由安防技术延伸开来对DVR技术的记录单元浅述
随着现代电子技术和计算机数字技术的进步，在安全技术防范领域的应用该方面的成果已经成为一种必然的趋势，以前许多纯粹的安防技术公司不熟悉计算机的应用技术，而现代高科技公司对安全防范的原则不熟悉，这就对行业间和学科间的相互协作和渗透提出了更高的要求，安防行业和诸多学科相关联，正在越来越快地从强电、弱电、微电子、光、计算机工程、通讯、自动化控制，到材料结构、建筑、导管、照明、机械、工程、工艺等多学科融为一体。安防技术已经成为一个融合了现代高技术的古老行业，作为这个行业的从业者是有必要对新技术在本行业的应用进行掌握的。
DVR(Digital Video Recorder)是数字视频录像机的总称，因其主要功能为硬盘视频记录，安防行业内更习惯将于DVR称为硬盘录象机，作为安全防范应用，如何合理的选用由该技术集成的系统是关键。 从主要结构上分： 计算机多媒体方式：
兼容PC机+视频采集卡+普通操作平台+应用软件 工控PC机+视频采集卡+普通操作平台+应用软件 工控PC机+视频采集卡+较可靠操作平台+应用软件 嵌入方式：
特制pc机+视频采集卡+专用的操作平台+集成的应用软件 盘带结合方式： 嵌入式+数据流磁带
为了方便阐述，有必要引用自动控制理论的相关楷念
检测单元：这里检测单元就是我们的各种探头，传递各种报警、视频、音频等信号； 干扰：就是系统需要控制的被控制对象，这里的主要干扰就是满足条件的事件；
运算单元：负责计算各信号给定值与偏差间值域范围，超出了值域范围产生跳转信号给报警单元；正常范围内的信号通知调节单元，让系统趋于稳定；
报警单元：将运算单元结果调用相关的报警程序，同时将信号传递给控制单元；
调节单元：在安全报警、监控防范技术里主要对云台、电动镜头、灯光、温控、雨刷、解码器等输出控制信号；
控制单元：随时跟踪运算单元的结果以及调节单元给出的指令，如有条件满足，启动相关的动作程序，给执行单元；
显示单元：有各种显示设备，这里说的显示是广义的(如对检测单元音频的输出)，显示器、监视器、投影机、光电沙盘、电子地图等；
记录单元：安全防范中常用的有各种录音机、各种录像机、视频打印机、事件打印机、固体记忆体等； 执行单元：对控制单元给出的指令作出相关的部分动作(如照度不够开启灯光)或全部动作(如发生报警事件系统的联动)主要的控制对象有警号、警灯、自动门、云台、电动镜头、灯光、温控、雨刷、解码器、报警录音电话拨出器等联动设备(如取证录像机、事件记录设备)；
反馈单元：有人工干预式反馈(如现场照度或光圈调节)和系统稳定型反馈(如报警采样分析)； 在安防大系统上是遵循这个自动化控制理论，在各个单元环节同样也是遵循这个原则。
报警优先性：在安防工程的设计中，我们首先需要考虑的是报警，而把电视监控作为辅助系统。为什么这样说呢?我们不能够单从行业要求上去理解它，说白了很简单，任何一个值机监控员在未知状态下，无法长时间高度注意紧盯无任何情节的画面，为了降低人工疲劳因数的影响和保障系统可靠运行，也就要把报警优先进行考虑。
综上所述，再来对DVR进行分析，那么DVR硬盘视频录像机一定要具备报警和联动接口，及事件的
相关记录(如机位、日期、时间、用户地址、姓名、电话、单位名称、警情类别)传送到中心，由于控制系统各单元间的传递时间函数关系，要求能够对收到报警信号前的一段时间的数据也要进行保留，便于日后取证时的过程分析。
监控录像信息的完整性：根据不同的风险等级合理的选用不同的DVR硬盘视频录像机，高度风险等级或特殊要求的需要达到25帧/秒/路(如银行柜员制)，对于一般保安监控要求可以适当降低，主要从经费上考虑。但显示记录的图象质量要达到彩色270电视线、黑白350电视线以上，也要有一定的灰度等级，要大于8级，为的是今后取证和打印输出的需要；
监控录像信息的可靠性：主要和系统所使用的操作平台和系统采用的应用软件的设计水平相关。当前以可靠性为目的的容错计算技术已经得到长足的发展和普遍的应用，并且继续不断地有新的容错技术和产品推出。因为当前的DVR实际上主要基于计算机和数字技术，所以各种计算机领域中比较成熟的容错技术能够非常容易地应用于系统中，使得监控录像信息的可靠性得到远较传统技术高的多的保证；
监控录像信息的安全性：由于数字控制技术的引入，在单纯的DVR硬盘视频录像机功能上叠加一些相关的安防控制功能也不是难事，随着互联网的普及和应用，这个问题更为突出，上位机身份的识别，以及操作和控制权限的分配也不得不仔细考虑；
对于有的产品提供二次开发等功能，如果不是行业内具有研究、开发抗破坏实验行为能力的机构，我们认为这样的做法在安防行业应用应该审慎对待。因为这样将导致系统不封闭，过分开放了，这样相应的系统漏洞也会存在。而系统存在漏洞甚至有潜在的漏洞不断增多的可能时，会严重影响用户对安防系统的信心。
我们认为，如果当系统对用户环境和需求的适应性必须具有弹性、必须提供二次开发等功能的时候，应该对二次开发产生的附加系统进行“可信任度验证”。通过一定的技术规约的控制和某种“电子许可签证”的发放，能够做到只有当附加的二次开发系统具备合适的可信任度的时候，系统方才接纳这个二次开发附加系统。这样将有可能使系统在增强系统适应性的同时防止系统漏洞的增加。
各通道的设置：系统是应用于现场，现场的环境复杂多变，要能够因每个前端工作区场所环境的不同需要，能够灵活的改变系统的设置，在不满足产生事件的条件时，系统将按被设置好的程序稳定的工作；当满足产生事件的条件时，系统将自主的完成相关的联动动作，直到人工解除。
操作的傻瓜化：因国情原因，值机监控员计算机应用水平层度不高，界面布置合理化，可以考虑不同用户级别的值机监控员有不同界面操作按钮，可以保持主界面的风格一致性。这就要求制造商的软件开发水平了。
音频的采集：对于现场音频的采集也是很有必要的，对于今后的刑侦工作和声纹取证的分析是有帮助的，在系统设计时也要进行充分考虑，另将此技术应用与实地教学系统环境时（如Micro Teaching微格教室、语言教学课程、多功能会议演播厅、课件制做室、教室等）更要多加考虑音频输入的总通道数是否够用。 设备的阔容：根据日后发展的需要系统规模较大时，所选用设备是否能够单设备的阔容和多设备间的级联，更要充分考虑为妥。以免造成投资方经济负担。
余辉时间：在许多产品中都忽略了这个显示的细节，视频监视器的余辉时间是短余辉，对移动的物象有较好的显示效果，而计算机的CRT监视器一般也具有相近的短余辉特性。但目前正在逐步发展中的液晶显示器，则属于中余辉显示器，在活动图象监看或录像像回放时会略带拖尾，这点在选型时也要考虑。不过，随着液晶显示技术的飞速进步，相信很快就会有短余辉的产品推出，这时液晶显示器低能耗、无辐射的环保特性将会在以长时间密切监视为特征的安防领域大有用武之地。 各种DVR硬盘视频录像机性能优异比较： 计算机多媒体方式：
兼容PC机+视频采集卡+普通操作平台+简易存储应用软件
这种系统的最原始的应用是从\"电脑画像\"技术演变而来，在1992年前由于计算机的处理速度和图象压缩格式问题没有突破性的解决，靠人工捕捉图象，进行手工建文件名进行保存，当时最开始使用是操作平台是DOS环境，逐步改良到FOR WINDOWS 3.1以上，在应用软件上也进行了一定的应用性的修改，
如自建文件名，对视频流打包进行存储。DOS环境下图象的精度修正也要和打印机的驱动程序配合，兼容PC机用于24小时不间断工作时的性能不是很稳定，一般采用的是WINDOWS操作系统，由于WINDOWS操作系统自身的稳定性不高，容易死机，和简易的应用软件，这样的系统是不能够应用到安防领域的，但作为系统分析和研究却是最有价值的，简单容易上手。 工控PC机+视频采集卡+普通操作平台+相关的应用软件
工控PC机相对与兼容PC机稳定性是一种档次上的提高，适用了较复杂的工况环境，对外部电\\磁场的干扰有一定的拟制功能，硬件的可靠工作性有了相对提高，视频采集卡也较专业水准，但操作系统平台仍然采用的是常用的WINDOWS，就使用该平台软件稳定及安全的争议，这里篇幅有限，不过多评述，由于现阶段该平台软件应用的广泛性，相对开发工具多的，应用软件容易得到改进，在机型上分出三大流派，第一种单一存储型，也就是DVR，替代纯粹录像机和多画面图框处理器；第二种存储和控制集合一体化型，这种机型如果要定义的话应该用DVRC，替代录像机\\图框处理器和相关的控制设备(如云台镜头控制器)；第三种是存储和控制组合型，存储和控制器分体，属于DVR+C，DVR部分可以单独使用在已经应用的系统中，也可以通过连接电缆将存储和配套的C控制器组合，系统的灵活性较高。 这类产品在教学等要求不高的场合可以发挥很大的效应。 工控PC机+视频采集卡+较可靠操作平台+应用软件
这类产品也有DVR、DVRC、DVR+C三个大类。系统的操作平台有NT、LINUX等，客户端有采用WINDOWS或其他操作系统，在系统的应用软件上也进行了更安全的考虑，能力上支持多任务并发处理，如（监看、录像、回放、备份、报警、控制、远程接入等）的多工处理能力；在权限上有多级别和多用户身份；有的设备在应用上采用硬件、软件双看门狗，来保障死机时的自我恢复，但对于网络的安全性还有待时间的验证。
这类产品也是现在安全防范工程中应用最广泛的。 嵌入式：
特制pc机+视频采集卡+专用的操作平台+集成的应用软件
Internet与网络的迅速普及应用，并向家庭领域不断扩展，使消费电子、计算机、通信（3C）一体化趋势日趋明显，嵌入式系统再度成为研究与应用的热点。
嵌入式系统被描述为：以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是集软硬件于一体的可工作的“器件”。嵌入式处理器主要由一个单片机或微控制器（MCU）组成。相关支撑硬件包括显示卡、存储介质、通信设备、IC卡或信用卡读取设备等。 嵌入式操作（real-time embedded operating system，RTOS 或EOS）是一种实时的、支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统（包括硬、软件系统）极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面。标准化浏览器Browser等。目前，嵌入式操作系统的品种较多，据统计，仅用于信息电器的嵌入式操作系统就有40种左右，其中较为流行的主要有： Windows CE、Palm OS、Real-Time Linux、VxWorks、pSOS、PowerTV以及Microware 公司的OS-9。与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。 ASOS概念
特定应用的嵌入式实时操作系统（application specific operating systems，ASOS）是指面向应用的、专用特制的嵌入式实时操作系统。它除具有基本的处理多任务、文件及设备驱动的操作系统功能之外，还具有如下系统特性：
·面向特定应用的简化型系统调用接口，专门支持一种或一类嵌入式应用； ·最小内核处理集，系统开销小，运行效率高，并可用于各种非计算机设备； ·可伸缩性、可裁减的系统体系结构，提供多层次的系统体系结构； ·具有各种即插即用的设备驱动接口；
·具有网络如Internet或无线接入功能，提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的 MAC 访问层接口，为各种移动计算设备预留接口。
ASOS与通用型RTOS相比较，至少有以下差别：
·ASOS更强调面向应用的功能专用性，如面向某一（组）应用的高可靠性的部分功能集，而并不像RTOS的系统通用性与系统资源可配置性；
·ASOS更强调面向应用的实时高性能，而并不像RTOS强调的系统整体效率；
·ASOS更强调系统结构的可伸缩性和可裁减性，一个极典型的例子是传真机操作系统（OS for FAX Machine）；
·ASOS更强调与Internet的连接，特别是无线接入接口。
这类产品的发展也是经历了好几代，并且经历了克服2000年虫的时代，现在的技术已经相当成熟，这类产品的关键技术是开发了自己特有的操作系统和相对应的用软件，并且将程序固化于只读芯片中，与主版混合一体，嵌入式PSOS操作系统，系统启动时间<10秒，系统参数设置均保存在FLASH中，掉电不丢失。运用于安防系统的安全性和稳定性也得到提高。
嵌入式产品在设计时是定制的，选用时要对其详细功能进行了解，如果能够对工程应用选型的产品进行小环境模拟测试，对系统设计保障性是有帮助的，这类产品中有的可以提供E诊断通讯器（E通讯连接器），在高风险应用的场所能够将设备的运行的状态发往制造商进行远程跟踪服务，有故障时制造商能够在第一时间及时通知用户进行及时处理，往往一些小故障现场值机操作人员并不了解和掌握。 这类产品一般用于防护等级和安全级别要求较高的场所。 盘带结合式： 嵌入式+数据流磁带
盘带结合（带盘结合）在记录系统中不仅有硬盘记录，还有数据流磁带进行准实时的冗余备份，在系统某个记录载体出现故障时，另一载体全面替代，和外挂记录系统有本质的区别。在这类系统中采用加扰技术，记录采用了“水印”加密技术，提高了数据保密性，防止数据的修改，如有可疑的操作将有报警提示。 这类系统也有技术争议的，但可靠性是得到极高保证。 争议一：零元件零故障
系统A/D转换不能够出现故障（其他的系统也一样），盘、带工作状态的鉴别控制电路是绝对不能够出任何问题，否则不论是硬盘还是数据流磁带都将无法记录。盘带结合是以双保险的方式避免了单一现场采用硬盘记录，硬盘故障，造成记录丢失的问题，这点是可取的。 争议二：记录数据的完整性
基本的工作模式是将处理数据首先写在硬盘上，当写满一定的数据量（大约300M）导入数据流磁带进行备份。这里有个概率，如果在写满硬盘这个单位量时，硬盘发生故障，将难以导出最后硬盘上的几百兆的数据到数据流磁带机，且数据流磁带机已经替代硬盘工作，留下了一段不完整的数据。当然比没有用数据流磁带机的系统，还是要可靠些，随着技术的进步，实时备份将能够完成这个目标。 这类产品应用在对录像环节要求很严格的场所。
关于录像的数字格式 ：（从略MJPEG、MPEG1-----MPEG7）
不论采用何种格式必须满足行业技术规范要求，达到25帧/秒/路(如银行柜员制)，对于一般保安监控要求可以适当降低，主要从经费上考虑。但显示记录的图象质量要达到彩色270电视线、黑白350电视线以上，也要有一定的灰度等级，要大于8级。 影像侦测和报警技术关系：
影像侦测报警是利用选定图象区域的像数变化与设定图象区域的像数进行比较运算，超过设定输出报警，但容易受到环境照度变化的干扰，产生误报警。此类产品在1992-1993年公司就生产出了模块型的产品，随着技术的进步，现在已经将此类技术集成到系统中，作为系统附带的功能。
系统中使用单一的技术手段在实际应用中是有局限性，仍然还是要采用传统的其它技术检测手段，（主动红外、被动红外、微波、声波、各种开关等）还是比不可少的，也就是常提到的报警接口，在接口接入
上厂家是大有可以研究和开发的，如联动的关联动作指定；光电沙盘、电子地图的调用；报警信息的远传；直接对报警通讯控制主机数据提取等，这些都和软件及硬件开发能力相关了。 防雷和接地技术：
防雷击这点在众多的产品中都考虑不足，主要引入雷击来自三个方面。 一：前端设备暴露在室外，线路较长，地势较高；
二：主要是借用城市通讯网络与远程控制连接，引入雷击，现在一般城市采用多为架空敷设，如电信局在用户线路进入交换机前采用防雷陶瓷保安端子排，而对用户端和架空线路上基本没有什么保障措施，我们现在的远程监视和控制大多是利用现有的网络来实现的，所以在选用产品时一定要考虑符合我国国情进行设计；
三：电力供电系统引入的雷击。
如果在设备中未考虑到该细节，就要从系统上进行考虑防雷措施。
下面简单说一下一种经常遇到的，不可取的防雷措施。在可能雷击的线路上加一段金属套管进行接地保护，实际上是没有任何作用的，雷是一种极强、极高频率变化的电荷放电效应，当雷击发生在金属套管上时，将产生高频涡流效应，可将套管内的电缆熔化。 控制码（信令格式）转换识别
由于应用到系统中的产品的多样性，各种通讯编码共存，如果在系统中能够建立控制码（信令格式）库，设计成针对不同的信号通道格式进行调用，方便选型和互换通用，也为产品提供了竞争的生命力，也为实际工程应用带来了方便。 记忆空间的扩展
因录像记录保存时间的若干规定，在记录容量的扩展上有支持热拔插、外挂、混合方式等，外挂有SCSI硬盘阵列、IDE硬盘阵列等。
和当前网络上的视频点播等应用不同，基于计算技术和网络技术的DVR系统通常不会在网络中引起网络阻塞和广播风暴。如果发生这种情况，一般发生在网络中的非DVR应用系统上，这是应该隔离导致发生问题的系统，或者降低它的数据传送优先级别，或者干脆把它放在的网段上，以免影响网络中至关重要的DVR系统的数据存储和传输。
仅以此文抛砖引玉，由于自身水平有限及篇幅和时间的关系，文章中的不妥当和错误难免，敬请同行专家批评指正。在此鸣谢商业科学研究所高级工程师程一先生为此稿的提供相关的补充意见。
此文章为粤鑫公司工程师周远安所作，在慧聪安防发表；链接为http://www.security.sinobnet.com/techasp/details.asp?id=1490
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