京準(zhǔn)電鐘：北斗授時器（GPS校時器）應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)

京準(zhǔn)電鐘：北斗授時器（GPS校時器）應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)

set:視頻監(jiān)控系統(tǒng)是指綜合應(yīng)用視音頻監(jiān)控、通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)監(jiān)視設(shè)防區(qū)域，并實時顯示、記錄現(xiàn)場圖像的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)可以在非常事件突發(fā)時，及時地將疊加有時間、地點(diǎn)等信息內(nèi)容的現(xiàn)場情況記錄下來，以便重放時分析調(diào)查，并作為具有法律效力的重要證據(jù)，這樣既提高了安保人員處警的準(zhǔn)確性，也可為公安人員迅速破案提供有力證據(jù)。但視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)顯示時間不正確的問題，使系統(tǒng)提供的數(shù)字證據(jù)大打折扣，甚至不具備法律效力而無法使用，本文從多方面分析了產(chǎn)生問題的原因并給出有效的解決途徑和方案。

筆者由于工作關(guān)系近四年參與了某市政府部門、企事業(yè)單位、新建居民小區(qū)等五十余個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的項目設(shè)計、招標(biāo)評審與項目驗收。在參與的安防監(jiān)控驗收項目中，經(jīng)常出現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯示時間不正確的問題，約占比率60%，這些不起眼的小問題使視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供的數(shù)字證據(jù)大打折扣，甚至不具備法律效力而無法使用。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由前端監(jiān)視設(shè)備、傳輸設(shè)備、后端存儲服務(wù)器、控制及顯示設(shè)備這五大部分組成，與時間關(guān)聯(lián)最緊密的是前端監(jiān)視設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)攝像頭IPC）和控制設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)NVR）及數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，我們從前二個設(shè)備入手分析一下經(jīng)常出現(xiàn)的顯示時間不正確的原因：

故障一：視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯示的時間為“1970年X月X日”或是“2000年X月X日”，如圖1所示左上角所示。

圖1

最初計算機(jī)操作系統(tǒng)是32位，而時間也是用32位表示，也就是說32位能表示的最長時間是68年。最早出現(xiàn)的UNIX操作系統(tǒng)在設(shè)計時，考慮到計算機(jī)產(chǎn)生的年代和應(yīng)用的時限，綜合設(shè)置1970年1月1日作為UNIX TIME的紀(jì)元時間（開始時間），而Java、數(shù)據(jù)庫、許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等遵循了這一約束，所以許多設(shè)備默認(rèn)時間為1970年1月1日，但也有些設(shè)備將默認(rèn)時間設(shè)置為2000年1月1日。出現(xiàn)故障一最主要有可能是以下二個方面的原因：

1、前端監(jiān)視設(shè)備問題：在很多無網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)環(huán)境中（例如家用網(wǎng)絡(luò)攝像頭），由于網(wǎng)絡(luò)線路故障等原因，或是設(shè)備處于封閉網(wǎng)絡(luò)（未接入Internet）中，未能和Internet中的時間服務(wù)器同步，用的是系統(tǒng)默認(rèn)的時間。目前網(wǎng)絡(luò)中比較常用的時間服務(wù)器有 210.72.145.44（國家授時中心服務(wù)器 IP地址）、time.windows.com（微軟官方時間服務(wù)器）、time.nist.gov等，建議最好使用國內(nèi)的時間服務(wù)器，因為國外的時間服務(wù)器因為距離遙遠(yuǎn)，普遍存在著訪問堵塞、時間延遲大等問題，再加上DNS故障無法解析其域名的等一些網(wǎng)絡(luò)問題，所以并不是十分穩(wěn)定。

2、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)問題：在有網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)的環(huán)境中，除了網(wǎng)絡(luò)線路故障等原因未能和時間服務(wù)器同步原因外，還有可能是網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)主板上面的紐扣電池電量不足，正常情況下更換一塊新的電池即可解決。如果換過新電池后時間仍然不能同步，那就是網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)主板的故障了，可能是主板有短路問題造成漏電現(xiàn)象（例如CMOS電路故障）、主板的晶體振蕩器（有的也叫時鐘晶體）壞了等，需要返廠進(jìn)行維修。

故障二：視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯示時間和標(biāo)準(zhǔn)時間相差約十幾分鐘，各個網(wǎng)絡(luò)攝像頭顯示時間部分不同，最大的相差約十幾秒，如圖2所示。

圖2

對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯示時間和標(biāo)準(zhǔn)時間相差約十幾分鐘，最主要的原因是網(wǎng)絡(luò)攝像頭、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身雖然集成了實時時鐘，但時鐘的計時精度有限，它取決于晶體振蕩器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定度，不同類型的晶體振蕩器之間的區(qū)別較大，即使同種型號的設(shè)備在不同的環(huán)境中長時間運(yùn)行，也有可能發(fā)生偏差。據(jù)統(tǒng)計，計算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時間與國際標(biāo)準(zhǔn)時間偏差在1分鐘以上的占到90%以上，這是因為計算機(jī)或者設(shè)備的時鐘信號來源于自帶的簡單晶體振蕩器，而這種晶體振蕩器守時性并不是很好，調(diào)整好時間后，一般每天都有幾秒鐘的時間漂移，所以每隔一段時間之后需要校準(zhǔn)。出現(xiàn)故障二相差約十幾分鐘的現(xiàn)象，最常用的解決方法主要有以下二種：

1、對于接入Internet的網(wǎng)絡(luò)攝像頭或是網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)，可以通過NTP（Network Time Protocol）協(xié)議校時對準(zhǔn)。NTP協(xié)議是國際通行的網(wǎng)絡(luò)授時協(xié)議，它的原理是每隔一段時間就由客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)起一次時間輪詢，根據(jù)一定的濾波算法計算出服務(wù)器與客戶機(jī)之間的時間偏差以及由于網(wǎng)絡(luò)傳輸造成的傳播時延，來調(diào)整客戶機(jī)的本地時間，使之與服務(wù)器保持一致。對比其他校準(zhǔn)時間的協(xié)議，NTP協(xié)議能消除網(wǎng)絡(luò)傳播時延造成的影響，因此能提供比較可靠的授時服務(wù)，提供時間精確度在1-50ms之間。在網(wǎng)絡(luò)攝像頭（如圖3所示）或硬盤錄像機(jī)配置界面（如圖4所示），通過填寫網(wǎng)絡(luò)時鐘服務(wù)器地址后接入Internet就可以校準(zhǔn)時鐘。

圖3

圖4

注意：由于視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)中的NTP時間服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)情況復(fù)雜，設(shè)置NTP時間服務(wù)器能夠完成視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的時間同步，可靠性較高，但準(zhǔn)確性欠佳，由于時延、網(wǎng)絡(luò)擁塞以及外部權(quán)威時鐘源地理位置等因素，也有可能出現(xiàn)對安防視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行時鐘校對的失準(zhǔn)。

2、如果是局域網(wǎng)的應(yīng)用（網(wǎng)絡(luò)攝像頭不能接入Internet）或是專網(wǎng)攝像頭和網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)，必須先在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部架設(shè)配置NTP時鐘服務(wù)器，再把NTP時鐘服務(wù)器的地址填入到每個網(wǎng)絡(luò)攝像頭或是網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)的配置界面內(nèi)，才能保證時間同步。

注意：在這種情況下需要保證地本時鐘服務(wù)器的時鐘精確度，一般使用高精度的本地時鐘源需要較高的成本，也可以選擇將NTP時鐘服務(wù)器定期連接至因特網(wǎng)，將本地時鐘源與外部權(quán)威時鐘源進(jìn)行時間同步，或是使用GPS定位校準(zhǔn)等方式，統(tǒng)一用支持校時的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議連接設(shè)備、保障平臺和各設(shè)備符合標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議里時鐘同步約定的遵守，在低成本的條件下保證視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)時間同步，減少系統(tǒng)時鐘錯亂問題。

故障二中各個網(wǎng)絡(luò)攝像頭顯示時間部分不同，最大的相差約十幾秒，最主要的問題來自于網(wǎng)絡(luò)交換延遲。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)視頻采集和編碼輸出需要時間，同時經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)編碼后的數(shù)字信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的帶寬容量和性能，要產(chǎn)生一定的網(wǎng)絡(luò)延遲，后端設(shè)備在接收到通過編碼后的數(shù)字信號后，也需要時間對其進(jìn)行解碼。網(wǎng)絡(luò)攝像頭處于網(wǎng)絡(luò)的不同位置，受多個因素影響，各個設(shè)備的延時有可能會不同，主要取決于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備例如交換機(jī)等的指標(biāo)、性能、質(zhì)量以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如果后端有解碼器，還會有解碼延時，如果預(yù)覽設(shè)備性能差，還會有預(yù)覽延時等。各個網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)的在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)延時是肯定會有的，并且不一樣，?？低?/u>最近生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)攝像頭可以做到120ms，但是要做到無延時確實還要很長的路要走，一般0.5S左右是能夠被人接受的。