Netzwerk-Video-Recording (NVR) Hochverfügbare Speicherlösungen

Netzwerk-Video-Recording (NVR)
Hochverfügbare Speicherlösungen

Netzwerk-Video-Recording- (NVR-) Systeme werden zur Speicherung großer Datenmengen an Videodateien eingesetzt. Die zuverlässige Datenspeicherung ist die zentrale Anwendung eines solchen Systems. Netzwerk-Video-Recording wird vorwiegend in Überwachungs- und Sicherheitsanwendungen eingesetzt, wie sie sich in der Produktions- und Gebäudeautomation oder der Videoüberwachung im öffentlichen Nah- und Fernverkehr finden.
Um die zuverlässige Speicherung großer digitaler Videodateien gewährleisten zu können, benötigen NVR-Systeme umfangreiche Datenspeicherkapazitäten. Üblicherweise werden zu diesem Zweck Massenspeichermedien wie USB Flash-Laufwerke, SD-Speicherkarten oder Festplatten im System eingesetzt. Die Anforderungen eines NVR Systems lassen sich anhand einer typischen Überwachungsanwendung, wie dem IP-basierten Videoüberwachungssystem eines Zuges, veranschaulichen. Ein solches System nutzt Videokameras innerhalb des gesamten Zuges, um Videos aufzunehmen. Es verfügt über Ethernet Switches und setzt Embedded Computer für den Betrieb der Kameras und die Videodatenspeicherung ein. Sofern im System neben IP-Videokameras auch analoge Kameras vorhanden sind, können zusätzlich Videoserver zur Datenformatumwandlung im Einsatz sein. Im Führerhaus des Zuges befindet sich ein Monitor für die Echtzeit-Videoüberwachung oder die Wiedergabe spezifischer Dateien, die auf dem Computer gespeichert wurden. In der Datenspeicherung liegt die Haupteinschränkung des NVR-Systems, da das gesamte Überwachungssystem eine riesige Datenmenge erzeugt, die für die potenzielle spätere Durchsicht gesichert werden muss. Zusätzlich dazu muss eine solche Anwendung oftmals separat von den anderen Zuganwendungen agieren, da es sich bei Schienenfahrzeugen um eine Plattform in Bewegung handelt, die aufgrund der Fahrtgeschwindigkeiten nicht immer eine sichere Verbindung zu einem bodengebundenen Netzwerk gewährleisten kann.

NVR-System sollte autark sein

Das bedeutet, dass das NVR-System soweit wie möglich autark sein sollte und nicht zu stark von konstanten externen Datensicherungen abhängen darf. Die Bewegung des Zuges stellt die Datenspeicherung per NVR-System vor eine weitere Herausforderung: Eine Betriebsumgebung mit Stößen, Erschütterungen und Vibrationen ist nicht unproblematisch für empfindliche elektronische Geräte wie Festplatten. Ziel eines modernen NVR-Systems ist die optimale Kombination von Speicherkapazität, Stoß- und Vibrationsfestigkeit sowie einfacher Bedienung bei einem vernünftigen Preis-Leistungsverhältnis.

Speicherkapazität eine große Herausforderung

Bei der Installation moderner NVR-Systeme ist die Speicherkapazität nach wie vor eine große Herausforderung. Die fortlaufende Aufnahme von Videodaten erfordert erheblichen Speicherplatz, und die hohe Auflösung der Videobilder erfordert eine erhöhte Festplattenkapazität. Überdies müssen Festplatten ausgetauscht werden, insbesondere dann, wenn das System Videoaufnahmen für längere Zeit vorhalten soll. Eine Datenbank für die langfristige Speicherung von Videoüberwachungsdaten kann eine wertvolle Speicherreserve sein, jedoch müssen Festplatten, die ihr Speicherlimit erreicht haben, ausgewechselt und archiviert und dann durch neue Festplatten ersetzt werden. Dieser Vorgang ist zumeist zeitintensiv und erhöht die Kosten für die Wartung des Systems.

Vibrationen und Stöße

Vibrationen und Stöße sind eine ständige Herausforderung für NVR-Systeme, insbesondere für solche, die in sich bewegenden Fahrzeugen, wie Bahnen oder Bussen, installiert sind. Handelsübliche Speichermedien wie Festplatten können Bewegungen und Erschütterungen, wie sie in solchen Fahrzeugen zu finden sind, nicht standhalten. Die Erschütterungen führen meist zu System-Instabilität und reduzieren den Lebenszyklus der Geräte deutlich. Dem lässt sich mit industriellen Festplatten oder SSDs (Solid State Drives) entgegenwirken. Beide sind allerdings erheblich teurer als handelsübliche Modelle. Die Preise der SSDs beeinflussen auch die Frage, wie viel Speicherkapazität ein Anwender sich leisten kann und will, auch wenn die Kapazität des Systems bereits erschöpft ist. Die Wartung ist eine weitere Herausforderung eines NVR-Systems, und hängt stark von den beiden vorgenannten Punkten ab. Speichergeräte, die wiederholt ersetzt werden müssen, erzeugen erhebliche Wartungskosten. Zusätzlich dazu muss das System zum Austausch heruntergefahren werden. Unzulängliche Speicherkapazität sowie die konstante Einwirkung von Vibrationen und Stößen können außerdem zu unregelmäßigen Austauschzyklen führen. Wenn ein Zug lange Zeit unterwegs war und am Ziel ankommt, hat das NVR-System möglicherweise unabhängig stundenlang lokal Daten aufgezeichnet, da es keine Verbindung zu einem bodengebundenen Netzwerk hatte. Zu diesem Zeitpunkt muss Wartungspersonal die Speicherkapazität überprüfen und die Festplatte gegebenenfalls austauschen. Bei einem konventionellen Computer ist dieser Vorgang arbeits- und zeitintensiv: Herunterfahren, Gehäuse öffnen, Festplatte entfernen, neue Festplatte installieren, Gehäuse wieder schließen, Hochfahren. Dieser langwierige Prozess kann nur bei stehenden Fahrzeugen durchgeführt werden. Das erhöht die Ausfallzeit und beeinträchtigt die Effizienz des gesamten Beförderungssystems.

Hochverfügbare ­Speicherlösungen

Neue Technologien können die üblichen Hindernisse, die sich in NVR-Systemen finden, überwinden und für eine effektivere Kostenverteilung, größere Effizienz sowie höhere Systemleistung sorgen. Solid State Drives (SSDs) sind eine Möglichkeit, Systeme zu schaffen, die widerstandsfähig gegen Erschütterungen und Vibrationen in Schienenfahrzeugen und Bussen sind. Diese Lösung ist jedoch umso teurer, je größer die Speicherkapazität ist. Sie kann also zu unbezahlbaren Systemen führen – oder zu Kompromissen bei der Speicherkapazität, die wiederum Auswirkungen auf die Sicherheit des Systems haben. Eine bessere Alternative ist daher der Einsatz eines besonderen Hardware-Designs, das die Auswirkungen von Erschütterungen und Vibrationen reduziert, sodass handelsübliche, preisgünstige Festplatten mit hoher Speicherkapazität vorbehaltlos eingesetzt werden können. So wird die Kosteneffizienz des Systems ohne Kompromisse bei Zuverlässigkeit oder Speicherkapazität erhöht. Moxas Entwickler haben die Gesetze der Physik und der asymmetrischen Gestaltung angewendet, um für Moxas Schienenverkehrscomputer einen Festplattenschutz zu erschaffen, der Erschütterungen und Vibrationen zuverlässig abdämpft. Der solide theoretische Entwurf wurde anschließend im realen Einsatz getestet und führte zu konsequenten Überarbeitungen – bis hin zur Serienreife. Die Prototypen von Moxas Embedded Computern unterliegen überdies einer Reihe von akribischen Tests, um die Positionierung aller Hardwarekomponenten zu optimieren und den äußeren Einfluss durch Bewegung zu minimieren.

Einfacher Austausch von ­Laufwerken

Da der Austausch von Festplatten einen so großen Anteil an den Wartungsarbeiten hat, kann eine Vereinfachung dieser Aufgabe die Effizienz deutlich verbessern. Ein sogenanntes Hot-Swap-Laufwerk kann gewechselt werden, ohne einen Computer auszuschalten. Ähnlich komfortabel gestaltet sich der Wechsel eines Einschub-Laufwerks, das ohne Werkzeuge entfernt und wieder installiert werden kann. Moxas EN50155-zertifizierte Embedded Computer V2416 und V2616 verfügen über ein bzw. zwei eingebaute(s) sowie je zwei herausnehmbare Einschub-Laufwerke für 2,5″ SSDs oder HDDs. Eine zusätzliche Software ermöglicht den Wechsel des Laufwerks ohne den Computer auszuschalten. Programmierbare Tasten und LED-Anzeigen können dabei vom Anwender konfiguriert werden, um vielfach ausgeführte Aufgaben zu automatisieren. Die Taste kann beispielsweise für die Deinstallation des Laufwerks konfiguriert werden, mit Bestätigung per LED-Anzeige. Durch den Einsatz dieser Funktion kann ein Techniker die Festplatte auf Tastendruck deinstallieren und eine neue Festplatte ohne komplexe Änderungen an der Softwarekonfiguration installieren. Die patentierte Festplattenklammer schützt die Computer vor Vibrationen und Erschütterungen, und ihre CompactFlash Schnittstellen sowie die internen Sata II-Speichereinschübe versorgen sie mit der Zuverlässigkeit, die in industriellen Anwendungen, die Datenpufferung und Speicherweiterung benötigen, erforderlich ist. Durch intelligentes Hardware-Design lassen sich die Einschränkungen, die NVR-Systeme mit sich bringen, überwinden. So können moderne Systeme mit großer Speicherkapazität zu einem angemessenen Preis-Leistungsverhältnis installiert werden, die Wartungskosten reduziert und die Effizienz der Anwendungen langfristig gesteigert werden.

Moxa Europe GmbH
www.moxa.com

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