淺析視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展及技術(shù)特點(diǎn)

1、<p>　　淺析視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展及技術(shù)特點(diǎn)</p><p>　　【摘要】介紹了安防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程，并對(duì)不同階段技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了比較，并展望發(fā)展遠(yuǎn)景 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】模擬監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　我國(guó)安防行業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，從早期的模擬監(jiān)控進(jìn)入數(shù)字監(jiān)控階段，現(xiàn)今隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、存儲(chǔ)容量、視頻編解碼技術(shù)、

2、寬帶覆蓋率及網(wǎng)絡(luò)帶寬的不短提高，安防行業(yè)中的視頻監(jiān)控領(lǐng)域正逐步進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化的全數(shù)字階段。網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控正以直觀、方便、內(nèi)容豐富等特點(diǎn)日益受到關(guān)注，同時(shí)也引發(fā)了監(jiān)控技術(shù)的一場(chǎng)革命。 </p><p>　　安防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程經(jīng)歷了三個(gè)大的階段，第一階段是模擬監(jiān)控系統(tǒng)，其核心設(shè)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(shè)備為硬盤錄像機(jī)；第三階段為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是基于網(wǎng)絡(luò)分布式的結(jié)構(gòu)，因此并沒(méi)有所謂的核心設(shè)備。

3、這三個(gè)階段在發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中因?yàn)楦麟A段技術(shù)的銜接和應(yīng)用場(chǎng)合的需求，也派生出一些過(guò)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(jì)90年代初以前，主要是以模擬設(shè)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(yuǎn)，主要應(yīng)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(hào)監(jiān)控系統(tǒng)

4、主要由攝像機(jī)、視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像機(jī)等組成，利用視頻傳輸線將來(lái)自攝像機(jī)的視頻連接到監(jiān)視器上，利用視頻矩陣主機(jī)，采用鍵盤進(jìn)行切換和控制，錄像采用使用磁帶的長(zhǎng)時(shí)間錄像機(jī)；遠(yuǎn)距離圖像傳輸采用模擬光纖，利用光端機(jī)進(jìn)行視頻的傳輸。這種系統(tǒng)目前雖然已基本完全退出市場(chǎng)，但因其早期的大量發(fā)展，目前在已運(yùn)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(shè)備主要由攝像機(jī)、云臺(tái)、支架、防護(hù)罩、監(jiān)視器、解碼器、視頻

5、分配器、長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)等組成，其核心設(shè)備為矩陣切換裝置，進(jìn)行視頻信號(hào)的切換與控制，將輸入的任一視頻信號(hào)切換到任一顯示器上，通過(guò)外接的控制鍵盤（經(jīng)解碼器）控制云臺(tái)攝像機(jī)的焦距、景深、旋轉(zhuǎn)、俯仰等動(dòng)作（簡(jiǎn)稱PTZ，pan tile zoom），還具有其它很多附加功能如報(bào)警輸入、聯(lián)動(dòng)、字符疊加等。 </p><p>　　模擬系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn)有： </p><p>　　1） 模擬監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)含量不

6、高、系統(tǒng)功能少但相對(duì)成熟、工作穩(wěn)定、不易死機(jī)； </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(jiǎn)單的是將圖像基帶信息直接送入視頻傳輸電纜進(jìn)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(wú)認(rèn)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(shè)備一般可達(dá)到16×64路能力，監(jiān)控點(diǎn)增加時(shí)需再配中心設(shè)備（矩陣）。

7、 </p><p>　　4） 模擬監(jiān)控系統(tǒng)基本不涉及網(wǎng)絡(luò)，前端監(jiān)控點(diǎn)與中心控制室通過(guò)模擬視頻線直接連接，方式單一。 </p><p>　　5） 模擬監(jiān)控的存儲(chǔ)一般采用直接對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行錄像的方式，存儲(chǔ)介質(zhì)為模擬磁帶。該方式無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)錄像、錄像資料檢索回放復(fù)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(hào)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(duì)監(jiān)控點(diǎn)圖像的調(diào)看及手動(dòng)操作錄像，同時(shí)操作相對(duì)繁瑣。 </p><p>　　8） 模擬監(jiān)控一般無(wú)操作界面，故無(wú)相關(guān)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(jì)90年代以后，硬盤錄像機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)并得到發(fā)展。硬盤錄像機(jī)簡(jiǎn)稱DVR（Digital Video Recorder），其實(shí)質(zhì)是將視頻編碼壓縮、網(wǎng)絡(luò)傳輸、視頻存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程控制、解碼顯示等諸功能集于一體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其在出現(xiàn)初期主要還是起到視頻的編碼、存儲(chǔ)的作用，只能替代磁帶式錄像機(jī)和矩陣設(shè)備配合使用，隨著技術(shù)發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò)、虛擬矩陣切換和軟件應(yīng)用方面的功能日趨強(qiáng)大，成為數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的核心設(shè)備，并且使監(jiān)控系統(tǒng)的配置更加靈活和簡(jiǎn)單，極大的促進(jìn)和普

10、及了安防監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，在本世紀(jì)初得到極大的發(fā)展。 </p><p>　　1） 數(shù)字監(jiān)控基于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展和視頻壓縮技術(shù)出現(xiàn)而產(chǎn)生。由于操作系統(tǒng)本身的缺陷帶來(lái)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(jī)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(jìn)行用戶認(rèn)證。無(wú)法較好防范因操作系統(tǒng)漏洞造成的網(wǎng)

11、絡(luò)攻擊、在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)拿襟w數(shù)據(jù)包沒(méi)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(luò)需求的小范圍監(jiān)控，設(shè)備一般可支持64路接入，同時(shí)設(shè)備之間可以進(jìn)行少量級(jí)聯(lián)來(lái)擴(kuò)大監(jiān)控規(guī)模，一般最大可以達(dá)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(chǔ)介質(zhì)，將經(jīng)過(guò)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(jìn)行無(wú)損壓縮傳輸帶寬要求較高。支持長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)錄制，并且檢索回放簡(jiǎn)便。 </p><p>　　5） 數(shù)字監(jiān)控具有簡(jiǎn)單網(wǎng)管，主要對(duì)中心點(diǎn)設(shè)備（工控機(jī)/硬盤錄像機(jī)）的CPU使用率、內(nèi)存占用率、圖像斷續(xù)狀態(tài)等進(jìn)行查看。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法針對(duì)各前端點(diǎn)進(jìn)行管理，無(wú)法控制副控主機(jī)的登陸。 </p><p>　　6） 數(shù)字監(jiān)控前端設(shè)備與中心點(diǎn)設(shè)備傳輸距離與模擬監(jiān)控相近，副控主機(jī)視局域網(wǎng)規(guī)模可在一定程度上的

13、進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)。 </p><p>　　7） 數(shù)字監(jiān)控功能較模擬系統(tǒng)有所增加，除了簡(jiǎn)單的圖像瀏覽及錄像外，還增加了語(yǔ)音呼叫、自動(dòng)錄像、錄像檢索及調(diào)用、疊加文字時(shí)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(shè)備系統(tǒng)能力而定，一般與前端接入能力對(duì)等，即一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)接一個(gè)告警傳感器。 </p><

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

15、、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的傳輸和切換。由電信運(yùn)營(yíng)商建設(shè)的運(yùn)營(yíng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控平臺(tái)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(qiáng)大的無(wú)縫擴(kuò)展能力。 </p><p>　　網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的有以下特點(diǎn)： </p><p>　　1） 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)大量使用高性能服務(wù)器保障了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，再結(jié)合服務(wù)器雙備、UPS不間斷電源、穩(wěn)定的傳輸網(wǎng)絡(luò)等，真正實(shí)現(xiàn)了7*24小時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行； <

16、;/p><p>　　2） 網(wǎng)絡(luò)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(tái)不受非法入侵、惡意攻擊、病毒感染等。前端設(shè)備對(duì)媒體數(shù)據(jù)做AES128位加密，保障數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全。用戶登陸經(jīng)過(guò)多次認(rèn)證，同時(shí)可限制或允許特定登陸IP； </p><p>　　3） 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控適合大規(guī)模、有遠(yuǎn)程訪問(wèn)需求的大型監(jiān)控系統(tǒng)。前端設(shè)備一般采用單路輸入，平臺(tái)設(shè)備接入前端能力可達(dá)到數(shù)千路（甚至上萬(wàn)）。支持按照行

17、政區(qū)域劃分的多級(jí)級(jí)聯(lián)，方便管理。 </p><p>　　4） 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控前端設(shè)備或由IP攝像頭直接輸出網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或通過(guò)編碼器將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，具有強(qiáng)大的線路適應(yīng)能力。前端監(jiān)控點(diǎn)可通過(guò)LAN、WAN、E1、光纖、ADSL等多種線路方式接入平臺(tái)，客戶端登陸支持公網(wǎng)IP登陸（ADSL）、私網(wǎng)IP登陸（NAT轉(zhuǎn)換、Socket5穿越）。 </p><p>　　5） 使用超大容量磁盤陣列設(shè)備，采

18、用業(yè)內(nèi)最新編解碼技術(shù)PEG-4/H.264格式。對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行有損壓縮，降低對(duì)傳輸帶寬的要求。支持遠(yuǎn)程回放及下載錄像文件。 </p><p>　　6） 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控配置專門的網(wǎng)管服務(wù)器，分別對(duì)平臺(tái)設(shè)備及前端設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一網(wǎng)管。支持設(shè)備相關(guān)參數(shù)查看、遠(yuǎn)程修改、版本升級(jí)、設(shè)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(luò)設(shè)備維護(hù)。 </p><p>　　7） 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控依托于運(yùn)營(yíng)商

19、強(qiáng)大的線路資源，真正實(shí)現(xiàn)了“千里眼”、“順風(fēng)耳”的古老神話。在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)涉及之處，某普通用戶只需要1臺(tái)普通PC加上指定軟件帳號(hào)在寬帶上網(wǎng)條件下，可隨時(shí)隨地查看授權(quán)范圍內(nèi)地點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)情況。 </p><p>　　8） 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控除基本功能外，還具有圖像抓拍、雙向音頻對(duì)講、外接告警設(shè)備、告警聯(lián)動(dòng)、權(quán)限管理、電子地圖、預(yù)案管理、圖像處理等功能。系統(tǒng)預(yù)留二次開(kāi)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(luò)監(jiān)控可外接幾乎所有告警傳感器設(shè)備，告警設(shè)備接入數(shù)量可大于監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量。前端發(fā)生告警將同步在客戶端顯示，并且聯(lián)動(dòng)相關(guān)操作（錄像、攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)、電視墻顯示等）。 </p><p>　　10） 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控不僅提供對(duì)用戶調(diào)看圖像時(shí)相關(guān)操作進(jìn)行記錄，同時(shí)對(duì)于設(shè)備自動(dòng)注冊(cè)、上下線、運(yùn)行異常等實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行記錄。對(duì)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(shè)備名稱、文件名等。 </p><p>　　11） 已發(fā)展視頻分析功能（IVS），通過(guò)IP攝像頭或編碼器的分析功能，具備主動(dòng)報(bào)警，并能節(jié)省存儲(chǔ)空間。 </p><p>　　四. 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　1） 網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)各個(gè)廠家沒(méi)有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，硬件設(shè)備、軟件平臺(tái)之間均無(wú)法實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)，集成商或用戶如需要整合不同設(shè)備只能通過(guò)二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，耗

22、費(fèi)較高的成本。實(shí)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(shù)目前尚處在應(yīng)用的初級(jí)階段，如得到突破性的發(fā)展，將使監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)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(lái)； </p><p>　　3） 隨著設(shè)備和帶寬成本的降低，高清攝像機(jī)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(shí)； </p><p>

23、　　4） 隨著視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)化、無(wú)線通信的發(fā)展和設(shè)備、工程的成本的下降，將不再是局限于專業(yè)應(yīng)用，而會(huì)越來(lái)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(xiàn) </b></p><p>　　鄭亮亮、吳小強(qiáng)《IP高清監(jiān)控系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐》安防經(jīng)理 NO.31 </p><p>　　楊勇、梅艷《追逐網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控》安