視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現狀和今后發(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、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合。近年來，隨著計算機、網絡以及圖像處理、傳輸技術的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控制技術也有長足的發(fā)展。
一、 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現狀
在國內外市場上，主要推出的是數字控制的模擬視頻監(jiān)控和數字視頻監(jiān)控兩類產品。前者技術發(fā)展已經非常成熟、性能穩(wěn)定，并在實際工程應用中得到廣泛應用，特別是在大、中型視頻監(jiān)控工程中的應用尤為廣泛；后者是新近崛起的以計算機技術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)正處在數控模擬系統(tǒng)與數字系統(tǒng)混合應用并將逐漸向數字系統(tǒng)過渡的階段。
1、數字信號控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)
數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以下功能：
�、賹我还ぷ髡局械囊曨l監(jiān)控、出入口控制、內部通訊、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_工作站可通過網絡， 控制其它工作站所連接的矩陣主機、報警設備，完成視頻切換、云臺、鏡頭控制及報警聯動等；
�、劭赏ㄟ^軟件實現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)采用軟件設計，實現攝像機到監(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)隨電腦技術的發(fā)展而不斷進步，同時其開放性的結構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)等實現互動集成。
1.3 數控模擬視頻監(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，多媒體技術的應用，系統(tǒng)在功能、性能、可靠性、結構方式等方面都發(fā)生了很大的變化，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構成更加方便靈活、與其它技術系統(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)的網絡結構主要是一種單功能、單向、集總方式的信息采集網絡，介質專用的特點，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， 相互之間的控制協議很難互通，聯動只能在有限的范圍內進行。
2、數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)
90年代末，隨著多媒體技術、視頻壓縮編碼技術、網絡通訊技術的發(fā)展、數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)迅速崛起，現今市場上有兩種數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)類型，一種是以數字錄像設備為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，另一種是以嵌入式視頻Web服務器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
數字監(jiān)控錄像系統(tǒng)數字監(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；另一類是嵌入式數字監(jiān)控錄像系統(tǒng)。
①計算機多媒體方式的數字監(jiān)控錄像系統(tǒng)
數字視頻壓縮編碼技術日益成熟，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)結構大為簡化。
b、由于采用計算機網絡技術，數字多媒體遠程網絡監(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，同時有利于系統(tǒng)實現多媒體信息查詢。 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)的組成結構為：兼容/工控PC機+視頻采集卡+普通/較可靠的操作平臺+應用軟件。
從系統(tǒng)的組成結構來分析
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)內人士都知道， Win98的穩(wěn)定性是有一定問題的，如果同時應用軟件又不是很規(guī)范，這樣就容易在使用過程中出現工作不穩(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據，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，以致極易產生系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，造成死機現象； c 、應用軟件 采用簡易應用軟件的系統(tǒng)是不能夠用于安防領域的，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用軟件能力上應支持多任務并發(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而設計采用多卡進行迭加的多路單卡設備，但其仍在計算機的總線上進行傳輸、處理，不可能會有質的飛躍。
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)是以應用為中心，軟硬件可裁減的，適應應用系統(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、相關支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應用軟件系統(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的底層驅動軟件、系統(tǒng)內核、設備驅動接口、通信協議、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、硬件的相關依靠性、軟件固態(tài)化及應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)數據置于ROM/FLASH MEMORY，調用速度快，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據；
- 該類系統(tǒng)目前四路以上機型還較為少見；
- 在網絡功能、音視頻同步等方面也難令人滿意。
嵌入式視頻Web服務器方式
嵌入式視頻Web服務器的主要原理 視頻服務器內置一個嵌入式Web服務器，采用嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)。 攝像機送來的視頻信號數字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內部總線送到內置的Web服務器， 網絡上用戶可以直接用瀏覽器觀看Web服務器上的攝像機圖像，授權用戶還可以控制攝像機、云臺、 鏡頭的動作或對系統(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備內，可以直接連入局域網，達到即插即看，省掉多種復雜的電纜，安裝方便（僅需設置一個IP地址），用戶也無需安裝任何硬件設備，僅用瀏覽器即可觀看。
嵌入式視頻Web服務器監(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服務器監(jiān)控系統(tǒng)的Web服務器直接連入網絡，沒有線纜長度和信號衰減的限制，同時網絡是沒有距離概念的，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 所有設備都以IP地址進行標識，增加設備只是意味著IP地址的擴充。
可組成非常復雜的監(jiān)控網絡 采用基于嵌入式Web服務器為核心的監(jiān)控系統(tǒng)，在組網方式上與傳統(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服務器輸出已完成模擬到數字的轉換并壓縮，采用統(tǒng)一的協議在網絡上傳輸，支持跨網關、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服務器實際上基于嵌入式電腦技術，采用嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)，又由于視頻壓縮和Web功能集中到一個體積很小的設備內，直接連入局域網或廣域網，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，對網絡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、視頻數字化、監(jiān)控網絡化、系統(tǒng)集成化是視頻監(jiān)控系統(tǒng)公認的發(fā)展方向，而數字化是網絡化的前提，網絡化又是系統(tǒng)集成化的基礎，所以，視頻監(jiān)控發(fā)展的最大兩個特點就是數字化和網絡化。
數字化
數字化是21世紀的特征，是以信息技術為核心的電子技術發(fā)展的必然，數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)境將變得越來越數字化。 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數字化首先應該是系統(tǒng)中信息流（包括視頻、音頻、控制等）從模擬狀態(tài)轉為數字狀態(tài)，這將徹底打破"經典閉路電視系統(tǒng)是以攝像機成像技術為中心"的結構，根本上改變視頻監(jiān)控系統(tǒng)從信息采集、數據處理、傳輸、系統(tǒng)控制等的方式和結構形式。信息流的數字化、編碼壓縮、開放式的協議，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)與安防系統(tǒng)中其它各子系統(tǒng)間實現無縫連接，并在統(tǒng)一的操作平臺上實現管理和控制，這也是系統(tǒng)集成化的含義。
網絡化
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網絡化將意味著系統(tǒng)的結構將由集總式向集散式系統(tǒng)過渡。集散式系統(tǒng)采用多層分級的結構形式，具有微內核技術的實時多任務、多用戶、分布式操作系統(tǒng)以實現搶先任務調度算法的快速響應。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計，系統(tǒng)設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、數據處理方便、人機界面友好以及系統(tǒng)安裝、調試和維修簡單化，系統(tǒng)運行互為熱備份，容錯可靠等優(yōu)點。系統(tǒng)的網絡化在某種程度上打破了布控區(qū)域和設備擴展的地域和數量界限。系統(tǒng)網絡化將使整個網絡系統(tǒng)硬件和軟件資源的共享以及任務和負載的共享，這也是系統(tǒng)集成的一個重要概念。
投影時代
相關鏈接: