FB
MÓJ KOSZYK
Mój koszyk jest pusty

Monitoring

Jak dobrać sprzęt?

Optymalizacja dysków twardych pod kątem systemów CCTV na przykładzie Seagate Skyhawk
Urządzenia rejestrujące i nośniki danych w systemach telewizji przemysłowej
Urządzenia monitoringu wizyjnego zapisują skompresowany obraz i dźwięk w formie cyfrowej. Taka forma archiwizacji obrazu, oferuje szereg możliwości związanych z jego obróbką i transmisją. Najszerzej wykorzystywane rozwiązania techniczne zapisu obrazu to:
  • samodzielne rejestratory DVR lub NVR,
  • komputer PC z zainstalowanym oprogramowaniem NVR,
  • dyski sieciowe NAS, SAN,
  • serwery FTP,
  • kamera realizująca zapasowy lub samodzielny zapis.
Znakomita większość instalacji oparta jest o dyski twarde HDD. Zapis na nośniki półprzewodnikowe, takie jak dyski SSD ma bardzo niewielkie zastosowanie z uwagi na zawodność oraz wyższą cenę. Zapis strumieni obrazu następuje w pętli i wymaga wielokrotnego nadpisywania danych - tu wielką przewagę mają dyski HDD.
Czy w systemie monitoringu CCTV można stosować „zwykłe” dyski twarde?
Dysk twardy jest jednym z kluczowych elementów systemu CCTV. Jego parametry mają znaczenie dla niezawodności i jakości zapisu obrazu z kamer. Dyski twarde używane na potrzeby monitoringu pracują w warunkach odmiennych niż dyski mające zastosowanie w komputerach PC. Zapis danych realizowany jest tu w sposób ciągły i stanowi ponad 90% obciążenia dysku. Duże wyzwanie stanowi również konieczność równoczesnej obsługi wielu strumieni danych generowanych przez poszczególne kamery. Dyski do komputerów stacjonarnych są nie tylko bardziej zawodne w środowiskach monitoringu wizyjnego, lecz również nie zapewniają wystarczającej wydajności do obsługi wielu kamer. Poniżej znajduje się porównanie najważniejszych cech obu typów dysków twardych.
Dyski do komputerów stacjonarnych:
  • są przeznaczone do odczytywania i zapisywania niewielkich bloków danych i obsługi losowych transferów nieprzekraczających 60 TB/rok,
  • mają ograniczony czas pracy do 8 godzin dziennie, przez 5 dni w tygodniu,
  • nie są przeznaczone do obsługi dużej liczby kamer,
  • nie są wyposażone w czujniki drgań ruchu obrotowego i nie mają funkcji obsługi macierzy RAID, które są wymagane w systemach wielodyskowych,
  • nie są wyposażone w funkcje zarządzania energią i nie zostały zaprojektowane do pracy przy silnym nagrzewaniu.
W przeciwieństwie do dysków stacjonarnych dyski serii SkyHawk firmy Seagate są zoptymalizowane pod kątem systemów monitorowania:
  • są przystosowane do pracy 24/7/365,
  • mogą być obciążone zapisem do 550 TB/rok,
  • 90% czasu poświęcają na zapis danych a pozostałe 10% na odtwarzanie i kontrolę danych
  • mogą zapisywać obraz z wielu kamer bez utraty klatek,
  • zapewniają niezawodność, odporność na drgania i wysoką wydajność w systemach wielodyskowych,
  • są wyposażone w zaawansowane funkcje zarządzania energią,
  • mają wbudowane oprogramowanie SkyHawk Health Management, które aktywnie chroni pamięć masową systemu wykorzystując algorytmy prewencji, interwencji i odzyskiwania danych.
Technika kompensacji wibracji AcuTrac
Dyski twarde używane w systemach monitoringu narażone są na duże wibracje, które mogą powodować problemy z zapisem lub odczytem danych. Szczególnie narażone są dyski instalowane w rejestratorach wielodyskowych i wyposażonych w system chłodzenia wymuszonym obiegiem powietrza za pomocą wiatraków. Wibracje pochodzące z sąsiednich dysków i wiatraków obniżają ogólną wydajność systemu zapisu danych, a przy dużych wibracjach może nastąpić nawet uszkodzenie silnika odpowiadającego za pozycjonowanie głowicy dysku.
Silniki VCM i PZT umieszczone na głowicy dysku HDD
Dyski SkyHawk zostały skonstruowane tak, żeby wydajność systemu była zachowana niezależnie od drgań. Ruch głowicy jest kontrolowany przez dwa układy. Silnik VCM (standardowy w dyskach) odpowiada za szybkie ruchy po talerzu w celu odczytu i zapisu danych, natomiast mikrosilnik PZT (silnik soniczny) dodatkowo kompensuje drgania. Oba silniki są wysterowane przez specjalny kontroler działający w pętli sprzężenia zwrotnego, badający drgania dwóch, umieszczonych na płycie sterującej dysku, czujników ruchu obrotowego (RV). Odpowiednie sterowanie pracą obu silników zapewnia równoważenie drgań głowicy.


Czujniki ruchu obrotowego i praca sterownika w pętli sprzężenia zwrotnego
Technika zapewniające integralność nagrań - ImagePerfect
Stosując w systemie monitoringu „zwykłe” dyski twarde można narazić się na utratę danych. Problem wynika z tego, że dyski twarde używane na potrzeby monitoringu pracują w warunkach odmiennych niż dyski mające zastosowanie w komputerach PC. Zapis danych realizowany jest tu w sposób ciągły i stanowi ponad 90% obciążenia dysku. Duże wyzwanie stanowi również konieczność równoczesnej obsługi wielu strumieni danych generowanych przez poszczególne kamery.
Algorytm gromadzenia danych w pamięci cache i zapisu gdy ta jest pełna
Dyski przeznaczone do CCTV pracują pod kontrolą specjalnego oprogramowania układowego do dysków CCTV. Jest ono oparte na technice wielopoziomowego buforowania (MTC), które zapewnia dużą integralność obrazu i równoczesny zapis do 64 strumieni z kamer. Wykorzystywany jest protokół ATA-8, który jest zoptymalizowany do zapisu nagrań, mających postać sekwencji dużych bloków danych. Dane z rejestratora przechowywane są w buforze pamięci podręcznej dysku. Zapis do pamięci nieulotnej następuje dopiero po zapełnieniu tej pamięci. Skutkuje to mniejszą ilością wymaganych operacji odczytu/zapisu danych, co z kolei przekłada się na większą niezawodność.

Odpowiednia ilości pamięci cache pozwala ograniczyć ilość operacji zapisu danych
Efektywność transferu plików o wielkich rozmiarach wiąże się nie tylko z wymaganiami dużej przepustowości, a także dostępności solidnych funkcji korekcji błędów, zapewniających zachowanie spójności danych podczas transmisji. Dyski wykorzystują specjalny algorytm korekcji danych działający w locie, ograniczający możliwość utraty klatek obrazu przy zapisie. Oprogramowanie dysku współpracuje z rejestratorem, zapewniając odpowiedni czas obsługi zapytań, co minimalizuje możliwość przepełnienia bufora rejestratora i pozwala uniknąć utraty klatek obrazu przy odtwarzaniu nagrań.
Wysoka niezawodność
Dyski twarde zapewniają długi czas bezawaryjnej pracy. Wystarczy wspomnieć, że dyski na których działa oprogramowanie ImagePerfect osiągają średnio 1.5 mln godzin nagrań. Oznacza to, że przy całodobowym nagrywaniu obrazu z 16 kamer, dysk działa niezawodnie przez ponad 11 lat.
Integracja rejestratorów Hikvision z dyskami twardymi Skyhawk.
SkyHawk Health Management (SHM) to wbudowane w dysk twardy oprogramowanie, które zostało zaprojektowane tak, aby rejestrator mógł informować użytkowania na temat działań mogących niekorzystnie wpływać na stan dysków. Oprogramowanie monitoruje parametry oraz warunki w jakich pracuje dysk (temperatura, wilgotność, drgania). Na ich podstawie może zalecić podjęcie określonych czynności (np. zmniejszenie temperatury, czy ilości dysków), gdy istnieje prawdopodobieństwo, że stan dysku ulegnie pogorszeniu. Jeśli zostanie ustalone, że stan dysku jest zły, system automatycznie zaleci utworzenie kopii zapasowej, aby zapewnić ciągłość dostępu do danych.
Wersja robocza Informator na 03.02.2020
Widok okna programu SkyHawk Health Management, dostępnego z menu rejestratora
Wersja robocza Informator na 03.02.2020
Widok komunikatu prewencyjnego
Wersja robocza Informator na 03.02.2020
Widok komunikatu prewencyjnego
RAID Rapid Rebuild to najnowsza funkcja, która znacząco redukuje czas potrzebny na odbudowę woluminu. Funkcja ta odbudowuje tylko uszkodzone dane, a następnie kopiuje pozostałe, nieuszkodzone dane na zapasowy dysk twardy. Oprogramowanie SHM zintegrowane jest z dyskami serii Skyhawk o min. pojemności 4 TB i jest kompatybilne z rejestratorami NVR Hikvision, posiadającymi oprogramowanie v4.X.