中国铁道科学研究院集团有限公司(简称铁科院)是中国铁路唯一的多学科、多专业的综合性研究机构,是全国首批恢复研究生招生培养单位和首批国家级专业技术人员继续教育基地,联合高等院校开展校企联合培养,为制造强国提供工程人才支撑。12306技术中心总工程师单杏花、复兴号动车组总体技术专家赵红卫均就职于此。
在机器视觉技术广泛应用于铁路检测监测的背景下,铁科院依托多路工业相机进行海量图像数据采集,并由此产生了两种截然不同的存储应用场景:一是车载场景——存储设备随列车运行,将采集到的数据就地存储;二是局域网场景——存储设备部署于铁科院内部,支撑多部门共享协同办公。
(一)车载场景:随车采集,就地存储
- 大容量与扩容便利性:存储设备需具备充足的容量空间,同时支持便捷的扩容能力,以应对数据量的持续增长。
- 海量小文件高并发读写性能:工业相机高帧率抓拍高分辨率图像,存储系统需支持海量小文件高并发读写,保证每帧及时完整写入,避免丢帧或模糊。
- 数据快速拷贝与整机迁移:列车车载存储设备需定期向地面系统导出采集数据进行统一分析,并在设备换装或维修时支持整机数据的快速迁移。
(二)局域网场景:集中存储,共享协同
- 数据集中存储与统一管理:各专业部门的检测数据分散于不同系统和终端,亟需搭建统一的数据资源池,实现所有检测图像、运行日志的集中存储与管理。
- 多机共享与协同办公:多个部门、多台工作站需同时访问同一套存储系统中的数据,实现跨部门协同分析。
针对上述两类场景的差异化需求,鑫云存储提供了针对性的产品和解决方案,精准匹配不同场景下的数据存储、算力协同、安全管控及长期扩容诉求。
列车运行产生海量图像数据已成为常态,单次检测任务数据量往往高达数十乃至上百GB。这要求车载存储设备不仅要轻量化、易部署,具备大容量空间以支撑长时间不间断采集,更需具备灵活的扩展能力,以适配相机路数增加、分辨率提升等业务迭代。
鑫云车载存储设备采用多盘位整机架构,单台设备可根据需求配置不同容量的硬盘。以鑫云图像存储系列为例,单台主机容量饱和后,可通过扩展柜平滑扩充至最多120片硬盘,总容量最高可达2640TB,并在统一全局命名空间内管理数百PB数据。整套系统支持在线扩容,无需中断采集任务,既满足当前存储需求,又为未来业务增长预留充足空间,是列车长期数据存储的理想选择。
列车搭载多路工业相机同步采集画面,产生大量高清图片、短时短视频等海量小文件,采集过程持续不间断,对存储设备的瞬时读写速度、并发处理能力要求极高。
鑫云存储搭载NVMe缓存加速功能,将可能被访问的IO数据提前调入高速缓存,应用直接从缓存中获取数据,大幅提升数据读写效率。针对工业相机持续写入的场景,鑫云提供10Gb、25Gb、40Gb、100Gb等多级高速传输接口,单台最大8GB/s的传输总带宽,每台采集服务器与存储服务器采用单独通道,有效避免数据传输拥堵。
针对轨道检测数据向地面系统定期导出及设备换装维修时的整机快速迁移需求,鑫云存储提供点对点直传方案,无须通过命令操作或中转客户端,即可实现海量视音频、图像数据的高速批量迁移,大幅缩短数据周转时间。方案内置智能校验机制,拷贝结束后自动生成操作日志,对每一帧图像、每一段视频进行完整性校验,确保分析所用数据与采集源完全一致,杜绝因拷贝错误导致的安全隐患。
铁科院内部涉及车辆、工务、电务、供电等多个专业部门,均需调用检测数据进行故障诊断、趋势分析和检修决策。鑫云统一存储为铁路局构建统一的数据管理平台,将所有检测工位、采集服务器的数据进行集中采集和汇聚。
各类检测图片、运行日志统一存储于中央存储系统,告别传统工控机本地硬盘容量有限、数据分散的弊端。存储系统兼容iSCSI、NFS、SMB、FTP、HTTP等各类工业常用传输协议,Windows工控机、Linux视觉设备、MES生产管理系统均可直接挂载读写,无需改造现有设备。
针对多部门、多工作站协同访问同一套存储系统的需求,鑫云的核心方案是部署一套高性能的中央共享存储系统,将数据集中存储于统一的资源池中。这套方案通过万兆或更高速的光纤网络将存储阵列与各部门的工作站相连,实现数据的实时共享与在线编辑;在此基础上,鑫云提供精细化的权限管理体系,可针对不同部门、不同用户设置读写、删除等11种高级访问权限,确保数据安全与有序协作。
借助鑫云小助手等数据管理客户端,可在局域网内快速查看、全局检索文件,实现文件的快速共享与跨团队协作;各部门工程师无需将素材拷贝到本地,可直接在存储阵列内在线调取数据进行分析。
铁科院作为中国铁路综合性研究的核心力量,其机器视觉数据存储需求兼具车载场景的“移动、实时、高吞吐”与局域网场景的“集中、共享、智能管理”双重特征。鑫云存储凭借在大容量弹性扩展、海量小文件高性能读写、多机共享协同、秒级全局检索、自动定时备份等方面的技术积累,精准解决车载动态数据和内部静态数据的存储、管理、流转难题。目前,该方案已落地应用于动车组360°高清检测、局域网内多部门协同数据分析等核心场景,以稳定、硬核的存储技术,助力中国铁路的数字化、智能化迈向新高度。