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数字监控系统简介

数字监控(DVR) 系统简介

数字硬盘录像机简称 DVR ( Digital Video Recorder ) . 随着数字化进步的浪潮不断深入人心, DVR 已经成为新世纪数字化安防的新宠儿, DVR 应用已经从最初的金融领域发展到交通、公安、环境、智能建筑、广场、机房、考场等等各种应用场所,只要是想利用图像和声音进行监控的场所就会想到 DVR 系统。 DVR 已经成为视频监控领域一个炙手可热的产品,成为当前安防产品中的一个亮点。
从 80 年代国外模拟监控产品抢滩中国大陆市场之后, 20 年间,几乎是国外品牌与产品的一统天下,尽管有一些民族企业参与这一行业的竞争,但一直没有机会形成民族品牌的主流。随着数字技术的高速发展,安防领域全面进行数字化改造,自 2000 年以来,数字化安防市场得到了飞速的发展,国内诞生了一批新兴的数字化监控产品生产企业,其中以数字化安防产品为代表的 DVR 生产企业迅速崛起,在短短几年时间里面,将数字化监控技术应用到各行各业,为社会的稳定和安定团结做出了积极的贡献,同时也使原有的监控市场发生了根本性的变化,模拟监控产品逐步退出市场, DVR 作为数字化安防工程中的主要组成部份被广泛地应用,民族品牌产品逐步占据市场主要份额。
从行业的整体上来说,市场需求的是一体化的数字多媒体监控系统,按照用户的安防要求,结合自身的人防,形成满足实际需要的安全防范体系,实现视音频的监视、控制和记录存储。 DVR 产品在市场的推广过程中被部分生产厂家超前地定格为万能的数字监控核心。但是 DVR 的核心问题只是解决视频的数字化压缩和存储,对 “ 控 ” 的内容相对比较欠缺。在实际应用的监控系统中 DVR 更多起到的是取代传统模拟录像机的作用,目前的 DVR 技术水平处于数字监控系统发展的初级阶段。
DVR 发展至今,各厂家针对安防行业的切实需要以及不同场所特殊应用所提出的技术改进及解决方案可谓百花齐放,从 M-JPEG 、 MPEG-2 到热门的 MPEG-4 、 H.264 压缩技术,从软压缩到硬压缩,视频路数的不断增加( 4 、 9 、 16 、 32 等),系统的网络功能等,令人眼花撩乱。 DVR 产品随着各种不同的应用环境,开发出不同系列的产品 . 市面上各种品牌、型号繁多,功能特性各异 DVR ,但总的来说,按系统结构可以分为两大类:基于 PC 架构的 PC 式 DVR 和脱离 PC 架构的嵌入式 DVR 。
PC 式 DVR
这种架构的 DVR 以传统的 PC 机为基本硬件,以 Win98 、 Win2000 、 WinXP (也有少量的使用 Linux )为基本软件,配备图像采集或图像采集压缩卡,编制软件成为一套完整的系统。 PC 机是一种通用的平台, PC 机的硬件更新换代速度快,因而 PC 式 DVR 的产品性能提升较容易,同时软件修正、升级也比较方便。 PC 式 DVR 还可细分如下:
⑴ 、工控机 PC DVR
工控机 PC DVR 采用工控机箱,可以抵抗工业环境的恶劣和干扰。采用 CPU 工业集成卡和工业底板,可以支持较多的视音频通道数以及更多的 IDE 硬盘。当然其价格也是一般的商用 PC 的两三倍。它常应用于各种重要场合和需要通道数较多的情况。
⑵ 、商用机 PC DVR
商用机 PC DVR 一般也采用工控机箱,用以提高系统的稳定可靠性,视音频路数较少的也有使用普通商用 PC 机箱的。它采用通用的 PC 主板,及各种板卡来满足系统的要求。其价格便宜,对环境的适应性好。它常应用于各种一般场合,其图像通道数一般少于 24 路。
⑶ 、服务器 PC DVR
服务器 PC DVR 采用服务器的机箱和主板等,其系统的稳定可靠性也比前两者有很大的提高。常常具有 UPS 不间断电源和海量的磁盘存储阵列,支持硬盘热拔插功能。它可以长期 24 小时 ×7 天的连续不间断运行。它常应用于监控通道数量大,监控要求非常高的特殊应用部门。
PC DVR 产品的问题主要有:
稳定性差   DVR 软件与 PC 硬件、 WINDOWS 操作系统不兼容以及 WINDOWS 操作系统自身的不完善,很容易造成系统死机。
PC DVR 产品操作及维护需要有一定的技术基础,而操作系统有时还会 “ 冲掉 ” 一些系统配置及软件,这就使维护工作难度大。
PC DVR 的数据存储及操作系统均在硬盘中,无论如何加密,均可以从 PC 的底层进入系统,对已记录的图像文件进行删改。如果 PC 的硬盘零道发生了故障,整个硬盘甚至整个系统均要瘫痪,因此数据的可靠性下降。
  WINDDOWS 操作系统的抗入侵能力非常差,一旦操作系统遭到破坏(如病毒入侵等),整个的 PC DVR 会受到严重影响,甚至系统崩溃。
  PC DVR 的板卡均是大批量生产的产品,质量可以保证,但在组装为 DVR 产品时却很难做到规范化批量生产,所以整机的质量也难以确保。
PC 机各类配件的发展非常快, 1 ~ 2 年原有产品就会淘汰,这对于只有长期使用才能体现性价比优势的 DVR 产品来说, PC DVR 的维护费用较高,同时 PC 的板卡均不是生产 DVR 产品的厂家自已设计生产的,对其产品长期进行维修的保障可靠度较低。
PC DVR 的优点在于:
n    存储空间较大(容易扩展存储硬盘),适宜长时间录像。

n     良好的人机接口和文件管理等,通过鼠标、键盘只要用过计算机的人都可以很好地进行操作;

n     软、硬件升级比较容易,产品更新快。

维修成本比较低,一般的故障都可以通过更换部件进行维修,整机不会报废。
嵌入式 DVR
首先必须了解什么是嵌入式系统。我们可以这样定义:嵌入式系统一般指非 PC 系统,有计算机功能但又不称为计算机的设备或器材。它是以应用为中心,软硬件可裁减的,对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的微型专用计算机系统。简单地说,嵌入式系统集系统的应用软件与硬件融于一体,类似于 PC 中 BIOS 的工作方式,具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点,特别适合于要求实时和多任务的应用。
嵌入式 DVR 就是基于嵌入式处理器和嵌入式实时操作系统的嵌入式系统,它采用专用芯片对图像进行压缩及解压回放,嵌入式操作系统主要是完成整机的控制及管理。此类产品没有 PC DVR 那么多的模块和多余的软件功能,在设计制造时对软、硬件的稳定性进行了针对性的规划,因此此类产品品质稳定,不会有死机的问题产生,而且在视音频压缩码流的储存速度、分辨率及画质上都有较大的改善,就功能来说丝毫不比 PC DVR 逊色。
PC DVR 各种功能的实现都依靠各种板卡来完成,比如视音频压缩卡、网卡、声卡、显卡等,这种插卡式的系统在系统装配、维修、运输中很容易出现不可靠的问题,不能用于工业控制领域,只适合于对可靠性要求不高的商用办公环境。嵌入式 DVR 系统建立在一体化的硬件结构上,整个视音频的压缩、显示、网络等功能全部可以通过一块单板来实现,大大提高了整个系统硬件的可靠性和稳定性。
业内对于嵌入 DVR 也存在一些理解上的误区,由于当前很多公司的嵌入 DVR 方案都是基于 Philips 公司提供的 TriMedia 1300 和 pSOS 操作系统,因此业内就误认为嵌入式处理器就是 TriMedia 1300 ,嵌入式操作系统就是 pSOS ,从而有些文章就把检测嵌入 DVR 的标准定位为是否采用了 TriMedia 和 pSOS 。其实嵌入式处理器很多,如:摩托罗拉的 68K 、 ColdFire 、 860 、 8260 ,以 ARM 为内核的各种 ARM 处理器, IBM 的 PowerPC 系列, TI 的 DSP 处理器,常见的 MCS51 单片机等都属于嵌入式处理器;嵌入式操作系统也有很多,如: WindRiver 公司的 VxWorks 、 pSOS , ATI 公司的 Nucleus ,微软的 WinCE ,开放源码的嵌入 Linux 等。
嵌入式 DVR 当前的现状是拥有自主开发能力的公司极少,其技术门槛和资金门槛都比较高,一般小型公司都无低层嵌入开发能力,通常只能采用国外一些低档的方案,受原方案限制,而致灵活性不够,无法满足客户多样化需求,有的无网络功能,有的有网络功能但不强。
嵌入式系统的软硬件设计难度通常都更高,但是它为用户提供了以下好处:
?      易于使用,无需具有 PC 操作技能;嵌入 DVR 的操作一般通过面板按键或遥控器进行操作,只要会使用 DVD/VCD 等家电就会使用嵌入 DVR ,不需要学会如何移动鼠标、双击鼠标等复杂的计算机操作。
?      系统稳定性高,软件容错能力更强,无需专人管理。嵌入式 DVR 采用嵌入式实时多任务操作系统,视频监视、压缩、存储、网络传输等功能集中到一个体积较小的设备内,系统的实时性、稳定性、可靠性大大提高,所以无需专人管理,适合于无人值守的环境;
?      软件固化在 FLASH/EPROM 中,不可修改,可靠性高。 PC DVR 的软件一般都安装在硬盘上,系统的异常关机都可能造成系统文件被破坏或者系统硬盘被损坏,从而导致整个系统崩溃,可靠性很差。嵌入 DVR 的软件固化在 FLASH/EPROM 中,没有系统文件被破坏及硬盘损坏的可能,可靠性很高。
?      使用嵌入式实时操作系统,系统开关机快。 PC DVR 使用的桌面操作系统 Windows 、 Linux 等,由于其操作系统的内核比较庞大,都需要较长的开关机时间。嵌入 DVR 采用内核可裁剪的嵌入式实时操作系统,其内核最小可达到几十 K 字节,整个系统内核的加载以及设备的初始化可以在短短几秒内完成,同时无需对系统文件进行保护,关机可以在 1 ~ 2 秒内完成。
?      软硬件成本低。嵌入 DVR 采用一体化的硬件结构,无需像 PC DVR 那样要购买显卡、内存等设备,硬件成本比 PC DVR 低。软件采用专用的嵌入式操作系统,用户不需要支付该部分费用(设备供应商将该部分费用列入开发成本),而 PC DVR 如果采用正版的 Windows 系统这部分费用将在 2000 元以上,如果使用盗版操作系统,使用者可能还要面临微软公司的侵犯知识产权的法律诉讼。
?      机械尺寸较小,结构简单紧凑。嵌入 DVR 的硬件采用一体化设计,不同于 PC DVR 插卡式的结构;整个系统结构简单,体积小,重量轻,同时也提高了系统的稳定性和可靠性。

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