多級高清視音頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)_secret

1、多級高清視音頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)摘 要：長期以來，安防行業(yè)對視音頻監(jiān)控系統(tǒng)品質(zhì)要求較低，而且視頻監(jiān)控系統(tǒng)的搭建多是“各自為政”，沒有充分考慮到日后的升級擴容與多級垂直管理。 這就形成了行業(yè)內(nèi)以價格戰(zhàn)為主的惡性循環(huán)，直接導致安防行業(yè)的數(shù)字化發(fā)展雖然迅速，但是技術(shù)含量低，不能互聯(lián)互通，大量系統(tǒng)重復建設，不能達到有效的安防監(jiān)控效果。本文以行業(yè)長遠健康發(fā)展為出發(fā)點，從技術(shù)層面和運維層面介紹了標準、互連互通、穩(wěn)定的多級高清視音頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)，適用于安防監(jiān)控、城市及高速公路的道路監(jiān)控、礦業(yè)開采、石油、電力安全生產(chǎn)、公安邊防的指揮等。關(guān)鍵字：視音頻監(jiān)控 多級 高清 安防 交通監(jiān)控一 、當前視頻監(jiān)控的現(xiàn)狀與分析

2、當前，我國視音頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展很快，但綜合來看，仍處于一個監(jiān)控質(zhì)量和應用較低的水平。絕大部分業(yè)主和集成商關(guān)心的是低價格和能夠接入安防網(wǎng)絡傳輸，而很少關(guān)注監(jiān)控圖像質(zhì)量、功能擴展以及升級擴容。這就使安防行業(yè)整體陷入一個以價格為主的惡性競爭狀態(tài)，加之沒有強制市場準入機制，國內(nèi)一部分企業(yè)抱著“撈一筆”的觀念，使安防市場非?；靵y。低價格帶來的直接問題就是技術(shù)含量低，整體系統(tǒng)僅僅考慮能夠運轉(zhuǎn)起來，后期應用和高清晰高端應用做不起來。從技術(shù)上來講，視音頻監(jiān)控主要存在如下問題。（1）視頻圖像質(zhì)量差，不能進行高清晰監(jiān)控和后期處理。安防監(jiān)控核心是通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)，清晰實現(xiàn)實時播放或錄制監(jiān)控內(nèi)容，及時發(fā)現(xiàn)或回放異常圖像

3、。當前，視頻監(jiān)控普遍圖像質(zhì)量模糊，分辨率很低，有跳幀和馬賽克的情況，根本不能達到清晰監(jiān)控效果，更談不上高清監(jiān)控。以至于我們常?？吹姐y行、交通發(fā)生一些案件在電視上播出通緝信息，警察和電視機前觀眾都不能看清嫌疑人或者車輛的具體特征，給后期破案偵察帶來的作用并不大。特別是如果需要進行監(jiān)控圖像的逐幀播放、局部放大、圖像分析和圖像識別等后期處理，為監(jiān)控提供具體特征材料或科學分析素材，當前我國絕大部分監(jiān)控系統(tǒng)都不能做到。給相關(guān)分析工作的開展提供的支持非常有限。（2）沒有音頻擴展或者音頻質(zhì)量差，不能進行視音頻綜合應用。隨著安防監(jiān)控要求越來越高和技術(shù)整體進步，傳統(tǒng)單一視頻的監(jiān)控已經(jīng)不能滿足整體需要，音頻擴展加

4、入進來甚至成為必備的功能。當前的安防產(chǎn)品和系統(tǒng)對于音頻擴展支持較少，無法進行雙向?qū)χv、同步處理等高端應用。有的廠商為了滿足要求，專門增加音頻編碼。視頻，音頻兩套設備相互獨立，增加系統(tǒng)的通信開銷和設備投入，更為重要的是，兩套設備同步很難，出現(xiàn)聲音與圖像相對延遲較大。（3）不能進行系統(tǒng)對接與互連互通，標準性不強，穩(wěn)定性差。很多人認為，安防產(chǎn)品之間的互連互通必要性不大?？墒乾F(xiàn)實的情況，就是如果沒有產(chǎn)品的兼容性和互連互通，就意味著一旦選擇某一個設備供應商就意味著本套系統(tǒng)完全與之綁定，一旦這個供應商倒閉或者轉(zhuǎn)型，不再提供產(chǎn)品，整個系統(tǒng)后續(xù)的維護擴容都沒了保證，最終業(yè)主不得不再籌資投入大量財力、人力、物力

5、建設一套系統(tǒng)，形成重復建設。這也反映了安防行業(yè)各個企業(yè)遵循的標準不一或者某些自成體系搞壟斷的問題，這對整個行業(yè)的快速發(fā)展是不利的。此外，由于沒有一個明確的市場準入機制和標準要求，有些產(chǎn)品采用PC架構(gòu)的設備，而PC架構(gòu)的設備最大不足之處是在于它不能很好的保證工作的穩(wěn)定性和可靠性，原因主要體現(xiàn)在以下兩個方面：第一，因為PC架構(gòu)的設備在處理相關(guān)信息時是采用邊編邊存的方式，而這種邊編邊存的方式是由同一核心來控制，由于不能夠?qū)碓葱畔⒘窟M行有效的控制，使得核心處理不夠及時，直接造成了整套系統(tǒng)的不穩(wěn)定和不可靠。第二，由于PC架構(gòu)的設備配置Windows/Linux操作系統(tǒng)、插卡式、散熱以及病毒等各種可見和

6、不可見的原因，造成PC架構(gòu)的設備穩(wěn)定性較差，系統(tǒng)極易造成崩潰，直接導致監(jiān)控的中斷。（4）不能進行統(tǒng)一網(wǎng)管，對于多級垂直管理缺乏有效的解決方案。如果沒有統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的人工維護量會非常大，特別是大型安防視音頻監(jiān)控，各個監(jiān)控點分布可能比較分散甚至隱蔽。依靠人力進行管理和聯(lián)系幾乎是不可能。當前，部分視頻監(jiān)控產(chǎn)品還停留在用RS-232進行網(wǎng)管，由于RS-232信號的電平過高、采用非平衡發(fā)送和接收方式，所以存在傳輸速率低(20kbit/s)，不能對系統(tǒng)設備進行快速和有效的管理工作；傳輸距離短(15m)，不能對遠端設備進行管理工作；串擾信號較大，不能一次性的對較多的設備進行統(tǒng)一的管理工作。多級綜合

7、監(jiān)控系統(tǒng)還存在著切換調(diào)度、遠程調(diào)用的應用，當前，整體系統(tǒng)的多級還都是實現(xiàn)的“假多級”管理，下級僅是有選擇的抽取1或2路圖像傳輸給上級，如果需要更多，則需要分時切換實現(xiàn)。上級無法觀看到某一個下級全部圖像，也較少能控制到下級上傳，對于全網(wǎng)絡的監(jiān)控則更少。二 、多級高清視音頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)從上面的分析來看，當前我國視音頻監(jiān)控存在著一定的不足，不能滿足當前信息社會中數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化的發(fā)展趨勢。快速發(fā)展的中國需要讓安防監(jiān)控真正發(fā)揮作用，實現(xiàn)有效的監(jiān)控管理，要對這些不足之處有的放矢的進行改進，才能滿足實際應用的需求，保證整套系統(tǒng)的先進性、穩(wěn)定性和兼容性，最終成功的搭建起一體化高清視音頻監(jiān)控綜合業(yè)務系

8、統(tǒng)。典型的多級高清視音頻監(jiān)控網(wǎng)絡如圖1所示。多級高清視音頻監(jiān)控系統(tǒng)是未來發(fā)展的方向，也是監(jiān)控訴求的集中體現(xiàn)。無論是交通（包括城市交通和高速公路），礦井開采安全生產(chǎn)，軍隊公安邊防指揮還是電力石油監(jiān)控，管道河道監(jiān)控等等都是向集約化、智能化、多級化監(jiān)控體系發(fā)展。那么，多級高清視音頻監(jiān)控系統(tǒng)的需要如何構(gòu)建呢？下面就“高清”，“多級”，“視音頻監(jiān)控”等幾個關(guān)鍵字分別展開。1高清監(jiān)控的實現(xiàn)為什么當前視頻監(jiān)控圖像質(zhì)量差？其原因主要有兩點，其一，信源采集的攝像機（頭）的質(zhì)量，其二，是信源編碼質(zhì)量即編碼器的選擇。攝像機（頭）產(chǎn)品眾多，成熟度相當高，簡單對比就能分辨出采集圖像質(zhì)量，可以根據(jù)投資預算選擇效果好的產(chǎn)品

9、，在此不多贅述。編碼器可以稱作整個系統(tǒng)的核心之一，編碼器選擇好壞對于整個系統(tǒng)都有至關(guān)重要的影響。當前監(jiān)控圖像出現(xiàn)跳幀、抖動、延時大的原因排除攝像頭因素，主要是編碼器不具備時基校正、水平、垂直、前置等多重濾波功能，而做高清監(jiān)控編碼器具備這些功能會大大提高圖像質(zhì)量，保證同步，用電視界業(yè)內(nèi)人的話說就是“圖像很透”。當前，監(jiān)控使用編碼器分為MPEG-2和MPEG-4兩種，普遍認為MPEG-4節(jié)省帶寬，但是圖像質(zhì)量會比MPEG-2差一些。實際來說，成熟編碼器設備供應商提供的產(chǎn)品應該都是高清晰的。那么要實現(xiàn)高清監(jiān)控需要分辨率能夠達到72057625幀/秒,這個可以實現(xiàn)達到現(xiàn)有DVD的圖像水平,這樣圖像質(zhì)量

10、能夠?qū)崿F(xiàn)清晰的特征提取、圖像分析、逐幀播放等功能應用。同樣的，不論MPEG-2/MPEG-4都要求實現(xiàn)無私有協(xié)議，與其他設備的互連互通。當前，我國編碼器的開發(fā)主要參照MPEG-2/DVB、MPEG-4、ITU等相關(guān)國際標準，在國內(nèi)標準沒有一致的情況下，如果都能嚴格依照國際標準做不增加私有通信協(xié)議和描述符，行業(yè)各個企業(yè)就能互連互通。電信之所以發(fā)展快速其中一個重要的原因，就是電信在設備的選型上都盡可能選擇標準化設備，不被某一個設備供應商牽制，出現(xiàn)任何問題都能找到標準設備替代，大大節(jié)約了運維成本和精力。視頻監(jiān)控是個相當大的行業(yè)，如果各個企業(yè)都能夠嚴格參照標準做產(chǎn)品，實現(xiàn)產(chǎn)品的互通，將會大大促進全行業(yè)

11、的發(fā)展。構(gòu)建高清監(jiān)控系統(tǒng)也要求編碼器具有強大的功能擴展和傳輸網(wǎng)絡接入接口，針對音頻應用的增加能夠?qū)崿F(xiàn)視音頻同步傳輸，具備拾音器接口。針對云臺、攝像頭、傳感器的控制能夠具備RS-232/RS-485通信接口進行遠程控制，針對中心圖像的監(jiān)控識別，要求具有疊加字幕等功能。針對多種網(wǎng)絡，要具備NE1、IP等多種傳輸方式。光端機傳輸在監(jiān)控領域應用也非常多，當前能夠?qū)崿F(xiàn)高清的是采用4:2:2視頻編碼和20位音頻編碼的數(shù)字光端機，特別是在音頻上會有效降低干擾，達到較好的效果。同時為了增加應用，光端機上同時可以走IP數(shù)據(jù)，并有電話對講功能，提高了光纖通道的利用率。2多級監(jiān)控的實現(xiàn)隨著規(guī)模的擴大和跨地域情況的增

12、多，集中管理和多級監(jiān)控一直是各個行業(yè)的目標。多級監(jiān)控解決的第一個問題是E1、IP、光纖等各種傳輸網(wǎng)絡傳輸信號的匯總與切換調(diào)度，其一可以采用數(shù)字矩陣進行信號無損的切換調(diào)度與匯總，并且通過數(shù)字矩陣實現(xiàn)數(shù)字化存儲。相對于硬盤錄像，數(shù)字存儲可以節(jié)省存儲系統(tǒng)投資，提高存儲量且多次回放不影響圖像質(zhì)量，可以轉(zhuǎn)DVD離線存儲。其二隨著IP技術(shù)的發(fā)展，在管理中心局域網(wǎng)內(nèi)，可以采用IP網(wǎng)管將各個信號統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)，在局域網(wǎng)內(nèi)通過網(wǎng)絡組播實現(xiàn)在PC機上軟解碼監(jiān)視、存儲。此外，多級監(jiān)控需要能夠遠程對下級甚至對監(jiān)控點的控制，這就需要統(tǒng)一網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，有別于采用RS232的設備網(wǎng)管，統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)采用基于IP網(wǎng)絡方式，

13、通過統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)能夠控制多路圖像上傳，監(jiān)控點云臺控制，雙向?qū)χv，下發(fā)網(wǎng)管信息。統(tǒng)一網(wǎng)管方式如圖2所示。各節(jié)點的設備通過以太網(wǎng)口相連并跨路由，在一個全基于IP的網(wǎng)絡環(huán)境中，進行設備管理統(tǒng)計的系統(tǒng)。由于IP網(wǎng)的迅速發(fā)展，基于此種方式的網(wǎng)管系統(tǒng)以更自如高效的、更易接受的方式展現(xiàn)給用戶。在此方式中，由于各設備集成了可被控制和可被管理的機制，保證了帶外網(wǎng)管理系統(tǒng)對設備實行統(tǒng)一的全實時管理。并且以TCP/IP為基礎的網(wǎng)絡管理具有以下優(yōu)點：網(wǎng)絡規(guī)模不受限制；控制管理簡單，支持遠程控制，容易實現(xiàn)系統(tǒng)的擴容和改造，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；整

14、個系統(tǒng)采用模塊化設計，系統(tǒng)穩(wěn)定，單點的故障不會影響整個系統(tǒng)的運行。在網(wǎng)管系統(tǒng)中，各節(jié)點所有設備均通過網(wǎng)管接口（RJ-45）接入HUB，然后直接或者通過網(wǎng)絡與中心控制微機相連。統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)也存在一個標準的問題，基于SNMP國際標準的底層協(xié)議開發(fā)的統(tǒng)一網(wǎng)絡管理平臺能夠最大限度和最大便利的與其他廠家的設備兼容和進行集成。統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)也需要支持跨區(qū)域管理和分級管理模式，并且在第三方設備對系統(tǒng)提供通信協(xié)議，若為非標則提供MIB庫支持，完全能夠監(jiān)管第三方的設備。3視音頻監(jiān)控的實現(xiàn)“高清”、“多級”是視音頻監(jiān)控系統(tǒng)的目的，單單高清監(jiān)控或單單實現(xiàn)多級，都對于整個系統(tǒng)級應用的意義不大。所以多級高清視音頻監(jiān)控系統(tǒng)

15、才是落腳點要實現(xiàn)一體化綜合業(yè)務平臺更重要是在系統(tǒng)集成控制上下功夫。在采用高清編碼器生成較好的數(shù)字傳輸流（TS）基礎上，在各個傳輸網(wǎng)絡能夠?qū)⑿盘柦y(tǒng)一匯總為MPEG2/DVB信號或者IP信號實現(xiàn)多級管理的條件下，視音頻監(jiān)控系統(tǒng)需要實現(xiàn)整體設備，傳輸網(wǎng)絡與功能應用聯(lián)動、采集、傳輸、存儲、調(diào)用一體化完成。在統(tǒng)一界面下實現(xiàn)一個大型平臺的控制與管理，真正實現(xiàn)“多級高清視音頻監(jiān)控系統(tǒng)”。所以，一個強大的支撐調(diào)度軟件必不可缺少，特別對于垂直集中的管理機制平臺，授權(quán)管理（是否給某個用戶具備操作權(quán)限）與級別控制（不同級別的用戶具備不同的控制管理，操作權(quán)限）顯得尤為突出。在軟件架構(gòu)上C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)各有所長，針對監(jiān)控系統(tǒng)的不同需求可以按需選擇，但是C/S架構(gòu)的軟件系統(tǒng)的功能應用可以做的更豐富，通信開銷更少，建議以C/S結(jié)構(gòu)為主。數(shù)碼視訊推出一套C/S結(jié)構(gòu)的軟件系統(tǒng)能夠進行系統(tǒng)設備控制、系統(tǒng)設備監(jiān)控、用戶授權(quán)和系統(tǒng)設備的拓撲管理等功能，并且對于系統(tǒng)資源占用非常小，每個PC機上都能夠運行，因此既可以作為中心控制平臺的主控系統(tǒng)，又能夠裝到任一臺PC上作為分控。中心系統(tǒng)軟件需要具有良好的人性化設計，操作簡單和使用方便，最好能夠使用者感覺不到是對設備在