GA/T 1357-2018《公共安全视频监控硬盘分类及试验方法》解读与检测应用

■ 文/公安部安全与警用电子产品质量检测中心 苏智睿 王云 沈宇辰

关键字：视频监控硬盘 分类 能效

1 引言

数据存储的需求伴随着视频监控技术的快速发展产生了爆发式的增长。与此同时，微电子技术的不断突破改变着原有硬盘技术与市场格局，机械硬盘的一枝独秀变成了固态硬盘、机械硬盘的并驾齐驱，而且固态硬盘大有在不久的将来取代机械硬盘的趋势。另一方面，受摩尔定律所支配的固态硬盘是打破国外硬盘厂商的市场垄断与技术封锁，实现国产硬盘技术弯道超车，产品自主可控的难得机遇。然而，挑战与机遇相伴相随。大量固态硬盘产品在冲击着机械硬盘原有领地的同时，也引入了硬盘接口、性能、功耗等技术指标的差异。在行业高速发展的同时，尚缺失相应标准对测试方法、测试指标进行规范、引导，给视频监控类硬盘研制及应用选型带来巨大困扰。

GA/T 1357-2018《公共安全视频监控硬盘分类及试验方法》（以下简称《硬盘分类及试验方法》）的制订与实施正是针对行业发展痛点，结合当前硬盘市场格局与技术水平，对公共安全视频监控类硬盘的分类标准、标识、技术要求及试验方法进行规定，以期能更好指导公共安全视频监控类硬盘的测试及应用选型。

2 标准重要条款解读

2.1 硬盘的分类与分级技术要求

《硬盘分类及试验方法》从功能、应用场景、气候环境等维度对硬盘进行了分类、分级，并体现在视频监控类硬盘的统一命名的规范中，规定在硬盘的命名上需要体现产品代号、产品类型、能效等级、气候环境类别、企业标识等信息，从而便于直观展示硬盘的类别、等级。

图1 公共安全监控类硬盘命名规范

2.1.1 企业标识

有别于普通消费级等非专用硬盘，公共安全视频监控类硬盘用VD 表示，用于视频监控的硬盘应符合《硬盘分类及试验方法》中所要求的稳定性、可靠性、应用环境等行业特殊要求。

2.1.2 产品类型

产品类型是功能与应用分类的综合表述。视频监控类硬盘分为C-常规型，A-安全型，Z-防震型，H-综合型四种功能类型。根据应用场景的不同将硬盘分为1-3 类，1 类适用于视频监控系统中的录像和视频图像数据的存储和应用场景；2 类适用于大型、超大型在线系统的数据多路并发存储、备份以及调用，实时视频录放等应用场景；3类适用于海量视频图像信息的检索、分析的应用场景。针对视频监控类硬盘的性能要求，《硬盘分类及试验方法》在IOPS、顺序读写速率、读写响应时间等指标上进行了类别划分，如表1。

表1 硬盘性能要求

2.1.3 能效等级

能效是视频监控硬盘的选型中需要考虑的一个重要因素。能效等级针对视频监控硬盘长期连续工作的场景要求，综合考虑硬盘的读写性能和功耗情况，考量硬盘每读写千兆字节所消耗的平均能量，单位是焦耳每千兆字节(J/GB)。

《硬盘分类及试验方法》将公共安全视频监控类硬盘的能效分为五个等级，有两种表示方法，一种使用数字1-5表示，1 级表示最节能，5 级的能效最差；另一种用颜色表示能耗，从最节能到能效最差分别用深绿、绿、黄、橙、红（分别对应数字等级1-5）来表示，具体分类标准如下：能效1级，对应颜色标识深绿，每千兆字节读写消耗小于等于25焦耳；能效2 级，对应颜色标识绿色，每千兆字节读写消耗小于等于50 焦耳；能效3 级，对应颜色标识黄色，每千兆字节读写消耗小于等于75 焦耳；能效4 级，对应颜色标识橙色，每千兆字节读写消耗小于等于100 焦耳；能效5 级，对应颜色标识红色，每千兆字节读写消耗小于等于125 焦耳。如表2 所示。

表2 硬盘能效等级（单位：J/GB)

2.1.4 气候类别

气候环境类别中，《硬盘分类及试验方法》按照环境适应性不同，将硬盘分为4 类，分别用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示，等级越高对环境适应能力越强，如气候环境类别为I 类的硬盘工作温度为0 ～55℃，而IV 类硬盘可工作于-40 ～85℃。环境指标包括工作温度、工作环境湿度、震动及冲击情况，试验需要低温试验、高温试验、恒定湿热试验、正弦震动试验和冲击试验。

2.2 试验方法

《硬盘分类及试验方法》除了提出视频监控硬盘分级、分类方法与指标，还规范了视频监控硬盘的测试方法，以及试验环境条件、测试前预处理要求。

2.2.1 性能测试

针对IOPS、顺序读写速率、读写响应时间等关键性能指标测试，《硬盘分类及试验方法》在附录中对使用IOMeter 进行测试时的方法和关键参数设置进行了细致规定，以更好地符合硬盘工作场景，比如在进行IOPS、读写响应时间测试时，数据块大小为4KB，100%随机读写；而在进行顺序读写速率测试时，要求数据块大小为128KB，100%顺序读写。这些规定的目的是保证测试结果的一致性，对实际硬盘的测试起到规范化指导作用。

2.2.2 可靠性试验方法

针对可靠性中的通断电试验，《硬盘分类及试验方法》在附录E 中提供了试验装置要求及范例，如图2 所示。

图2 通断电数据可靠性试验平台示意图

2.2.3 能效测试

能效测试是《硬盘分类及试验方法》提出的一项创新指标，标准对计算公式进行了定义：

Ee－能效值的符号，单位为焦耳每千兆字节（J/GB）；

E－电能值，单位为瓦时（Wh）；

Vol－数据总写入量，单位为千兆字节（GB）。

并给出了试验装置要求及范例，如图3 所示。

图3 能效试验平台连接示意图

《硬盘分类及试验方法》通过视频监控硬盘分级、分类指标定义与试验方法进行映射，更好地贯彻了对视频监控硬盘检测研发、选型的指导作用。

3 标准落实与测试实施

《硬盘分类及试验方法》作为与测试工作强耦合的标准，必须要落实、应用到测试工作中，指导测试才更具有实际意义。

依据标准中的规定与要求，结合硬盘的实际发展现状，要覆盖标准中规定的测试指标，必须要实现SATA、SAS、PCIE 接口兼容，以及具备各类接口的通断电自动化测试及能耗测试平台。针对以上难点，我们依托硬盘厂商、研制测试平台及配套测试软件，实现标准中规定的SATA、SAS、PCIE 接口的HDD/SSD 硬盘性能、通断电自动测试及能耗测试，如图4 、5 所示。

图4 通断电自动测试平台

图5 能耗测试平台

通过测试平台对多种接口、多类形态的视频监控硬盘性能、可靠性、能耗等各项指标进行实际测试，《硬盘分类及试验方法》的实用性得到了有效验证，进一步实现了硬盘产品研制-标准-测试-提升的完整闭环。

4 结语

《硬盘分类及试验方法》标准的进一步实施与推广，将直接推动硬盘产品，尤其是国产固态硬盘的快速发展，促进视频监控存储技术的整体提升。