?？低暵?lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)解析

1、?？低暵?lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)解析?？低暵?lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)解析、前言安防行業(yè)是一個(gè)朝陽行業(yè)，視頻監(jiān)控行業(yè)作為安防行業(yè)的一個(gè)重要分支，伴隨著多媒體技 術(shù)、編解碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等IT技術(shù)的發(fā)展而 成熟起來。視頻監(jiān)控的發(fā)展經(jīng)歷了模擬視頻監(jiān) 控、數(shù)字視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、高清視頻監(jiān) 控的演進(jìn)，產(chǎn)品的功能、形態(tài)和視頻監(jiān)控的組成 架構(gòu)等各方面都發(fā)生了巨大的變化。視頻監(jiān)控行業(yè)的快速發(fā)展源于用戶對(duì)視頻 監(jiān)控需求的不斷變換。過去，視頻監(jiān)控只是為了 滿足基本監(jiān)控需求，譬如監(jiān)視、控制、錄像、回 放、報(bào)警等;隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，視頻監(jiān)控需要 滿足聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控一般需求，譬如遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制， 遠(yuǎn)程錄像、檢索，遠(yuǎn)程報(bào)警、管理;如今，人們 對(duì)

2、視頻監(jiān)控又有了新需求，譬如更高清晰度、與用戶業(yè)務(wù)的結(jié)合（非安防需求）、讓視頻創(chuàng)造價(jià)值 等。聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控是新安防時(shí)代視頻監(jiān)控建設(shè)的重 點(diǎn)，本文主要解析聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的主要要素。二、聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控要素聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括前端采集與編碼壓 縮、網(wǎng)絡(luò)接入與傳輸、管理中心、存儲(chǔ)、控制中 心、第三方系統(tǒng)集成等部分，如圖所示。圖1聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控要素三、前端采集與編碼壓縮前端采集與編碼壓縮主要包括前端視頻采 集設(shè)備和視頻編碼設(shè)備，重點(diǎn)關(guān)注信號(hào)類型、信 號(hào)采集方式、壓縮方式。NT攝目前，視頻采集設(shè)備主要包括模擬攝像機(jī)、 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。模擬攝像機(jī)輸出信號(hào) 為CVBS信號(hào)，圖像分辨力取決于圖像傳感器， 目前最高可達(dá)700線

3、以上，信號(hào)通過同軸電纜傳 輸，圖像延時(shí)極小。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)輸出信號(hào)為IP 數(shù)據(jù)包，經(jīng)過H.264等壓縮算法壓縮到較低碼率 后傳輸，圖像分辨率取決于圖像傳感器，目前主 流分辨率為720P、1080P,最高分辨率可達(dá)500 萬像素以上，信號(hào)通過以太網(wǎng)傳輸，圖像延時(shí)由 所跨過的網(wǎng)關(guān)數(shù)量決定，一般延遲較大，傳輸帶 寬在8Mbps以內(nèi)。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)輸出信號(hào)為未經(jīng) 過壓縮的數(shù)字信號(hào)，圖像分辨率取決于圖像傳感 器，需要通過專用的SDI線纜或光纖線纜傳輸， 圖像延時(shí)極小，傳輸帶寬在1.5GbpsNT攝編碼壓縮設(shè)備主要包括硬盤錄像機(jī)(DVR) 和視頻服務(wù)器(DVS)，兩者的功能類似，包括連 接CVBS系統(tǒng)和IP系統(tǒng)、

4、編碼壓縮，DVR還可 以提供本地存儲(chǔ)、錄像檢索和回放，DVS更多 用于將模擬攝像機(jī)輸出的CVBS信號(hào)轉(zhuǎn)換為IP=1數(shù)字信號(hào)后接入到以太網(wǎng)，因此DVS更多放置 在系統(tǒng)前端。=1DVR 的發(fā)展歷經(jīng)了 VR、PC-DVR、E-DVR、 H-DVR的演變。VR表示磁帶式錄像機(jī)，采用磁 帶作為存儲(chǔ)介質(zhì)，一機(jī)一路，錄放不能同時(shí)進(jìn)行， 檢索及長期保存有困難，曾用于早期模擬監(jiān)控時(shí) 代，目前已淘汰。PC-DVR表示PC式硬盤錄像 機(jī)，采用硬盤作為記錄介質(zhì)，主要部件為視頻采 集卡或視頻壓縮卡，支持聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。E-DVR表 示嵌入式硬盤錄像機(jī)，采用嵌入式架構(gòu)，記錄介 質(zhì)為硬盤，支持聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。H-DVR表示混合式 硬盤

5、錄像機(jī)，采用嵌入式架構(gòu)，可接入模擬攝像 機(jī)和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，支持聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。四、網(wǎng)絡(luò)接入與傳輸網(wǎng)絡(luò)接入與傳輸主要包括網(wǎng)絡(luò)接入、有效傳 輸、網(wǎng)絡(luò)延遲。網(wǎng)絡(luò)接入方面可分為固定IP環(huán)境下接入、 動(dòng)態(tài)IP環(huán)境下接入、移動(dòng)環(huán)境下接入。固定IP 環(huán)境下接入需要考慮網(wǎng)絡(luò)承載性能，包括網(wǎng)絡(luò)帶 寬、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性等。動(dòng)態(tài)IP環(huán)境下接入除了網(wǎng) 絡(luò)承載能力外，還要考慮尋址，可以通過DNS、DDNS隨機(jī)分配IP,系統(tǒng)規(guī)模較大的情況下， 編碼器要采取主動(dòng)注冊(cè)的方式分配IP,移動(dòng)環(huán) 境下的接入需要編碼器主動(dòng)向平臺(tái)注冊(cè)分配IP。有效傳輸方面需要傳輸協(xié)議支持，包括 TCP/UDP等，但目前IPv4的傳輸協(xié)議主要針對(duì) 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，對(duì)于流媒

6、體的傳輸在有效性和實(shí)時(shí)性 上有些勉強(qiáng)，需要RTP/RTCP協(xié)議給予適當(dāng)補(bǔ) 助，RTP用于在單播或多播情況下傳輸實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)，通常工作在UDP上。但RTP協(xié)議本身不提 供數(shù)據(jù)包的可靠傳送和擁塞控制，必須依靠 RTCP提供這些服務(wù)。RTCP的主要功能是為應(yīng) 用程序提供媒體質(zhì)量信息。在RTP會(huì)話期間， 每個(gè)參與者周期性地彼此發(fā)送RTCP控制包， 包中封裝了發(fā)送端或接收端的統(tǒng)計(jì)信息。另外在 選型傳輸載體時(shí)還要考慮帶寬、距離和成本的因 素。圖像傳輸延遲方面，聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控圖像傳輸延時(shí) 不可避免，是影響操控感受的主要原因。端到端 延遲包括編碼時(shí)間、IP鏈路上的傳輸時(shí)延、傳 輸過程中的緩沖區(qū)調(diào)度、流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)

7、 間、終端解碼時(shí)間。150ms是一個(gè)分水嶺，延 時(shí)小于等于150ms，可認(rèn)為是幾乎“無延時(shí)”， 延時(shí)大于150ms，則認(rèn)為是存在明顯延時(shí)。在 IP監(jiān)控中，不采用流媒體轉(zhuǎn)發(fā)，300ms是一個(gè) 合理的延時(shí)，一般是500ms。在模擬監(jiān)控中， 從模擬攝像機(jī)到矩陣再到監(jiān)視器，一般延時(shí)小于 100ms。在數(shù)字監(jiān)控中，采用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)直接發(fā) 送非壓縮的數(shù)字信號(hào)，再到數(shù)字矩陣，經(jīng)高速總 線送到顯示模塊輸出到數(shù)字大屏顯示，其延時(shí)小 于150ms，因此也可以認(rèn)為是無延時(shí)。減少延 遲的方法主要包括去掉B幀（單P幀編碼），減小 編碼器和客戶端緩沖區(qū),采用高性能DSP,減少 流媒體轉(zhuǎn)發(fā)層級(jí)等。五、管理中心管理中心主要包括

8、設(shè)備管理、接入管理、用 戶授權(quán)管理、流媒體服務(wù)。設(shè)備管理包括心跳注冊(cè),設(shè)備類型注冊(cè)，硬件 狀態(tài)上傳，工作狀態(tài)上傳,參數(shù)腳本上傳/下發(fā)，需 要了解設(shè)備的在線?；罴皩?shí)施狀態(tài)信息。接入管理包括前端設(shè)備的接入，譬如多種類 型前端設(shè)備的接入、不同品牌前端設(shè)備的接入，liiJ也包括異構(gòu)平臺(tái)的接入。需要考慮通過SDK或 者標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如ONVIF/PSIA接入。liiJ用戶授權(quán)管理包括面對(duì)不同的機(jī)構(gòu)角色設(shè) 定權(quán)限范圍和優(yōu)先級(jí)。liiJliiJ流媒體服務(wù)包括流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)和流媒體 網(wǎng)關(guān)服務(wù)，流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)主要負(fù)責(zé)對(duì)前端傳回 到中心的數(shù)據(jù)流的分發(fā)，從而節(jié)約遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的傳 輸帶寬，同時(shí)規(guī)范數(shù)據(jù)流傳輸路徑。流媒體網(wǎng)關(guān)

9、 服務(wù)主要指在不同的網(wǎng)絡(luò)區(qū)間之間進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 發(fā)，譬如A網(wǎng)中的前端視頻數(shù)據(jù)通過流媒體轉(zhuǎn) 發(fā)到B網(wǎng)中的客戶端。轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)亦可通過組播 方式實(shí)現(xiàn)，但是相對(duì)于組播方式需要昂貴的專用 交換機(jī)實(shí)現(xiàn)，流媒體轉(zhuǎn)換性價(jià)比更高。liiJliiJ六、存儲(chǔ)按照存儲(chǔ)架構(gòu)可分為DAS、NAS、SAN、 CVR,按照分布方式可分為前端存儲(chǔ)、分布式存 儲(chǔ)和中心存儲(chǔ)，跟規(guī)模和成本相關(guān)。DAS是指總線擴(kuò)展存儲(chǔ)，存在形式包括編 碼設(shè)備外掛硬盤存儲(chǔ)和存儲(chǔ)服務(wù)器外掛硬盤存 儲(chǔ)。編碼器直接管理存儲(chǔ)譬如DVR內(nèi)置硬盤存儲(chǔ)、IPC內(nèi)置SD卡存儲(chǔ)等，成本低，本地存儲(chǔ) 可有效規(guī)避網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定帶來的風(fēng)險(xiǎn)。liiJNAS是指網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展存儲(chǔ)，編碼器通過 N

10、FS/CIFS等協(xié)議共享NAS存儲(chǔ)空間，擴(kuò)展性 好，可在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備中分布存儲(chǔ)。由于 NAS存儲(chǔ)設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)件連入局域網(wǎng)中， 采用IT業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議TCP/IP進(jìn)行傳輸，本身具 有文件系統(tǒng)，直接為服務(wù)器提供文件級(jí)存儲(chǔ)服 務(wù)，不同廠商的產(chǎn)品（服務(wù)器、交換機(jī)、NAS存 儲(chǔ)）只要滿足協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)就能夠?qū)崿F(xiàn)互連互通，無 兼容性的要求。liiJl=J構(gòu)，絡(luò)， 間，提供塊級(jí)裸盤存儲(chǔ)空間，文件系統(tǒng)分部在各個(gè)應(yīng) 用服務(wù)器上，這是SAN和NASl=J構(gòu)，絡(luò)， 間，提供塊級(jí)裸盤存儲(chǔ)空間，文件系統(tǒng)分部在各個(gè)應(yīng) 用服務(wù)器上，這是SAN和NAS的最本質(zhì)區(qū)別。 SAN 可分為 IP-SAN 和 FC-SAN，構(gòu)建 IP

11、-SAN 相對(duì)FC-SAN成本更低，因此IP-SAN應(yīng)用更為 廣泛。IP-SAN集中存儲(chǔ)方式采用iSCSI協(xié)議， 基于數(shù)據(jù)塊級(jí)的訪問和管理，適于較大規(guī)模的集 中存儲(chǔ)管理。ElCVR是指流媒體直寫存儲(chǔ)，?？低曉跇I(yè) 內(nèi)率先提出的中心流媒體直寫，是基于TCP/IP 或UDP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，前端 IPC/DVR/DVS/NVR等編碼設(shè)備以流媒體協(xié)議 （常見的流媒體協(xié)議有 RTSP/SIP（GB/T28181）/ONVIF/PSIA 等標(biāo)準(zhǔn)流 媒體協(xié)議或私有SDK流媒體協(xié)議），通過網(wǎng)絡(luò)直 接寫入存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)。存儲(chǔ)設(shè)備集成前端設(shè)備 管理，視頻存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)發(fā)、預(yù)覽，歷史視頻 查詢、檢索、回放、下載等功能

12、，可獨(dú)立構(gòu)建小 規(guī)模視頻管理平臺(tái)，亦可結(jié)合視頻管理服務(wù)平臺(tái) （?？低昳VMS或第三方管理平臺(tái)）組建大中型 視頻綜合管理系統(tǒng)。El七、控制中心控制中心主要包括對(duì)監(jiān)控資源的集中顯示 與控制，主要表現(xiàn)形式是操控系統(tǒng)和電視墻。操控系統(tǒng)包括模擬矩陣、網(wǎng)絡(luò)矩陣、數(shù)字矩 陣。模擬矩陣可實(shí)現(xiàn)對(duì)CVBS信號(hào)、報(bào)警信號(hào)、 RS-485信號(hào)等進(jìn)行綜合管理。網(wǎng)絡(luò)矩陣包括嵌 入式解碼器、解碼主機(jī)（軟解碼、硬解碼），可實(shí) 現(xiàn)對(duì)IP信號(hào)的綜合管理。數(shù)字矩陣可實(shí)現(xiàn)對(duì)SDI 信號(hào)、光纖信號(hào)進(jìn)行綜合管理。海康威視全球首家推出了混合矩陣視頻綜合平臺(tái)，如下圖所示:圖2集成解決方案頻綜合平臺(tái)模擬前端圖2集成解決方案頻綜合平臺(tái)模擬前端

13、視頻綜合平臺(tái)支持CVBS信號(hào)、IP信號(hào)、 SDI信號(hào)、FC信號(hào)等不同視頻源接入，可實(shí)現(xiàn) 多系統(tǒng)集成解決方案。電視墻包括CRT（模擬）、LCD（液晶）、DLP（背投）、PDP（等離子）。CRT電視墻多用于模擬監(jiān)控系統(tǒng)中，無法支持高清分辨率顯示。LCD電視墻支持高清分辨率顯示，因其性價(jià)比高、易維護(hù)，應(yīng)用比較廣泛。DLP電視墻拼縫 極小，多用于“無縫拼接”顯示的大型監(jiān)控項(xiàng)目，維護(hù)成本較高。PDP電視墻色彩還原度高，對(duì) 比度高，維護(hù)成本較高。八、第三方集成i=j在新安防時(shí)代，視頻監(jiān)控要與門禁、消防及 周界防范系統(tǒng)集成，主要采用開關(guān)量信號(hào)極差， 集成的目標(biāo)包括聯(lián)動(dòng)、控制及記錄。聯(lián)動(dòng)包括聯(lián) 動(dòng)錄像、抓拍、報(bào)警、電子地圖;控制包括控制 開關(guān)、PTZ;記錄主要通過日志記錄信息。i=ji=jw視頻監(jiān)控還需要與用戶業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，比如公安 行業(yè)關(guān)注報(bào)警聯(lián)動(dòng)、行為分析、案件管理;金融 行業(yè)關(guān)注報(bào)警(110)聯(lián)動(dòng)、信息疊加、行為分析; 交通行業(yè)關(guān)注信息疊加、識(shí)別與統(tǒng)計(jì)、行為分析; 環(huán)保行業(yè)關(guān)注信息采集與傳遞;安監(jiān)行業(yè)關(guān)注報(bào) 警聯(lián)動(dòng)、信息疊加、信息傳遞;i=jw九、結(jié)束語聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控從高端行業(yè)用戶自建專網(wǎng)的時(shí)代， 到普通