視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和今后發(fā)展趨勢
2009/01/06
視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)的組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。視頻監(jiān)控以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控制技術(shù)也有長足的發(fā)展。
一、 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀
在國內(nèi)外市場上，主要推出的是數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控兩類產(chǎn)品。前者技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟、性能穩(wěn)定，并在實際工程應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，特別是在大、中型視頻監(jiān)控工程中的應(yīng)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(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)部分弊端而迅速崛起，但仍需進一步完善和發(fā)展。
目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正處在數(shù)控模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)混合應(yīng)用并將逐漸向數(shù)字系統(tǒng)過渡的階段。
1、數(shù)字信號控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)
數(shù)字信號控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)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機實現(xiàn)對矩陣主機的切換控制及對系統(tǒng)的多媒體管理兩種類型。
1.1 基于微處理器的視頻切換控制加PC機的多媒體管理類型
80年代是微處理器的年代，視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用微處理器固件發(fā)展的矩陣切換器，將原來分散的全硬件視頻監(jiān)控系統(tǒng)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)上的一個突破。
自備微處理器的矩陣主機可通過PC機的圖形管理軟件實現(xiàn)以下功能：
�、賹我还ぷ髡局械囊曨l監(jiān)控、出入口控制、內(nèi)部通訊、報警等進行綜合全面控制（注：只能提供一個簡單的、可增強系統(tǒng)控制功能的用戶界面，但不能代替矩陣主機的安防配置和編程能力）；
�、谌我庖慌_工作站可通過網(wǎng)絡(luò)， 控制其它工作站所連接的矩陣主機、報警設(shè)備，完成視頻切換、云臺、鏡頭控制及報警聯(lián)動等；
③可通過軟件實現(xiàn)對眾多矩陣主機和報警接口軟件模塊的控制。
1.2 基于PC機實現(xiàn)對矩陣主機的切換、控制和對系統(tǒng)的多媒體管理
基于PC機的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用軟件設(shè)計，實現(xiàn)攝像機到監(jiān)視器的視頻矩陣切換，云臺和鏡頭的控制，通過串口連接報警設(shè)備的報警信息，并通過程序編程自動完成視頻切換、云臺控制、報警聯(lián)動、報警錄像等各項控制功能。 系統(tǒng)能充分利用PC機的資源，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨電腦技術(shù)的發(fā)展而不斷進步，同時其開放性的結(jié)構(gòu)特性更可使之與其它多種系統(tǒng)如與消防報警系統(tǒng)、出入口管理系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)等實現(xiàn)互動集成。
1.3 數(shù)控模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)缺點
隨著微處理器、微機的功能、性能的增強和提高，多媒體技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)在功能、性能、可靠性、結(jié)構(gòu)方式等方面都發(fā)生了很大的變化，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成更加方便靈活、與其它技術(shù)系統(tǒng)的接口趨于規(guī)范，人機交互界面更為友好。但由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)中信息流的形態(tài)沒有變，仍為模擬的視頻信號，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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)專用的特點，因此系統(tǒng)盡管已發(fā)展到很高的水平，已無太多潛力可挖，其局限性依然存在，要滿足更高的要求，數(shù)字化是必由之路。
模擬監(jiān)控系統(tǒng)的主要缺點有:
通常只適合于小范圍的區(qū)域監(jiān)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，雙絞線的距離更短， 這就決定了模擬監(jiān)控只適合于單個大樓、小的居民區(qū)以及其它小范圍的場所；
系統(tǒng)的擴展能力差 對于已經(jīng)建好的系統(tǒng)，如要增加新的監(jiān)控點，往往是牽一發(fā)而動全身，新的設(shè)備也很難添加到原有的系統(tǒng)之中；
無法形成有效的報警聯(lián)動 在模擬監(jiān)控系統(tǒng)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)動只能在有限的范圍內(nèi)進行。
2、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)
90年代末，隨著多媒體技術(shù)、視頻壓縮編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)迅速崛起，現(xiàn)今市場上有兩種數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)類型，一種是以數(shù)字錄像設(shè)備為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，另一種是以嵌入式視頻Web服務(wù)器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)通常分為兩類：一類是基于PC機組合的計算機多媒體工作方式；另一類是嵌入式數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)。
①計算機多媒體方式的數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)
數(shù)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(jiān)控創(chuàng)造了條件。這種新型視頻監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控模式。
其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：
a、PC機的多媒體監(jiān)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(tǒng)結(jié)構(gòu)大為簡化。
b、由于采用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)字多媒體遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控不受距離限制；
由于采用大容量磁盤陣列存盤器或光盤存儲器，可以節(jié)省大量的磁帶介質(zhì)，同時有利于系統(tǒng)實現(xiàn)多媒體信息查詢。 但隨著基于PC機的視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)的發(fā)展，在實際工程使用過程中，也暴露出一些不足，主要是系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定性。 基于PC的視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)為：兼容/工控PC機+視頻采集卡+普通/較可靠的操作平臺+應(yīng)用軟件。
從系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)來分析
PC機 兼容PC機用于24小時不間斷工作時，其性能是不很穩(wěn)定的，工控PC機相對兼容PC機的穩(wěn)定性有一個檔次上的提高，適用于較復(fù)雜的工作環(huán)境；
操作系統(tǒng) 以Windows 98為操作平臺的系統(tǒng)，業(yè)內(nèi)人士都知道， Win98的穩(wěn)定性是有一定問題的，如果同時應(yīng)用軟件又不是很規(guī)范，這樣就容易在使用過程中出現(xiàn)工作不穩(wěn)定、死機等問題，而基于PC機的視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)其軟件的實現(xiàn)是在Windows 95/98/NT、Unix、Linux等通用操作系統(tǒng)上，同時系統(tǒng)文件、應(yīng)用軟件和圖像文件都存儲在硬盤上，視頻處理必須高密度輸入大量數(shù)據(jù)，同時硬盤要進行多工工作，普通的硬盤邏輯（如Windows的FAT32）已無法適應(yīng)，以致極易產(chǎn)生系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，造成死機現(xiàn)象； c 、應(yīng)用軟件 采用簡易應(yīng)用軟件的系統(tǒng)是不能夠用于安防領(lǐng)域的，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件能力上應(yīng)支持多任務(wù)并發(fā)處理，如監(jiān)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(jiān)控錄像系統(tǒng)通常均為多路輸入系統(tǒng)，視頻采集卡可采用多卡方式，也可采用單卡方式。一般說，單卡方式集成度高，穩(wěn)定性會優(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(wěn)定性會有較大的影響。目前市場上也有部分為追求高幀數(shù)而設(shè)計采用多卡進行迭加的多路單卡設(shè)備，但其仍在計算機的總線上進行傳輸、處理，不可能會有質(zhì)的飛躍。
②嵌入方式的視頻監(jiān)控系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁減的，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積等綜合性嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)，亦即為監(jiān)控系統(tǒng)量體裁衣的專用計算機系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)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(tǒng)是一種實時的，支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，它是嵌入式系統(tǒng)極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關(guān)依靠性、軟件固態(tài)化及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)缺點:
- 系統(tǒng)為專用系統(tǒng)，所以系統(tǒng)小，指令精簡，處理速度快；
- 系統(tǒng)數(shù)據(jù)置于ROM/FLASH MEMORY，調(diào)用速度快，不會被改變，穩(wěn)定性好；
- 系統(tǒng)處理實時性好，性能穩(wěn)定；
- 文件管理系統(tǒng)更適合于大量的視頻數(shù)據(jù)；
- 該類系統(tǒng)目前四路以上機型還較為少見；
- 在網(wǎng)絡(luò)功能、音視頻同步等方面也難令人滿意。
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(nèi)置一個嵌入式Web服務(wù)器，采用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。 攝像機送來的視頻信號數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內(nèi)部總線送到內(nèi)置的Web服務(wù)器， 網(wǎng)絡(luò)上用戶可以直接用瀏覽器觀看Web服務(wù)器上的攝像機圖像，授權(quán)用戶還可以控制攝像機、云臺、 鏡頭的動作或?qū)ο到y(tǒng)配置進行操作。 由于把視頻壓縮和Web功能集中到一個體積很小的設(shè)備內(nèi)，可以直接連入局域網(wǎng)，達到即插即看，省掉多種復(fù)雜的電纜，安裝方便（僅需設(shè)置一個IP地址），用戶也無需安裝任何硬件設(shè)備，僅用瀏覽器即可觀看。
嵌入式視頻Web服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)與其它監(jiān)控系統(tǒng)的比較有如下特點：
布控區(qū)域廣闊 嵌入式視頻Web服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)的Web服務(wù)器直接連入網(wǎng)絡(luò)，沒有線纜長度和信號衰減的限制，同時網(wǎng)絡(luò)是沒有距離概念的，徹底拋棄了地域的概念，擴展布控區(qū)域。
系統(tǒng)具有幾乎無限的無縫擴展能力 所有設(shè)備都以IP地址進行標識，增加設(shè)備只是意味著IP地址的擴充。
可組成非常復(fù)雜的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò) 采用基于嵌入式Web服務(wù)器為核心的監(jiān)控系統(tǒng)，在組網(wǎng)方式上與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控和基于PC平臺的監(jiān)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(shù)字的轉(zhuǎn)換并壓縮，采用統(tǒng)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(wěn)定可靠，無需專人管理 嵌入式Web服務(wù)器實際上基于嵌入式電腦技術(shù)，采用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，又由于視頻壓縮和Web功能集中到一個體積很小的設(shè)備內(nèi)，直接連入局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，即插即看，系統(tǒng)的實時性、穩(wěn)定性、可靠性大大提高，也無需專人管理， 非常適合于無人值守的環(huán)境。
當監(jiān)控中心需要同時觀看較多個攝像機圖像時，對網(wǎng)絡(luò)帶寬就會有一定的要求。
二、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向
前端一體化、視頻數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化是視頻監(jiān)控系統(tǒng)公認的發(fā)展方向，而數(shù)字化是網(wǎng)絡(luò)化的前提，網(wǎng)絡(luò)化又是系統(tǒng)集成化的基礎(chǔ)，所以，視頻監(jiān)控發(fā)展的最大兩個特點就是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。
數(shù)字化
數(shù)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(shù)字化是邁向成長的通行證，隨著時代的發(fā)展，我們的生存環(huán)境將變得越來越數(shù)字化。 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化首先應(yīng)該是系統(tǒng)中信息流（包括視頻、音頻、控制等）從模擬狀態(tài)轉(zhuǎn)為數(shù)字狀態(tài)，這將徹底打破"經(jīng)典閉路電視系統(tǒng)是以攝像機成像技術(shù)為中心"的結(jié)構(gòu)，根本上改變視頻監(jiān)控系統(tǒng)從信息采集、數(shù)據(jù)處理、傳輸、系統(tǒng)控制等的方式和結(jié)構(gòu)形式。信息流的數(shù)字化、編碼壓縮、開放式的協(xié)議，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)與安防系統(tǒng)中其它各子系統(tǒng)間實現(xiàn)無縫連接，并在統(tǒng)一的操作平臺上實現(xiàn)管理和控制，這也是系統(tǒng)集成化的含義。
網(wǎng)絡(luò)化
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化將意味著系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將由集總式向集散式系統(tǒng)過渡。集散式系統(tǒng)采用多層分級的結(jié)構(gòu)形式，具有微內(nèi)核技術(shù)的實時多任務(wù)、多用戶、分布式操作系統(tǒng)以實現(xiàn)搶先任務(wù)調(diào)度算法的快速響應(yīng)。組成集散式監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件采用標準化、模塊化和系列化的設(shè)計，系統(tǒng)設(shè)備的配置具有通用性強、開放性好、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、人機界面友好以及系統(tǒng)安裝、調(diào)試和維修簡單化，系統(tǒng)運行互為熱備份，容錯可靠等優(yōu)點。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化在某種程度上打破了布控區(qū)域和設(shè)備擴展的地域和數(shù)量界限。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化將使整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)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(tǒng)集成的一個重要概念。
投影時代
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