談視頻監控的發展

王寧寧

摘 要：從20世紀90年代模擬視頻監控系統，到現在的高清視頻監控系統。設備、傳輸媒介、儲存方式等都發生了質的飛躍。前端設備中可靠的網絡接入和傳輸是重要的部分，目前大中型的視頻監控工程中一般都采用光纖傳輸，光纖傳輸距離長，傳輸頻帶寬、容量大、重量輕、敷設方便、可靠性高。后端設備中儲存設備按照儲存架構分為：本地儲存、網絡擴展儲存和集中儲存。控制中心是將收集的所有監控資料，對其在大屏幕上集中顯示和控制。隨著科技發展，視頻監控設備也將更加滿足高清化、規模化、智能化監控系統的需求。

關鍵詞：攝像機 網絡接入和傳輸 儲存設備

中圖分類號：TD277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（b）-0005-02

20世紀90年代視頻監控系統多是模擬視頻信號傳輸的模擬視頻監控系統，到現在是網絡高清攝像頭的高清視頻監控系統。其中不光設備升級，傳輸媒介、儲存方式等都比最初發生了質的飛躍。通觀這幾十年的變化發展，視頻監控的發展大致經歷了以下4個階段。

90年代初，這一時期的視頻監控系統都是模擬視頻監控，只要由模擬攝像機+錄像機（磁帶式）這種形式，其傳輸媒介為同軸電纜，模擬攝像機輸出的模擬視頻信號，圖像分辨率小，延時極小。

90年代后期，這一時期的視頻監控系統變成數字視頻監控，主要形式是模擬攝像機+數字視頻錄像機（DVR）。數字視頻錄像機（DVR）主要的作用是模數轉換、多畫面的編碼，存儲、檢索及回放，也叫作硬盤錄像機，提供本地控制界面。

到2000年左后，這一時期的視頻監控系統變成網絡視頻監控，主要形式是模擬攝像機+DVS+存儲、模擬攝像機+視頻編碼器（DVR網絡）。視頻編碼器（DVR）主要用作連接CVBS和IP系統，模數轉換、編碼，可提供前端緩存，盡可能縮短CVBS傳輸距離。

2010年起實現更高清、智能的視頻監控系統：IP攝像機+存儲。IP攝像機具有網絡功能，同時具有高分辨率，超低延時，超低碼率。采用高清接口，保證圖像傳輸清晰、低延時，具備千兆以太網接口，通過無線網絡支持手機監控。儲存可實現集中儲存，由中心存儲服務器統一管理錄像資料，也可以實現網絡存儲，通過協議儲存到云計算中心數據庫。

視頻監控系統根據設備來分類主要分為：前端設備和后端設備，下面根據發展變化詳細解讀一下。

前端設備主要指攝像機，攝像機主要有一下幾個類型的變化如表1所示。

在前端設備中可靠的網絡接入和傳輸也是重要的部分，其關系到整個監控系統的圖像質量和使用效果。因此，要根據項目的實際情況選擇合適的傳輸方式至關重要。目前大中型的視頻監控工程中一般都采用光纖傳輸，光纖傳輸距離長，傳輸頻帶寬、容量大、重量輕、敷設方便、可靠性高。一般監控點比較分散、距離控制中心較遠，或者監控點距離最近的接入層交換機距離超過100m時，建議采用光纖傳輸方式。光纖的抗干擾能力可以避免雷擊和靜電的破壞，確保視頻信號的穩定可靠的采集和傳輸。監控工程項目中多采用光端機、光纖收發器、網絡交換機作為傳輸設備，能提供較高的網絡傳輸帶寬。

1 光端機接入

針對距離較遠，超出網線傳輸范圍的監控點，運用視頻光端機無損耗光電轉換，將視頻圖像傳輸到控制室，通過矩陣系統使畫面上電視墻，也可通過矩陣系統提供視頻和控制接口調看監控錄像。

2 纖收發器接入

纖收發器其主要原理是通過光電耦合來實現通訊，不改變信號的編碼格式，仍為點對點光纖接入模式。數字攝像機使用雙絞線直接與光纖收發器連接，通過光纖傳輸，接入到監控控制室。普通的模擬攝像機可以使用光端機。

以上的接入方式存在以下缺點：

（1）只適用于模擬監控攝像機接入需求，720P、1080P分辨率的高清監控攝像機（IPC）的接入需求不能適用。

（2）組網技術老舊，網絡適應能力差，網絡結構復雜，擴展性能差，擴容成本高。

（3）點對點系統對線路資源消耗極大，線路資源利用率低。

（4）使用硬盤錄像機對資料進行存儲，需要控制室有一定空間，對能耗需求較大。

3 網絡交換機接入

隨著網絡高清攝像機的廣泛使用，更高畫質超高畫質的要求越來越多，合適的網絡交換機能夠滿足整個網絡架構的需求。對于監控點較集中的區域，可以采用就近接入交換機進行匯集，然后通過光纖收發器接入到監控中心的核心交換機。對于距離監控中心較遠的周界點位，可以采用光纖以太網交換的千兆光口接入監控中心核心交換機。其中接入光纖收發器端口采用百兆口與攝像機進行連接，完全滿足攝像機1～2Mbps的傳輸帶寬要求。

現在一種PON接入技術也有應用，PON技術適用于720P/1080P/4K等各種高清、超高清攝像機接入需求，網絡結構簡單，系統穩定性高，網絡擴展性能強，在建設初期可為設備預留足夠端口，后期擴容成本低，實現多點到點的接入。

最后再說后端設備，主要是控制和儲存設備。

按照儲存架構分為：本地儲存、網絡擴展儲存和集中儲存。本地存儲一般選用編碼器直接管理存儲，優點是成本低，不依靠網絡傳輸，對網絡帶寬穩定性等不做要求，使用本地設備對資料進行存儲，需要控制室有一定空間，對能耗需求較大。

網絡擴展存儲是編碼器通過NFS/CIFS等協議共享網絡存儲器存儲空間，優點是擴展性好，釋放了帶寬，提高了性能。可利用多個網絡別對監控資料分布存儲，從而節省了儲存空間。

集中存儲方式是通過中心存儲服務器統一管理錄像資料。控制中心把存儲設備集中管理，管理人員可以對存儲空間和存儲數據進行邏輯上的集中管理和全局的統一。

控制中心是將收集的所有監控資料，對其在大屏幕上集中顯示和控制。隨時調看各個監控點的畫面，暫停、放大，并進行編輯。監控圖像顯示通過NVR上的VGA接口接到監視器上進行顯示，通過操控系統實現畫面分割及輪詢顯示。

隨著社會的發展和科技的進步，對視頻監控要求越發提高。視頻監控系統成為維護社會治安必不可少的技術手段，各種“天網”系統的建設也受到政府和企業的重視。下至個人家庭安防系統建設正已每年幾何倍數成長。隨著科技技術的發展，為了滿足對高清化、規模化、智能化視頻監控系統的需求，視頻監控系統會更加完美。

參考文獻

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