ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫЙ РЕГИСТРАТОР ВИДЕОИНФОРМАЦИИ

Полезная модель направлена на обеспечение непрерывности цифровой регистрации видеоинформации.
Под отказоустойчивостью вычислительной системы понимается способность выполнения функциональных задач или восстановления готовности к решению этих задач в требуемый интервал времени за счет специальных системных решений, использующих аппаратную и программную избыточность, контроль функционирования программных и технических средств, а также процедуры оперативного восстановления работоспособности.
Задача повышения отказоустойчивости цифровой регистрации видеоинформации не ставилась в доступных источниках. Анализ данной проблемы позволяет выделить два аспекта ее решения:
- построение регистратора видеоинформации;
- построение отказоустойчивой серверной системы.
Построение обычного цифрового регистратора видеоинформации осуществляется на базе ЭВМ (персональный или специализированный компьютер) - далее по тексту, регистрирующий элемент. ЭВМ оборудуется платой видеозахвата, которая осуществляет аналогово-цифровое
преобразование видеосигнала. Информация записывается в цифровом виде на жесткий диск - Владо Демьяновски CCTV Библия охранного телевидения: Пер. с англ. - М.: ООО ИСС. - 2002. - 352 с.
Отказоустойчивость регистрации может быть повышена введением второго цифрового регистратора, выполняющего аналогичные функции, что и первый (основной). Такая схема будет неэффективна, т.к. в случае работоспособности обоих компьютеров каждый из них будет регистрировать информацию от всего множества видеоканалов, что значительно снизит суммарную скорость записи.
Классическим подходом к построению отказоустойчивой серверной системы является применение кластеризации. Кластер представляет собой программно-аппаратный комплекс, предназначенный для организации единой вычислительной среды на распределенной аппаратной базе. Кластерные системы имеют дополнительный уровень избыточности -избыточное количество ЭВМ в составе кластера, которые связаны между собой внутренней сетью и взаимодействуют при помощи программного обеспечения (кластерного ПО) - Свирин И.С., Жуков И.Ю. Кластер: построение отказоустойчивой распределенной серверной системы // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2003. - №2, 3.
Кластерное программное обеспечение обеспечивает мониторинг текущего состояния распределенной аппаратной среды и выполняющегося на ней программного обеспечения. В случае выхода их строя какого-либо компонента системы кластерное программное обеспечение предпринимает
действия, направленные на восстановление функционирования прерванных вычислительных задач средствами оставшихся аппаратных средств.
Сущность полезной модели заключается в том, что отказоустойчивый регистратор видеоинформации содержит основной и дополнительный регистрирующие элементы, при этом две группы источников видеосигналов подключены к первому и второму входам делителя видеосигналов, выходы которого соединены с входами основного и дополнительного регистрирующих элементов, входы-выходы которых соединены с первым и вторым входами-выходами устройства коммуникации, предназначенного для перевода регистратора видеоинформации, находящегося в рабочем режиме, в режим регистрации сигналов, принимаемых от обоих источников видеосигналов, причем в состав основного и дополнительного регистрирующих элементов включены платы видеозахвата, предназначенные для аналого-цифрового преобразования видеосигналов, полученных с делителя видеосигнала.
Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности работы отказоустойчивого цифрового регистратора видеоинформации за счет введения в его состав резервного регистрирующего элемента.
Задача повышения надежности регистрации видеоинформации может быть сформулирована как необходимость обеспечения непрерывной регистрации видеоинформации в случае выхода из строя (отказа) регистрирующего компонента цифрового регистратора. В качестве
регистрирующего компонента цифрового регистратора выступает персональный или специализированный компьютер, оборудованный платой видеозахвата.
Для получения указанного технического эффекта необходимо:
- введение в состав регистратора резервного регистрирующего элемента, на вход которого дублируются сигналы от всех видеоканалов;
- обеспечение информационного взаимодействия между регистрирующими элементами для своевременного выявления отказа одного из них за счет введения коммуникационного канала;
- в случае отказа одного из регистрирующих элементов перевод работоспособного регистрирующего элемента в режим записи всех каналов с уменьшением скорости записи. Уменьшение скорости записи обусловлено возрастанием вычислительной нагрузки, которая ранее была распределена между двумя регистрирующими элементами на один регистрирующий элемент.
На чертеже представлена схема предлагаемой полезной модели на отказоустойчивый регистратор, которая содержит:
равные группы источников 1.1, 1.2 видеосигнала;
делитель 2 видеосигнала, дублирующий один вход на два выхода;
регистрирующий элемент (видеосервер, построенный на базе персонального или специализированного компьютера), включающий:
- платы 3.1, 3.2 видеозахвата, предназначенные для выполнения аналого-цифрового преобразования видеосигнала;
- персональные или специализированные компьютеры 4.1, 4.2;
устройство 5 коммуникации между регистрирующими элементами, в качестве которых могут быть применены сетевые адаптеры, или адаптеры последовательной передачи данных.
Персональные или специализированные компьютеры, оборудованные платами видеозахвата, представляют собой регистрирующие элементы отказоустойчивого цифрового регистратора. Компьютеры взаимодействуют друг с другом через устройство коммуникации, что позволяет каждому из них определить факт отказа другого регистрирующего элемента.
Источники видеосигнала поделены на две равные группы. Все источники видеосигнала подключаются к делителю, который выполняет дублирование сигнала для каждого источника.
Сигналы от всех источников 1.1 и 1.2 подаются через делитель 2 на оба регистрирующих элемента, но в работоспособном состоянии обоих регистрирующих элементов каждый из них осуществляет запись только одной группы источников. Таким образом, источники поделены между регистрирующими элементами поровну, что обеспечивает максимальную скорость записи. На чертеже направления передачи видеосигналов при работе обоих регистрирующих элементов показаны «жирными» стрелками. Видеосигналы от противоположной группы, записываемые другим регистрирующим элементом, показаны «пунктирными» стрелками.
В случае выхода из строя одного регистрирующего элемента, например, реализованного на персональном компьютере 4.1 и плате захвата
3.1, оставшийся регистрирующий элемент, включающий персональный компьютер 4.2 и плату захвата 3.2, через устройство коммуникации выявляет факт отказа - выхода из строя одного из регистрирующих элементов, например, по отсутствию отклика от компьютера 4.1. При этом компьютер 4.2 автоматически переключается в режим записи всех подключенных к нему источников видеосигналов (обозначенных на чертеже «жирными» и «пунктирными» стрелками). Таким образом, параллельность подключения видеоканалов позволяет перевести работоспособный регистратор в режим регистрации всех видеоканалов, обеспечивая надежность и непрерывность работы регистратора.
С учетом того, что скорость регистрации видеоинформации в современных системах видеонаблюдения не превышает 25 кадров в секунду на канал, а современные коммуникационные технологии обеспечивают взаимодействие абонентов на гигабитных скоростях, то время выявления факта отказа регистрирующего устройства и восстановление регистрации на дублирующем устройстве займет пренебрежимо малое время. Это позволяет говорить о поддержании непрерывной регистрации видеоинформации в случае выхода из строя одного из регистрирующих элементов, а следовательно, обеспечит повышение отказоустойчивости регистратора в целом.
Работа программного обеспечения, функционирующего на каждом регистрирующем элементе, реализуется выполнением следующих шагов:
1. Осуществляется проверка наличия дублирующего регистрирующего элемента. В случае наличия дублирующего регистрирующего элемента перейти к п.2, в случае отсутствия - к п.3;
2. Выполняется регистрация половины видеоканалов и осуществляется переход к п.1;
3. Выполняется регистрация всех видеоканалов и осуществляется переход к п.1.