IP应用Q&A集 - 安防知识网

安防数字化已经成为全球不可逆转的发展趋势，数字监控也随之成为行业内的热点关注话题。为了让业内人士对数字监控有一个更加全面的认识和了解，在本期的“数字监控专栏”中，我们特邀请到好望角视频科技（中国）有限公司的副总裁王海刚，以及北京兆维泰奇科技有限公司技术总监沈宇枫，两位专家分别从数位监控系统的市场应用以及技术角度阐述了目前数位监控领域存在的一些问题以及解决方法等。同时，也欢迎业内人士积极参与我们的栏目，借助A&S《安全自动化》平台来各抒己见。

Q：目前，很多监控系统中都存在着数模结合的状况，产生这种状况的根本原因是什么？\r\nA：数字监控代表了技术的发展方向，是一种基于新的数字化图像技术的产品，它很好地解决了图像存储、传送、检索等方面的问题。但目前的监控应用模式还保留在传统的形态上，表现在集中监控、统一控制，只是发挥单纯的监视作用，而没有与生产效率、节省成本等高级应用结合起来，这导致数字监控的优势没有充分发挥出来。另一方面，模拟监控经过数十年的发展，在技术、产品、成本方面都有很好的优势，因此当前阶段数模结合的监控应用可以把两方面的优势结合起来。但是，随着深层次需求、网络应用需求的提升，数字监控尤其是网络监控，将会取得迅猛进展。\r\n\r\nQ：采用数模结合的监控系统，对用户和工程商来说，具有哪些方面的优势？\r\nA:·投资成本方面，可以保持一个相对好的性价比；\r\n·保持了向高级应用发展和向智能化应用过渡的　手段；\r\n·改善管理应用模式；\r\n·工程商可提供出更个性化的应用方案，适合于　不同的客户；\r\n·改善工程成本结构，提高项目附加值；\r\n·有助于与通信产品的统一，减少通信、信息设　备投资。\r\n\r\nQ：如何实现模拟监控系统与数字监控的完美结合？\r\nA：数字监控产品的出现是技术发展的结果，是一种推动力；用户应用模式和方法决定了产品的适应性，是一种拉力。数模监控产品有各自的优势与特点，让二者完美结合的关键是发挥出二者的优势，而不是用一种产品或技术取代另一种，至少，在目前情况下，取代是不可能的，但利用数字监控的优势扩展监控应用的增值可应用模式，如数字监控在图像识别方面的应用，才是结合的上策。\r\n传统CCTV与数字监控结合在技术上不存在难题，更多的难题是数字监控在功能上的完善、通讯成本、管理模式、应用规范等方面的问题，这些问题需要厂商、用户两方面努力；另外一个问题是在数字监控领域缺少更广泛的规范和标准，以及跨行业和领域的规范定义，如通讯行业与安防应用的关系等。\r\n\r\nQ：目前，中国正在开展的“平安城市”建设对于数字监控的发展及应用是否会产生影响？\r\nA：“平安城市”建设项目的落实执行，将大大促进数字监控系统产品的开发与应用，并更好地展现数字监控系统强大的生命力。例如，国内正在开展的城市报警与监控系统建设项目，其建设规模对视频监控系统来讲将是空前的，它必将对IP网络视频监控系统的发展和应用产生强劲的推动作用。以前，由于技术和投资的限制，在一个城市内进行大规模视频监控系统建设是不可想象的。现在，由于IP视频监控技术的发展，为大规模、大范围建设城市监控项目带来可能。\r\nIP网络视频监控系统可以让用户从网络上的任何节点、任何时间对任何地点的任何对象实施实时图像监控。IP网络视频监控应用形成IP视频流，它在有线或无线IP网络中传送，网络有多大，就能将监控图像和视频录像做到多大的范围，而且IP视频监控系统的集成也是十分方便的，它克服了传统CCTV系统兼容性差的弱点，能够为用户从许多不同供应商那里，挑出“最适合类型”的产品与服务组和起来，来实现一个比传统CCTV系统更大规模和更灵活的安全系统。\r\n有清晰的迹象表明：以IP为基础的网络监控，未来将占据统治地位，IP网络视频监控系统可让摄像机的图像信号直接进入IP网络，与网络应用集成，用户能在很远的地方装好摄像机，并通过Internet（有线/无线）网络观看、存储、分析其它位置或多处位置上现场视频。无论是网络摄像机还是连接到视频服务器上的模拟摄像机，或者一个系统中两种类型的摄像机都存在，IP网络视频监控系统都能够很好地兼容并发挥强大的管理作用，既减少成本又提高安全性。从某种程度上可以说，IP网络视频监控正在取代传统监控系统，并将在全国城市报警与监控系统的建设项目上发挥巨大作用。\r\n\r\nQ：未来，哪些领域对数位监控的需求最为强劲？为什么？\r\nA：以IP网络监控为例，由于IP网络视频监控系统自身的可升级性及其它优点，这种已经确立的、潜力巨大的技术，既适用于提升或升级现有监控状况及远程监控，也可以介入许多垂直市场中全新的应用，在智能交通、政府安全、能源生产、公共安全、物流管理、园区管理、零售市场、无人值守机房等方面都会产生强烈的需求，其主要应用领域如下：\r\n·教育：对学校操场、走廊、大厅、教室及办公楼的安全进行监视；\r\n·运输：对火车站、轨道、高速路、机场远程监视；\r\n·银行：主要大街银行、分支储蓄所、全部ATM的传统安全保障；\r\n·政府：实现安全监控，能与原有及新介入的访问控制系统集成；\r\n·零售：安全性远程监控，使商店管理更容易、更见效；\r\n·工业：监视生产过程、后勤系统、仓库及存货管理系统；\r\n·医疗：门急诊应急指挥、手术转播、示范教学、远程会诊；\r\n·物流：港口、机场、物流中心等区域内的车辆、集装箱、货物、人流监控。\r\n\r\nQ：一个2000个摄像机的监控项目，需要多大的网络带宽才能满足要求？\r\nA：2000个监控点确实是一个不小的项目，但是很有趣，实际上摄像机的数量与网络带宽关系并不大，而后端的监视器、监控PC、集中式录像的数量对带宽计算的影响反而比较大。前端摄像机虽然接入网络，但如果不在后端进行调看、录像、回放等操作，再多的摄像机也不会产生网络流量，因此，后端所有并发调用的视频流就是我们设计网络带宽时要考虑的最关键因素。另外一个值得注意的问题是，在目前的网络环境中基本上都是对称的全双工传输，而网络速率的标注都是指明单向传输的速率，例如100M以太网的上下行链路各有100M理论带宽，所以计算带宽时除了流量还要注意区分流向，只需要按上下行流量中较大的一个计算带宽就可以了。\r\n\r\nQ：采用组播方式传输视频流，有什么需要注意的地方吗？\r\nA：组播是比较高效的点对多点传输方式，在大型监控系统里常常需要用到，但是组播的实现也相对复杂，所以真正应用的比例并不高。首先，必须明确一点，组播是基于路由技术的，仅仅靠支持IGMP Snooping的交换机并不能构建组播网络，路由设备才是组播网络的骨干，在纯交换结构的网络中是不能实现组播的；其次，所有涉及组播的交换机必须支持IGMP Snooping，否则会演变成广播风暴，而且IGMP Snooping对交换机的压力比较大，在设备选型时应充分考虑这一点；再者，录像回放是很难用组播来实现的，不同的用户一般不可能同步查看一段录像，这与实时视频源有很大不同，所以在网络设计的时候要认真计算录像回放可能产生的大量单播流量。\r\n\r\nQ：到底什么样的QoS技术才能保障视频流的传输？\r\nA：在国内，安防网络基本上都是采用以太网技术，以太网从研发之初就抱着用充足的带宽来避免复杂的管理的指导思想，所以至今以太网在QoS上也没有太大的进步。总的来说，市场上的监控产品在IP QoS上都采用DiffServ体系，在第二层上则支持802.1 p，用户并没有太大的选择余地。因此，在具体设计监控系统时应该注意三个问题：第一，QoS只能控制“上路车辆的数量，却不能拓宽道路”，所以对于必须确保传输的视频流一定要提供足够的带宽，绝对不可以拿QoS当作带宽倍增器；第二，QoS必须端到端的实现，编解码器、网络设备、服务器、应用软件，所有的传输参与者都必须纳入到一个QoS体系里，否则QoS就是无效的；第三，控制指令的优先级要比视频流的高，再关键的视频流也不能超越控制指令，否则可能造成系统失控。\r\n\r\nQ：分布式存储或者集中式存储应该如何选择？\r\nA：录像存储主要有两种模式，一种是视频编码后不通过网络本地存储，录像都分布在前端，还有一种是视频编码后通过网络传输到中心集中存储。抛开管理上的些许差异，两者之间最大的差异是是否依赖于网络。分布式存储不依赖于网络，录像时不产生网络流量，网络发生故障时也不会影响录像和本地回放。集中式存储依赖于网络，如果大量采用，会产生惊人的网络流量，是实时监控所产生的流量远不能及的，而且一旦网络中断，录像也就随之中断。通常情况下建议结合使用两种方式，常规的循环录像采用分布式存储，这样不仅能保证常规录像的连贯性，也不会带来额外的网络负荷；事件录像、报警录像可以采用集中式存储，这样便于管理和调阅，而且不会增加太多网络负荷。\r\n\r\nQ：如果网络带宽或存储容量有限，那么画面清晰度和连贯性如何取舍？\r\nA：如果网络带宽有限或者希望减少存储容量，通常来说都以会牺牲图像连贯性来保证画面的清晰度。相比连贯性，清晰的图像更加有利于对画面的认知和对目标的辨识。常见的存储策略是：常规录像采用较低的帧率，例如6fps，报警录像的时候才采用全帧率25fps，保存一段时间以后，常规录像的帧率还可以降得更低，比如1~2fps，以进一步节约存储空间。\r\n\r\nQ：MPEG2、MPEG4、H.264、Wavelet等不同的编码算法应该如何选择？\r\nA：衡量某种编码算法是否适合于数字监控系统，最重要的是看它是否能够满足数字监控的功能需求。数字监控系统一个典型的应用场景是，同一路编码器往往根据不同的后端要求，有不同的分辨率和帧率，比如在大屏幕上观看需要4CIF/25fps，在电脑上看只需要CIF/12fps，常规录像要求4CIF/6fps，移动终端要求QCIF/1fps，也就是说数字监控系统对编码算法的要求是，无论在空间压缩、还是在时间压缩上都需要有很强的可伸缩性。作为流媒体、通信等行业开发的MPEGx和H.26x算法在这方面表现不如人意，MPEG组织也充分意识到这个问题，所以可伸缩性编码算法目前是MPEG组织最热衷的研究方向。相比较而言，Wavelet是目前唯一能够满足这种应用要求的算法，这也就是为什么近几年纽约地铁、巴黎地铁、伦敦希思罗机场等超大规模的高端监控项目纷纷选择Wavelet的原因。\r\n\r\nQ：数字监控系统和门禁、防范报警等其他系统怎么整合？\r\nA：如今用户不再满足于建设独立的门禁、防范报警和视频监控系统，更要求这些系统能够完美地融合在一起，发挥出1+1+1>3的作用。但是从现实状况上来看，门禁控制、防范报警和视频监控系统之间具有相当的差异性和封闭性，而且对于用户来说，往往出于技术、商务等多方面因素的考虑，在系统建设时选择了不同厂商的产品。这时候，构建一个开放式的安防系统集成平台就显得尤为重要。在这方面，应该采用松耦合模式，即非跨子系统的业务逻辑都在各个子系统内实现，只有跨子系统的业务逻辑才在集成平台上实现，在各个独立的子系统基础之上进行集成。这类平台既能够充分发挥各子系统的优势，也能体现集成系统的强大，尤其是对于想把已建成的各子系统集成起来的用户，这种方式往往就是比较好的选择。\r\n\r\nQ：为什么说智能化是视频监控发展的必由之路？\r\nA：目前绝大多数的视频监控都是依赖值班人员的被动式管理而运行，没有主动应对的能力，但是研究表明，一个人在同时监视两个画面20分钟后，由于生理疲劳，会丧失原有95%的反应能力，这就说明了通过人来监视的运行模式是行不通的。而且现在的监控系统规模越来越大，越来越不可能靠人去监视如此之多的画面，系统有效性也越来越低。解决这个难题的办法是让计算机对监控图像进行预先分析，只把可能有情况发生的画面提交给值班人员处理，让值班人员把精力集中在处理关键事务上。\r\n最简单的一类图像分析软件是用来做系统维护的，比如能够自动监测摄像机信号中断、信噪比太低、图像模糊、过度曝光、镜头被遮挡等情况，这样就把值班人员从人工巡检中解放出来，而且能够更加及时地发现问题。更复杂的图像分析软件功能则非常多，比如可以设定虚拟的警戒线、警戒区域，一旦有人、车穿越、进入、离开、停留等就会报警，还可以侦测是不是有被遗弃的物品，或者防止重要物品被拿走，统计人群密度，计算车流量等等。随着图像分析软件的不断丰富完善，充分运用这些软件就可以构造出一个智能化、主动化的视频监控系统。