關於Linux系統在DVR設備中的應用淺析

電腦店訊

一、視頻監控技術的發展

　　視頻監控系統一直是監控領域中的熱點，它以直觀、方便、信息內容豐富而在各個行業得到廣泛應用，如：交通、電力、通信、石油、碼頭、倉庫、金融、政府機關企事業單位辦事窗口，和軍隊、公安、監獄、水利/水廠、民航等要害部門。視頻監控系統的發展與電子、通信的發展息息相關，就其發展的階段看，主要經歷了以下階段。

　　1.基於模擬傳輸的視頻監控系統

　　視頻監控系統最早的應用方案是采用模擬信號在電纜或光纖中傳輸，然後再集中監控和錄像。這種基於模擬圖像的視頻監控系統從電視機、攝像機誕生的那天，就已經誕生。其視頻監控系統主要由攝像機、視頻切換矩陣、監視器、錄像機等組成，通過視頻線、控制線連接，主要用於安保、生產管理場合。其特點是建設方便，價格低廉；但這種方式傳輸距離有限，安全性較差，監控方式單一。

　　2.基於Windows作為操作系統平台的PC機板卡式視頻監控系統

　　目前市面上有很多數字硬盤錄像監控系統采用PC搭配微軟的Windows作為作業平台(一般稱作PCbase數字錄像監控系統)，主要是因為Windows提供眾所熟悉的開發環境，可支援為數眾多的周邊設備及應用程式，所以開發人員很容易上手，更有甚者視頻采集壓縮技術的進步，使得基於PC機的板卡式視頻監控系統成為現在的主流，PC機的普及也推動了此類技術的發展。這類視頻監控系統主要由攝像機、各類采集設備、PC機/工控機、視頻采集壓縮卡、通信接口卡、雲台鏡頭控制解碼器、報警盒等組成，依賴於通信網絡構成整個視頻監控系統。其特點是功能較強，靈活性高；然而Windows操作系統並非針對數字錄像監控系統的單一應用需求所設計，其本身的版費昂貴、軟件龐大復雜且包裝過多的附加功能，因此對硬件資源的要求較高，相對使得系統的穩定性、可靠性降低。越來越多的監控系統都需要做網絡遠程監控及管理，由於Windows操作系統的普及性，網絡的安全性也是一大難題。

　　3.基於Linux作為操作系統平台的PC機板卡式DVR

　　硬件組成上以PC機作為結構，通用性強，配件價格透明。采用了嵌入式LINUX操作系統，以及在此基礎上開發的應用軟件，沒有版權問題的困擾。既無需購買昂貴的操作系統，又遺棄了使用盜版軟件的尴尬。操作系統為嵌入式LINUX系統，可以加載在硬盤上，也可以固化在優盤、CF卡、電子硬盤上，寫入數據後永不丟失，便於系統本身的穩定以及方便升級。系統穩定性好、通用性強、適用性廣，對斷電、非法操作、病毒等均不受影響。傻瓜式操作界面，適合各層次人士使用。由於Linux系統下大部分的源程序碼(SourceCode)也都公開，並允許使用者依照需求更改，故Linux的使用者並不需煩惱缺乏需要的應用程序，更加速了研發的速度，且系統本身以及大部分的應用程序是免費的，更可省下大筆的研發費用，采用自行開發的技術，整個系統沒有後門，內嵌網絡防火牆，不會給黑客有可乘之機，網絡的安全性有了保障。系統網絡傳輸功能強大，管理員可以在其他系統上通過浏覽器在遠端對圖像進行實時監看、回放錄像圖像畫面、下載記錄文件供備份使用等。

　　第2頁：Linux操作系統的淺釋

　　二、Linux操作系統的淺釋

　　從微軟掌管操作系統至今，多數人認為操作系統即是Windows95/98/2000/XP，甚至有很多人並不了解什麼是操作系統，更遑論是使用Linux了。近來由於多家國際計算機業龍頭紛紛表態支持Linux，使得Linux頓時成為計算機界的熱點，許多人相繼投入Linux。最近在許多的信息媒體上可以看到“Linux”的報導，Linux也不再是資深計算機人才知道的操作系統，有越來越多的人對Linux好奇，越來越多使用者願意嘗試這個操作系統。到現在包括IBM等許多大型廠商都公開宣布旗下產品支持Linux，連最近相當熱門的IA(信息家電)也都陸續宣布將采用Linux作為系統核心，監控產業也已有廠商開始投入研發資金以Linux為作業平台的監控產品，Linux俨然形成的當前唯一能對抗微軟的操作系統。

　　前面已很多次提到了Linux這個名詞，那Linux到底是什麼？簡單地說，Linux是一套免費使用和自由傳播的類Unix操作系統，這個系統是由世界各地的成千上萬的程序員設計和實現的。其目的是建立不受任何商品化軟件的版權制約的、全世界都能自由使用的Unix兼容產品。

　　Linux所具備的特性∶

　　1.Linux提供多人使用(Multi-user)、多工(Multitask)的完整作業環境，只要很少的硬件支援，便能在多種不同電腦設備(或是單晶片)上運作。

　　2.Linux具備高解析度與優秀的圖形界面(GUI)，大幅提升數字監控系統應用的親和力。

　　3.Linux完全免費，可任意在網路上下載、復制、使用，同時它的程式碼也完全公開，可以任意開發、更改。這樣的特點使得全世界已超過千萬人使用Linux，更由於許多廠商投入開發核心程式、發展相關軟體以及硬體周邊驅動程式，使Linux功能和完整性日益壯大。

　　4.Linux本身開放性的架構與彈性(Scalable)設計，可針對數位影像監控應用量身訂作，去除與監控無關的多余功能，在提升系統效能的同時，也減少了出問題的機率。

　　5.Linux從頭到尾即針對網絡應用而設計，可支持TCP/IP、WWW等多項國際標准，能迎合新一代DVR產品網際網絡/通信網絡連結的所有需求。

　　由於數字錄像監控系統是比較專業的領域，其中又牽涉到大量I/O作業的錄像撷取/儲存以及CPU運算的錄像壓縮/解壓縮，因此，為能滿足每天24小時、每周7天的線上服務需求，以及有效減少整體作業營運的成本，除了對功能方面的考慮外，操作系統平台的選擇亦十分重要。

　　第3頁：Linux在DVR系統中的應用

　　三、Linux在DVR系統中的應用

　　DVR已成為全球熱門產品，在未來網絡時代，其重要性更是不容小觑，使用者的需求增加，使得全球知名監控業大廠愈來愈積極在DVR產品的研發與改良上。監控行業的商家更是結合了圖象處理技術、數字管理技術、通訊傳輸技術、自動化集成界面技術及操控軟件技術於一體發展出數字硬盤錄像遠程監控產品，加上簡單易用的人性化圖形使用界面(GUI)使一般人可輕易地使用監控系統。

　　Linux操作系統搭配實時視頻采集卡與攝影機，進行視訊即時壓縮、錄像、儲存等工作，除了可以開發操作簡單、功能簡易、價格大眾化的數字錄像監控系統外，亦可有效整合互聯網絡、電話網路、安全防盜設備，作為自主性保全的安全監控設備。

　　有別於其他視訊的應用，DVR由於必須儲存大量的安全監視錄像資料，因此具備高容納資料的儲存空間以及資料備份功能，是其選擇操作系統的重要條件。

　　Linux除了支持大容量的硬盤供資料儲存外，並可透過加裝硬盤及具有資料鏡映像功能的磁盤陣列來增加儲存容量；此外，其備份周邊支持豐富，可將資料有效備份在CD-RW以及結合網絡技術的NAS網絡存儲設備。

　　Linux操作系統具備分散式、無人操作、大量集中管理、設定、監控、告警處理等所需的穩定性與完整的網絡功能；多台Linuxbase的數字硬盤錄像監控系統可有效透過網絡予以結合，配合中央監控系統與遠端數字硬盤錄像監控主機解決方案，不僅能滿足此一需求，並具備未來擴充的彈性。在未來的網際網絡時代，使用者須要的是具有強大網絡功能的遠端監控系統，整合數字錄像監控、門禁防盜、消防受信等安全設備，藉由模組化的智能型中央監控系統的圖形控制界面，讓使用者可透過網際網絡浏覽器或是其他終端設備，隨時隨地有效地進行遠端多點即時影像監看與相關設備的控制；透過Linux操作系統提供所需的穩定性與效能，此系統將可有效協助企業、工廠、社區建立內部控管中樞，控管分散在各地的分支機構。

　　四、Linux DVR優越的應用前景

　　經過幾年的發展，Linux技術和產品日趨成熟，有越來越多的公司了解Linux的優點，而選用Linux作為主要的操作系統和應用平台，安防監控應用亦不例外。Linux以其獨特的特性，已經深入數字錄像監控市場多時；其可針對不同硬件設備(PC或單晶片)與數字錄像監控應用需求而量身訂制，不僅可免去制式系統的復雜度，並可有效減少對硬體資源的需求；為了有效降低數字錄像監控、安全管理系統的整體運作成本，Linux操作系統應是最適當的選擇。

　　Linux操作系統的穩定性、安全性、可靠性已經得到業界認可，目前多數嵌入式系統皆傾向於采用Linux作業系統，相關的開發工具、浏覽器、GUI、應用軟體技術基本上已相當成熟，商業化的Linux系統應用已經切入的市場包括工業控制、網絡設備、機頂盒、網路電腦...等，數字硬盤錄像監視系統亦是其中最具商業前景的Linux應用之一，可見，Linux在IT界已經走過泡沫概念期，進入實用市場，正准備開花結果