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          視頻監控中新技術NVR都有哪些?

          文章出處:責任編輯:陳鬆人氣: 發表時間:2018-05-22 12:08 字體大小:【 】
          引言
            視頻監控中NVR作爲網絡視頻監控中錄像的存儲設備,在其誕生之後便得到了快速的發展,一方面是由於市場的需求,另一方面是由於新技術的推動,技術的創新解決了網絡存儲的一些技術障礙,同時使得視頻監控中NVR更加適合於視頻監控的應用。
            一、關於視頻監控中NVR的定義及說明
            視頻監控中NVR全稱(Network Video Recorder),中文名稱是網絡硬盤錄像機,它是一種以因特網協議爲基礎的網絡監控儲存設備。有個別廠家會將這個定義弄混淆,所以這裏尤其需要明確的是我們把只接入網絡攝像機(IPC)的錄像機叫網絡錄像機,而不是把具備網口的錄像機都稱爲網絡硬盤錄像機。
            嵌入式視頻監控中NVR指的是採用嵌入式軟件和嵌入式硬件的視頻監控中NVR。嵌入式軟件指的是採用可裁剪的嵌入式操作系統或無操作系統的軟件,嵌入式硬件是指採用嵌入式CPU和嵌入式芯片組的硬件。需要指出的是,X86架構仍然有嵌入式CPU,Intel和AMD都設計並生產具備極低功耗的Embedded CPU,優點是功耗低、穩定性好且供貨週期長(不同於商用CPU只有18個月的生命週期,其生命週期一般超過5年),但價格昂貴。
            通常業內我們稱嵌入式RISC 視頻監控中NVR爲嵌入式視頻監控中NVR,業內多不區分嵌入式X86 視頻監控中NVR和X86 視頻監控中NVR統稱爲X86 視頻監控中NVR,本文會嚴格採用RISC視頻監控中NVR和嵌入式X86 視頻監控中NVR這個定義。
            二、視頻監控中NVR的發展階段
            (一)視頻監控中NVR的誕生
            視頻監控中NVR在誕生之初採用X86架構,之所以採用X86架構,是因爲視頻監控中NVR作爲新生事物也必須遵守其他新形態產品同樣的規律--走簡單的道路,儘量降低投入,儘量避免各環節的風險,而X86的如下特點正好滿足了視頻監控中NVR的需求:
            1.X86具有良好的軟件二次開發的特點,各種驅動都比較完整,開發速度非常快。反觀RISC產品,其驅動一般都需要自己開發,需要較長的時間,且必須有一個資深的軟件開發團隊。
            2.X86的硬件產業生態鏈比較完整,分工比較清晰,有一大批優秀的X86主板廠家,比如臺灣的研華、深圳的研祥、華北工控、上海的華北科技等。這些廠家做的硬件有非常好的穩定性,作爲一般的視頻監控中NVR廠家,採用這樣的硬件可避免硬件上的投入和風險,其速度甚至比國內領先的DVR廠家設計RISC 視頻監控中NVR更快。
            基於上述情況,**批視頻監控中NVR其實並不是國內***大的視頻監控廠家**推向市場的。
            (二)RISC 視頻監控中NVR的興起
            視頻監控中NVR誕生之後,業內逐漸瞭解到視頻監控中NVR這種產品形態並開始思考,視頻監控中NVR快速地從PC式向RISC轉變。2009年,大華、海康快速地推出了RISC 視頻監控中NVR,其代表產品有大華的16路網絡硬盤錄像機DH-視頻監控中NVR1604DS-S,可接入16路網絡前端設備。
            RISC 視頻監控中NVR之所以會快速地替代PC式視頻監控中NVR是由於其具有如下特點:
            1.穩定性高
            RISC產品具備非常低的功耗,低功耗讓主板發熱非常少,熱量和穩定性(壽命)成反比,所以功耗對產品穩定性至關重要。
            2.RISC產品成本很低
            X86架構的主板、CPU和芯片組一般需要上百美金,甚至幾百美金,而RISC CPU一般只有幾十美金,成本差異很大。對於視頻監控中NVR大廠而言,其設計DVR的技術基礎非常紮實,自主設計RISC主板難度不大,所以**批RISC 視頻監控中NVR是由大華和海康**推向市場的。
            (三)RISC 視頻監控中NVR與嵌入式X86 視頻監控中NVR齊頭並進
            影響視頻監控中NVR選擇的兩個因素是:
            1.接入路數
            視頻監控中NVR屬於網絡部署,其與DVR不同的是對前端沒有地理位置的限制,因此不會存在DVR遇到的在一定範圍內只會部署有限數量的前端問題,這種需求使得視頻監控中NVR需要更大盤位和更多接入能力的產品。而RISC架構視頻監控中NVR在多路數接入方面確實存在性能的不足,基於此種原因,嵌入式X86 視頻監控中NVR有很大的市場空間。
            2.成本因素
            RISC 視頻監控中NVR成本更低,很多項目首選成本因素,對於接入能力不足可以用多臺小盤位產品解決。故RISC架構視頻監控中NVR會受到很多客戶的青睞。
            基於以上兩個因素,RISC 視頻監控中NVR和嵌入式X86都會有相應的市場需求,由此我們看到2012年RISC 視頻監控中NVR與嵌入式X86 視頻監控中NVR齊頭並進,都得到了快速發展,其中市場上嵌入式X86 視頻監控中NVR***具代表性的是大華的DH-視頻監控中NVR6000。
            三、視頻監控中NVR新技術的發展
            視頻監控中NVR發展的歷程和技術的進步是密切相關的,其中表現顯著的是在第二和第三階段,主要的技術有如下幾種,每種技術都從不同的方面推動視頻監控中NVR的成熟和應用的普及:
            (一)主芯片技術
            芯片技術推動了視頻監控中NVR的快速發展,性能更強的芯片推動視頻監控中NVR的快速應用。無論是大華的**代視頻監控中NVR還是海康的**代視頻監控中NVR,其接入性能都比較差,以大華爲例:
            2009年**代N5平臺視頻監控中NVR,DS-S只能接入8路720P。
            2011年的推出STN6平臺的視頻監控中NVRDH-視頻監控中NVR38系列,接入性能和解碼性能都翻倍,迅速提升到16路720P接入。
            2012年又推出TI公司Netra平臺的視頻監控中NVR,接入帶寬從N6平臺的不到50Mbps提高到160Mbps,接入路數也達到32路1080P的能力。
            2013年下半年又推出STN7平臺的視頻監控中NVR,接入路數又翻倍達到了64路高清,同時接入帶寬提升到256Mbps,藉助於優秀的芯片平臺,開發出行業***具競爭力的RISC架構視頻監控中NVR。
            (二)接入技術
            自2008年底後推出ONVIF協議後,各家都先後跟進,截止目前,基本所有IPC廠家都支持ONVIF,後端廠家也基本都能支持ONVIF,使得前後端兼容性問題得到有效解決。
            ONVIF作爲一個新標準,目前來看是前後端接入***合適的技術,目前已經發展到V2.2版本,很快又會發布ONVIFV2.3版本。標準能否得到貫徹執行主要依賴以下幾個方面:
            1.標準的完善性
            目前ONVIF還存在一定的缺陷,有些功能還不能實現,有些功能還在不斷細化,從框架變成內容。
            2.對標準重視程度
            雖然由於招標或者項目強制要求等因素,使得各廠家都必須支持ONVIF,但是各家對ONVIF態度重視程度不同。
            3.各公司開發的協議與ONVIF本身存在差異
            各家開發實力不同,開發出的協議與ONVIF本身協議的差異或多或少,導致項目中經常出現兩家設備可以對接,實現的功能不全或長時間連續運行會有問題。所以在項目之初,還需要雙方進行對接測試。爲解決這些問題,一些廠家(如浙江大華)會採用多個層次解決這個問題,大華與第三方IPC廠家對接會採用4種方式:首先ONVIF協議,大華會與國內外主要IPC廠家,包括AXIS、SAMSUNG、Sony、Panasonic、景陽、亞安等廠家在產品推出前即進行長時間穩定性測試;其次,第三方IPC廠家的私有協議,AXIS、SAMSUNG、Sony、Panasonic等廠家的私有協議在2010年就集成到大華的基礎軟件版本上了,也就是說大華出廠的視頻監控中NVR都支持這些廠家的協議;再次RTSP接入,爲了可以接入一些沒有ONVIF協議的IPC或不規範協議的IPC,大華支持RTSP接入,只要IPC支持RTSP視頻流,即可接入視頻監控中NVR,無需任何協議,當然這樣接入只支持視頻,不支持語音對講和控制信號等內容的傳輸。
            總之,接入技術不斷完善推動了視頻監控中NVR的發展,同時接入技術的應用也需要各廠家共同努力。
            (三)直存和直取技術
            視頻監控中NVR直接獲取IPC的音、視頻數據直接存儲到本機上,實現直存的功能,這種直存有別於Iscsi直存,是屬於視頻行業特有方式,數據搬運採用視頻包的形式,存儲文件一般比較大,不容易產生碎片,比Iscsi具有更高的效率,也有利於視頻數據的管理。
            視頻監控中NVR方案不僅可以實現IP-SAN直存,而且可以實現直取,客戶端直接走視頻監控中NVR獲得數據流,而不需要走轉發服務器獲得視頻,這個主要得益於視頻監控中NVR強大的轉發性能,可以保證轉發具備接入相同的帶寬,如圖1所示。
           
            圖1 視頻監控中NVR視頻直存和直取示意圖
            視頻直存和直取技術使得視頻監控中NVR方案優於傳統的IP-SAN方案,主要體現在兩點:
            1.用視頻監控中NVR的方案無需轉發服務器,系統更加簡單,成本更具優勢。
            2.視頻監控中NVR存儲方案中,視頻不需要依賴平臺的調度,也不必通過流媒體服務器轉發,而是直接傳給視頻監控中NVR,節省了視頻流在設備間的轉換,減輕了系統負載,尤其是減輕平臺的壓力。平臺作爲系統的中心,負載***重的部分,在視頻系統中平臺的壓力比較大,容易產生故障,甚至崩潰,視頻直存和直取技術降低了平臺的壓力,從而平衡了系統的負載。
            (四)即插即用和PoE技術
            在RISC 視頻監控中NVR的發展過程中,即插即用技術起了很大的作用,即插即用使得應用更加方便。即插即用分以下兩種:
            一種是網絡即插即用,視頻監控中NVR接入到網絡中自動配置交換機的端口,將視頻監控中NVR需要的端口自動打開,無需客戶進行配置。
            另外一種是對IPC的即插即用,即插即用結合PoE供電技術,代表產品是DH-視頻監控中NVR2108-P。IPC可直接插到視頻監控中NVR上自帶的交換機口上,視頻監控中NVR自動對IPC進行IP的分配,端口的配置、碼流的配置等設置客戶無需任何操作,即可獲取IPC的視頻並進行預覽。
            (五)低碼流技術
            IPC開始普遍採用H.264 high profile技術,並對視頻進行技術處理後,在保證清晰度的情況下,碼流大約會降低50%,業內多家廠家內年會陸續推出安霸平臺,這個平臺的推出使得高清的碼流只有傳統碼流的1/4。也就是說720P爲1Mbps,1080P爲2Mbps,那高清的碼流只有傳統D1碼流的1/2,大大節省了硬盤的存儲空間和成本。
            四、視頻監控中NVR未來技術發展方向
            (一)嵌入式RISC平臺性能的快速提升
            以後視頻監控中NVR的發展是嵌入式RISC架構的佔主流,還是X86架構的佔主導地位,目前確實會有爭論,主要原因是前面提到的性能和成本的平衡。以ARM爲代表的RISC性能突飛猛進的發展,誕生四核、甚至八核的CPU,主頻很快會達到2GHz以上,其性能逐漸接近X86CPU,加上RISC架構主芯片往往會含有硬解碼核,具備極強的解碼性能。筆者認爲RISC 視頻監控中NVR的表現更值得關注,對於大項目中,近期X86方案的性能具備**的優勢,更具競爭優勢,1~2年後兩者會趨近於平衡,隨後RISC架構的視頻監控中NVR應該會更具優勢。而對於小項目和更加廣闊的民用市場,RISC架構的視頻監控中NVR的優勢是X86的視頻監控中NVR無法比擬的。
            (二)智能化
            安防設備的作用一是對事故預警,減少事故的發生,二是事後的查看。目前事後的查看遇到的一大問題是查找錄像太慢,智能化應用可以通過視頻的異常報警,對錄像進行分類、濃縮、快速搜索和關聯,有效減少事件的發生,加快錄像的查找。
            (三)產品性能的提升向方案優化的方案發展
            產品***終會應用到系統中,目前視頻監控廠家都越來越重視方案,後期視頻監控中NVR廠家會將更多的精力用在方案上,因此後期視頻監控中NVR技術的創新更多地會在方案層面上,如n+1技術。
            在一個系統中,通常是由多臺視頻監控中NVR設備組成的視頻監控解決方案。n臺視頻監控中NVR承載正常的視頻監控功能,接入前端的IPC視頻流,部署m臺視頻監控中NVR設備作爲正常工作的視頻監控中NVR的備份,由一臺備用視頻監控中NVR設備承擔n+m策略管理服務器,自動檢測和同步視頻監控中NVR設備狀態,一旦正常工作的某臺視頻監控中NVR設備出現故障等宕機現象,策略管理服務器通過算法運算選舉優先級高的備用視頻監控中NVR替換故障視頻監控中NVR,通過視頻監控中NVR策略管理服務器的快速切換機制同步配置和錄像數據,完成備份視頻監控中NVR設備的切換,從而實現整個監控系統的無縫切換和不間斷工作。
            當故障視頻監控中NVR恢復正常工作,替換的備用視頻監控中NVR回傳錄像,從而保證整個錄像的完整性。
            五、結語
            視頻監控中NVR從誕生至今,受到全球各個廠家的高度重視,短短五年即發生這麼大的變化,經歷了幾個發展階段,逐漸找到了自己的發展道路,產生了許多新技術,同時也存在很多問題和不確定因素。市場的快速發展必然會促進新技術的誕生,新技術的誕生反過來又推動市場的快速前進,從產品的創新到方案的創新上,未來的發展必將更加困難,同時維度也更加多樣化,會帶來更大的市場效應。

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