProtect Express — лишь один продукт из линейки. Существуют как более простые версии (XProtect Essential), так и более продвинутые, в которых отсутствуют упомянутые ограничения и/или добавлены дополнительные функции (XProtect Professional, XProtect Enterprise и т.д.).
Axxon Next
Производитель — AxxonSoft. ПО поддерживает более чем 1400 моделей камер, также поддерживаются все камеры, совместимые с ONVIF.
Примечательной особенностью является гибкая система лицензирования — можно купить лицензию только на необходимое количество видеоканалов, хоть 1, хоть 1000. Функциональность не зависит от количества лицензированных каналов, всегда доступен полный набор, включая видеоаналитику. Среди дополнительных функций присутствует возможность работы через веб-браузер и мобильные приложения (iOS, Android).
Системы управления камерами для ОС семейства Linux
Из проектов под Linux в первую очередь можно упомянуть Zone Minder.
Данный комплекс поддерживает множество USB-, IP- и аналоговых камер различных производителей, предоставляет базовый функционал по обработке видео (программный детектор движения и т.д.). Никаких искусственных лицензионных ограничений нет, и, в целом, возможности программы ограничиваются только характеристиками видеосервера.
Преимуществом является наличие исходного кода, позволяющее при особой необходимости лучше адаптировать ПО под требуемые задачи. Как и многие open-source программы, проект существует благодаря добровольным пожертвованиям. В остальном его использование бесплатно и ничем не ограничено.
Также из Linux-проектов присмотритесь к линейке инструментов компании-разработчика Netavis (приложения для организации видеонаблюдения и аналитики), а также к приложению Xeoma компании FelenaSoft.
Заключительное слово
В целом, рынок корпоративного видеонаблюдения в России начал набирать обороты относительно недавно, но уже сейчас количество доступных решений и вариантов очень велико. Особенно это касается подбора серверов: мы привели лишь некоторые из подходящих моделей. Но помните, что построение хорошо оптимизированной системы видеонаблюдения в любом случае требует тщательного планирования в «полевых условиях», с учетом как специфики объекта и конкретных задач.
