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谈谈DVR数字硬盘录象机的应用及选型
目前数字技术的发展非常迅速，也愈来愈成熟。它广泛应用于计算机、网络、通信、工业控制、家电等许多产品，深入于各个领域。它正以其独有的优势逐步取代各类模拟技术的产品。在安防的市场上，上百种DVR产品的涌现，也体现了数字化的发展趋势，它说明数字监控产品，无论从性能和价格方面都已经走向成熟。但面对五花八门的DVR产品，用户应当如何来选用适合自己需要的产品？我们在这里提供一些意见，供用户参考。
一、视频监控产品的发展及前景
在安防领域，传统的模拟电视监控系统是以视频矩阵切换器、多画面处理器、卡式录象机、CCD摄象机等核心技术为基础，至今已有20多年的历史。其可靠性、稳定性和标准化都已经非常成熟。但其技术已经很难有新的突破，各项技术指标也愈来愈无法满足人们对监控系统的进一步要求。其主要缺陷表现为：长时间录象保存和搜索回放很不方便；无法实现大量通道（16路以上）的集中实时监控和远距离的分控；数据保存的不稳定和图象画面质量较差；其整体价格成本也很难有大的下降。针对模拟监控系统的这些弱点，数字监控系统则应运而生。其最近几年的发展尤为迅猛。数字监控系统是以计算机系统、多媒体数据压缩及解压缩、数据存储检索、CCD摄象机等核心技术为基础。它具有录象清晰度高，录象资料查询快捷方便，数据存储量相对减少，数据保存稳定可靠，具备远程监控功能，各项技术指标提升迅速，产品更新换代快，价格日益降低等优点。但目前DVR产品也还存在着一些问题，主要表现为：DVR产品的质量鱼龙混杂，有一些产品长时间工作不够稳定可靠；录象数据占用的硬盘空间大，常常需要海量存储；远程网络监控功能简单，在广域网传输时效果不理想等。
随着计算机技术和网络通信技术的快速发展，DVR产品还将会有一个很大的发展。其主要表现在：CPU技术每18个月性能提高一倍，而价格基本不变。内存和硬盘产品的存储量也成倍快速提升，其存储密度愈来愈高，其功耗却愈来愈低，价位也基本持平。随着多媒体压缩、解压缩技术的不断发展，更新更好的技术集成到IC芯片中，使硬件的图象、声音处理能力愈来愈强，价格也日益降低。软件技术的飞速发展，也使DVR产品的功能不断提高。随着因特网在世界和中国的快速发展，DVR的网络功能、产品的各项标准也将国际化，使它走向更加成熟。
二、DVR产品的分类
随着人类对安全问题的日益重视，DVR产品的应用也日益广泛。在军队、银行、海关、机场、高速公路等许多要害部门早已应用。而在商场、医院、学校、机关、社会小区、家庭等各种场合也正相应兴起。DVR产品也随着各种不同的应用，发展出不同系列的产品。我们可以按多种方式对其分类。但主要可以从其硬件的组成和应用的不同来分类。
从硬件的组成来说，DVR产品可以分为两大类：第一类是以通用机为基础，在其通用硬件平台上，集成开发一个专用监控系统。第二类是以专用机为基础构成监控专用系统。从应用的角度来分类，DVR产品也可以分为两大类：第一类是面向大多数用户的通用型产品，第二类是针对特殊用户的专用型产品。下面我们对两种分类详细叙述。
（一）以硬件分类的DVR产品
1、以通用机为基础的DVR产品
其典型代表就是以PC机为基本硬件，再集成图象、声音采集压缩卡，配套前端摄象机、云台、解码器、报警传感器等设备。它一般均使用通用操作系统像微软的WIN9X、WIN2000、WINNT以及UNIX、Linux操作系统。在其平台上再配制一套数字监控系统软件。我们还可以细分如下：
（1）工业控制PC监控系统
工控机采用工控机箱，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，便于有标准的设备驱动和控制。当然其价格也比一般的商用PC高两三千元。它常应用于各种重要场合，并支持的图象监控的通道数较多。
（2）商用PC监控系统
商用PC系统一般也采用工控机箱，用以提高系统的稳定可靠性。它采用通用的高档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，其图象通道数少于24路。
（3）服务器PC监控系统
服务器PC系统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X 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。
2、以专用机为基础的DVR产品
此类产品一般均采用自己定制的主机板和控制机箱，上面有一些控制按钮。外形和传统的模拟录象机相仿。其典型代表是采用通用嵌入式CPU和嵌入式操作系统的专用产品。这类产品的软硬件都进行了专门的规划设计，系统较可靠。但由于产量有限，很难有国际标准，其各个部件的性能和质量很难把握。
（1）采用通用嵌入式操作系统的DVR
一般采用嵌入式Linux操作系统的DVR产品比较广泛。此类产品一般性能价格比较高，在简单使用的环境下，可靠性也很好。但很难大规模地集中控制。
（2）采用独自开发专有系统的DVR
它根据自己独有的硬件设计并需要进行比通用嵌入式操作系统更加底层的软件开发。其产品的开发投入大。但很难用统一标准来对其作出评测。其可能自身十分可靠和稳定，但缺乏开放性和对外的兼容性。其后续的产品升级也没有保障。
（二）、以应用分类的DVR产品
1、通用型DVR
通用型DVR产品，它所具有的各项功能，可以满足绝大多数环境下用户的要求。因此它适用面广，批量大，价格便宜。一般它还可以细分为：
（1）非实时通用型DVR
其图象采集每路都低于25帧 / 秒，一般在每路10帧 / 秒左右。其每路的图象采集帧数，可以根据实际需要进行调整。其典型的系统为16路DVR总帧数200帧。它属于中低档产品，也可以满足许多一般场合的录象要求。此类系统每天白天可定时录象10个小时，夜晚可以设置成动态图象和报警录象方式。其价格便宜，性能稳定，操作十分简单，也具有远程监控的功能。
（2）实时通用型DVR
此类产品一般都具有图象和声音同步记录，每路录象和显示都达到25帧 / 秒。因此图象的回放十分流畅和稳定。它属于高档产品，可以满足许多重要场合的录音录象要求, 可连续长时间工作，具有较强的远程监控功能。其系统所带的硬盘存储量都很大，因此对系统的散热有很高的要求,其价格较非实时通用型的贵。
2、专用型DVR
专用型DVR产品是在通用型产品的基础上，根据某些特殊用户的要求，在某些方面进行了专门增强的产品。比如高清晰度的要求、比如海量存储的要求，比如24小时X 7天连续不间断工作的要求，比如大量
通道（超过64路）集中控制的要求。又比如在软件功能上的各种特殊要求。专用型DVR可以认为是根据特定用户的要求进行专门定制的专有产品。
三、DVR产品的选型
1、各类用户的选型原则
对于最终用户来说，选型的原则可能有所不同。对于高档用户可能侧重于名牌产品和各项指标性能，而对于低档用户来说可能更加看重经济实惠的价格和操作的简单适用。我们提出一些基本的原则供用户参考。首先在对各式各样DVR产品选型时，用户应根据自己应用的实际情况，有一个认真的思考：自己究竟需要哪一类的产品？是需要通用型呢，还是需要专用型呢？是要实时的呢，还是非实时的产品呢？这个产品定位，就使你的购买目标比较明确。其次就是要确保产品的质量。对于以通用机为基础的DVR产品，其质量比较容易衡量，其价格也更透明。而对于专用机为基础的DVR产品，则比较难于把握。我们可以三看一测试。一看其产品是否有公安部门权威机构的质量检测合格和认证。二看其产品的来源及组成，是否具有可靠的信誉和规范的渠道。三看其产品的质量承诺和技术服务。一测试就是要亲自动手操作这一系统，实际测试一下这一产品的性能及稳定性。在选择监控产品时，一定要把质量放在第一位。没有好的质量，就无法保证长期正常工作。第三，在前面的基础上，你可以货比三家，选择性能价格比好的产品。在这一点上，每一用户可以有自己的侧重点，比如你是要求功能多、高指标，还是更看重实用和容易操作。在种种考虑中，一定不要忘了系统的维护成本，它是一个潜在的支出项目。如果产品的可靠性高，并有长期保修承诺，则可以大大减少维护成本。
对于系统工程商来说，为用户考虑，就是要选择那些经过时间考验的成熟产品，即要将产品的稳定可靠放在第一位。常常某些新技术刚一出来时，其产品还不完善，会出现这样那样的问题。就拿奔腾CPU来说，其每一代第一批的型号总是有问题。需要经过一段时间的磨合和改进完善，才能最终成熟起来。从另一方面来说，现代技术的发展日新月异，所以也要随时掌握科技发展的动态，适时地跟上发展的潮流。否则旧技术的迅速淘汰，也会使产品落伍。这就要把握好选用的时机。工程商要仔细分析用户的实际需求，首先确保其最基本的需求，对于那些可有可无，模糊不清的要求，则不一定要满足。但可以预留进一步发展的余地。对于产品的维修服务保障，一定要非常重视，应避免承担维修的风险。这就要求系统工程商以自己的实践经验为用户把好产品质量关。切不可贪便宜，而最终后患无穷。
2、对于DVR产品性能的讨论
（1）产品的稳定可靠性问题
对于产品的稳定可靠性的评价是一个十分复杂的事情。因为它涉及到硬件、软件、人为破坏或错误操作和外界的干扰等许多方面。有人简单地说：PC类DVR产品可靠性差，而嵌入式DVR产品可靠性高，这是不科学的。我们就这一问题作一些分析。首先从硬件上来说，PC通用性产品，它的每一个部件都有严格的技术标准和质量认证。就拿开关电源来说，一个正规的产品，不但要达到各种技术指标的要求，还要取得进入北美、欧洲等各种各样的环保认证。因此，只要对每一个部件进行认真选择，完全可以确保整机硬件的高质量。全世界几亿台PC机都是按照同一个技术标准和质量认证来生产，又经过一代又一代的不断改进，其硬件的可靠性是完全可以保证的。反过来说，嵌入式的硬件产品，其硬件的设计与制造，元器件的选择都有哪些技术标准和质量认证就很难说了，所以不能笼统地说谁好谁坏。同样对于操作系统而言，经过了这么多年，这么多用户的使用所发现的问题，进行不断地修改升级，应当说通用操作系统基本上是稳定的。当然也确实存在着功能太多，有病毒的感染危险以及其他种种问题。所以在应用软件的设计上就需要屏蔽掉操作系统的其他功能。使计算机开机直接进入监控系统，而推出监控则直接关机。在监控系统操作中，用户不能轻易地进入操作系统的界面。这样就把一个通用机改造成了一个监控系统的专用机。通过封闭软驱和光驱，则可以进一步防止病毒的侵入。通过这些措施就可以大大提高PC型DVR系统的稳定可靠性。而对于各式各样的嵌入式及自编的操作系统，虽然功能简单，但是否就一定稳定可靠也还需要经
过实际的检测，才能判断，不能一概而论。
（2）图象清晰度问题
图象清晰度是DVR产品的一个关键性指标，它直接关系到我们记录下来的图象，用于取证时是否十分清楚可靠。如果记录的图象十分模糊，马赛克也很多，单帧的图象画面无法看清人脸，那记录的东西就失去了意义。这个问题也是一个复杂问题，涉及到许多方面。首先，图象信号来自于CCD摄象机的采集。如果摄象机本身的图象分辨率很低，就无法得到高清晰度的图象画面。常常有的用户或工程商贪便宜买了质量低劣的摄象头，则给整个系统带来了无法弥补的损失。要解决这一问题，就要全部更新好的摄象头。摄象头本身的稳定可靠工作也直接关系到整个监控系统的稳定可靠性，因此这是十分关键的部件。其次，它取决于图象采集卡所具有的图象采集分辨率以及它所采用的图象压缩方式。目前常用的图象压缩方式有：MPEG—1──它具有VCD的图象清晰度和压缩格式，其应用非常普遍。它回放画面的清晰度最高达到352*288。其每路1小时的数据量一般在80—400MB。最近，这种方式又出现了改进型MPEG—1，它可大大压缩动态图象的数据量。
MPEG—2──它具有DVD的图象清晰度和压缩格式，其回放画面的清晰度最高达到704*576。其每路1小时的数据量一般在500—800MB以上。
MPEG—4──它具有比前两种更先进的压缩算法，可以支持各种图象分辨率，可以广泛应用于各种多媒体应用领域。它突出特点就是图象的压缩比高，图象还原的质量可以接受。其每路1小时的数据量一般在60—180MB。但目前的硬件产品还不够稳定。它应是未来几年DVR领域采用的主要压缩方式。
除了上述的压缩方式之外还有MJPEG（静态图象压缩）、H.261、H.263、（视频会议图象压缩）和小波算法压缩方式等。它们各有其优点，但也有种种局限，在选用时应慎重。从目前来说，MPEG—1及其改进型应是应用最广泛也最成熟的压缩技术。现在安防领域已经开始强制推行有关的DVR技术标准，其中要求记录单路图象的清晰度要大于等于350线。而MPEG—1正好可以满足这一要求。
在选定了某种压缩方式之后，还要进一步选择适当的图象压缩比。一般来说，压缩比愈高，则虽然图象的数据量会减少但同时图象的画面质量也要大大下降。所以应在首先满足一定图象清晰度的前提下，来追求压缩比的提高。否则就没有了意义。在谈论图象清晰度的问题时，要从根上即图象回放的清晰度谈起，这才是我们所需要的图象质量。
（3）硬盘的容量和寿命问题
对于DVR产品来说，一般都需要海量的磁盘存储容量。比如有的用户需要存储两星期到一个月的数据量。这样仅仅有几个硬盘驱动的一般计算机系统是远远无法满足其要求的。假定我们有一台16路实时的DVR系统，它采用MPEG—1的压缩方式，其每天工作时间设定为10个小时，其一路每小时数据量为200MB，那么一月的存储量为：200*10*16*30=960（GB）
如果采用80 GB的硬盘，则需要12个硬盘。可见系统需要外接磁盘阵列扩展箱。硬盘是整个系统的关键部件，它的稳定可靠直接关系到整个系统的稳定可靠以及存储数据的安全，因此必须慎重选择硬盘和磁盘阵列。除了硬盘本身的可靠性外，整个系统安装硬盘后的散热问题也是必须解决好的关键问题，如果硬盘在高温条件下工作，则会大大缩短其原有的工作寿命，并且硬盘的出错率也会大大提高。如果用户的经济条件允许，应考虑选用具有热拔插硬盘功能的系统。这样单独硬盘的损坏也不会影响系统的正常工作。从监控软件的设计上，应具有自动管理硬盘的功能。无论是旧硬盘的损坏或新硬盘的增加，都一样正常工作。这样才能提高系统的稳定可靠性。
还有另一种解决问题的思路，即就是选用良好的备份刻录设备，及时备份和清理硬盘数据。这样就可以大大减少系统所需要的存储容量。同样是上面这个实例，如果只存储一个星期的数据量，每星期都进行存储备份，则硬盘就可以减少到3个，大大减轻了系统负担，整机系统在良好的管理下就会更加可靠，而备份刻录的数据同样也可以及时查找和打印。
对于硬盘的寿命而言，其平均无故障工作时间一般在30万小时以上，因此理论上说，它工作可以在30
年以上。但硬盘的启动/停止次数，厂家的指标一般为3—5万次。对于DVR系统而言，可以长期连续工作，最好不关机。每星期由系统自动定时复位一次，重新启动系统就可以了。最好能够配置UPS不间断电源，防止断电引起的系统监控中断。这也是一个重要的保护措施。如果能够定期扫描磁盘，修复坏道软故障，那么对系统是非常有益的。一般来说，在正常环境下连续工作的硬盘，可以胜任3—5年的时间。
（4）DVR的图象检索回放问题
DVR产品有别于模拟产品的一大特点，就是图象检索的方便和快捷。一个好的DVR产品，应当具有友好的图象检索界面和丰富的功能。首先它应满足两类存储图象的查询。一类是已知时间、地点的图象查询，另一类是未知时间、地点的图象查询。前一类是由客户设置的定时记录的图象资料，象每天上班时间的连续录象。后一类是由于突发情况引起的事件录象资料，一般在下班后录象多采用报警或动态录像的工作模式。在查询过程中，为了方便用户，还应提供模糊查找方式。
在播放图象时，其功能键的设置和传统录象机相似。除了正常播放速度外，还可以有慢速或逐帧播放方式。以方便用户使用图象拷贝功能。除了单帧的图象抓拍和打印功能外，一段连续图象的复制也十分重要。它也是必不可少的取证资料。DVR的图象回放一般都需要占用CPU的大量资源，应当注意CPU占用一般不得高于80%，否则就会出现系统停滞，甚至各种类似死机现象。这就会给整个系统带来不稳定。因此，在系统集成时，如果能使用具有硬件回放功能的图象采集卡，就能大大减轻CPU的负担，而使系统更加稳定。
（5）DVR的联网功能
DVR产品的网络功能也是衡量其产品高低的重要方面。有了网络功能，就能实现远程监控，远程图象数据传输。它方便了上级领导对监控系统的及时了解和指挥，也确保了各种监控数据的备份和安全。在联网方面，通用机型的DVR产品就能发挥极大的优势。因为对于各种联网方式来说，它都能轻松上网，其连接设备也物美价廉。而对于嵌入式等专用机产品来说，其选择性就很小，并且其可靠性也有待实践的检验。
