安防设备系统时间显示同步问题

安防视频监控中,如果监控录像设备显示时间不准确,或者不同设备间时间混乱,那保存下来的视频资料会失去价值,没有意义。
常见的安防设备时间显示错乱情况主要由以下几种:

  1. 监控视频画面显示1970年X年X月,或者2000年X年X月;
  2. 监控视频画面显示的时间不准确,和实际相差几分钟或者几个小时;
  3. 安防摄像机转换成其他国家时区时,时间显示不对;
  4. 有些特殊的时区不支持,比如UTC+05:45;
  5. 安防设备不支持夏令时,时间显示不准确;
  6. 同一套安防系统中,不同设备显示时间不一。

在分析原因之前,我们先来了解几个关于时间的概念。

时间相关概念

GMT

GMT(Greenwich Mean Time),即格林威治时间。它规定太阳每天经过位于英国伦敦郊区的皇家格林威治天文台的时间为中午12点,其他时区的时间都以和GMT之间的偏移量做为参考。1972年之后,GMT 不再是一个时间标准了。

UTC

UTC(Coodinated Universal Time),协调世界时,又称世界统一时间、世界标准时间、国际协调时间。由于英文(CUT)和法文(TUC)的缩写不同,作为妥协,简称UTC。
UTC时间是经过平均太阳时(以格林威治时间GMT为准)、地轴运动修正后的新时标以及以秒为单位的国际原子时所综合精算而成。
UTC已取代GMT成为全球通用的时间标准。
UTC比GMT更精准,以原子时计时,适应现代社会的精确计时需求。但在不需要精确到秒的情况下,二者可以视为等同。

时区

使用当地的太阳时间来计时,势必会带来世界范围内时间不统一的问题。随着火车铁路与其他交通工具及通讯工具发展,及全球贸易推动,19世纪催生了统一时间标准的需求,时区由此诞生。
从格林威治本初子午线起,经度每向东或者向西间隔15°,就划分一个时区,在这个区域内,大家使用同样的标准时间。
全球共分为24个标准时区,相邻时区的时间相差一个小时。
需要注意的是,实际使用中,还有0.5时区,1/4时区的存在。比如(UTC+05:45) 加德满都Nepal Standard Time,(UTC+05:30) 辰内,加尔各答,孟拜,新德里
India Standard Time。

夏令时

每个地区的夏季太阳升起的早,天亮得早,人为将时间提前一小时,可以使人早起早睡,减少照明量,以充分利用光照资源,从而节约照明用电。这一制度被称为夏令时,夏季时间,或者夏时制,DST(Daylight Saving Time)。
可以看出实现夏令时制的原因就是节约能源。目前全球大约有40%的地区和国家使用夏时令,中国曾经在1986年到1992年间使用过夏时令制,后来取消,因为夏令时制带来的问题太多,而实际也节约不了多少能源。未来可能更多的国家和地区会取消夏时令制。

安防设备时间显示错乱原因分析及解决办法

回到最开始的问题,我们来一个个分析安防设备时间显示错乱的原因,并提出解决办法。

  1. 监控图像画面上显示的时间日期1970年X年X月,或者2000年X年X月,这个是设备自己本地时间。一般的安防摄像机或者NVR/DVR 都是嵌入式Linux系统,1970年或者2000年一般是Linux系统设置的初始时间。
    如果安防设备出现时间显示为1970年或者2000年,或者不准,我们可以选择手动调整到准确时间。这样调整以后,时间还是不准或者恢复到1970年,2000年,偏差非常大。此时我们要考虑是否安防设备上时间相关的硬件是否有故障了。比如DVR/NVR主板上的纽扣电池是否没电或者接触不良,摄像机芯片上的电池,晶振或者时钟芯片是否有问题了。
    如果设备自己的时间系统故障了,我们可以考虑使用时间同步的方式来给设备同步准确时间,下文会介绍几种具体方法。
  2. 设备运行一段时间后,时间显示的精度不够,和标准时间相差稍微有点大。这个问题的产生一般和设备的时钟芯片精度有关。此时可以选择手动调整设备时间或者同步NTP时间服务器的方式来自动校准时间,以保持时间的精准性。
  3. 设备时区显示不对。首先排除是否时区设置不对。另一方面和设备厂家确认,设备本身的时区转换功能是否有问题。
  4. 0.5时区,1/4时区,夏令时不支持问题。这几个是设备本身问题。有些设备厂家早期在开发产品时,忽略了这几个问题,选用的时间库,时间类函数比较老旧,不支持0.5时区,1/4时区,夏令时功能,后续产品一直延续下来。可以反馈给厂家,让其优化产品固件。同时新产品研发出来时,厂家也应该多测试,及时排除这些简单的程序bug。
  5. 同一套安防系统中,不同设备显示的时间不一致,除了手动调整外,更好的办法是使用同步NTP时间服务器功能。

时间同步方法

  1. 手动修改。
  2. 手动同步电脑时间。
  3. 与时间服务器同步
  • 使用Internet上的NTP服务
    互联网上有很多免费提供的网络授时服务,如果安防设备能接入互联网,我们可以用这些NTP服务给设备自动同步时间。
    下图是一个某品牌网络摄像机使用NTP同步时间的设置界面,我们可以输入可用的NTP服务器,设置好时间同步周期。摄像机会在设定好的周期内自动与NTP服务器提供的时间进行校准。
使用NTP时间服务器
  • 局域网自建NTP服务器
    有时候,设备不能接入互联网,只能在局域网里工作。此时我们可以选择在局域网里自建NTP服务,所有的设备都使用自建的NTP服务。使用设置方法和使用Internet里的NTP服务一样。
    这种方法对于基于局域网大型安防监控项目特别有必要,有些安防监控平台软件带有NTP服务组件,只需简单的安装设置即可。局域网里的所有安防设备,前端摄像机,后端存储,矩阵,转发等服务器都有同一台NTP服务器来同步时间,能确保整个系统时间一致性。
    另一方面,后端设备,比如NVR,存储服务器等也可以主动向前端IPC同步时间。
  • 使用设备自带云功能,同步时间
    对于单个前端网络摄像机,P2P云访问功能很常见,很多平台的摄像机提供基于自身的云功能的自动校时功能,我们开启云同步时间功能即可。

一些可用的时间服务器NTP

地区地址
中国cn.ntp.org.cn
中国香港149.129.123.30
中国台湾162.159.200.123
日本129.250.35.251
韩国211.233.40.78
新加坡103.11.143.248
美国216.218.254.202
德国131.188.3.220
阿里巴巴time1.aliyun.com,ntp1.aliyun.com
苹果time1.apple.com
谷歌time1.google.com

其他问题

  1. 准确的时间从哪来?
    国家授时中心,互联网授时中心提供标准时间服务。如果自建NTP服务,可以通过GPS/北斗等定位系统获取时间信号,还可以配备原子钟守时。
  2. 其他时间同步的方法
    物联网设备使用4G,GSM、GPRS等传输的可以从电信基站同步时间。
    钟表行业,电波钟使用无线长波信号授时。
    使用WiFi,Lora,NBIot等无线传输协议同步时间。

参考资料:

  1. 彻底弄懂GMT、UTC、时区和夏令时
  2. 时区和夏令时
  3. 百度百科:电波钟
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谈笑有鸿儒,
往来无白丁。

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