CN100588235C - 视频信息存储装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种视频信息存储装置，包括顺次连接的模数转换模块、视频编码模块、存储控制模块和采用串行传输模式的硬盘。本发明还涉及一种视频信息存储方法，包括以下步骤：将接收到的视频模拟信号进行模数转换，输出数字信号；将所述数字信号进行视频编码，并打包为视频数据流；将视频数据流以预定的存储策略进行保存。本发明能够以较低成本实现对视频信息大容量、高可靠性的存储，而且能够实现视频信息的长时间不间断的实时存储，而且并保证较高的数据安全性。

Description

视频信息存储装置及方法

技术领域

本发明涉及信息存储领域，尤其是一种对视频信息进行存储的装置及方法。

背景技术

在一些需要设置监控设备的场合，实时的监控和记录存储视频是十分必要的，对于一般的监控设备，都可以实现监控和记录的功能。通过实时监控可以及时地发现或者阻止危险、违法、犯罪的事件发生，而记录的视频数据也成为公安、司法办案时取证的重要依据，同时也能大大降低被监控区域的案发率。随着各种高性能监控设备的出现，数据量也急剧增加，这就对监控视频信息的存储提出了大容量和高可靠性的要求。

考虑到成本的原因，现有的所有嵌入式数字硬盘录像设备(DigitalVideo Recorder，简称DVR)和绝大部分个人计算机(Personal Computer，简称PC)式DVR一般采用IDE硬盘和IDE硬盘总线进行硬盘控制和扩展功能。在写入时，DVR根据硬盘地址顺序规划逻辑盘符，监控到的视频信息按照逻辑盘符的顺序，依次的写入到IDE硬盘中。但这种DVR有以下缺点：

1、由于所有的IDE硬盘要置于DVR主机中，当任何一块IDE硬盘出现故障时，都须停机断电打开机箱进行修理，而这期间无法对被监控区域的视频信息进行保存，这往往可能导致一定的隐患。

2、在存储方式上采用顺序存储，即当存满一个硬盘后，再接着存第二个硬盘，一旦其中一块硬盘损坏，则很难恢复丢失的数据，因此安全性较差。

3、IDE硬盘通常采用线缆连接方式，每个IDE接口最多只能接两个IDE设备，当满配时，由于机箱内部硬盘密度高、数据线、电源线多，而视频存储通常是24小时实时写入，导致硬盘发热量很大，这会大大的缩短硬盘的使用寿命。

现有技术中还出现了一种外挂存储的互联网协议-存储区域网络(InternetProtocol-Storage Area Network，简称IP-SAN)方式，这种方式是一种基于高速以太网的SAN架构。在这种架构下，摄像头获得的模拟视频信息先被模数转换和编码，然后封装为IP数据包发送到网络上。这种IP-SAN方式具有很高的可靠性，且容易管理，但是组网复杂、成本高，不适于小规模监控系统。

发明内容

本发明的目的是提出一种视频信息存储装置及方法，能够以较低成本实现对视频信息大容量、高可靠性的存储。

为实现上述目的，本发明提供了一种视频信息存储装置，包括：模数转换模块和与所述模数转换模块相连的视频编码模块，还包括：

存储控制模块，与所述视频编码模块相连，用于将视频数据流以预定的存储策略进行存储；

采用串行传输模式的硬盘，通过连接器装设于背板上，用于提供所述视频数据流的存储空间；

所述视频编码模块内还包括网络小型计算机系统接口打包模块，与所述模数转换模块和存储控制模块相连，用于将所述数字信号进行视频编码，并打包为基于网络小型计算机系统接口协议的视频数据流；

所述模数转换模块、视频编码模块和存储控制模块所在的主板通过所述背板与所述采用串行传输模式的硬盘连接。

为实现上述目的，本发明还提供了一种视频信息存储方法，包括以下步骤：将接收到的视频模拟信号进行模数转换，输出数字信号；将所述数字信号进行视频编码，并打包为基于网络小型计算机系统接口协议的视频数据流；将所述视频数据流以预定的存储策略存入采用串行传输模式的硬盘。

基于上述技术方案，本发明具有以下优点：本发明使用采用串行传输模式的硬盘为视频信息提供存储空间，可以实现视频信息的长时间不间断的实时存储，而且保证较高的数据安全性。

附图说明

图1为本发明视频信息存储装置的第一实施例的结构示意图。

图2为本发明视频信息存储装置的第二实施例的结构示意图。

图3为本发明视频信息存储装置的第三实施例的结构示意图。

图4为本发明视频信息存储装置的第四实施例的结构示意图。

图5为本发明视频信息存储装置的第五实施例的结构示意图。

图6为本发明视频信息存储装置的第六实施例的结构示意图。

图7为本发明视频信息存储装置的第七实施例的结构示意图。

图8为本发明视频信息存储装置的第八实施例的结构示意图。

图9为本发明视频信息存储方法的实施例的基本流程示意图。

具体实施方式

由于采用串口传输模式的硬盘具有容量大、成本低、可热插拔、传输速率高等特点，而且可靠性高，本发明采用该种硬盘为视频信息提供存储空间，可以实现视频信息的长时间不间断的实时存储，而且保证较高的数据安全性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

装置实施例1

如图1所示，为本发明视频信息存储装置的第一实施例的结构示意图。在本实施例中，视频信息存储装置包括模数转换模块1、视频编码模块2、存储控制模块3和采用串行传输模式的硬盘4。对于一些监视摄像头，它们会向模数转换模块1发送拍摄下来的视频模拟信号，模数转换模块1可以将接收到的视频模拟信号进行模数转换，输出数字信号。视频编码模块2与模数转换模块1相连，接收模数转换模块1输出的数字信号，然后对该数字信号进行视频编码，并打包为视频数据流。

存储控制模块3接收视频编码模块2输出的视频数据流，并根据预先设定的存储策略对视频数据流进行存储，其中存储策略包括顺序存储、独立磁盘冗余阵列(Redundant Array of Independent Disks，简称RAID)、简单磁盘捆绑(JBOD)等。后面将结合实施例对RAID和JBOD进行详细介绍。

串行传输模式通常只有两对数据线，采用点对点传输，以比并行传输模式更高的速度将数据分组传输。而并行传输模式相比于串行传输模式，有很多的缺点，其中最主要的是并行线路的信号干扰。由于传统并行模式采用并行的总线传输数据，必须要求各个线路上数据同步，如果数据不能同步，就会出现反复读取数据，导致性能的下降，甚至导致读取数据不稳定。采用并行排线设计的数据线进行高速信号传输时，会在每条电缆的周围产生微弱的电磁场，进而影响到其他数据线中的数据传递，还会因为线缆的长度和电压的变化而不断变化，随着总线频率的提升，磁场的强度也越来越大，信号干扰的影响也越来越明显。

而串行传输模式不具有并行传输的这些缺点，只需通过提高工作频率便可提升接口传输速率。串行传输模式由于采用点对点方式传输数据，所以只需要4条线路即可完成发送和接收功能，加上另外的三条地线，一共只需要7条的物理连线就可满足数据传输的需要，其中4条线路中包括发送差分线对和接受差分线对共4根线。由于传输数据线较少，使得物理线路的电气性能方面的抗干扰性能强，而且由于其连接线可以连接多个硬盘，因此支持比并行模式更大的容量。在校验方面，传统的并行总线只进行简单的CRC校验，一旦接收方发现数据传输出现问题，就会自行将这些数据丢弃、然后要求重发，如果数据信号相互干扰过大，就会严重影响硬盘的性能。而串行传输模式的硬盘既对命令进行CRC校验，也对数据分组进行CRC校验，以此提高总线的可靠性。另外，采用串行传输模式的硬盘成本低廉，还具有热插拔的能力，这既可以不间断的进行维护，而且也降低了用户维护难度。

装置实施例2

如图2所示，为本发明视频信息存储装置的第二实施例的结构示意图。与上一实施例相比，本实施例采用了串行ATA(Serial Advanced TechnologyAttachment，简称SATA)硬盘41，存储控制模块3相应为SATA控制模块31，能够提供SATA硬盘41的接口，将视频数据流以预定的存储策略存储到该SATA硬盘。

SATA是一种串行传输模式，其中SATA II的数据传输速率已经达到300MB/s，这比并行传输模式的最大传输速率(133MB/s)要高得多。SATA硬盘支持热插拔，在更换时无需断电。

装置实施例3

如图3所示，为本发明视频信息存储装置的第三实施例的结构示意图。与第一实施例相比，本实施例的存储控制模块为串行附加小型计算机系统接口(Serial Attached Small Computer System Interface，简称SAS)控制模块32，由于SAS为SATA的升级，同样也是串行传输模式，而且还兼具小型计算机系统接口(Small Computer System Interface，简称SCSI)所具有的易管理性和可靠性，因此在性能上更好，速率更高，其可以连接SATA硬盘41或SAS硬盘42。

装置实施例4

如图4所示，为本发明视频信息存储装置的第四实施例的结构示意图。与第二实施例相比，本实施例中模数转换模块1、视频编码模块2和SATA控制模块31都设置于主板5上，在主板5上连接有背板6，每个SATA硬盘41都通过SATA连接器7与背板6连接，这样就在背板6上汇总成一个信号总线和电源总线，通过连接线与主板5相连。采用背板6可以使每块硬盘不直接与主板相连接，方便热插拔，在采用RAID策略的环境下，可以不断电的更换硬盘。另外，SATA硬盘41通过SATA连接器7与背板相连，可以避免大量的连线，使机箱内结构清晰，散热效果好。

在本实施例中，还可以在主板5上设置顺序上电模块，该顺序上电模块与背板6相连，可以控制各个硬盘顺序上电，以避免瞬间电流过大。另外为了方便故障定位，可以在主板5或者背板6上为每个硬盘设置硬盘状态指示模块，或者增加为每个硬盘设置硬盘状态指示模块，并与主板5或者背板6连接，用于指示硬盘上电和数据读写指示，以及硬盘故障等，例如采用LED管实现，从而直观的表示硬盘状态同时也利于故障定位，避免拔插错硬盘。

装置实施例5

如图5所示，为本发明视频信息存储装置的第五实施例的结构示意图。与第三实施例相比，本实施例中模数转换模块1、视频编码模块2和SAS控制模块32都设置于主板5上，在主板5上连接有背板6，每个SATA硬盘41或者SAS硬盘42都通过SAS连接器8与背板6连接，这样就在背板6上汇总成一个信号总线和电源总线，通过连接线与主板5相连。采用背板6可以使每块硬盘不直接与主板相连接，方便热插拔，在采用RAID策略的环境下，可以不断电的更换硬盘。另外，SATA硬盘41或者SAS硬盘42通过SAS连接器8与背板相连，可以避免大量的连线，使机箱内结构清晰，散热效果好。

在本实施例中，还可以在主板5上设置顺序上电模块，该顺序上电模块与背板6相连，可以控制各个硬盘顺序上电，以避免瞬间电流过大。另外为了方便故障定位，可以在主板5或者背板6上为每个硬盘设置硬盘状态指示模块，或者增加为每个硬盘设置硬盘状态指示模块，并与主板5或者背板6连接，用于指示硬盘上电和数据读写指示，以及硬盘故障等，例如采用LED管实现，从而直观的表示硬盘状态同时也利于故障定位，避免拔插错硬盘。

装置实施例6

如图6所示，为本发明视频信息存储装置的第六实施例的结构示意图。与第一实施例相比，在视频编码模块2内还包括网络小型计算机系统接口(internet Small Computer System Interface，简称iSCSI)打包模块，与模数转换模块1和存储控制模块3相连，可以将数字信号进行视频编码，并打包为基于iSCSI协议的存储视频数据流，采用这种协议的存储视频数据流可以实现数据的高速传输。

装置实施例7

如图7所示，为本发明视频信息存储装置的第七实施例的结构示意图。与第一实施例相比，本实施例在存储控制模块3内还包括独立磁盘冗余阵列(RAID)存储策略模块33，与视频编码模块2和采用串行传输模式的硬盘4相连，用于将视频数据流以RAID存储策略向采用串行传输模式的硬盘4存储。

所谓RAID是指一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘)，从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别(RAIDLevels)。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后，利用备份信息可以使损坏数据得以恢复，从而保障了用户数据的安全性。在用户看起来，组成的磁盘组就像是一个硬盘，用户可以对它进行分区，格式化等等，但磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多，而且可以提供自动数据备份。

其中RAID5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案，以四个硬盘组成的RAID5为例，存储的数据不需要进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

装置实施例8

如图8所示，为本发明视频信息存储装置的第八实施例的结构示意图。与第一实施例相比，本实施例在存储控制模块3内还包括简单磁盘捆绑(JBOD)存储策略模块34，与视频编码模块1和采用串行传输模式的硬盘4相连，用于将视频数据流以JBOD存储策略向采用串行传输模式的硬盘4存储。

JBOD不是标准的RAID级别，它只是在近几年才被一些厂家提出，并被广泛采用，又被称为Span。以三个硬盘组成的Span为例，Span是在逻辑上把几个物理磁盘一个接一个串联到一起，从而提供一个大的逻辑磁盘。Span上的数据简单的从第一个磁盘开始存储，当第一个磁盘的存储空间用完后，再依次从后面的磁盘开始存储数据。Span存取性能完全等同于对单一磁盘的存取操作。Span也不提供数据安全保障。它只是简单的提供一种利用磁盘空间的方法，Span的存储容量等于组成Span的所有磁盘的容量的总和。

方法实施例

如图9所示，为本发明视频信息存储方法的实施例的基本流程示意图，本实施例包括以下步骤：

步骤101、将接收到的视频模拟信号进行模数转换，输出数字信号，即先对接收到的视频模拟信号进行采样，并量化为数字信号，然后输出；

步骤102、将数字信号进行视频编码，并打包为视频数据流。视频编码方式有很多种，可以采用第二代运动图像专家组(MPEG2)编码方式、第四代运动图像专家组编码方式(MPEG4)或高级视频编码方式(H.264)等进行编码，编码后可以打包为基于iSCSI的存储视频数据流；

步骤103、将视频数据流以预定的存储策略存入采用串行传输模式的硬盘，硬盘作为存储资源，可以采用各种存储策略实现卷管理，例如RAID或JBOD等存储策略，并为存储后的文件的管理提供多种文件服务，例如通用网络文件系统(Common Internet File System，简称CIFS)，网络文件系统(Net File System，简称NFS)。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1、一种视频信息存储装置，包括模数转换模块和与所述模数转换模块相连的视频编码模块，其特征在于，还包括：

存储控制模块，与所述视频编码模块相连，用于将视频数据流以预定的存储策略进行存储；

采用串行传输模式的硬盘，通过连接器装设于背板上，用于提供所述视频数据流的存储空间；

所述视频编码模块内还包括网络小型计算机系统接口打包模块，与所述模数转换模块和存储控制模块相连，用于将数字信号进行视频编码，并打包为基于网络小型计算机系统接口协议的视频数据流；

所述模数转换模块、视频编码模块和存储控制模块所在的主板通过所述背板与所述采用串行传输模式的硬盘连接。

2、根据权利要求1所述的视频信息存储装置，其特征在于，所述采用串行传输模式的硬盘为SATA硬盘或SAS硬盘。

3、根据权利要求2所述的视频信息存储装置，其特征在于，所述存储控制模块为SATA控制模块，与所述SATA硬盘相连，用于提供SATA硬盘的接口，并将所述视频数据流以预定的存储策略存储到所述SATA硬盘。

4、根据权利要求3所述的视频信息存储装置，其特征在于，所述模数转换模块、视频编码模块、SATA控制模块设于主板上，在主板上连接有背板，所述SATA硬盘通过SATA连接器与所述背板相连。

5、根据权利要求2所述的视频信息存储装置，其特征在于，所述存储控制模块为SAS控制模块，与所述SAS硬盘或SATA硬盘相连，用于提供SAS硬盘或SATA硬盘的接口，并将所述视频数据流以预定的存储策略存储到所述SAS硬盘或SATA硬盘。

6、根据权利要求5所述的视频信息存储装置，其特征在于，所述模数转换模块、视频编码模块、SAS控制模块设于主板上，在主板上连接有背板，所述SAS硬盘或SATA硬盘通过SAS连接器与所述背板相连。

7、根据权利要求4或6所述的视频信息存储装置，其特征在于，所述主板上还包括顺序上电模块，与所述背板相连，用于控制多个所述采用串行传输模式硬盘顺序上电。

8、根据权利要求4或6所述的视频信息存储装置，其特征在于，在所述主板或背板上还设有或者连接有对应于每个SAS硬盘或SATA硬盘的硬盘状态指示模块，用于指示硬盘上电和数据读写，和/或硬盘故障。

9、根据权利要求1所述的视频信息存储装置，其特征在于，所述存储控制模块内还包括独立磁盘冗余阵列存储策略模块，与所述视频编码模块和采用串行传输模式的硬盘相连，用于将所述视频数据流以独立磁盘冗余阵列存储策略向所述采用串行传输模式的硬盘存储。

10、根据权利要求1所述的视频信息存储装置，其特征在于，所述存储控制模块内还包括简单磁盘捆绑存储策略模块，与所述视频编码模块和采用串行传输模式的硬盘相连，用于将所述视频数据流以简单磁盘捆绑存储策略向所述采用串行传输模式的硬盘存储。

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