數字高清網絡監控系統的探析及建設

黃河嘯

（海峽之聲廣播電臺廈門分臺，廈門 361024）

數字高清網絡監控系統的探析及建設

黃河嘯

（海峽之聲廣播電臺廈門分臺，廈門 361024）

高清數字網絡監控系統是當今主流的監控系統解決方案，由于高清監控攝像機傳輸碼流對網絡帶寬和存儲要求較高，所以網絡建設必須合理規劃。文章以本單位高清數字系統建設為實例，闡述了整個高清監控系統的網絡架構、拓撲結構。

高清；數字監控；架構

1 引言

近年來，超大規模集成電路技術應用、音視頻編解碼算法技術、軟件技術、信息存儲調用技術等監控技術的快速發展，視頻監控高清化、網絡化已成為當今安防監控系統發展的主流與趨勢。高清網絡監控系統有以下技術優勢：

⊙ 可多人同時上網，監看不受時間、地點限制。

⊙ 語音和視頻數字化，畫質清晰且壓縮比高。

⊙ 監控功能強大，并可以集成辨識、搜索、追蹤等科技。

⊙ 錄像文件管理及儲存容易，可同時異地備份。

⊙ 安裝容易，可放置在任何地方。

⊙ 網絡基礎建設成熟，無需增加額外的布線成本，大幅降低成本。

⊙ 操作簡單，擴充及整合性高；系統穩定，容易更新及升級。

⊙ 百萬像素分辨率比模擬視頻看得更清。

⊙ 可將智能分析集成到前端降低了對后端設備性能要求。

⊙ 通過網絡控制，雙向音頻交流，報警輸入輸出。

⊙ 數字視頻可加密傳輸比模擬視頻更安全。

⊙ 數字視頻通過IP網絡傳輸更靈活距離更遠更經濟實用。

⊙ 數字化后避免多次模數轉換降低圖像質量。

本單位為廣播發射單位，結合工作實際，自行組織力量，設計、采購、安裝、調試數字視頻監控系統，實現視頻圖像監控、實時監視、多畫面分割顯示、云臺控制監視、錄像、畫面切換、視頻報警、報警聯動、回放檢索等多功能，鍛煉了隊伍，節約了經費。

2 系統需求改造與設計原則

隨著單位的不斷建設和發展，原有模擬監控系統落后，易受干擾，不能滿足需求，我們決定停用原有的模擬監控系統，組建數字監控系統，方便統一管理和查看。我們在單位院內重要位置設置16路監控攝像頭，在播音值班室和單位門衛值班室設立監控中心，保證了24小時有人值班執勤，隨時監控、調用和查看每個攝像頭的即時圖像，同步查看實現視頻的錄制、回放、抓拍等功能。

遵循技術先進、功能齊全、性能穩定、節約成本的原則，綜合考慮施工、維護、操作等因素，并為日后的發展、擴建、改造等留有擴充的余地，具有科學性、經濟性、實用性、安全性、可操作性和可擴充性。

3 高清視頻監控的組成

3.1 高清視頻監控架構

高清數字監控系統一般由前端部分、控制部分、傳輸部分、存儲部分及綜合管理平臺組成。

（1）前端視頻源部分：前端網絡高清攝像機（IPC）完成視頻信號的輸入功能，同時具備音視頻采集及編碼，完成監控信號的音視頻輸入，把視頻、音頻信號壓縮編碼，形成IP數據包，利用網絡傳送到指定的目的地址。通過后端控制平臺可以進行實時查看，滿足實時監控的需求?，F行單位安裝的所有攝像頭有定焦槍式攝像頭、定焦半球式攝像頭及半球云臺攝像頭三種（見圖1）。

圖1 攝像頭種類

（2）交換網絡部分。

（3）存儲部分：所有的存儲設備可以根據需求靈活部署不同地點，本單位在監控網絡中根據部門的需求，劃分為三個高清硬盤錄像機分別存儲不同區域的視頻流。授權管理用戶可以通過訪問錄像機方便查看、下載視頻數據。

（4）顯示部分：視頻顯示部分完成視頻信號的解碼及輸出顯示，這部分主要包括電腦顯示器、高清平板電視。把來自前端IPC設備傳送過來的組播IP數據包進行數字化解碼，還原成視頻信號后輸入到電腦顯示器及高清平板電視。

（5）控制及管理部分：這部分完成對所有監控設備、業務的管理及控制，提供對設備、用戶、數據統一管理功能。此外，數字視頻監控平臺軟件可以實現友好的人機界面，通過B/S架構的Web客戶端實現。Web客戶端集管理、報警、監控業務于一體，可以實現完善的監、控、查、管、用日常業務操作和管理功能，并通過完善的用戶權限機制，對用戶提供不同的功能界面。

3.2 高清視頻監控網絡拓撲

監控單位劃分為院內辦公樓區域和播音發射機房兩個部分，在各個重點區域總共加設到15個攝像單位。

（1）院內辦公樓（14個）：A辦公樓入口（1）、B單位大門（1）、C大門入口（1）、D公寓樓后（1）、E籃球場（1）、F加油機（2）、G曬衣場（1）。

圖2 高清視頻監控網絡拓撲圖

（2）發射機房（7個）：H機房入口（1）、I機房大廳（3）、J機房低壓柜（1）、K機房高壓柜（1）、L天線倒換閘（1），見圖2。

3.3 硬件組成

整個局域網要對15個攝像頭的統一查看管理，就需要帶寬夠用的高清硬盤錄像機，我們根據現有條件分別用三臺某型號的高清硬盤錄像機，網口帶寬200M，公用硬盤大小為6TB，這樣就可以保存720p一個月的監控畫面覆蓋存儲，經測試200M的LAN帶寬帶動15個攝像頭未達到擴展上限。

4 硬件初始化

4.1 硬盤錄像機的初始化

由于都是基于網絡的數字設備，所以接下來就是設置自己網絡的IP段。通常都會有兩種設置方法：一是直接在高清硬盤錄像機軟件系統輸出顯示器設置；二是用PC或筆記本訪問Web設置。

接上顯示器打開錄像機電源就會顯示登錄界面（見圖3），登錄后就到了功能主界面，大部分設置都在這里操作（見圖4）。進入“系統配置”來設置自己網絡段的IP參數，點擊“通道管理”這個選項，就可以完整地管理和設置整個IP段里上線的攝像頭。首先是保證攝像頭都在的地址段里，非常方便的是只要點擊“搜索”，就可以搜尋到段里所有攝像頭，全選勾上“快速添加”，所有攝像頭都添加進了管理框。這樣就可以對每個攝像頭的圖像參數進行設置，如“OSD配置”、“圖像配置”、“云臺配置”三項主要的參數配置，配置完就可以預覽16畫面圖像。在預覽畫面也可以點擊鼠標右鍵出來的菜單欄進入功能界面；點擊“回放”就可以查看硬盤錄像機保存的錄像日志，自動覆蓋保存將近一個月的錄像回放。在一個局域網段里，任何一臺PC終端都可以通過Web訪問管理修改任何一個攝像頭。

圖3 錄像機登錄界面

圖4 錄像機功能主界面

4.2 IP攝像機初始化

IP攝像機登錄IPWeb管理，把電腦筆記本IP和攝像機初始IP設為一個段內，網線連接后訪問攝像機初始IP，一般默認192.168.1.1，登錄用戶名及密碼默認admin。點擊“配置”，攝像機的IP參數修改都在這里面。點擊“圖像”就可以修改攝像機自身的顯示效果的各種參數，如聚焦模式、曝光模式、日夜轉換、背光補償等。

5 監控軟件功能

（1）多畫面監視：1/4/6/8/9/16畫面分割模式，支持不規則畫面分割，可以通過簡單操作實現放大、還原、全屏、圖像交換等操作，可以通過拖放攝像機圖標實現對不同攝像機圖像的監視，簡單易用，并且可以拍照、設置圖像循環播放等。

（2）錄像和回放：為增強錄像的靈活性，軟件同時提供了多種錄像方式，有自動錄像、手動錄像、預置點錄像等。

自動錄像是指在軟件中設置服務器的錄像時間段，當客戶端軟件所運行的電腦系統時間進入設定的時間段后，自動把這一時間段的圖像記錄下來。

使用手動錄像方式時，只能通過人為地去控制才能起作用。

預置點錄像是在軟件中預先設定攝像機的觀測點，當服務器接受到報警信號時，觸發攝像機快速準確地回到預先設定的狀態。一臺球機一般最多可以設定63個預置點。

（3）斷電后自動連接功能：當軟件處在播放或者錄像狀態時，如果此時視頻服務器停止供電，那么軟件將停止播放圖像或錄像，但是如果視頻服務器正常供電后，軟件將自動連接服務器，同時恢復原來的播放或錄像，無須人工干預。

（4）遠程控制配置查看調節碼流：遠程控制云臺的上下左右轉動，鏡頭光圈、焦距、變倍的調節，也可以進行遠程燈光的控制。還可以遠程登錄到服務器上，配置服務器的各項參數，如修改用戶名、密碼、IP地址、調節碼流等。

（5）雙向語音對講：即通過電腦可以與遠程視頻服務器安裝的修理點進行雙向的語音交流。

（6）報警功能：視頻服務器可以輸入4個報警信號開關，如紅外報警，煙感報警等，輸出4個報警信號開關，如警笛等。

（7）多播功能：在LAN環境下，每一個攝像機允許無限多用戶同時訪問，并且只占用一個通道的帶寬。

（8）自動巡檢及跟蹤功能：對某一攝像機設置一些預置點，程序可以控制攝像機在這些預置點不停地做巡檢。跟蹤功能，當出現運動物體或人時攝像機將自動跟蹤。

（9）軟件界面（見圖5）。

圖5 軟件界面

6 結束語

綜上所述，高清數字監控系統建設在前期就要充分論證，包括系統的科學性、經濟性、實用性、安全性、可操作性、可擴充性；在系統建設中期根據實際情況不斷完善和優化網絡架構，并注重產品硬件的選型，軟件的功能深化設計；系統建設后期做好安全策略的配置和人員的權限規劃控制。

Analysis and Construction of HD Digital Network Surveillance System

Huang Hexiao
(Voice of strait broadcasting station, Xiamen, 361024)

Nowadays HD digital network surveillance system is the mainstream solution of monitoring system. The transmission of code stream from HD monitoring cameras requires sufficient network bandwidth and storage，therefore it’s necessary to make rational planning for network constructions. With the construction of HD digital system in the writer’s company as an case, the paper elaborates the network architecture and topological structure of the entire HD surveillance system.

HD; digital surveillance; architecture

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.09.012

TN919.8 文獻標示碼：B

1672-7274（2015）09-0049-04