淺析多媒體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

謝沛陽

摘 要：當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會已進(jìn)入數(shù)字化、信息化時代。而利用高新技術(shù)辦公、預(yù)防、制止、打擊犯罪，已逐漸在三大防范手段（即人防、制防、技防）中，占據(jù)了愈來愈重要的主導(dǎo)地位。隨著各種新型安保觀念的引入，社會各部門、行業(yè)及居民小區(qū)紛紛建立起了各自獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)或聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)。在商業(yè)街、銀行、通訊、電力等國家重點(diǎn)部門，遠(yuǎn)程多媒體數(shù)字化監(jiān)控、監(jiān)聽、多級聯(lián)動報警已基本形成，對預(yù)防和制止犯罪、方便企事業(yè)單位精細(xì)化管理、維護(hù)社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定起到了重要作用。本系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多媒體數(shù)字化監(jiān)控、監(jiān)聽、多級聯(lián)動報警，基于Web的視頻/音頻信息瀏覽等綜合性應(yīng)用。前方攝像機(jī)的圖像可以根據(jù)設(shè)置，以報警方式、時間表方式、手動方式保存到本地硬盤，也可以存儲到監(jiān)控中心。各類報警信息自動上傳，根據(jù)需要通知道需要的處理的職能部門。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；安全

一、設(shè)計(jì)說明

（一）多媒體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)基本概況

多媒體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多媒體數(shù)字化監(jiān)控、監(jiān)聽、多級聯(lián)動報警，基于Web的視頻/音頻信息瀏覽等綜合性應(yīng)用。

（二）系統(tǒng)的安全可靠性

為了確保系統(tǒng)在任何情況下的有效，我們從以下幾個方面著手，提供整套安全可靠的系統(tǒng)：前端設(shè)備品質(zhì)高度可靠、壽命長、清晰度高、綜合性價比優(yōu)秀。分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保障長期穩(wěn)定地運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)靈活可靠。

配備后備電源，保證整個或部分系統(tǒng)在停電后依然正常運(yùn)行和通訊暢通。集成防盜報警控制系統(tǒng)和火災(zāi)報警系統(tǒng)，并與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動。

（三）系統(tǒng)的先進(jìn)合理性

本系統(tǒng)基于先進(jìn)的分布式工業(yè)監(jiān)控結(jié)構(gòu)，擁有完善的級別和權(quán)限管理系統(tǒng)，高清晰的數(shù)字畫面處理和獨(dú)特的壓縮方式，用戶可編程的多畫面多層次的輸出，高度集成的面向?qū)ο蟮墓芾砗驼{(diào)用等等諸多業(yè)界首創(chuàng)的技術(shù)，并可以接入報警、出入口控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，是解決中試廠實(shí)體保衛(wèi)要求的首選系統(tǒng)。

（四）系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和升級能力

首先，系統(tǒng)中需要增加或刪減一個監(jiān)區(qū)的攝像機(jī)，也絕不會影響所以其他設(shè)備的正常工作。其次，監(jiān)控中心的核心控制系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和兼容性。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)升級只需升級操作控制軟件即可，充分為用戶節(jié)省時間和費(fèi)用。

（五）系統(tǒng)工程需求

隨著社會財(cái)富的日益增加，人們對在各種公共場合的安全防范的要求也明顯地增強(qiáng)。如何有效地保障社會和商家的財(cái)產(chǎn)，保障社會主義的市場經(jīng)濟(jì)秩序，就成為我們必須考慮的重中之重的問題。

為建設(shè)一套完善、先進(jìn)的安全防范系統(tǒng)提供了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。利用目前進(jìn)行的改造工程，做出合理的安防規(guī)劃，系統(tǒng)的線路路由和管線敷設(shè)都可以隨著工程的整體規(guī)劃做出最為經(jīng)濟(jì)的建設(shè)，從而避免了日后為建設(shè)系統(tǒng)的重復(fù)性投資部分。所有的電纜和光纖都可以隨著弱電通路同時進(jìn)行，避免了在建設(shè)好的街區(qū)和路面上重新敷設(shè)線路的開槽、開孔、打井等土建工程，以及由其造成的不便。統(tǒng)一的電纜敷設(shè)也為將來的系統(tǒng)維護(hù)提供了方便，減少了維護(hù)成本，還增加了系統(tǒng)的可靠性。

根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)，可以提前對重要防范區(qū)域做出最為合理的布置，選用適合切實(shí)需要的產(chǎn)品，提高系統(tǒng)的可利用率。根據(jù)不同區(qū)域的防范重點(diǎn)不同，在主要的十字路口、公共休息廣場選用全方位的攝像機(jī)；而對于密集的人流通道、重要的出入口采用固定方向的攝像機(jī)即可。當(dāng)傳輸距離比較遠(yuǎn)時，采用光纖同時傳送1～5路的圖像信號；當(dāng)傳輸距離比較近時，采用高效率的電纜即可。因此，在此時通過周密的規(guī)劃設(shè)計(jì)，不僅可以大大提高系統(tǒng)的工作范圍，還可以大幅降低系統(tǒng)的投資成本。

隨著近幾年來通信技術(shù)和成像顯示技術(shù)的飛速發(fā)展，大范圍、遠(yuǎn)距離、多功能的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。利用光通信技術(shù)，可以將圖像信號傳送到幾十公里外的監(jiān)控中心，并且對被監(jiān)控的區(qū)域做幾乎無延時的巡視和監(jiān)聽。利用數(shù)字處理技術(shù)，可以把監(jiān)控中心的圖像、聲音信號以各種方式保存下來，作為將來分析問題的依據(jù)和證據(jù)。也可以把集圖像、聲音、數(shù)據(jù)的信息通過局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、電話線廣播出去。

二、圖像監(jiān)控系統(tǒng)的組成

圖像監(jiān)控系統(tǒng)作為整合、分析、保存分散在各地的現(xiàn)場圖像信息控制中心，由信息采集子系統(tǒng)、信號傳輸子系統(tǒng)、控制顯示子系統(tǒng)三大部份組成。

（一）信息采集子系統(tǒng)

前端視頻信號攝取部分主要包括：彩色攝像機(jī)、電動云臺、變焦光學(xué)鏡頭、解碼器、安裝支架及防護(hù)罩等設(shè)備。攝像機(jī)和光學(xué)鏡頭配合將自然圖像轉(zhuǎn)換成視頻電信號，電動變焦鏡頭可以監(jiān)視不同目標(biāo)距離上的圖像，電動云臺可以帶動攝像機(jī)進(jìn)行水平和垂直方向的轉(zhuǎn)動以擴(kuò)大監(jiān)視范圍，解碼器與控制器建立通訊聯(lián)絡(luò)并將控制器發(fā)出的動作控制編碼轉(zhuǎn)換成云臺、鏡頭動作所需的電壓/電流。

（二）信號傳輸子系統(tǒng)

信號傳輸部分實(shí)現(xiàn)圖像、聲音、控制及電源等信號的傳輸。視頻圖像信號易受到現(xiàn)場電磁的干擾，應(yīng)選取屏蔽性能良好，線路損耗低的電纜。線纜的走向和連接點(diǎn)是十分重要的，暴露在外部的部份，要加鋼管或PVC套管做防護(hù)措施。

（三）控制顯示子系統(tǒng)

控制與顯示部分是整個系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的根本。包括各種圖像處理、控制、還原等專業(yè)設(shè)備。控制中心包括監(jiān)控工作站、高分辨率顯示器、網(wǎng)絡(luò)適配器等設(shè)備。分布式的視頻服務(wù)器可以依據(jù)現(xiàn)場的情況，放置在各個監(jiān)區(qū)的現(xiàn)場。

三、保安監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）圖像監(jiān)控系統(tǒng)

按照設(shè)計(jì)總體思想，在系統(tǒng)設(shè)備選擇上，充分考慮到該區(qū)域?qū)嶋H的監(jiān)視需要，力爭做到：控制方式，圖像質(zhì)量清晰，性能穩(wěn)定，安裝簡便。使整個系統(tǒng)的性能達(dá)到一個很高的水平，商業(yè)街監(jiān)控管理的要求。

（二）系統(tǒng)功能

分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用全球第一個基于分布式的客戶化的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。視頻處理主機(jī)根據(jù)需要放置在不同地理區(qū)域的監(jiān)控地點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理。

（三）面向?qū)ο蟮氖录芾?/p>

系統(tǒng)對所有的對象都做了精致的定義，利用事件進(jìn)行管理。利用先進(jìn)的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)和管理技術(shù)，使系統(tǒng)的可靠性更高，功能更強(qiáng)、管理更精確、集成范圍更廣泛。

1.對象概念的延伸

在系統(tǒng)中，對象的概念被廣泛地延伸了。它主要包括所有的：系統(tǒng)操作員、攝像機(jī)、工作站、顯示窗口、監(jiān)視器、瀏覽器、地圖、對話框、鍵盤、麥克風(fēng)、電子郵件、聲音文件、各種傳感器、繼電器、讀卡器、時間、智能卡、ATM提款機(jī)等等。在系統(tǒng)中，任何一個被控制的方面都一個對象，每個對象都有獨(dú)立的參數(shù)來設(shè)置其工作狀態(tài)。IVS系統(tǒng)就是面向?qū)ο蟮墓芾怼?/p>

2.事件概念的延伸

在BOE-IVS系統(tǒng)中，事件的概念也被廣泛地延伸了。凡是系統(tǒng)中的各種變化都可以是一個事件。例如：移動檢測、探頭報警、時鐘、鍵盤、光線等等。通過事件的觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)中的各個對象進(jìn)行人為的或是自動管理。

3.宏和腳本

在稍微復(fù)雜的應(yīng)用中，利用“宏”來管理，可以快速直接地設(shè)置對象的動作。利用面向?qū)ο蟮墓芾砑夹g(shù)，可以輕松的實(shí)現(xiàn)面向各個對象的權(quán)限管理，和復(fù)雜的多個事件組合的自動操作。

（四）先進(jìn)的視頻處理技術(shù)

1.壓縮方式

系統(tǒng)采用原用于衛(wèi)星通信的先進(jìn)的小波壓縮方式 （Wavelet），在將圖像色彩和分辨率損失保持在最小的情況下，可將一幀的圖像壓縮至2K以下，圖像壓縮比高達(dá)200：1，大大提高了在同等分辨率下的傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)的利用率更高。小波壓縮還解決了H.263和MPEGⅠ、MPEGⅡ壓縮時出現(xiàn)的丟幀問題，也解決了M-JPEG壓縮占用空間較大的缺陷。

2.擴(kuò)展視野

系統(tǒng)主機(jī)可以同時輸出2路SVGA顯示器的信號。

系統(tǒng)可以設(shè)置任意多的“層”，每層可以設(shè)置任意個圖像顯示、回放的窗口，或電子地圖、對話框、日志瀏覽窗口等等。將這些“層”按照客戶化的要求顯示在不同的SVGA顯示器上去。根據(jù)實(shí)際的需要， 可以設(shè)置這些“層”之間的鏈接，實(shí)現(xiàn)手動或由事件驅(qū)動的自動切換。

3.視頻移動檢測

系統(tǒng)對每一個攝像機(jī)輸入都設(shè)有獨(dú)立的視頻移動檢測報警，且靈敏度可調(diào)。當(dāng)攝像機(jī)的顯示畫面上有移動的人或物體時，即產(chǎn)生事件信息，以此來驅(qū)動新的動作，例如：開始錄像、播報聲音警告、啟動報警輸出裝置、向遠(yuǎn)程發(fā)送報警報告等等。

4.視頻丟失檢測

系統(tǒng)中的任何一路攝像機(jī)的視頻線路失效，或攝像機(jī)故障，都可以產(chǎn)生報警信息，通知主管部門或操作人員。而發(fā)生故障的攝像機(jī)的最后一副圖像會被保存下來，供日后分析。

5.圖像照度增強(qiáng)

在昏暗的監(jiān)視環(huán)境下，由于攝像機(jī)的照度不足，監(jiān)視畫面會變得模糊不清。利用獨(dú)特的“圖像照度增強(qiáng)”功能，則可以在現(xiàn)有的監(jiān)視畫面上提高視頻處理的能力，把由于攝像機(jī)照度不夠不能成像的物體顯現(xiàn)在畫面上。這相當(dāng)于利用軟件分析處理代替了需要更換新的低照度攝像機(jī)，使系統(tǒng)的造價更低，利用率更高。

6.可視化電子地圖

系統(tǒng)的電子地圖由多張平面圖和圖標(biāo)構(gòu)成。在電子平面圖上，添置系統(tǒng)中應(yīng)用到的所有輸入、輸出設(shè)備和圖像顯示窗口、事件瀏覽日志。所有的這些設(shè)備和對象都有專門的圖標(biāo)與之對應(yīng)，包括：攝像機(jī)、傳感器、警燈、揚(yáng)聲器等等，加上窗口，利用宏可以將它們組合起來實(shí)現(xiàn)自動報警、顯示、錄像、通知，以及執(zhí)行對應(yīng)的輸出控制操作，例如：開燈、跟蹤、廣播等等。 為了不影響電子地圖的監(jiān)視效果，各個圖標(biāo)都可以隱藏起來。

由于系統(tǒng)當(dāng)中的所有監(jiān)控或監(jiān)視對象都被賦予了描述屬性，不同的用戶就完全可以根據(jù)自己的需要，自由地管理由這些對象構(gòu)成的系統(tǒng)。每個用戶都有其不同的監(jiān)視需求。即使是使用完全相同的監(jiān)控器材，監(jiān)控重點(diǎn)對象的不同和操作習(xí)慣的不同，決定了同樣的系統(tǒng)在不同的應(yīng)用環(huán)境亦會有著不同的應(yīng)用方式。或是監(jiān)控方式改變了，原來的系統(tǒng)就得報廢或升級。

參考文獻(xiàn)：

[1]飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心.系統(tǒng)分析之路[M].電子工業(yè)出版社.

[2]Andrew Koenig Barbara Moo.C++沉思錄[M].人民郵電出版社.2010.

[3]Chuck Allison.C和C++代碼精粹[M]. 信息技術(shù)第一出版分社.2013.

[4]Stanley B.Lippman.C++Prime[M].中國電力出版社.

[5]Stanley B.Lippman.深度搜索C++對象模型[M].華中科技大學(xué)出版社.2007.