城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

李陽德

【摘要】 我國城市化進(jìn)程加快，在大中城市里，由于大量的流動(dòng)人口涌入，貧富差距的加速等社會(huì)矛盾的陸續(xù)上升，就業(yè)與城市接收能力的限制，導(dǎo)致各地在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中出現(xiàn)交通、治安、資源等大量的新的城市管理難題，因此運(yùn)用現(xiàn)代化電子技術(shù)、通信技術(shù)，新的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為社會(huì)管理的重要工具之一。

【關(guān)鍵詞】 視頻監(jiān)控 攝像機(jī) 編碼 IP-SAN

一、視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展過程

幾十年的時(shí)間，視頻監(jiān)控系統(tǒng)從最初的模擬視頻監(jiān)控到數(shù)字視頻監(jiān)控再發(fā)展到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控。從技術(shù)角度出發(fā)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展劃分為第一代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)（又稱閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)）（Closed Circuit Television，簡稱CCTV），到第二代基于“計(jì)算機(jī)+多媒體卡”的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)（DVR），到第三代完全基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)（IPVS）。

1.1第一代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)

第一代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)是傳統(tǒng)模擬閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在1970年左右出現(xiàn)，并得到了大力推廣和充分應(yīng)用。第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備由四個(gè)部分組成，即前端的信號(hào)采樣、中間的信號(hào)傳輸、后臺(tái)的切換控制和顯示部分。

1.2第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)

第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)又稱為數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其核心設(shè)備是硬盤錄像機(jī)（DVR）。硬盤錄像機(jī)是在1990 年初面世的，其在21世紀(jì)初獲得了廣泛的應(yīng)用。

1.3 第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)

第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)又稱為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在近十年里，其發(fā)展勢頭可謂迅猛，已得到市場的普遍接受。其系統(tǒng)構(gòu)成的主要組件有網(wǎng)絡(luò)攝像槍、編碼（解碼）器、監(jiān)控平臺(tái)、存儲(chǔ)服務(wù)器。

二、視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)介紹

視頻監(jiān)控系統(tǒng)涉及的技術(shù)很多，關(guān)鍵技術(shù)主要有六大類：數(shù)字視頻壓縮與編碼技術(shù)、數(shù)字視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、海量視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)技術(shù)、視頻監(jiān)控場景中的人/物體的識(shí)別與跟蹤技術(shù)、視頻監(jiān)控場景中的運(yùn)動(dòng)檢測與告警技術(shù)、IP-SAN存儲(chǔ)技術(shù)。本文主要涉及數(shù)字編碼技術(shù)和視頻存儲(chǔ)技術(shù)。

2.1 MPEG編碼技術(shù)

視頻編碼是指利用某些壓縮技術(shù)來實(shí)現(xiàn)不同視頻格式的轉(zhuǎn)換。視頻傳輸?shù)木幋a標(biāo)準(zhǔn)主要有三個(gè)：互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、M-JPEG 標(biāo)準(zhǔn)、MPEG 標(biāo)準(zhǔn)，其由運(yùn)動(dòng)圖像專家組制定，屬于國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。

MPEG4 支持音頻和視頻兩種形式的編碼。音頻編碼方面，MPEG4 通過于一定的編碼工具，使混合聲音與自然聲音以及混合視覺與自然視頻的編碼得以實(shí)現(xiàn)。MPEG4最明顯的特點(diǎn)是圖像分辨率高而且壓縮率高。

2.2 IP-SAN 存儲(chǔ)技術(shù)

直接附加存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)以及存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)是監(jiān)控系統(tǒng)主要的三種存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)。存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Networks，簡稱SAN），將各種存儲(chǔ)設(shè)備集中起來形成一個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，以便于數(shù)據(jù)的集中管理。

IPSAN 具有優(yōu)勢：

（1）建設(shè)低成本；（2）協(xié)議通用型強(qiáng)；（3）易于綜合應(yīng)用；（4）易于擴(kuò)展。

三、視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳輸設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 傳輸實(shí)現(xiàn)方案

1）幾種主要的傳輸方式

視頻監(jiān)控系統(tǒng)中視頻信號(hào)的傳輸方式主要有以下幾種方式。

（1）光纖傳輸（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸（3）無線傳輸（4）雙絞線傳輸

平安城市類視頻監(jiān)控?cái)z像頭的安裝位置一般離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)，對(duì)帶寬需求更大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性要求更高，故采用光纖傳輸?shù)姆绞?/p>

2）光纖傳輸系統(tǒng)的組成及實(shí)現(xiàn)原理

在光纖傳輸系統(tǒng)中，圖像質(zhì)量與三個(gè)要素有關(guān)，分別是鏡頭、環(huán)境和監(jiān)視器。傳輸系統(tǒng)的電光信號(hào)轉(zhuǎn)換器，它可以將鏡頭采集到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，被載在光波上，再經(jīng)光纜傳輸，被光電信號(hào)接收/轉(zhuǎn)換器接收。此接收/轉(zhuǎn)換器將接收到的光信號(hào)再次轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并經(jīng)過解調(diào)后，供監(jiān)視器顯示。

3.2社會(huì)治安類傳輸網(wǎng)絡(luò)方案

派出所機(jī)房接入網(wǎng)完成對(duì)監(jiān)控點(diǎn)多臺(tái)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的互聯(lián)，采用接入網(wǎng)IP地址，通過光纖將數(shù)據(jù)匯聚至派出所監(jiān)控機(jī)房。視頻專網(wǎng)完成平臺(tái)服務(wù)器、專用圖像客戶端等中心設(shè)備互聯(lián)。

社會(huì)治安類派出所機(jī)房接入網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)如圖1所示：

前端由一臺(tái)高清攝像機(jī)與光纖收發(fā)器互聯(lián)，通過光纜傳輸網(wǎng)絡(luò)，打通上行鏈路，每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)需占1芯光纜，匯集至機(jī)房分中心的光信號(hào)由機(jī)架式光纖收發(fā)器還原為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)后上傳至派出所接入網(wǎng)交換機(jī)。

3.3 卡口電警類傳輸網(wǎng)絡(luò)方案

高清治安卡口網(wǎng)絡(luò)傳輸由路口局域網(wǎng)、接入網(wǎng)和中心視頻專網(wǎng)三部分組成。卡口電警傳輸網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。前端由一部工業(yè)交換機(jī)將路面高清抓拍單元與全景球機(jī)互聯(lián)，組成路口局域信息交換系統(tǒng)，交換機(jī)連接光纖收發(fā)器打通上行鏈路，每個(gè)卡點(diǎn)占用1芯光纜，匯聚至監(jiān)控中心的光信號(hào)由光纖收發(fā)器轉(zhuǎn)換信號(hào)后上傳至接入機(jī)房匯聚交換機(jī)。

四、總結(jié)與展望

隨著新科技的發(fā)展，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，越來越多相關(guān)數(shù)字技術(shù)將會(huì)得到更好的普及與應(yīng)用，平安城市建設(shè)目前在技術(shù)應(yīng)用上也是不斷創(chuàng)新，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，必將為城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)帶革命性的變化。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李民英. 城市監(jiān)控報(bào)警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理平臺(tái)解決方案[J]. 中國安防， 2007（5）

[2]趙剛， 吳超. 淺談視頻電子警察工程系統(tǒng)集成[J]. 中國交通信息化， 2011（4）