浅析视频监控系统中网络硬盘录像机NVR的选择

2020-07-13王睿

山东化工 2020年11期

关键词：录像机解码硬盘

王睿

(中石化广州工程有限公司，广东广州 510000)

高清视频监控系统已广泛应用于生活、生产的各个领域，在大规模的视频监控系统中实现长时间的视频画面的存储，保证浏览、回放的通畅，关键在于视频存储的模式和技术。

1 视频存储的发展及现状[1]

纵观视频监控系统在国内近30年的发展历史，可划分为三个阶段：

1.1 第一阶段：模拟视频监控系统

90年代初，这一时期的视频监控系统都是模拟视频监控，前端采用模拟摄像机，后端采用录像带存储视频信息。

1.2 第二阶段：数字视频监控系统

90年代后期，采用数字硬盘录像机(DVR)作为后端存储设备的数字视频监控系统迅速发展，开始逐渐取代模拟视频监控系统。数字硬盘录像机(DVR)主要的作用是将模拟的视频信号转换为数字信号存储在硬盘上。

1.3 第三阶段：网络视频监控系统

2010年起数字视频监控系统逐步被更高清、智能的网络视频监控系统所取代，主要由网络摄像机(IPC)、视频编码器及网络硬盘录像机(NVR)协同工作，实现视频的录像及存储。

2 DVR V.S NVR[2-3]

模拟视频监控系统数据的存储需要不断更换存储介质(如录像带)，而且在查询监控画面时需花费大量的人力，十分繁琐，正逐步被市场淘汰。

在网络化需求的驱动下，网络视频监控系统的市场占比已接近50%，NVR也逐渐开始广泛应用于新的视频监控系统中。NVR存储技术相比于DVR存储技术，在布线、安全性、管理等方面具有明显优势，具体阐述如下：

2.1 布线简单，成本低

因为采用模拟前端，DVR到每个监控点都需要布置视频线、音频线、报警线，布线繁琐，且需要一定的基础知识，工程越大，布线的成本就越高；而NVR与监控点之间只需要一根简单的网线连接，布线简单，很显然降低了系统运行维护的复杂度和构建成本。

2.2 数据存储可靠安全[4]

数字硬盘录像机(DVR)直接与模拟摄像机连接，将模拟的视频信号转换为数字信号存储在硬盘上，实现对数据的存储及控制等功能，然而模拟前端无法实现前端存储，一旦监控系统中心设备或线路故障时，录像资料无法从中提取； NVR存储技术能够支持中心设备存储、前端存储及客户端存储，并能实现中心与前端互为备份，一旦因故不能实现中心录像时，系统会自动转为前端录像，保证整个监控存储系统的正常运行。DVR模拟前端的音视频信号无法加密处理，很容易被非法截获；而在网络视频监控中，可以通过AES码流加密、用户认证和授权等多种手段来确保网络监控产品NVR的安全性。

2.3 部署自由，监管方便

DVR与模拟摄像机的连接需要考虑传输距离以及信号的传输损失，所以DVR的物理位置的选取经常需要靠近摄像机，有一定的局限性。如果想要保证长距离的传输须采用光纤，但随着传输距离的增加，光纤布线的成本也会大大增加；NVR的布置不受限与物理位置，主需要保证网络的连接，考虑视频流的带宽的合理分配及部署。

2.4 高清

由于DVR采用模拟摄像机，摄像机本身的分辨率直接影响输出到显示器上的画面的分辨率，模拟前端最多支持D1的分辨率，输出的画面的分辨率无法高于D1；NVR系统采用网络摄像机(IPC)，可以产生百万级的像素，进行网络传输、存储后可以真正实现高清画面的显示和回放。

2.5 管理

DVR受制于前端的模拟传输，无法实时监测和管理传输线路及前端设备，一旦前端设备或者线路故障，想要查实具体原因非常困难； NVR的网络传输可以对前端及传输线路实现全程检测和集中管理，包括设备状态的监测和参数的浏览。

为了满足高清监控的要求，近些年来网络摄像机(IPC)飞速发展和普及，而NVR和IPC是一对互相依存、互相促进的监控产品形态，这也奠定了NVR作为后端存储模式的基础。

3 NVR的选择

随着人们对视频监控系统的重视程度日益增高，现在的网络视频监控系统规模大,监控点多,如何集中存储和有效管理视频监控系统产生的大量数据,是整个系统的关键所在,所以根据不同的视频监控系统选择合适的NVR，具有至关重要的意义。一台NVR有几十条规格参数，所以在选择时，必须对用户的需求、实际应用、网络情况有了解，才能针对性的选择。

一般情况下，选择一台NVR，主要考虑以下因素：

3.1 接入IPC数量

接入路数就是一台NVR最大可以管理的IPC数量，接入路数越大，说明NVR的综合处理能力更强，接入路数是NVR选型的决定性因素。NVR路数一般包括：4路、8路、10路、16路、25路、32路、48路、64路、128路或更高。通俗来讲，NVR的路数就是根据监控网络中摄像机的点位数量进行计算，例如12个点位的监控网络，可以选择16路NVR，64个点位选择64路NVR，100个点位选择两台64路NVR或一台128路NVR等等。

3.2 硬盘盘位数量[5]

NVR在监控网络中的核心作用之一就是存储录像，录像的存储时间和硬盘的总容量有关，硬盘接口(盘位)越多，接入的硬盘总容量会线性增加，存储时长可以明显提升。盘位数量是NVR选型的重点考虑因素。当前主流的NVR接入盘位数量包括，单盘位、双盘位、四盘位、八盘位以及更高盘位。

选型时需要考虑摄像机数量、存储天数、摄像机码率来进行综合计算，得出录像存储大小，也就是需要的硬盘总容量，根据每个盘位可以接入的硬盘容量大小，从而选择盘位。

录像存储大小=主码流(M)/8×3600(s)×24(h)×监控通道数×录像天数×摄像机数量

主码流/8，是因为我们所说的监控码流是以比特(bit)为单位。

假设某项目的高清摄像机是H.265格式1080P，主码流约2.3M，摄像机数量为60台，存储时间30 d，那么录像存储大小计算如下：

2.3(主码流)/8×3600(s)×24(h)×60(监控通道)×30(录像天)≈44712000MB。

硬盘容量，即硬盘的存储空间大小，一般有1T/2T/3T/4T/6T，1T=1024G，1G=1024M。需要注意的是，硬盘实际可用于存储视频的容量为总容量的90%，即容量系数为0.9，因为：硬盘厂家的标准是十进制，因此 1G=1000MB=1000000kB而系统的采用的是二进制，所以1G=1024MB=1048576kB

所以录像存储大小换算为T则为：44712000/1024/1024≈42.6，按硬盘实际容量90%计算则为：42.6/0.9=47.4T，即该项目需要总共47.4T的硬盘才可以满足存储需求。

假设每个接口(盘位)所能接入的硬盘容量最大为6T，为满足此项目60台1080P摄像机连续存储30 d，就需要8盘位的NVR。

如果是H.264模式的摄像机码率需按照4 M计算需要的容量。

NVR的参数信息中一般会有一项硬盘驱动器的详细信息，盘位参数一般与接口数量一致，硬盘驱动器信息中会注明每个接口可以接入的硬盘容量，通过接口数量和每个接口可接入的最大硬盘容量就可以得出一个NVR的存储大小。

表1是某品牌NVR参数中硬盘驱动器的详细信息。

表1 某品牌NVR参数中硬盘驱动器的详细信息

该硬盘录像机的存储大小最大为8×6TB=54TB，其中eSATA接口为扩展接口。

3.3 解码能力

解码能力，即NVR将网络视频流转换为可以输出到显示器画面的能力。IPC输出经过编码后的音视频数据流，需要录像机解码后才能输出到显示器上观看。NVR的解码能力越强，可以同时观看的高清画面数量就越多。

解码能力主要影响多路回放的效果，如果需要多路数同步回放，则需要结合IPC的分辨率和回放路数要求进行选择。

解码能力是NVR选型的重要考虑因素，但不是决定性因素。因为录像机的解码能力受芯片限制，在不超过最大能力的情况下根据本地预览分屏模式自动选择主、子码流预览显示。例如，一台NVR解码能力为8路1080P，如果同时接入了32路400万像素的摄像机，可以自动选择以下两种显示方式：

单画面：取主码流，8路1080P>400万

32画面：取子码流，8路1080P=16路720P=32路4CIF

摄像机默认子码率为4CIF，所以32个正好可以显示，不会存在资源不足的情况。

3.4 接入分辨率

由于NVR的实际解码能力有限，根据实际使用和定位，会限制超过自身最大处理能力的IPC接入。接入分辨率指单路最大可以接入多少像素的摄像机。例如如果采购了4台300万像素的摄像机，却选择了单路最高像素为200万的NVR，这样300万像素的摄像机就降为200万像素摄像机使用，失去了300万的效果。所以在实际网络中，NVR的最大接入IPC分辨率需要高于所管理的所有IPC的最大分辨率。这是选型中必须考虑的参数。