淺析視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展及技術特點

1、<p>　　淺析視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展及技術特點</p><p>　　【摘要】介紹了安防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程，并對不同階段技術特點進行了比較，并展望發(fā)展遠景 </p><p>　　【關鍵詞】模擬監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)；網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　我國安防行業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，從早期的模擬監(jiān)控進入數(shù)字監(jiān)控階段，現(xiàn)今隨著計算機技術、存儲容量、視頻編解碼技術、

2、寬帶覆蓋率及網(wǎng)絡帶寬的不短提高，安防行業(yè)中的視頻監(jiān)控領域正逐步進入網(wǎng)絡化的全數(shù)字階段。網(wǎng)絡化監(jiān)控正以直觀、方便、內(nèi)容豐富等特點日益受到關注，同時也引發(fā)了監(jiān)控技術的一場革命。 </p><p>　　安防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程經(jīng)歷了三個大的階段，第一階段是模擬監(jiān)控系統(tǒng)，其核心設備是視頻矩陣切換系統(tǒng)；第二階段是數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，核心設備為硬盤錄像機；第三階段為網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是基于網(wǎng)絡分布式的結構，因此并沒有所謂的核心設備。

3、這三個階段在發(fā)展的過程當中因為各階段技術的銜接和應用場合的需求，也派生出一些過渡階段或衍生的系統(tǒng)。 </p><p>　　一. 模擬監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　在20世紀90年代初以前，主要是以模擬設備為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，稱為第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng)。圖像信息采用視頻電纜，以模擬方式傳輸，一般傳輸距離不能太遠，主要應用于小范圍內(nèi)的監(jiān)控，監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看。本地模擬信號監(jiān)控系統(tǒng)

4、主要由攝像機、視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像機等組成，利用視頻傳輸線將來自攝像機的視頻連接到監(jiān)視器上，利用視頻矩陣主機，采用鍵盤進行切換和控制，錄像采用使用磁帶的長時間錄像機；遠距離圖像傳輸采用模擬光纖，利用光端機進行視頻的傳輸。這種系統(tǒng)目前雖然已基本完全退出市場，但因其早期的大量發(fā)展，目前在已運行的系統(tǒng)中，仍有大量的占有率。 </p><p>　　模擬監(jiān)控系統(tǒng)的設備主要由攝像機、云臺、支架、防護罩、監(jiān)視器、解碼器、視頻

5、分配器、長延時錄像機等組成，其核心設備為矩陣切換裝置，進行視頻信號的切換與控制，將輸入的任一視頻信號切換到任一顯示器上，通過外接的控制鍵盤（經(jīng)解碼器）控制云臺攝像機的焦距、景深、旋轉、俯仰等動作（簡稱PTZ，pan tile zoom），還具有其它很多附加功能如報警輸入、聯(lián)動、字符疊加等。 </p><p>　　模擬系統(tǒng)的主要技術特點有： </p><p>　　1） 模擬監(jiān)控系統(tǒng)技術含量不

6、高、系統(tǒng)功能少但相對成熟、工作穩(wěn)定、不易死機； </p><p>　　2） 模擬監(jiān)控系統(tǒng)安全性較低，大多采用模擬方式傳輸，最簡單的是將圖像基帶信息直接送入視頻傳輸電纜進行傳送至 監(jiān)控室矩陣，傳輸電纜易受環(huán)境及人為破壞。操作界面無認證功能，任何人都可以使用。 </p><p>　　3） 模擬監(jiān)控適合小型化本地監(jiān)控，設備一般可達到16×64路能力，監(jiān)控點增加時需再配中心設備（矩陣）。

7、 </p><p>　　4） 模擬監(jiān)控系統(tǒng)基本不涉及網(wǎng)絡，前端監(jiān)控點與中心控制室通過模擬視頻線直接連接，方式單一。 </p><p>　　5） 模擬監(jiān)控的存儲一般采用直接對模擬視頻信號進行錄像的方式，存儲介質(zhì)為模擬磁帶。該方式無法長時間連續(xù)錄像、錄像資料檢索回放復雜、大量磁帶占用存放空間、磁帶存放環(huán)境要求高。 </p><p>　　6） 模擬監(jiān)控的傳輸距離受限于同軸

8、電纜視頻線的極限傳輸距離以及線路上信號放大器的數(shù)量，監(jiān)控范圍一般在數(shù)百米之內(nèi)。 </p><p>　　7） 模擬監(jiān)控功能單一，主要涉及對監(jiān)控點圖像的調(diào)看及手動操作錄像，同時操作相對繁瑣。 </p><p>　　8） 模擬監(jiān)控一般無操作界面，故無相關操作日志的記錄和檢索功能。 </p><p>　　二. 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　從上

9、世紀90年代以后，硬盤錄像機開始出現(xiàn)并得到發(fā)展。硬盤錄像機簡稱DVR（Digital Video Recorder），其實質(zhì)是將視頻編碼壓縮、網(wǎng)絡傳輸、視頻存儲、遠程控制、解碼顯示等諸功能集于一體的計算機系統(tǒng)。其在出現(xiàn)初期主要還是起到視頻的編碼、存儲的作用，只能替代磁帶式錄像機和矩陣設備配合使用，隨著技術發(fā)展，在網(wǎng)絡、虛擬矩陣切換和軟件應用方面的功能日趨強大，成為數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的核心設備，并且使監(jiān)控系統(tǒng)的配置更加靈活和簡單，極大的促進和普

10、及了安防監(jiān)控系統(tǒng)的應用范圍，在本世紀初得到極大的發(fā)展。 </p><p>　　1） 數(shù)字監(jiān)控基于計算機技術發(fā)展和視頻壓縮技術出現(xiàn)而產(chǎn)生。由于操作系統(tǒng)本身的缺陷帶來了數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)一定程度上的不穩(wěn)定性，隨著工控機的出現(xiàn)及嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)在穩(wěn)定性上有所改善。 </p><p>　　2） 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)在安全性上使用軟件方式調(diào)看圖像，需要進行用戶認證。無法較好防范因操作系統(tǒng)漏洞造成的網(wǎng)

11、絡攻擊、在網(wǎng)絡上傳輸?shù)拿襟w數(shù)據(jù)包沒有加密措施（易被截取或替換）。 </p><p>　　3） 數(shù)字監(jiān)控適合中小型規(guī)模、有一定網(wǎng)絡需求的小范圍監(jiān)控，設備一般可支持64路接入，同時設備之間可以進行少量級聯(lián)來擴大監(jiān)控規(guī)模，一般最大可以達到一兩百路。 </p><p>　　4） 數(shù)字監(jiān)控采用普通PC硬盤作為存儲介質(zhì)，將經(jīng)過編碼壓縮的視 頻文件存放在指定路徑上的硬盤中。編解碼格式一般采用MPEG-2

12、，進行無損壓縮傳輸帶寬要求較高。支持長時間連續(xù)錄制，并且檢索回放簡便。 </p><p>　　5） 數(shù)字監(jiān)控具有簡單網(wǎng)管，主要對中心點設備（工控機/硬盤錄像機）的CPU使用率、內(nèi)存占用率、圖像斷續(xù)狀態(tài)等進行查看。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)無法針對各前端點進行管理，無法控制副控主機的登陸。 </p><p>　　6） 數(shù)字監(jiān)控前端設備與中心點設備傳輸距離與模擬監(jiān)控相近，副控主機視局域網(wǎng)規(guī)?？稍谝欢ǔ潭壬系?/p>

13、進行遠程訪問。 </p><p>　　7） 數(shù)字監(jiān)控功能較模擬系統(tǒng)有所增加，除了簡單的圖像瀏覽及錄像外，還增加了語音呼叫、自動錄像、錄像檢索及調(diào)用、疊加文字時間、操作日志記錄及查看等，提供了較友好的界面供操作人員使用。 </p><p>　　8） 數(shù)字監(jiān)控可外接告警傳感器接入數(shù)量視中心設備系統(tǒng)能力而定，一般與前端接入能力對等，即一個監(jiān)控點接一個告警傳感器。 </p><

14、p>　　9） 數(shù)字監(jiān)控提供用戶登陸時間、帳號、圖像調(diào)用及錄像等相關操作進行記錄。日志簡單的按照日期進行保存，檢索條件只支持日期字段。 </p><p>　　三. 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng) 　　在21世紀初，隨著寬帶網(wǎng)絡技術及帶寬的大大提高，以及數(shù)字理技術和視音頻編解碼效率的改進，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在步入全數(shù)字大網(wǎng)絡化的全新階段。網(wǎng)絡化視頻監(jiān)控系統(tǒng)中所有的設備都以IP地址來識別和相互通信，采用通用的TCP/IP協(xié)議進行圖像

15、、語音和數(shù)據(jù)的傳輸和切換。由電信運營商建設的運營級網(wǎng)絡視頻監(jiān)控平臺不再受地域的限制，真正做到了“天涯若比鄰”；不再受規(guī)模的束縛，系統(tǒng)具有強大的無縫擴展能力。 </p><p>　　網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的有以下特點： </p><p>　　1） 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)大量使用高性能服務器保障了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，再結合服務器雙備、UPS不間斷電源、穩(wěn)定的傳輸網(wǎng)絡等，真正實現(xiàn)了7*24小時穩(wěn)定運行； <

16、;/p><p>　　2） 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)采用高性能硬件防火墻或網(wǎng)閘，保障監(jiān)控平臺不受非法入侵、惡意攻擊、病毒感染等。前端設備對媒體數(shù)據(jù)做AES128位加密，保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全。用戶登陸經(jīng)過多次認證，同時可限制或允許特定登陸IP； </p><p>　　3） 網(wǎng)絡監(jiān)控適合大規(guī)模、有遠程訪問需求的大型監(jiān)控系統(tǒng)。前端設備一般采用單路輸入，平臺設備接入前端能力可達到數(shù)千路（甚至上萬）。支持按照行

17、政區(qū)域劃分的多級級聯(lián)，方便管理。 </p><p>　　4） 網(wǎng)絡監(jiān)控前端設備或由IP攝像頭直接輸出網(wǎng)絡信號或通過編碼器將視頻信號轉換為網(wǎng)絡信號，具有強大的線路適應能力。前端監(jiān)控點可通過LAN、WAN、E1、光纖、ADSL等多種線路方式接入平臺，客戶端登陸支持公網(wǎng)IP登陸（ADSL）、私網(wǎng)IP登陸（NAT轉換、Socket5穿越）。 </p><p>　　5） 使用超大容量磁盤陣列設備，采

18、用業(yè)內(nèi)最新編解碼技術PEG-4/H.264格式。對模擬視頻信號進行有損壓縮，降低對傳輸帶寬的要求。支持遠程回放及下載錄像文件。 </p><p>　　6） 網(wǎng)絡監(jiān)控配置專門的網(wǎng)管服務器，分別對平臺設備及前端設備進行統(tǒng)一網(wǎng)管。支持設備相關參數(shù)查看、遠程修改、版本升級、設備故障告警及分析處理等。網(wǎng)管系統(tǒng)支持帳戶管理，保障超大型監(jiān)控網(wǎng)絡設備維護。 </p><p>　　7） 網(wǎng)絡監(jiān)控依托于運營商

19、強大的線路資源，真正實現(xiàn)了“千里眼”、“順風耳”的古老神話。在運營商網(wǎng)絡涉及之處，某普通用戶只需要1臺普通PC加上指定軟件帳號在寬帶上網(wǎng)條件下，可隨時隨地查看授權范圍內(nèi)地點的現(xiàn)場情況。 </p><p>　　8） 網(wǎng)絡監(jiān)控除基本功能外，還具有圖像抓拍、雙向音頻對講、外接告警設備、告警聯(lián)動、權限管理、電子地圖、預案管理、圖像處理等功能。系統(tǒng)預留二次開發(fā)接口，方便添加新興功能。操作界面人性化，方便使用，適合不同層次的

20、人群使用。 </p><p>　　9） 網(wǎng)絡監(jiān)控可外接幾乎所有告警傳感器設備，告警設備接入數(shù)量可大于監(jiān)控點數(shù)量。前端發(fā)生告警將同步在客戶端顯示，并且聯(lián)動相關操作（錄像、攝像頭轉動、電視墻顯示等）。 </p><p>　　10） 網(wǎng)絡監(jiān)控不僅提供對用戶調(diào)看圖像時相關操作進行記錄，同時對于設備自動注冊、上下線、運行異常等實時狀態(tài)進行記錄。對于日志的檢索支持多種字段，包括操作帳戶、日期、操作類型

21、、設備名稱、文件名等。 </p><p>　　11） 已發(fā)展視頻分析功能（IVS），通過IP攝像頭或編碼器的分析功能，具備主動報警，并能節(jié)省存儲空間。 </p><p>　　四. 網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢 </p><p>　　1） 網(wǎng)絡視頻系統(tǒng)各個廠家沒有統(tǒng)一的行業(yè)標準，硬件設備、軟件平臺之間均無法實現(xiàn)互通互聯(lián)，集成商或用戶如需要整合不同設備只能通過二次開發(fā)實現(xiàn)，耗

22、費較高的成本。實現(xiàn)這一發(fā)展將不受制于任何廠商。 </p><p>　　2） 視頻內(nèi)容分析技術目前尚處在應用的初級階段，如得到突破性的發(fā)展，將使監(jiān)控系統(tǒng)的運行模式出現(xiàn)顛覆性的變化，安保人員將從監(jiān)視墻中解放出來； </p><p>　　3） 隨著設備和帶寬成本的降低，高清攝像機將得到廣泛使用，可以得到更多視頻信息，更清晰的畫面，錄像畫面更為流暢真實； </p><p>

23、　　4） 隨著視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡化、無線通信的發(fā)展和設備、工程的成本的下降，將不再是局限于專業(yè)應用，而會越來越快的與日常生活緊密聯(lián)系，發(fā)揮更為廣泛的作用。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　鄭亮亮、吳小強《IP高清監(jiān)控系統(tǒng)的工程設計實踐》安防經(jīng)理 NO.31 </p><p>　　楊勇、梅艷《追逐網(wǎng)絡高清監(jiān)控》安