硬盘存储技术在视频监控中的应用

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　　一、现状及存在问题

　　随着国际持续反恐大环境的日益严峻，以及新技术推动监控的新应用，特别是企业对安全防护要求的提高，监控已经逐渐进入人们的日常生活。安防监控市场正朝着网络化，智能化的方向发展。这便要求安防产品提升自身的质量和可靠性，应用特性导向的产品细分化，降低总成本，并做到绿色环保，打造适应安防行业的销售和服务体系。

　　硬盘是监控系统内至关重要的设备之一，承载着保护数据安全的作用。传统硬盘并不适用于安防监控领域，因为长时间的工作需求和恶劣的工作环境对普通硬盘来说都是一个巨大的考验。更持久可靠、稳定、并且低耗、低噪音的专业性硬盘将更适用于安防监控领域的特殊要求。

　　二、硬盘存储技术介绍

　　1.Intelliseek-智能寻道技术

　　目前，硬盘拥有独特的智能寻道技术可主动计算出最优化的寻道速度以减少传动器的仓促运转，从而降低了噪音与能量消耗。有了智能寻道技术，传动器的运转得到有效控制，磁头能准确地接触到下个扇区读取新信息而不是硬盘存储技术的在视频监控中的应用匆忙上升并等待硬盘的旋转。运转的流畅使寻道操作更加安静，震动大大减少。安防监控领域是一个对产品功耗及硬盘寿命要求较高的领域，而磁盘的机械臂移动速度过快则会造成硬盘的功耗过高，且影响机械臂的寿命，增加故障机率。

　　2.RotaryAccelerationFeedForward(RAFF)-旋转加速前向反馈

　　这项技术被广泛应用在SCSI产品中，通过在硬盘控制PCB上增设震动传感器来实侦测硬盘震动，补偿性能，这种特性在多硬盘的复杂环境尤为有用。硬盘在工作时会产生两种震动，一种是水平方向的，一种是垂直方向的，垂直方向的震动很容易理解，这种震动的危害主要是容易让磁头与盘片发生碰撞。而水平方向的震动是因为硬盘工作时盘片会高速旋转，在旋转的同时会产生向心力带动硬盘在水平方向运动，多块硬盘同时进行水平运动可能对其他硬盘造成干扰，也就是产生磁头偏离磁道的现象，虽然传动系统会让磁头自动回到正确的位置，但是这样就会产生不必要的延时。

　　旋转震动补偿就是针对旋转震动而设计的技术，硬盘带有旋转震动感应器，一旦周围的硬盘同时旋转发生旋转震动，感应器会产生位移信号，让磁头可以更迅速的归位，减少旋转震动造成磁头偏离而产生的影响。

　　3.斜坡加载 (Ramp Load) 技术

　　通常硬盘在工作状态时，不仅会产生水平方向的震动，还会产生垂直方向的震动。垂直方向的震动对硬盘来说危害是巨大的，一旦硬盘发生垂直方向的震动，很容易产生硬盘故障。传统硬盘在仅靠马达的盘片内存部分设置了带有纹理的悬停区域，当硬盘通电启动时，承载磁头的滑橇 (slider) 在盘片表面滑行，直到盘片旋转的速度快到两者之间产生足以将滑橇托起来的气垫为止，这时候磁头逐渐转移到有数据保存的扇区开始正常工作。硬盘断电可以看作是通电的逆运行，磁头在断电以后依靠马达的惯性，磁头将重新移至这片特殊的悬停区域，直到惯性消失，硬盘完全停止工作。而采用RampLoad斜坡加载技术的硬盘很容易解决这个问题，它针对传统设计进行了改良，将马达内侧的磁头休息区转移至磁盘外，建立单独的区域，这样可以避免在外力的冲击下，磁头(滑橇)从悬停区跌落与盘片接触，降低了磁头(滑橇)与盘片发生接触的机率(硬盘关闭时磁头在盘片外，肯定不会有接触;硬盘运转起来后，如果处于空闲 (Idle) 状态，磁头也可以回到支架上，而不是一直在盘片上空飞行)。RampLoad斜坡加载技术还可以降低硬盘的功耗，当磁头回到待机区域的时候，功耗必然比磁头悬停在盘片表面时要更低一些，对长期处于待机状态的安防监控类硬盘来说，这项技术是很必要的。这样利用斜坡的缓冲原理，将硬盘启动前后旋转中的磁头和盘片分离，减少磁头与盘片表面的摩擦与损耗，使之更加节能，电子元件更加优化，从而保证了硬盘长期运行的可靠性。

　　4.液态轴承马达

　　液态轴承马达跟传统钢珠型轴承主轴马达不同之处在于它使用油膜取代传统的钢珠，也就是说它在转动的时候并未出现金属接触，理论上就不会有磨损的问题。这使得轴承能够有效吸收外来的震动，保护轴承表面。使其能够承受更大的撞击力，延长了寿命、减小了噪音。这是一种硬盘防震技术，能够使硬盘工作噪声和发热量大大降低，即使装在一些隔音效果较差的轻薄笔记本中也难闻工作噪音。

　　三、硬盘存储技术的优势及特点

　　近年来， 随着安防监控产品发展和市场的特殊要求，硬盘在各方面都表现出了以往所不能相比的亮点。如硬盘在减振静音方面做的尤为出色，采用独特的(IntelliSeek)智能寻道技术来优化寻道速度，在降低能耗、噪声和振动的同时，更为有效地控制了传动器的运转，对磁头准确地接触到下个扇区读取新信息起到了至关重要的作用。而在运转的流畅性方面，硬盘所减低能耗比以往降低60%左右，其寻道操作更加安静，振动大大减少。其次，SilkStream技术为平滑、连续的数字视频录像和回放作优化，可支持多达12路HD视频流，以及液态轴承马达减少噪音并提高可靠性，高级电源管理功能可保证电子元器件提供一流的低功耗以满足减少功耗的要求和增加可靠性。Ramp Load技术可确保硬盘启动、停转和不工作时停放磁头。此外，多层熔铸的不锈钢外壳及精准设计的底座，将工作噪音最小化。目前，经测试硬盘制造的噪音低于1 Sone (15分贝)，人耳几乎听不到任何声音。目前，硬盘产品的特点可归纳为以下几点：如可靠性，低功耗、低散热，和高抗震性等。

　　1.长时间的可靠性

　　(1)业界领先的1 百万小时MTBF;

　　(2)专为持续24X7高温工作的监控录像系统设计(0-70度盘体温度);

　　(3)SilkStream技术支持流媒体命令，支持ATA7，采用为音视频录像和回放优化的CCT, 为音视频数据长时间读写提供优化，提高音视频读写的稳定性和可靠性。

　　2.低功耗、低散热

　　(1)IntelliSeek功能优化寻道速度，降低噪音/功耗/振动;

　　(2)1.5安培的超低启动电流，降低硬盘上电对电源的冲击。

　　3.高抗振性

　　RampLoad斜坡加载技术使磁头永远不接触盘片，在大幅提高硬盘非工作抗震性的同时，提高长期运转的可靠性。

　　4.流媒体优化

　　流媒体具有连续性(Continuous)、实时性(Realtime)、时序性三大各点，用来保存安防监控记录视频是最合适的载体。SilkStream是AV系列硬盘专为流媒体开发的特色技术，转为流畅的连续数字视频回放进行了优化，可同时支持多达12个并发高清数字视频流，SilkStream兼容ATA流控制指令集，可为用户提供标准的流管理和错误恢复功能。这项技术可以解决与碎片相关的服务质量问题，因此性能不会随时间的推移而降低，并且提高硬盘的可靠性，减少现场DVR系统故障并且可以降低硬盘任务负载。

　　四 、硬盘存储技术的应用状况

　　目前，硬盘容量适用于数字录像机等音频视频应用范畴以及监控影像系统，包括数字录像机，IP网关和主流监视系统等，往往需要硬盘能够24 x 7连续运作，并且相比个人电脑有着更严格的要求，例如更高的可靠性和兼容性，更低的能耗，能同时录制多个音频或高清晰度视频流等。而在消费类应用中，数字录像机必须应对严苛的环境和使用概况，这意味着它们所装置的硬盘要消耗较少的能源，产生较少热量以及安静地运转，更适合市场的应用需求。

　　经测试检验，标准硬盘的启动电流只需要2.8A，12V启动能耗只有35W左右，不会对电源造成太大的负担，但对DVR这种多硬盘环境来说，2.8A的启动电流就显得比较高了，如果组装一个使用8块硬盘的监控系统，12V的能耗就接近270W，如果采用启动电流更低的硬盘会降低电源的负责。而当前新的硬盘的启动电流仅为1.8A，这样12V的能耗最多为200W左右，对电源的要求降低了接近100W，可以降低DVR的整体成本;而且具有操作安静、温度低、可靠性高和数据传输速度快的特点，还有SilkStream、IntelliSeek、IntelliPark 和 IntelliPower等多项技术 ，非常适合各种音视频应用，如PVR、DVR、机顶盒(STB)以及视频监控记录等。同时，绿色环保也成为硬盘技术发展的一个重要方向，目前应用了多种绿色节能技术，如：IntelliPower――专为兼顾显著的节能和稳定的运转性能而设计，能够在运转速度、传输速率转换速率以及缓存容量之间达到很好的平衡。此外，GreenPower硬盘启动时消耗较少的电量，从而降低了系统的高峰负荷压力;ntelliSeek? ―― 计算最佳的寻道速度，以降低运转时的能源损耗、噪音以及震动，充分利用马达回转等待时间降低寻道速度，并降低噪音/功耗/振动;IntelliPark―― 通过在闲置时自动卸载磁头减低气动阻力，暂停读/写通道电子器件的运转，从而降低能源损耗。除应用IntelliPower,IntelliSeek和IntelliPark等保证静音性的技术之外，还采用多阶段形成的不锈钢顶罩及精密设计的基础配件，最大程度地降低硬盘运转时的声音，迎合消费类应用对于声音敏感的特性，这对硬盘存储技术在音视频监控领域的应用发展及推动存储绿色节能的发展具有重要的意义。