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視頻監控系統的現狀和今后發(fā)展趨勢

2009/01/06

　　視頻監控系統是安全防范系統的組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統。視頻監控以其直觀(guān)、方便、信息內容豐富而廣泛應用于許多場(chǎng)合。近年來(lái)，隨著(zhù)計算機、網(wǎng)絡(luò )以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監控制技術(shù)也有長(cháng)足的發(fā)展。

一、 視頻監控系統的現狀

　　在國內外市場(chǎng)上，主要推出的是數字控制的模擬視頻監控和數字視頻監控兩類(lèi)產(chǎn)品。前者技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟、性能穩定，并在實(shí)際工程應用中得到廣泛應用，特別是在大、中型視頻監控工程中的應用尤為廣泛；后者是新近崛起的以計算機技術(shù)及圖像視頻壓縮為核心的新型視頻監控系統，該系統解決了模擬系統部分弊端而迅速崛起，但仍需進(jìn)一步完善和發(fā)展。

　　目前，視頻監控系統正處在數控模擬系統與數字系統混合應用并將逐漸向數字系統過(guò)渡的階段。

　　1、數字信號控制的模擬視頻監控系統

　　數字信號控制的模擬視頻監控系統分為基于微處理器的視頻切換控制加PC機的多媒體管理和基于PC機實(shí)現對矩陣主機的切換控制及對系統的多媒體管理兩種類(lèi)型。

　　1.1 基于微處理器的視頻切換控制加PC機的多媒體管理類(lèi)型

　　80年代是微處理器的年代，視頻監控系統利用微處理器固件發(fā)展的矩陣切換器，將原來(lái)分散的全硬件視頻監控系統微型集中化，如將視頻切換、對前端的控制等功能集合一起，一機處理，是技術(shù)上的一個(gè)突破。

　　自備微處理器的矩陣主機可通過(guò)PC機的圖形管理軟件實(shí)現以下功能：

　　①對單一工作站之中的視頻監控、出入口控制、內部通訊、報警等進(jìn)行綜合全面控制（注：只能提供一個(gè)簡(jiǎn)單的、可增強系統控制功能的用戶(hù)界面，但不能代替矩陣主機的安防配置和編程能力）；

　　②任意一臺工作站可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )， 控制其它工作站所連接的矩陣主機、報警設備，完成視頻切換、云臺、鏡頭控制及報警聯(lián)動(dòng)等；

　　③可通過(guò)軟件實(shí)現對眾多矩陣主機和報警接口軟件模塊的控制。

　　1.2 基于PC機實(shí)現對矩陣主機的切換、控制和對系統的多媒體管理

　　基于PC機的視頻監控系統采用軟件設計，實(shí)現攝像機到監視器的視頻矩陣切換，云臺和鏡頭的控制，通過(guò)串口連接報警設備的報警信息，并通過(guò)程序編程自動(dòng)完成視頻切換、云臺控制、報警聯(lián)動(dòng)、報警錄像等各項控制功能。 系統能充分利用PC機的資源，使視頻監控系統隨電腦技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，同時(shí)其開(kāi)放性的結構特性更可使之與其它多種系統如與消防報警系統、出入口管理系統、樓宇自控系統等實(shí)現互動(dòng)集成。

　　1.3 數控模擬視頻監控系統的優(yōu)缺點(diǎn)

　　隨著(zhù)微處理器、微機的功能、性能的增強和提高，多媒體技術(shù)的應用，系統在功能、性能、可靠性、結構方式等方面都發(fā)生了很大的變化，視頻監控系統的構成更加方便靈活、與其它技術(shù)系統的接口趨于規范，人機交互界面更為友好。但由于視頻監控系統中信息流的形態(tài)沒(méi)有變，仍為模擬的視頻信號，系統的網(wǎng)絡(luò )結構主要是一種單功能、單向、集總方式的信息采集網(wǎng)絡(luò )，介質(zhì)專(zhuān)用的特點(diǎn)，因此系統盡管已發(fā)展到很高的水平，已無(wú)太多潛力可挖，其局限性依然存在，要滿(mǎn)足更高的要求，數字化是必由之路。

　　模擬監控系統的主要缺點(diǎn)有:

　　通常只適合于小范圍的區域監控 模擬視頻信號的傳輸工具主要是同軸電纜，而同軸電纜傳輸模擬視頻信號的距離不大于1Km，雙絞線(xiàn)的距離更短， 這就決定了模擬監控只適合于單個(gè)大樓、小的居民區以及其它小范圍的場(chǎng)所；

　　系統的擴展能力差 對于已經(jīng)建好的系統，如要增加新的監控點(diǎn)，往往是牽一發(fā)而動(dòng)全身，新的設備也很難添加到原有的系統之中；

　　無(wú)法形成有效的報警聯(lián)動(dòng) 在模擬監控系統中，由于各部分獨立運作， 相互之間的控制協(xié)議很難互通，聯(lián)動(dòng)只能在有限的范圍內進(jìn)行。

　　2、數字視頻監控系統

　　90年代末，隨著(zhù)多媒體技術(shù)、視頻壓縮編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)的發(fā)展、數字視頻監控系統迅速崛起，現今市場(chǎng)上有兩種數字視頻監控系統類(lèi)型，一種是以數字錄像設備為核心的視頻監控系統，另一種是以嵌入式視頻Web服務(wù)器為核心的視頻監控系統。

　　數字監控錄像系統數字監控錄像系統通常分為兩類(lèi)：一類(lèi)是基于PC機組合的計算機多媒體工作方式；另一類(lèi)是嵌入式數字監控錄像系統。

　　①計算機多媒體方式的數字監控錄像系統

　　數字視頻壓縮編碼技術(shù)日益成熟，計算機的普及化，為基于PC機的多媒體監控創(chuàng )造了條件。這種新型視頻監控系統的迅速崛起，部分地取代了以視頻矩陣圖像分割器、錄像機為核心，輔以其它傳送器的模擬視頻監控模式。

　　其優(yōu)越性主要表現在：

　　a、PC機的多媒體監控主機綜合了視頻矩陣、圖像分割器、錄像機等的眾多功能，使系統結構大為簡(jiǎn)化。

　　b、由于采用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，數字多媒體遠程網(wǎng)絡(luò )監控不受距離限制；

　　由于采用大容量磁盤(pán)陣列存盤(pán)器或光盤(pán)存儲器，可以節省大量的磁帶介質(zhì)，同時(shí)有利于系統實(shí)現多媒體信息查詢(xún)。 但隨著(zhù)基于PC機的視頻監控錄像系統的發(fā)展，在實(shí)際工程使用過(guò)程中，也暴露出一些不足，主要是系統工作的不穩定性。 基于PC的視頻監控錄像系統的組成結構為：兼容/工控PC機+視頻采集卡+普通/較可靠的操作平臺+應用軟件。

　　從系統的組成結構來(lái)分析

　　PC機 兼容PC機用于24小時(shí)不間斷工作時(shí)，其性能是不很穩定的，工控PC機相對兼容PC機的穩定性有一個(gè)檔次上的提高，適用于較復雜的工作環(huán)境；

　　操作系統 以Windows 98為操作平臺的系統，業(yè)內人士都知道， Win98的穩定性是有一定問(wèn)題的，如果同時(shí)應用軟件又不是很規范，這樣就容易在使用過(guò)程中出現工作不穩定、死機等問(wèn)題，而基于PC機的視頻監控錄像系統其軟件的實(shí)現是在Windows 95/98/NT、Unix、Linux等通用操作系統上，同時(shí)系統文件、應用軟件和圖像文件都存儲在硬盤(pán)上，視頻處理必須高密度輸入大量數據，同時(shí)硬盤(pán)要進(jìn)行多工工作，普通的硬盤(pán)邏輯（如Windows的FAT32）已無(wú)法適應，以致極易產(chǎn)生系統的不穩定性，造成死機現象； c 、應用軟件 采用簡(jiǎn)易應用軟件的系統是不能夠用于安防領(lǐng)域的，視頻監控系統的應用軟件能力上應支持多任務(wù)并發(fā)處理，如監視、錄像、回放、備份、報警、控制、遠程連接等的多工處理能力；

　　視頻采集卡 視頻監控錄像系統通常均為多路輸入系統，視頻采集卡可采用多卡方式，也可采用單卡方式。一般說(shuō)，單卡方式集成度高，穩定性會(huì )優(yōu)于多卡方式，很多采用一路一卡的方式很容易形成硬件沖突，其穩定性會(huì )有較大的影響。目前市場(chǎng)上也有部分為追求高幀數而設計采用多卡進(jìn)行迭加的多路單卡設備，但其仍在計算機的總線(xiàn)上進(jìn)行傳輸、處理，不可能會(huì )有質(zhì)的飛躍。

　　②嵌入方式的視頻監控系統 嵌入式系統

　　嵌入式系統是以應用為中心，軟硬件可裁減的，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積等綜合性嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統，亦即為監控系統量體裁衣的專(zhuān)用計算機系統。 嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統及應用軟件系統等組成，它是集軟硬件于一體的可獨立工作的"器件"。 嵌入式操作系統是一種實(shí)時(shí)的，支持嵌入式系統應用的操作系統軟件，它是嵌入式系統極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅動(dòng)軟件、系統內核、設備驅動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等，嵌入式操作系統在系統實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依靠性、軟件固態(tài)化及應用的專(zhuān)用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。

　　視頻監控系統嵌入式系統的優(yōu)缺點(diǎn): 　　嵌入式視頻Web服務(wù)器方式

　　嵌入式視頻Web服務(wù)器的主要原理 視頻服務(wù)器內置一個(gè)嵌入式Web服務(wù)器，采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統。 攝像機送來(lái)的視頻信號數字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過(guò)內部總線(xiàn)送到內置的Web服務(wù)器， 網(wǎng)絡(luò )上用戶(hù)可以直接用瀏覽器觀(guān)看Web服務(wù)器上的攝像機圖像，授權用戶(hù)還可以控制攝像機、云臺、 鏡頭的動(dòng)作或對系統配置進(jìn)行操作。 由于把視頻壓縮和Web功能集中到一個(gè)體積很小的設備內，可以直接連入局域網(wǎng)，達到即插即看，省掉多種復雜的電纜，安裝方便（僅需設置一個(gè)IP地址），用戶(hù)也無(wú)需安裝任何硬件設備，僅用瀏覽器即可觀(guān)看。

　　嵌入式視頻Web服務(wù)器監控系統與其它監控系統的比較有如下特點(diǎn)：

　　布控區域廣闊 嵌入式視頻Web服務(wù)器監控系統的Web服務(wù)器直接連入網(wǎng)絡(luò )，沒(méi)有線(xiàn)纜長(cháng)度和信號衰減的限制，同時(shí)網(wǎng)絡(luò )是沒(méi)有距離概念的，徹底拋棄了地域的概念，擴展布控區域。

　　系統具有幾乎無(wú)限的無(wú)縫擴展能力 所有設備都以IP地址進(jìn)行標識，增加設備只是意味著(zhù)IP地址的擴充。

　　可組成非常復雜的監控網(wǎng)絡(luò ) 采用基于嵌入式Web服務(wù)器為核心的監控系統，在組網(wǎng)方式上與傳統的模擬監控和基于PC平臺的監控方式有極大的不同，由于Web服務(wù)器輸出已完成模擬到數字的轉換并壓縮，采用統一的協(xié)議在網(wǎng)絡(luò )上傳輸，支持跨網(wǎng)關(guān)、跨路由器的遠程視頻傳輸。

　　性能穩定可靠，無(wú)需專(zhuān)人管理 嵌入式Web服務(wù)器實(shí)際上基于嵌入式電腦技術(shù)，采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，又由于視頻壓縮和Web功能集中到一個(gè)體積很小的設備內，直接連入局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，即插即看，系統的實(shí)時(shí)性、穩定性、可靠性大大提高，也無(wú)需專(zhuān)人管理， 非常適合于無(wú)人值守的環(huán)境。

　　當監控中心需要同時(shí)觀(guān)看較多個(gè)攝像機圖像時(shí)，對網(wǎng)絡(luò )帶寬就會(huì )有一定的要求。

二、視頻監控系統的發(fā)展

　　視頻監控系統的發(fā)展方向

　　前端一體化、視頻數字化、監控網(wǎng)絡(luò )化、系統集成化是視頻監控系統公認的發(fā)展方向，而數字化是網(wǎng)絡(luò )化的前提，網(wǎng)絡(luò )化又是系統集成化的基礎，所以，視頻監控發(fā)展的最大兩個(gè)特點(diǎn)就是數字化和網(wǎng)絡(luò )化。

　　數字化

　　數字化是21世紀的特征，是以信息技術(shù)為核心的電子技術(shù)發(fā)展的必然，數字化是邁向成長(cháng)的通行證，隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，我們的生存環(huán)境將變得越來(lái)越數字化。 視頻監控系統的數字化首先應該是系統中信息流（包括視頻、音頻、控制等）從模擬狀態(tài)轉為數字狀態(tài)，這將徹底打破"經(jīng)典閉路電視系統是以攝像機成像技術(shù)為中心"的結構，根本上改變視頻監控系統從信息采集、數據處理、傳輸、系統控制等的方式和結構形式。信息流的數字化、編碼壓縮、開(kāi)放式的協(xié)議，使視頻監控系統與安防系統中其它各子系統間實(shí)現無(wú)縫連接，并在統一的操作平臺上實(shí)現管理和控制，這也是系統集成化的含義。

　　網(wǎng)絡(luò )化

　　視頻監控系統的網(wǎng)絡(luò )化將意味著(zhù)系統的結構將由集總式向集散式系統過(guò)渡。集散式系統采用多層分級的結構形式，具有微內核技術(shù)的實(shí)時(shí)多任務(wù)、多用戶(hù)、分布式操作系統以實(shí)現搶先任務(wù)調度算法的快速響應。組成集散式監控系統的硬件和軟件采用標準化、模塊化和系列化的設計，系統設備的配置具有通用性強、開(kāi)放性好、系統組態(tài)靈活、控制功能完善、數據處理方便、人機界面友好以及系統安裝、調試和維修簡(jiǎn)單化，系統運行互為熱備份，容錯可靠等優(yōu)點(diǎn)。系統的網(wǎng)絡(luò )化在某種程度上打破了布控區域和設備擴展的地域和數量界限。系統網(wǎng)絡(luò )化將使整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統硬件和軟件資源的共享以及任務(wù)和負載的共享，這也是系統集成的一個(gè)重要概念。

投影時(shí)代


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