DVRs Stand Alone – Missão Crítica em CFTV
Na área de TI ou Tecnologia da Informação, missão crítica é a expressão utilizada para descrever o conceito de aplicações, serviços e processos com alta disponibilidade, cuja paralisação ou perda de dados importantes podem gerar grandes transtornos, não apenas econômicos e operacionais, mas também sociais, tanto para grandes corporações, como para pequenas empresas.
A missão crítica define o conceito de operações a aplicações para empresas que não podem prescindir de segurança, disponibilidade e continuidade. Este tipo de capacidade é suportado através de uma infraestrutura tecnológica projetada especificamente para evitar que qualquer falha em alguns dos sistemas comprometa a continuidade do funcionamento das operações e também para permitir seu rápido equacionamento.
A missão crítica busca uma operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, 30 dias por mês e 365 por ano, ou simplesmente 24/7/365. Normalmente, para isso, uma série de equipamentos e tecnologias são aplicadas ao ambiente, inclusive visando à tolerância a falhas e à alta disponibilidade.
Na área de segurança eletrônica e circuito fechado de televisão, a importância das operações e sistemas é nativa, ou seja, os equipamentos e sistemas já têm suas aplicações voltadas para uma missão crítica. Infelizmente em nosso mercado, muitas vezes as aplicações e sistemas são menosprezados, tanto em nível do integrador, distribuidor, usuário, quanto até mesmo do fabricante, que utilizam sistemas de baixa qualidade ou inadequados para determinadas aplicações, não obtendo ou fornecendo o resultado final esperado, nem tampouco uma resposta ativa efetiva em momentos de crise. Dessa forma, um DVR para missão crítica deverá ter certas características técnicas e operacionais que garantam seu funcionamento adequado e possibilitem a obtenção de imagens de qualidade, principalmente na ocorrência de eventos específicos e de situações de grande risco ou ocorrências reais.
Dentro desse cenário, iremos analisar algumas características de DVRs Stand Alone de alta disponibilidade e sua relação de aplicação em missão crítica voltada para a área de Circuito Fechado de Televisão e segurança eletrônica.
SOHO x Profissional
Em nível de desenvolvimento de produtos e características operacionais, os mercados crescem e se desenvolvem na medida em que os recursos e as funcionalidades são explorados, ampliados e desenvolvidos de acordo com suas aplicações e reais necessidades. Nesse contexto, existem vários níveis de aplicação, como por exemplo doméstico, de pequeno escritório, médio, industrial e militar. Cada um deles explora a relação custo-benefício, sendo que os produtos são produzidos de forma a suprirem determinada necessidade com menor custo possível e melhor competitividade. Até este ponto, tudo ótimo, ganham os clientes, que têm aplicações simples e sem maiores problemas de necessidade de garantia de operação com a oferta de produtos com preços mais competitivos; ganham os fornecedores, pela venda fácil, na qual o parâmetro básico é o preço e não a qualidade ou a funcionalidade; e ganham os fabricantes, pelo maior volume de vendas. Por outro lado, acabam ocorrendo as distorções de mercado, com produtos de pequeno porte e baixo custo sendo utilizados em aplicações de médio e, às vezes, de grande portes.
O termo SOHO é proveniente da abreviatura das palavras em inglês Small Office / Home Office, ou seja, produtos voltados para pequenos escritórios ou uso doméstico. Em consonância ao que acontece em muitas áreas, como TI e redes, a área de CFTV também possui equipamentos para todos os níveis de aplicação, ficando a grande diferença por conta dos profissionais de TI que já desenvolveram maior capacidade de identificação de equipamentos para cada uma das aplicações, ao contrário de parte dos clientes e profissionais de CFTV, que, muitas vezes, não distinguem equipamentos SOHO de equipamentos profissionais. Alguns dos principais fatores que levam a esta condição são o custo dos equipamentos, a falta de critérios de padronizações, assim como a dificuldade de identificação das especificações técnicas mais importantes e seu reflexo nas necessidades da aplicação. De qualquer forma, é necessário ter em mente que aplicações profissionais requerem equipamentos profissionais, e não é possível nem recomendável a utilização de equipamentos SOHO para aplicações de médio e grande portes, pois os mesmos não fornecerão a resposta e a qualidade necessária, assim como possivelmente apresentarão limitações e falhas em situações críticas.
Sistemas de Alta Disponibilidade e com Tolerância a Falhas
Um sistema de CFTV para aplicações de missão crítica deve ser um equipamento de alta disponibilidade, ou seja, um sistema que permaneça disponível e operando a maior parte do tempo. Existem, ainda, os sistemas tolerantes a falhas, destinados a aplicações de alta criticidade, que praticamente não podem parar, mas sua aplicação é bem mais restrita devido ao alto custo envolvido.
Quando nos referimos ao funcionamento e à paralisação de um sistema, é importante considerarmos os termos uptime e downtime, que indicam, respectivamente, o tempo em que um sistema permanece ativo ou disponível e o tempo em que um sistema fica fora de uso. O índice de uptime de um sistema de alta disponibilidade fica na faixa de 99,9% a 99,99%, enquanto que os tolerantes a falha apresentam uptime da ordem de 99,999%, sem levar em conta manutenções programadas.
Em sistemas de CFTV com DVR profissional, normalmente os equipamentos registram índices de uptime próximos ou superiores a 99%, garantindo operação mais segura e confiável e permitindo que sejam considerados como equipamentos de alta disponibilidade. Já no caso de DVRs domésticos e de placas de captura simples, as taxas de uptime são muito menores, não atendendo à especificação de equipamentos de alta disponibilidade.
Confiabilidade
Em geral os DVRs profissionais oferecem um nível de confiabilidade muito grande, garantindo uma operação contínua e operações básicas com recursos funcionais acessíveis, via interface de fácil operação para o usuário ou operador. Esta relação é muito importante, pois as funções devem estar disponíveis quando forem necessárias, ou seja, quando o sistema estiver em operação, deverá capturar as imagens de acordo com as configurações e os ajustes. Em paralelo, as gravações devem estar realmente disponíveis, independentemente do tipo de acesso remoto, local, situação de alarme e outros eventos. Além disso, o sistema precisa dispor de métodos de aviso visual, sonoro e envio por e-mail de situações adversas, como problemas no sistema e eventos críticos, ou até mesmo relativos a hardware, eventos, interface ou alarmes. Assim, permitem que, no caso de situações de exceção, os responsáveis sejam avisados.
Escalabilidade
A escalabilidade é uma característica importante a ser observada em sistemas de missão crítica, uma vez que as necessidades e os requerimentos de desempenho e capacidades podem crescer ao longo do tempo. Dessa forma, um equipamento pode ter capacidade de ampliação ou de agregação de novos recursos e capacidades, atendendo a um objetivo inicial, mas também tendo condições de suportar ampliações, expansões e atualizações futuras. Em relação a esta capacidade, a maioria dos DVRs não possue muitas opções de expansão em termos de número de canais. Alguns modelos de grande porte possuem capacidade de expansão para até 32 câmeras. O suporte direto a um grande número de canais, em casos específicos, poderia levar o sistema à interrupção de gravação e à visualização, em caso de paralisação, de grande número de câmeras seja ela programada ou eventual.
Por outro lado, alguns recursos avançados podem ser até mais importantes para o gerenciamento mais efetivo ou a expansão do sistema em termos de número de câmeras. Dentre estes recursos, a existência de um software de gerenciamento integrado é uma ferramenta essencial para a visualização integrada de imagens, configuração remota, gerenciamento de gravações, verificação e controle de eventos, integração de dispositivos auxiliares, entre outras operações avançadas. Neste caso, o software permite controlar e gerenciar, através de um aplicativo com interface única, os recursos e as imagens de vários DVRs. Em um sistema como 96 câmeras analógicas, por exemplo, seria possível utilizar 6 DVRs de 16 canais. A utilização de vários DVRs individuais é possível, porém, normalmente, torna-se inviável devido às dificuldades operacionais, pois a operação de cada DVR é individual, através de teclado, mouse ou painel, com monitores específicos para cada unidade. A isso se soma a necessidade de configuração e de operação repetida em cada um dos dispositivos. Somente com um software de gerenciamento é possível integrar as funcionalidades e operações dos DVRs, mas esta é uma função disponível somente em alguns DVRs profissionais, uma vez que DVRs simples possuem acesso remoto simplificado, sem integração.
Alguns poucos fabricantes produzem sistemas DVR de grande porte, que permitem a integração com matrizes digitais de vídeo, dispositivos de gerenciamento para visualização e controle que facilitam a operação de visualização, configuração e supervisão de um número grande de câmeras, DVRs, dispositivos de controle de posicionamento, mesas de controle, monitores, mosaicos, dispositivos de alarme, entre outros. Dessa forma, esta integração permite uma operação integrada de dispositivos de posicionamento, como PTZ e Speed Domes, com os DVRs e demais equipamentos de visualização, agilizando as funções de controle e ações coordenadas dos operadores. As matrizes são essencialmente importantes em operações em tempo real para facilitar a operação de visualização e o acompanhamento de imagens por operadores, ideal para sistemas compostos por grande número de câmeras e monitores. As matrizes trabalham paralelamente aos DVRs, de forma a não acarretarem aumento na carga de processamento, e individualizam completamente a visualização de imagens da gravação atual seja ao vivo gravadas. Sem uma matriz, o gerenciamento de visualização de um grande número de câmeras em diferentes DVRs fica extremamente prejudicado, pois, cada dispositivo controla somente as câmeras e os monitores conectados diretamente a ele.
Robustez de hardware e software
De forma conceitual, um DVR – ou Digital Video Recorder – é uma appliance, ou seja, uma aplicação desenvolvida com a função de capturar, gravar e gerenciar imagens provenientes de câmeras de CFTV. É um processo multitarefa crítico que, simultaneamente, executa diversas funções de processamento, e deve operar em altos níveis de funcionalidade e confiabilidade.
Com relação ao hardware, os DVRs profissionais podem ser equipamentos dedicados ou não-dedicados, dependendo da idealização de projeto do fabricante. Ambos os tipos de projeto fornecem excelentes resultados, mas, no geral, as características são diferentes, assim como suas aplicações e seus usos.
Os equipamentos dedicados, também conhecidos como DVRs Stand Alone, são hardwares autônomos especializados e desenvolvidos para captura, compactação de imagens, gravação, gerenciamento de operações, controle de periféricos, entre outras atividades. Têm recursos e placas devidamente projetados para suas aplicações e funções específicas. Dessa forma, possuem somente os componentes de hardware essencialmente necessários, dedicados para operações específicas. A alta robustez de hardware é a principal característica desses equipamentos, que contam com componentes projetados de forma a executarem somente funções específicas para a aplicação. Essa característica torna os equipamentos seletivos em nível de compatibilidade e operação, restringindo as variações de configuração e operações. O suporte a dispositivos externos fica limitado aos equipamentos testados e integrados em nível de software pelo fabricante. Mas, em contrapartida, esta limitação torna o sistema robusto por utilizar hardware efetivamente testado e recomendado pelo fabricante, sendo o uso destes dispositivos certificados altamente recomendado. Atualmente, a maioria dos equipamentos permite que esse suporte a dispositivos e funções seja ampliado através de uma simples atualização de firmware.
Os DVRs não-dedicados ou DVRs Base PC são equipamentos desenvolvidos sobre a base de um computador padrão IBM PC com modificados e personalizações. Utilizam componentes usuais, como placa-mãe, memórias, processador, placas, etc, em conjunto com o hardware e software do sistema de CFTV. Embora pareçam equipamentos dedicados às funções de gravação digital e de gerenciamento de sistemas de CFTV, nada mais são do que computadores com diversas alterações em nível de hardware e software.
Este tipo de equipamento possui alto nível de personalização por parte do fabricante, permitindo adicionar vários recursos interessantes ao sistema, assim como bloquear recursos e acessos mais perigosos. A proteção normalmente bloqueia o acesso a bios, sistema de arquivos, instalação de programas, navegação de internet, modificação de dispositivos de hardware, execução de aplicativos externos, etc. Para o usuário final, normalmente o sistema operacional fica inacessível e transparente, seja base Windows, Linux ou outro específico, disponibilizando o acesso somente à interface do sistema de CFTV.
Assim como os DVRs Stand Alone, esses equipamentos também são robustos, porém, os DVRs base PC. em nível de software e periféricos de entrada. são relativamente mais vulneráveis. Por outro lado, possuem mais recursos e capacidades de software, além da possibilidade de atualização mais simples. Assim sendo, possuem todas as funções necessárias para uma perfeita supervisão e gravação de imagens, integrando as funções de sequenciamento, gravação, gerenciamento, acesso remoto e administração.
Um DVR base PC profissional utiliza componentes altamente selecionados, como processadores, mother-boards, memórias, chipsets, unidades de disco e demais componentes de qualidade superior aos convencionais. Para garantir a confiabilidade do sistema, assim como compatibilidade e funcionalidade plenas, os componentes são certificados em fábrica. Sua montagem e seus componentes são mais confiáveis do que os dos PC desktop convencionais e domésticos, devido à montagem em série, utilização de componentes de maior qualidade, especificamente compatíveis com o sistema de CFTV, maior nível de testes efetuados, atualização constante, além do bloqueio aos acessos de bios, hardware, dispositivos e aplicativos.
Da mesma forma, um DVR profissional possui histórico completo de eventos, alarmes e operações, mantendo todas as operações armazenadas com segurança. Esse histórico (Log) não é acessível através do sistema operacional, ao contrário, possui níveis de acesso restritos e impossibilita a exclusão ou a edição por operadores ou através de acessos alternativos ao sistema operacional.
Os DVRs profissionais contam com entradas de vídeo com conectores BNC, painel com teclas de programação e operação, entrada para teclado e mouse. Além disso, disponibilizam entradas e saídas de alarme, portas de interfaces seriais RS-232/RS-485/RS-422, porta de interface USB, espaço para a utilização de discos rígidos adicionais, entre outros recursos.
Sistema Operacional
Considerado a essência de um DVR, o sistema operacional é um conjunto de programas que gerencia as funções do processador, o input e o output (entrada e saída) de dados, o armazenamento e o acesso aos dispositivos, adquire as imagens provenientes dos canais de vídeo, gerencia o processo de compactação, distribui a gravação, possibilita o interfaceamento, permitindo ao usuário o controle e a utilização dos recursos do sistema, como gravações, históricos, configurações e demais operações. Em um DVR, o sistema operacional também controlará o processamento do sistema – que é proporcional ao número de câmeras gerenciadas, taxa de frames de gravação e visualização –, o acesso remoto, o compartilhamento de recursos, a transferência de arquivos a e execução de todas as demais atividades críticas e de conexão.
Os DVRs base PC normalmente utilizam os sistemas operacionais Microsoft Windows ou Linux; já os DVRs Stand Alone usam principalmente os sistemas operacionais embarcados, como Embedded Linux, Real Time OS ou RTOS – Real Time Operational System, como o FreeRTOS, QNX, RTLinux, VxWorks, entre outros. A informação do sistema operacional não indica, necessariamente, maior ou menor qualidade, mas normalmente relaciona as funções e a flexibilidade do equipamento ao seu nível de desenvolvimento.
Em termos de segurança, os sistemas operacionais embarcados normalmente têm um nível de confiabilidade maior, devido às suas funções limitadas. Seu projeto para execução de somente as funções específicas do DVR, como gravação, detecção de movimento, visualização, gerenciamento, etc., é definido, não tendo funções genéricas de um sistema desktop, como acesso a internet, execução de aplicativos, acesso a CDs, leitura de arquivos em Pen Drives. Da mesma forma, não têm suporte a diversos serviços genéricos disponibilizados ao sistema operacional Windows ou mesmo Linux desktop, que potencializam a descoberta de brechas de segurança que poderiam eventualmente sofrer ataques ou invasões.
Por outro lado um DVR base PC normalmente traz desativados os serviços e aplicativos do sistema operacional desnecessários às operações do sistema. Dessa forma eventuais ataques ou brechas de segurança são minimizados. Esse é um fator extremamente importante, uma vez que se trata de um dispositivo primordial de segurança, que não deve, em hipótese nenhuma, ser um alvo acessível.
Taxa de Quadros por Segundo (FPS)
A taxa de atualização de imagens é um parâmetro essencialmente importante, principalmente em aplicações críticas, nas quais a visualização e a gravação em tempo real são imprescindíveis. Nesses casos, a taxa de processamento, o aquecimento e o nível de desgaste de componentes, como discos rígidos, se não forem bem administrados, podem tornar-se um grave problema, levando à instabilidade geral do sistema. DVRs profissionais utilizam componentes e recursos devidamente projetados para operações extremas, sem gerar aquecimentos, instabilidade ou desgaste excessivo para componentes críticos. Para isso, é necessário que o sistema tenha um projeto efetivamente seguro, levando em conta estes parâmetros, de forma a não interferir nas operações normais do sistema.
Seguem alguns pontos importantes em relação ao processamento da atualização de imagens para a visualização e gravação a serem levados em conta:
- O número total de quadros por segundo (FPS) para o DVR, que será dividido entre todas as câmeras, para visualização e/ou gravação;
- A taxa de quadros para cada canal individual;
- A capacidade máxima do hardware, considerando operações de chaveamento, funções simultâneas e compartilhamentos;
- Taxa de visualização;
- Taxa de gravação
Analogia
A operação de um DVRs não é tão simples como pode parecer, Eventualmente, a aplicação e a funcionalidade de um DVR é subestimada pela falta de critério na avaliação da responsabilidade envolvida nesta tarefa de alta segurança em sistemas de CFTV. Dessa forma, é possível encontrarmos no mercado sistemas chamados DVR por valores muito baixos. Eventualmente, esses sistemas podem cumprir funções satisfatórias em determinadas aplicações, porém, é muito importante uma avaliação plena da criticidade da aplicação e conhecimento da necessidade de disponibilidade do sistema e dos seus recursos gerados.
Para traçar uma linha de comparação, podemos fazer uma analogia com veículos. Se tivéssemos, por exemplo, uma carga de 40 toneladas para transportar, teríamos várias opções de transporte:
- Poderíamos transportá-la de uma vez em um grande caminhão com capacidade suficiente para a carga;
- Poderíamos utilizar um pequeno caminhão para transporta a carga em algumas viagens, gerando um desgaste acima do normal ao veículo;
- Poderíamos utilizar um carro de passeio e fazer centenas de viagens até transportar toda a carga, gerando um desgaste absurdo e provável danificação do veículo, tendo um gasto impraticável de combustível, além de um tempo inaceitável para a operação de transporte.
Em sistemas de segurança e CFTV, muitas vezes temos casos parecidos, com a aplicação de sistemas de pequeno porte para aplicações de grande porte levando a problemas constantes e a baixíssimas confiabilidade e resposta do sistema DVR.
A gravação e o gerenciamento de vídeo são operação multitarefa intensiva e podem exigir muito, mesmo de sistemas DVR robustos. Dessa forma, é imprescindível que o sistema tenha capacidade de processamento compatível com a tarefa, assim como os demais componentes, a exemplo de memória, armazenamento, gerenciamento de rede, dispositivos de visualização. Câmeras, meios de transmissão e demais acessórios devem acompanhar a qualidade do sistema. Dessa forma, se algum dos componentes do sistema estiver abaixo do nível de qualidade dos demais, poderá comprometer a operação de todo o conjunto. Por isso, o sistema deverá manter níveis de qualidade e operacionalidade do inicio ao fim, tanto em aspectos de hardware, como em aspectos de software.
Essas características, entre outras, são também responsáveis pela grande disparidade de preços entre sistemas de diferentes fabricantes e diferentes linhas. Mas, normalmente, o custo-beneficio envolvido em uma operação crítica é coberto pela confiabilidade, pela disponibilidade e pelas capacidades de um DVR profissional, características que, em tempo de operação e funcionalidades fornecidas, têm seu valor justificado ao final da execução do projeto.
De qualquer forma. seguem alguns pontos, que normalmente não são informados pelos vendedores, mas que normalmente são extremamente importantes na operação e aquisição de DVRs profissionais. Sabemos que muitas vezes um sistema não faz o que deveria realmente fazer, ou o que foi adquirido para fazer, e dentro de uma grande lista de especificações, suas limitações e fragilidades passam despercebidas. Para produtos de entrada, linhas simples e de baixo custo, normalmente existem as seguintes questões a serem analisadas:
- DVRs não operam com determinadas câmeras ou periféricos;
- Muitos usuários simultâneos travam o sistema;
- Os sistemas não permitem a resolução máxima com a taxa máxima de gravação ou com o número total de canais;
- A qualidade da imagem gravada pelo DVR é pobre;
- As taxas de visualização e de gravação não são, na realidade, as informadas nas especificações;
- O armazenamento descrito foi subdimensionado para as piores condições de gravação, resultando em uma capacidade enganosa;
- Certas funções só operam sob determinadas condições ou com determinados acessórios;
- Não existe suporte técnico ou manutenção ao produto na região ou no país;
- Um sistema ou um equipamento da mesma empresa não opera com outro.
- O distribuidor do qual o equipamento foi comprado não trabalha mais com o mesmo produto.
Novas tendências e desenvolvimentos para DVRs
Os DVRs profissionais, cada vez mais, estão agregando recursos e funções, principalmente em termos de capacidade de processamento e de maior nível de inteligência por parte do próprio equipamento. Alguns desses desenvolvimentos e tendências são:
- Integração e suporte a dispositivos de storage comerciais;
- Lançamento e atualização de DVRs para gerenciamento e gravação híbrida, ou seja, suporte a câmeras analógicas e câmeras IP;
- Funções de Video Analitics ou Análise de Vídeo Integradas, como análise de vídeo, leitura de placa veicular (LPR), leitura de texto (OCR), resposta em eventos, busca de objetos perdidos ou removidos, ações em objetos abandonados, verificação de mudança de foco, verificação de movimento não-autorizado, verificação de direção de movimento, contagem de pessoas ou objetos, reconhecimento facial, entre outros recursos avançados;
- Gerenciamento Remoto Completo, via software cliente, e sistema de gerenciamento;
- Disponibilização de Software de Monitoramento Central – CMS;
- Possibilidade de integração avançada com outras aplicações, através de SDK, API;
- Gravação e backup remotos
Vantagens e Desvantagens dos DVRs
Obviamente, os DVRs stand alone também têm suas desvantagens, assim como qualquer outro sistema. Eles contam com algumas características relativas ao conjunto hardware e software que reduzem a possibilidade de atualizações e de inserção de novos recursos sobre a mesma plataforma de hardware, ou seja, diferentemente de equipamentos com funcionalidade baseada totalmente em software, grandes modificações ou inserção de novos recursos normalmente são mais restritas em DVRs, mas são possíveis dependendo da plataforma. Da mesma forma, usualmente, os DVRs têm estruturas e posicionamento tecnológico mais tradicionais, mantendo maior longevidade na linha de desenvolvimento, devido ao custo de investimento no projeto, ao mesmo tempo em que reduz a necessidade de modificações em termos estruturais na linha de desenvolvimento de equipamentos.
Em termos de manutenção, os DVRs por si só não garantem operacionalidade plena. Além de um programa de manutenção preventiva e corretiva por parte do integrador, devem dispor de cobertura adequada por parte do distribuidor ou fabricante, que, por sua vez, deve manter assistência técnica equipada com componentes de reposição e técnicos treinados e aptos a resolver possíveis problemas nos equipamentos. Nesse caso é imprescindível a escolha de um fornecedor de qualidade, que ofereça garantia, suporte técnico e manutenção. Como vimos um DVR é um equipamento altamente especializado e, por isso, não terá componentes e peças de reposição facilmente encontrados no mercado nacional nem serão encontrados muitos técnicos com conhecimento especifico no equipamento para a manutenção e verificação.
Atualmente, existem vários sistemas alternativos aos DVRs, como as placas de captura, câmeras IP, sistemas de gerenciamento, NVR, etc., muitos com excelente qualidade e recursos, outros nem tanto. Mas, de qualquer forma, em nível de segurança e de funções para operações consideradas de missão crítica, com certeza, os DVRs são uma excelente alternativa. Suas características e recursos, em conjunto com sua confiabilidade, tornam as operações de gravação e de gerenciamento de imagens muito seguras e confiáveis, garantindo uma operação livre de problemas, desde que sejam parte de um plano de segurança, em conjunto com projeto de implantação, programa de treinamento operacional, execução de manutenção preventiva, corretiva e preditiva, além de constantes reavaliação e teste ativo do sistema.
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