视频监控系统.docx
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视频监控系统
视频监控
文章主要内容（视频监控发展史，几种视频监控系统构架及其技术指标对比，相关设备简介）
视频监控系统的历史发展
随着监控行业的飞速发展，视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。
在上个世纪末以前，主要是以模拟设备为主，含摄像机和磁带录像机的全模拟电视监控系统，称为第一代模拟监控系统；这一阶段监控系统中基本不使用视频监控软件。
到了二十一世纪，随着计算机技术的飞速发展，计算机处理视频的技术不断成熟，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和压缩处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，由于传输依旧采用传统的模拟视频电缆，所以就叫着第二代半模拟半数字本地视频监控系统；这一阶段使用的监控软件基本上都为PC单机DVR软件。
从2004年开始，随着网络带宽的提高和成本的降低、硬盘容量的加大和中心存储成本的降低，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，由于它从摄像机或网络视频服务器下来就直接进入网络，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为基础，依靠强大的平台软件实施管理，所以称之为第三代全网络视频监控管理系统。
在第三代视频监控系统中，视频监控软件是必不可缺的，普通用户需要使用视频监控软件进行日常的监控功能应用，系统管理员更需要使用视频监控软件对监控系统中所有的硬件软件资源进行全面的管理和维护，可以毫不夸张的说，视频监控软件是第三代视频监控系统的核心。
视频监控架构
模拟视频监控
在20世纪90年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。
图像信息采用视频电缆，以模拟方式传输，一般传输距离不能太远，主要应用于小范围内的监控，监控图像一般只能在控制中心查看。
本地模拟信号监控系统主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等组成，利用视频传输线将来自摄像机的视频连接到监视器上，利用视频矩阵主机，采用键盘进行切换和控制，录像采用使用磁带的长时间录像机；远距离图像传输采用模拟光纤，利用光端机进行视频的传输，结构和相关设备如下
相关设备配置：
摄像头视频信号放大器
模拟矩阵摇杆键盘
磁带式录像机（需要录像）
监视器
数字视频监控
在20世纪90年代中期，基于Windows的数字监控系统随着视频编解码器技术的发展而产生。
系统在远端安装若干个摄像机及其他告警探头，通过视频线汇接到监控中心的工控机或硬盘录像机，并且在显示器上显示监控图像。
同时，工控机或硬盘录像机配合交换机及相关软件使局域网内其他用户监控图像。
数字监控系统稳定性较差，可靠性不高；需要多人值守；软件开放型差；图像传输距离有限等。
结构和相关设备如下
相关设备配置：
摄像头
视频信号放大器
硬盘录像机
硬盘
监视器
交换机
电脑显示器
分控计算机
网络视频监控
在21世纪初，随着宽带网络技术及带宽的大大提高，以及数字处理技术和视音频编解码效率的改进，视频监控系统正在步入全数字大网络化的全新阶段。
网络化视频监控系统中所有的设备都以IP地址来识别和相互通信，采用通用的TCP/IP协议进行图像、语音和数据的传输和切换。
由电信运营商建设的运营级网络视频监控平台不再受地域的限制，真正做到了“天涯若比邻”；不再受规模的束缚，系统具有强大的无缝扩展能力；不再受资金的困扰，业务支持多种建设模式。
结构和相关设备如下
平台侧设备：
认证服务器网管服务器用户登陆服务器数据库服务器中心管理服务器
存储服务器分发服务器磁盘阵列交换机防火墙
监控中心侧设备：
监视器解码器交换机主控计算机分控计算机
节点侧设备：
编码器硬盘（需要前端存储）摄像头客户端计算机
技术指标对比
模拟监控
数字
网络
系统稳定性
模拟监控系统技术含量不高、系统功能少但相对成熟、工作稳定、不易死机。
数字监控基于计算机技术发展和视频压缩技术出现而产生。
由于操作系统本身的缺
陷带来了数字监控系统一定程度上的不稳定性，随着工控机的出现及嵌入式系统的
发展，数字监控系统在稳定性上有所改善。
网络监控系统大量使用高性能服务器保障了整个系统的稳定运行，再结合服务器双备、UPS不间断电
源、稳定的传输网络等，真正实现了7*24小时稳定运行。
系统安全性
模拟监控系统大多采用模拟方式传输，最简单的是将图像基带信息直接送入视频传输电缆进行传送至
监控室矩阵，传输电缆易受环境及人为破坏。
操作界面无认证功能，任何人都可以使用。
数字监控系统使用软件方式调看图像，需要进行用户认证。
无法较好防范因操作系
统漏洞造成的网络攻击、在网络上传输的媒体数据包没有加密措施（易被截取或替
换）。
网络监控系统采用高性能硬件防火墙或网闸，保障监控平台不受非法入侵、恶意攻击、病毒感染等。
前端设备对媒体数据做
AES128位加密，保障数据在传输过程中的安全。
用户登陆经过多次认证，同时可限制或允许特定登陆IP。
容量
模拟监控适合小型化本地监控，设备一般可达到16×64路能力，监控点增加时需再配中心设备（矩
阵）。
数字监控适合中小型规模、有一定网络需求的小范围监控，设备一般可支持64路接入，同时设备之间可以进行少量级联来扩大监控规模，一般最大可以达到一两百
路。
网络监控适合大规模、有远程访问需求的大型监控系统。
前端设备一般采用单路输入，平台设备接入
前端能力可达到数千路（甚至上万）。
支持按照行政区域划分的多级级联，方便管理。
接入方式
模拟监控系统基本不涉及网络，前端监控点与中心控制室通过模拟视频线直接连接，方式单一。
数字监控一般局限于小型化局域网内使用，局域网内副控主机接受广播码流浏览图像。
网络监控具有强大的线路适应能力。
前端监控点可通过LAN、WAN、E1、光纤、ADSL等多种线路方式接入平台，客户端登陆
支持公网IP登陆
（ADSL）、私网IP登陆（NAT转换、Socket5穿越）。
存储方式
一般采用直接对模拟视频信号进行录像的方式，存储介质为模拟磁带。
该方式无法长时间连续录像、录像资料检索回放复杂、大量磁带占用存放空间、磁带存放环境要求高等
采用普通PC硬盘作为存储介质，将经过编码压缩的视频文件存放在指定路径上的
硬盘中。
编解码格式一般采用MPEG-2，进行无损压缩传输带宽要求较高。
支持长时间连续录制，并且检索回放简便。
使用超大容量磁盘阵列设备，采用业内最新编解码技术MPEG-4/H.264格式。
对模拟视频信号进行有损压缩，降低对传输带宽的要求。
支持远程回放及下载录像文件。
设备网卡
模拟监控无网管功能，不支持对系统内相关设备的管理。
数字监控具有简单网管，主要对中心点设备（工控机/硬盘录像机）的CPU使用率、内存占用率、图像断续状态等进行查看。
数字监控系统无法针对各前端点进行管理，无法控制副控主机的登陆。
网络监控配置专门的网管服务器，分别对平台设备及前端设备进行统一网管。
支持设备相关参数查看、远程修改、版本升
级、设备故障告警及分析处理等。
网管系统支持帐户管理，保障超大型监控网络设备维护。
传输距离
模拟监控受限于同轴电缆视频线的极限传输距离以及线路上信号放大器的数量，监控范围一般在数百米之内。
数字监控前端设备与中心点设备传输距离与模拟监控相近，副控主机视局域网规模
可在一定程度上的进行远程访问。
网络监控依托于运营商强大的线路资源，真正实现了“千里眼”、“顺风耳”的古
老神话。
在运营商网络涉及之处，某普通用户只需要1台普通PC加上指定软件帐号在宽带上网条件
下，可随时随地查看授权范围内地点的现场情况。
系统功能及操作
模拟监控功能单一，主要涉及对监控点图像的调看及手动操作录像，同时相关操作繁琐。
数字监控功能有所增加，除了简单的图像浏览及录像外，还增加了语音呼叫、自
动录像、录像检索及调用、叠加文字时间、操作日志记录及查看等，提供了较友好
的界面供操作人员使用
网络监控除基本功能外，还具有图像抓拍、双向音频对讲、外接告警设备、告警联动、权限管理、电子地图、预案管理、图像处理等功能。
系统预留二
次开发接口，方便添加新兴功能。
操作界面人性化，方便使用，适合不同层次人群。
外界告警警
模拟监控无告警功能。
如需告警功能，则要配置单独告警系统。
数字监控可外接告警传感器接入数量视中心设备系统能力而定，一般与前端接入能力对等，即一个监控点接一个告警传感器。
网络监控可外接几乎所有告警传感器设备，告警设备接入数量可大于监控点数量。
前端发生告警将同步在客户端显示，并且联动相关操作（录像、摄像头转动、电视墙显示等）。
日志检索
模拟监控无操作界面，故无相关操作日志的记录和检索功能。
数字监控提供用户登陆时间、帐号、图像调用及录像等相关操作进行记录。
日志
简单的按照日期进行保存，检索条件只支持日期字段。
网络监控不仅提供对用户调看图像时相关操作进行记录，同时对于设备自动注册、上下线、运行异常
等实时状态进行记录。
对于日志的检索支持多种字段，包括操作帐户、日期、操作类型、设备名称、文件名等。
监控基本设备介绍
模拟监控系统
1.摄像机是获取监视现场图像的前端设备，它以面阵CCD图像传感器为核心部件，外加同步信号产生电路、视频信号处理电路及电源等。
2.云台是承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置。
云台内装两个电动机。
这两个电动机一个负责水平方向的转动，另一个负责垂直方向的转动
3矩阵控制主机
多路视频信号要送到同一处监控，可以一路视频对应一台监视器，但监视器占地大，价格贵，如果不要求时时刻刻监控，可以在监控室增设一台矩阵控制主机，把摄像机输出信号接到矩阵的输入端，矩阵的输出端接监视器，矩阵的输入端分为2、4、6、8、12、16路等，输出端分为单路和双路。
监视器上的图像由控制键盘负责切换，这样1台监视器上可以查看到多路监控点图像。
4.视频分配器
一路视频信号对应一台监视器或录像机，若想一台摄像机的图像送给多个管理者看，需要选择视频分配器。
因为并联视频信号衰减较大，送给多个输出设备后由于阻抗不匹配等原因，图像会严重失真，线路也不稳定。
视频分配器除了阻抗匹配，还有视频增益，使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响。
5.监视器是监控系统的标准输出，有了监视器我们才能观看前端送过来的图像。
监视器分彩色、黑白两种，尺寸有9、10、12、14、15、17、21英寸等，常用的是14英寸。
监视器也有分辨率，同摄像机一样用线数表示，实际使用时一般要求监视器线数要与摄像机匹配。
另外，有些监视器还有音频输入、S-video输入等。
6磁带录像机
监控系统中最常用的记录设备是长延时录像机，与家用录像机不同，延时录像机可以长时间工作，可以录制24小时（用普通VHS录像带）甚至上百小时的图像。
由于长延时录像机采用的是普通磁带作为存储介质，故磁带保存受环境的严重影响，无法长期保存，同时受磁带存储原理限制，录像回放需做倒带操作，调看早期录像时等待时间长
数字监控系统
1.工控机即工业控制计算机（IPC）。
通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机。
监控用工控机配合视频采集卡进行远端监控点图像采集，通过软件解码方式在显示器上呈现各监控点图像。
工控机方式的监控系统受限于视频采集卡的插槽数及采集卡上视频端子的数量，一般用于小规模本地监控
2.硬盘录像机从系统结构上主要分基于PC插卡的硬盘录象机和以DSP+MPU为核心的嵌入式硬盘录象机。
嵌入式硬盘录像机脱离了PC架构，采用的是以DSP为核心的整体结构，视频采集、视频压缩处理、网络接口等各功能模块均集成在单一的电路板上。
嵌入式硬盘录像机从某种程度避免了由于Windows操作系统带来的不稳定性。
硬盘录像机是现有应用较为广泛的数字监控方式
网络视频监控系统
1.编码器是模数转换设备，主要作用是将模拟视音频码流转换为标准的TCP/IP数据包，传送至互联网供用户调用。
通过业内先进的编解码格式MPEG-4/H.264将清晰的图像以较低的码率传输，同时编码器支持外接告警设备，例如门磁探头、烟感探头、红外探头等，保证对现场全方位的掌控。
2.解码器是数模转换设备，主要作用是将标准的TCP/IP数据包转换为模拟的视音频码流，在监视器上直接显示图像。
解码器支持C端子或VGA端子输出，支持通过透明串口连接摇杆键盘直接控制摄像机，支持1路或多路显示等功能。
3.业务受理服务器主要提供了用户登陆的认证、授权、计费以及业务受理等操作。
同时在AAA系统中提供了对设备、帐户、计费策略、管理员、运行状态的查看和管理。
4．中心管理服务器是中心平台的核心控制单元，主要提供前端和客户端鉴权接入、信令的转发处理、信息的管理、网络录像、两级平台级联等功能。
5.录像服务器主要实现监控点在中心平台的网络录像存储功能、录像检索功能、录像回放功能、录像下载功能等。
6.磁盘阵列是由许多台磁盘机或光盘机按一定的规则，如分条（Striping）、分块（Declustering）、交叉存取（Interleaving）等组成一个快速，超大容量的外存储器子系统。
它在阵列控制器的控制和管理下，实现快速，并行或交叉存取，并有较强的容错能力。
在物理设备上可能是几个或者几十个盘组成，但在用户看来只是一个盘，其容量高达几百至几千吉，大量用于多媒体业务中
7.访问客户端是用户基于宽带基础上使用指定软件登陆网络监控系统平台实现对监控点的远程控制，包括图像浏览、摄像机PTZ控制、录放像控制、内部帐号管理、历史资料查看、预案设置等功能。
访问客户端提供友好界面、操作简单。
目前市场代表品牌
国外有LG、三星、SONY 松下JVC
国产有海康大华 深圳谷天都
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