在一個安防系統(tǒng)中有大量的攝像頭,所以安防系統(tǒng)無法布置大量的人員盯住所有的視頻場景。事件的發(fā)生也是短暫的,即使發(fā)現(xiàn)可疑人物或事件也往往需要事后調(diào)取錄像,以便仔細(xì)分析事件的發(fā)生過程,同時研究下次如何避免事件的發(fā)生,所以存儲必然成為視頻監(jiān)控中最重要的單元。存儲不僅最重要,而且存儲在方案工程中的占比也比較也比較大,存儲中的技術(shù)也比較復(fù)雜,故研究存儲的歷史發(fā)展和探討存儲的未來就顯得尤為重要。
國內(nèi)存儲的發(fā)展歷程
第一代存儲是早期的監(jiān)控系統(tǒng)采用的VCR存儲,VCR存儲實現(xiàn)了最基本的記錄功能或記憶功能。
第二代的存儲是DVR,DVR產(chǎn)品的出現(xiàn)讓人們眼前一亮,DVR采用數(shù)字化視頻圖像處理方式,并應(yīng)用了計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),視頻存儲在硬盤上,實現(xiàn)了存儲的數(shù)字化,錄像很容易在各種數(shù)字介質(zhì)上轉(zhuǎn)移和復(fù)制,而視頻的質(zhì)量不會因此有任何的降低。另外,DVR的存儲也可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的管理。
第三代存儲,這里一直存在爭議,有人說NVR,有人說是IP存儲。其實這兩種存儲都是視頻存儲發(fā)展過程中的一個階段,都可以歸納為網(wǎng)絡(luò)存儲,F(xiàn)在很多用戶和工程商將網(wǎng)絡(luò)和高清等同了,其實這是概念的錯位,網(wǎng)絡(luò)存儲最重要的不是解決網(wǎng)絡(luò)的問題,而是解決高清的問題。早期的IPC確實是解決網(wǎng)絡(luò)的問題,模擬系統(tǒng)無法讓終端的客戶控制最前端的攝像頭,所以IPC誕生了,隨著IPC的發(fā)展,我們發(fā)現(xiàn)2012年之前只有網(wǎng)絡(luò)才是解決高清的最好的方式。所以才導(dǎo)致很多人誤將高清和網(wǎng)絡(luò)混淆了。這樣我們就很清晰的認(rèn)識到第三代存儲是網(wǎng)絡(luò)存儲,用網(wǎng)絡(luò)手段解決了高清的問題。
NVR和IP-SAN雖然都是網(wǎng)絡(luò)存儲,然而其發(fā)展源頭不同。NVR是由DVR發(fā)展而來的,DVR接模擬攝像頭,改為接網(wǎng)絡(luò)攝像機就是NVR了,所以NVR集成了DVR的各種技術(shù),表現(xiàn)出產(chǎn)品非常成熟和穩(wěn)定,非常適應(yīng)安防行業(yè)。IP-SAN相比經(jīng)歷了很大變化,早期集中存儲方案中IP-SAN是存儲的唯一選擇,2005年之后,攝像機也開始了IP化的進程。這是DVR還在快速的發(fā)展,IP攝像頭的數(shù)量還比較少,標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議也沒有,開發(fā)NVR花費很大,市場又少,所以幾乎沒有廠家做NVR。IPC廠家通過提供SDK方式,讓集成商完成平臺接入IPC的工作,從而使得2010年之前絕大部分IPC都采用IP-SAN存儲。
網(wǎng)絡(luò)存儲的進化
兩種網(wǎng)絡(luò)存儲方式在發(fā)展的過程中都遇到了問題。
由DVR進化而來的NVR,遇到了網(wǎng)絡(luò)能力不足的問題和大容量存儲的問題。對DVR而言其網(wǎng)絡(luò)上傳是輔助功能,而對NVR而來網(wǎng)絡(luò)接入是必須且最重要的功能,所以DVR可以在20Mbps以下帶寬下工作,而高清碼流都在4-8Mbps,20Mbps碼流只能接4路。NVR作為網(wǎng)絡(luò)存儲不受地理位置的限制,高集成度帶來成本的降低,所以項目往往需要更多路數(shù)的設(shè)備,于是最大8個盤位的設(shè)備難以滿足項目的需求了。這兩個問題的解決主要依賴NVR系統(tǒng)架構(gòu)的變化,一些廠家采用嵌入式X86的方案,既能保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性,又讓產(chǎn)品的存儲能力和網(wǎng)絡(luò)能力產(chǎn)生了突飛猛進的發(fā)展,如浙江大華2011年推出的DH-NVR6000,讓NVR從32Mbps的接入能力直接跳到了384M,提升了12倍,同時支持的硬盤數(shù)量也提升到16塊。
IP-SAN遇到的是另一類問題,相對NVR的分布式架構(gòu),IP-SAN采用了集中管理的方式,接入、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)都需要依賴服務(wù)器。視頻的數(shù)據(jù)量非常大,于是服務(wù)器承載了相當(dāng)大的負(fù)載,這在理論和實踐中都給服務(wù)器帶來了挑戰(zhàn),視頻直存的概念被提出來,如2010年浙江大華推出的SVR系列。
視頻監(jiān)控存儲發(fā)展展望
存儲是監(jiān)控系統(tǒng)中的一部分,所以存儲的發(fā)展趨勢就離不開視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢,或者說視頻監(jiān)控的發(fā)展決定著存儲的未來和方向。高清和網(wǎng)絡(luò)是我們對前幾年視頻監(jiān)控發(fā)展歷程的概括,前面也分析了高清和網(wǎng)絡(luò)對視頻存儲的影響。那視頻監(jiān)控未來應(yīng)該是什么樣的呢?
從應(yīng)用的角度看,以客戶使用的過程我們可以追溯到這樣幾個需求:
1)錄像存儲
視頻監(jiān)控系統(tǒng)最基本的就是需要保證錄像存在,錄像存在就是要保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2)錄像要有效
有錄像不是目標(biāo),必須保證錄像是有效的,高清就是錄像有效性的條件之一,錄像雖然存在,如果看不請場景往往是無效的,也辨別不出需要監(jiān)控或查找的對象。
3)錄像容易查找
在大量的錄像目前,有效的錄像比較少,查找錄像變成了大海撈針,工作量非常大,可能耽誤了寶貴的破案時間,所以用戶非常期待需要的錄像錄像可以快速的被查到。
4)低成本
低成本雖然不是項目必然因素,然而卻是項目非常重要的一個因素。
這四個需求,不是孤立的,而是相互聯(lián)系的。我們來詳細(xì)分析和闡述下用戶的這幾個需求。
錄像的存在要求更加穩(wěn)定的產(chǎn)品
有錄像是靠系統(tǒng)的穩(wěn)定性保證的,系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括產(chǎn)品的穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、方案的穩(wěn)定性和平臺的穩(wěn)定性等等。和存儲相關(guān)的,這里我們只談產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
產(chǎn)品的穩(wěn)定性需要依賴如下幾個方面:1)存儲產(chǎn)品向嵌入式轉(zhuǎn)變,軟件采用嵌入式系統(tǒng),硬件也采用嵌入式系統(tǒng),即使用X86系統(tǒng),仍然可以采用嵌入式X86方案,以降低產(chǎn)品的功耗,降低設(shè)備的溫度,提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性,延長產(chǎn)品的壽命。2)采用冗余部件設(shè)計,如采用雙控方案,雙電源設(shè)計,多風(fēng)扇設(shè)計,采用Raid技術(shù),甚至Raid6技術(shù),Raid6可以在損壞2塊硬盤時仍然保證數(shù)據(jù)的完整性。3)系統(tǒng)中產(chǎn)品的冗余和備份,如n+1甚至n+m技術(shù)的應(yīng)用。
錄像的有效性要求存儲具有更大的存儲空間、更寬的網(wǎng)絡(luò)
前面提到高清就是保證錄像的有效性,目前高清已經(jīng)發(fā)展到1080P和3M為主流了,1080P和3M會清晰的看到監(jiān)控場景中較近范圍內(nèi)人的輪廓和面部特征,監(jiān)控不同于我們DV,室外監(jiān)控往往會需要看更遠(yuǎn)距離和更大的目標(biāo)范圍,所以越來越大的分辨率必然成為區(qū)域。分辨率越來越大,錄像也越來越大,所以具備更大存儲空間是存儲設(shè)備的一個明顯趨勢。
另外,IPC的有效性也是錄像有效性的必備條件。目前的網(wǎng)絡(luò)存儲包括IP存儲和NVR存儲,IPC的實效性,包括IPC是否正常運行,IPC是否斷網(wǎng),鏡頭是否被認(rèn)為遮擋,IPC鏡頭是否干凈,錄像是否有太多噪點,錄像是否偏色,是否有條紋,錄像碼流是否正常等等情況,這些都需要系統(tǒng)進行檢測。如果采用IP存儲,系統(tǒng)應(yīng)該有巡檢服務(wù)器,如果采用NVR存儲,作為分布式管理的設(shè)備,NVR直接管理IPC,所以NVR必須有巡檢或視頻質(zhì)量診斷功能。
錄像容易被查找要求智能存儲
如何才能讓錄像容易被查找,這就是智能化的一個重要的功能,目前錄像被存儲到硬盤上,查找時,一般需要連續(xù)看完所有的錄像,可能配上多畫面回放或快速回放技術(shù)。人在長時間看錄像時會產(chǎn)生辨識疲勞,經(jīng)常遺漏錄像中重要的線索,如果采用多畫面回放和快速回放更容易遺漏目標(biāo)。采用智能存儲,一個方向是將非結(jié)構(gòu)化視頻錄像進行結(jié)構(gòu)化存儲,在錄像過程中對錄像中的物體的變化進行識別并編碼存儲到數(shù)據(jù)庫中,數(shù)據(jù)庫再進行二次索引,這樣查找錄像時可以非?。
錄像識別和歸類,這兩個技術(shù)難點突破后,編碼技術(shù)和索引技術(shù)都非常成熟。
網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的存儲和模擬不同,編碼主要在前端實現(xiàn),后端主要是建立數(shù)據(jù)庫和進行索引。
這固然可以減輕后端的壓力,卻帶來了系統(tǒng)的難度,需要前后端進行規(guī)范化編解碼規(guī)范。在IPC與后端(尤其NVR)對接的過程中,我們經(jīng)歷了3-4年才基本完成。相對于前后端只是接口的對接,智能化需要統(tǒng)一編解碼規(guī)則,需要IC直接統(tǒng)一規(guī)則,所以智能化將更加的復(fù)雜,在這個復(fù)雜的進程中,誰先啟動,誰將在標(biāo)準(zhǔn)化的過程中占據(jù)天然優(yōu)勢地位。
可喜的是,目前我們可以看到有對目標(biāo)或目標(biāo)活動的很多辨識技術(shù)已經(jīng)誕生,并逐漸走向成熟,如人臉識別技術(shù),伴線技術(shù),圍欄技術(shù),物品搬移技術(shù)。
數(shù)據(jù)庫方面的技術(shù)我們可以看到標(biāo)簽技術(shù)就是個對錄像進行歸類,并建立數(shù)據(jù)庫進行查收的一個雛形。
低成本要求方案更加簡單,產(chǎn)品更容易維護
成本的降低主要依賴如下幾個方面。
1)原材料的成本降低
原材料主要是IC成本的降低和集成度的提高。
2)系統(tǒng)方案的簡化
我們注意到一個趨勢,行業(yè)內(nèi)幾個主要廠家都在宣傳直存的產(chǎn)品具備轉(zhuǎn)發(fā)的性能,這就是從解決方案上節(jié)省成本。直存不僅更加穩(wěn)定,而且節(jié)省接入服務(wù)器,如果存儲上具備轉(zhuǎn)發(fā)功能,又節(jié)省了轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。
我們知道,NVR具備解碼的功能,隨著CPU性能的增強,解碼性能提高也很快,利用NVR的解碼性能,或者再增配解碼芯片,這樣NVR可以解幾十路高清視頻,配上多路HDMI輸出口,完成直接解碼上墻的功能。如大華的DH-NVR724可以同時實現(xiàn)接入,存儲,轉(zhuǎn)發(fā)和解碼上墻一體化的功能,以前一個系統(tǒng),多臺設(shè)備完成的功能,現(xiàn)在只要一臺設(shè)備即可。
3)降低項目維護成本
低成本不能只考慮產(chǎn)品直接成本,還需要考慮到給項目帶來的間接成本,即項目整個周期的成本。產(chǎn)品在設(shè)計之初考慮便利性維護,如采用模塊化設(shè)計的產(chǎn)品,只需要將壞的模塊拔掉換一個即可,這樣不僅節(jié)省了維護時間,同時降低了維護的難度,用戶可以自行維護,節(jié)省了大量的售后服務(wù)費用。
行業(yè)化將是NVR發(fā)展的長期方向
客戶的基本需求解決之后,然后是各種應(yīng)用領(lǐng)域的不同,對應(yīng)的要求也不盡相同。
要求主要體現(xiàn)在兩個方面,一是行業(yè)對規(guī)格的不同,如石油石化等需要防腐,野外勘探監(jiān)控需要防塵,一些需要放在室外盒子里的NVR需要同時具備防塵和寬工作溫度范圍的特點。而是行業(yè)需要功能不同,比如一些行業(yè)需要語音播報,一些行業(yè)需要對一些錄像進行選擇性的保護。一些行業(yè)具有統(tǒng)一的平臺,需要我們存儲系統(tǒng)與平臺對接,接收平臺的信息或發(fā)送給平臺其采集到的信息。
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