基于网络的视频监控系统，开创数字化建设新纪元 - 安防知识网

2005年刮起的“数字化”浪潮、林林总总的数字化产品及解决方案，让人不禁对数字化的认识越显模糊。本文就数字化系统、系统数字化等问题进行详细分析，并通过实际案例，定能让您透过迷雾，将“数字化”看得真切。\r\n

“数字化”从提出至今已有多年历史，而真正展露锋芒则是自2005年骤始，市场似乎在一夜间将其焦点对准“数字化”。由于市场关注度的急剧提升超出了行业本身的发展进程，多数用户及工程商在追求数字化建设同时，并未对其形成一个正确完整的理解。目前市场上林林总总的数字化产品及解决方案，其特性各异、结构各异，使得用户对数字化建设的认识愈加模糊。\r\n系统数字化≠数字化系统\r\n用户在进行数字化建设之前，必须明确建设目标：系统数字化或数字化系统？这并非文字游戏，而是两种完全不同的建设方向。\r\n系统数字化，顾名思义，即指将监控系统资源，如摄像机视频等转化为数字形式，用于计算机分析或网络共享，其核心在于“数字化”。因此，视频编码器通常是该类系统的监控设备硬件；压缩算法、图像质量、系统延时等数字化效果是判断系统优劣的核心指标。典型的范例为：网络图像信息系统。我们熟悉的“网络视频编码器+图形监控软件”或“数字硬盘录像机+客户端软件”系统，同属该类系统范畴。\r\n数字化系统，则是指将整个监控系统运行于数字化环境，利用计算机网络技术使监控系统的结构更灵活、功能更强大，其核心仍在于“系统”。因此，该类系统的硬件环境由多个功能明确的监控设备组成；而稳定性、安全性、扩展性及兼容性等系统品质则是判断其优劣的关键，其次才是数字化效果。典型的范例为：基于网络的视频监控系统。目前，部分国际知名制造商已有相应的产品案例。\r\n用户是需要一套图像信息系统，还是一套专业的视频监控系统？若答案是后者，“数字化系统”才是正确的建设方向。\r\n如何选择“数字化系统”\r\n以下四个步骤，不但可用于从各色数字化产品及解决方案中区分出“数字化系统”，同时也是衡量“数字化系统”品质的指标：\r\n1、是否具备明确的系统组建\r\n数字化系统对设备的资源配置有较高的要求，而数字化产品的系统资源，如CPU处理能力往往相当有限。视频编码、视频解码、录像存储、视频显示操作、系统设置及安全管理，是数字化系统的主要功能，各项功能均占用相当高的系统资源。若将多项甚至所有功能集中于单个设备完成，不但各功能所分配到的资源相对低、效果相对差，而且若多项功能同时启动，设备的负载急剧提高，较易引起阻塞甚至死机。\r\n因此，数字化系统必须由多个系统设备组成，各设备仅完成其所属功能。“专有设备专门化使用”，这便是明确组建的含义。\r\n2、是否具备合理的网络结构\r\n数字化系统的视频流属于高带宽信号，传输时要求网络具备足够的带宽资源及交换能力。然而目前的监控系统，其视频量往往达到百余路甚至几百路，而用户对图像质量的追求（如4CIF@25IPS）再次加剧了视频流的带宽占用。如此数量庞大的高带宽信号传输于网络，若不进行有效的带宽管理，对任何类型的网络都将是一场灾难！\r\n合理的网络结构，可通过划分VLAN等方式，对视频流进行“围堵”。将高数量高带宽视频流限制于VLAN内，而各VLAN间仅传输有限数量及带宽的视频流，以保障系统主干网的通畅。！\r\n3、是否具备完善的安全管理\r\n监控系统亦称为闭路电视系统（CCTV），原因在于其系统资源是闭合的，非开放的。然而，网络是相对开放的资源，病毒、黑客等都会对网络及其资源造成严重破坏。数字化系统既然建设于网络环境，如何保持其必要的闭合性，这便是“安全管理”所关注的问题。\r\n4、是否具备流畅的切换操作\r\n监控系统”发展至今已有相当长的历史。其间，系统的规模、结构及功能曾经过多次变革及提升。可以发现，无论监控系统如何进化发展，其本质并未改变——监控系统实质为切换显示系统，而其他诸如编程、联动、集成等都是在此基础上的附加，目的使监控系统功能更强大。因此，切换操作是否便捷、是否流畅、是否简单易控，是判断一套监控系统本质性能的关键。\r\n传统的模拟系统，其切换显示只需利用键盘即可完成。其操作流程的简单快捷，已经广泛受到全球各类用户的青睐与认定。目前，不少数字化系统采用图形化界面，通过鼠标拖曳实现切换操作，其用户操作体验与模拟系统相比，不可否认地缺乏流畅性，且较易因用户误操作而引起系统故障。数字化系统拥有如模拟系统般流畅的操作体验，这不但是系统本质的坚持，更是广大用户的强烈需求。\r\n5、压缩算法、图像质量、系统延时\r\n作为数字化系统，在满足以上四个必要条件：明确的系统组建、合理的网络结构、完善的安全管理及流畅的切换操作，再去考察其数字化效果才存在意义。\r\n6、与原有模拟系统相兼容\r\n数字化建设，应是一个循序渐进的过程，能在现有模拟系统的基础上平稳过渡到数字化。此外，当用户并非需要一套完全的数字化系统，而要求模拟、数字并存之时，为确保整体系统的统一性，数字与模拟系统间相互兼容则是必要条件。\r\n基于网络的视频监控系统实例\r\n如先前所提，“基于网络的视频监控系统”是数字化系统的典型范例。目前，部分国际知名制造商已有相应的系列产品推向市场，PELCO便是其中较早开发该类系统的制造商。为强调“系统”概念，PELCO为该系列产品赐名为：EnduraTM系列网络视频安全系统。\r\n可利用上文所提到的六项指标，以EnduraTM系列为案例，来判断并衡量其系统品质。\r\n系统组建\r\n该系列主要由六大硬件设备组成，其名称及功能分别为：\r\n网络视频编码器（Network Video Encoder）：将摄像机视频进行编码压缩，形成两组独立的视频流：一组为单播视频流，用于录像存储；另一组为组播视频流，用于实时浏览；\r\n网络视频解码器（Network Video Decoder）：将视频流进行解码，还原成模拟视频信号，用于监视器等模拟设备显示；\r\n网络硬盘录像机（Network Video Recorder）：接收来自网络视频编码器的单播视频流并进行存储，留作历史图像资料用于事后调用并回放；\r\nPC工作站（Work Station）：对整套系统进行配置，如设备属性、用户权限、宏命令编程、报警联动、网络参数、录像计划制定等。同时，对系统信息，如视频、报警等进行图形化监控；\r\n虚拟矩阵（Video Console Display）：提供与模拟矩阵完全相同的操作体验。利用键盘，切换任意视频至任意监视器显示，即可进行监控与编程，优于模拟系统的是，利用键盘，虚拟矩阵亦可搜索调用任意视频的录像资料，并于任意监视器显示；\r\n系统管理器（System Manager）：是整套数字系统的核心数据库（存储所有设备的信息）及安全管理，包括：对设备及用户进行授权、权限分配、设备运行状态监测（断电或通讯中断时候发出报警）系统时间同步设置、所有设备动态IP地址分配等。\r\n网络结构\r\n该系列采用“分区”的理念，利用VLAN将整个系统的网络结构划分为多个A区、B区及C区（中心区）。\r\n1、A区\r\nA区为视频编码及存储区，组成设备为网络视频编码器及网络硬盘录像机。单个A区设备位于同一VLAN，系统可根据视频数量，划分多个A区。\r\n系统用于录像的视频流，其特点为带宽高且始终占用网络资源，是网络核心交换量所在。各个A区，首先将总视频量进行分流，同时将本区由于录像的视频流限制于VLAN内。由此，该视频流不会占用主干网资源，而单个A区内的网络负载也得到理想的控制。\r\n用户通常要求系统进行24小时高图像质量存储，极大占用了系统的存储空间。因此，数字系统相当大部分造价在于存储空间的配置。如何以较少的存储空间配置，实现较长的图像保存时间，从而极大程度地节省系统造价？PELCO开发了“EnduraStorTM”专利技术，应用于网络硬盘录像机。在相同图像保存时间下，系统可使网络硬盘录像机节省最高达65%的存储空间。\r\n2、B区\r\nB区为视频浏览区，组成设备为网络视频解码器、PC工作站及虚拟矩阵。单个B区设备位于同一VLAN，系统可根据地域位置，划分多个B区。\r\nB区通过主干网向A区获取用于浏览的组播视频流及历史图像资料。由于视频浏览，尤其是高质量视频（如4CIF@25IPS）浏览对B区设备的系统资源占用较高。当B区设备要求多画面同时浏览多路视频时，为避免设备超负荷工作，PELCO为PC工作站及虚拟矩阵开发了“EnduraViewTM”专利技术。该专利技术可使PC工作站或虚拟矩阵在同时浏览任意数量视频时，设备的工作负荷不超过其系统资源，完全避免例如设备响应速度下降甚至死机等现象。\r\n3、C区（中心区）\r\nC区（中心区）为整个系统的核心，组成设备为系统管理器。系统仅有1个C区，C区设备独立划分VLAN。\r\n鉴于C区的核心地位，为确保整套系统在任意情况下保持正常工作，常对系统管理器进行备份。在C区配置两台系统管理器，其中一台作为备份。当主系统管理器出现故障时，系统将自动启用备份的系统管理器。\r\n安全管理\r\n该系列安全管理由C区（中心区）系统管理器负责。由于设置了专门的安全管理设备，可见EnduraTM系列在设计之初，更多是着重于整套系统安全性及稳定性的考量。\r\n切换操作\r\n不同于其他数字化系统完全采用图形化界面操作，EnduraTM系列在提供图形化界面的同时，更为用户提供他们所认可与青睐的模拟矩阵操作体验——虚拟矩阵！虚拟矩阵的运用，不但让用户迅速掌握数字化系统操作，更使系统本身接近“监控系统”的本质。\r\n兼容CM9700系列模拟矩阵\r\n该系列专门开发了CM9700MDD-EVS，使原有模拟矩阵可获取数字化系统的视频资源：实时视频与录像资料，并进行监控操作。\r\n数字化建设，扑朔迷离的未来\r\n如今，监控系统面临迫切的数字化发展，行业本身也受到诸多IT思想领域的影响和冲击。数字化建设，是以IT行业的思维，还是以监控行业的观念来发展？这个问题，是目前监控及IT两个行业同时争论的焦点。而争论的结果，必将影响数位监控甚至整个行业的未来走向。\r\n1.IT行业——将监控系统完全计算机网络化\r\n第一节所提到的“系统数字化”，即较为典型地代表了IT行业的思维。将监控系统的图像信息如摄像机视频，等利用网络视频编码器等类似功能的监控设备完成数字化，而后全部交付于网络及计算机进行传输、存储、显示、控制、设置及管理。\r\n2.监控行业——将监控系统的传输网络化，将计算机技术融入监控设备中\r\n监控行业认为，数字化建设的目的是将计算机网络技术服务于监控系统，而非监控技术服务于计算机网络系统！如此一来，“数字化系统”便秉承了这一概念：\r\n采用专业的监控设备作为系统硬件，不以计算机设备作为替代；\r\n强调系统的安全性、稳定性及操作流畅性，不因追求数字化效果而损失系统品质；\r\n保持系统的本质特性，不因数字化建设而颠覆系统结构或用户操作体验。\r\n而无论行业以何种程度与计算机网络技术相结合，我们都有理由相信，数字化的“监控解决方案”都将会给市场及用户提供一整套专业而优质的服务。\r\n（责任编辑：罗强）