【安防知識網(wǎng)】針對高校場地分散、面積大、管理人員少、學(xué)生人數(shù)眾多、防范意識差的治安形勢，各高?；窘ǔ闪朔献约罕Ｐl(wèi)要求的安防系統(tǒng)。其中大部分高校的視頻監(jiān)控系統(tǒng)都是以模擬矩陣加硬盤錄像機(jī)(DVR)為中心，前端布設(shè)模擬攝像機(jī)，通過視頻電纜或光纜進(jìn)行信號傳輸。這種數(shù)模結(jié)合的系統(tǒng)在高校安防工作中發(fā)揮了重要的作用，但其缺點同樣明顯：圖像記錄清晰度差、系統(tǒng)擴(kuò)展困難、無法實現(xiàn)基于數(shù)字視頻的增值應(yīng)用(如智能視頻分析)。

　　IP監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心，以智能實用的圖像分析為特色，引發(fā)了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術(shù)革命，是應(yīng)對今后高校安防系統(tǒng)擴(kuò)展的必然選擇。與當(dāng)前高校數(shù)模結(jié)合的監(jiān)控系統(tǒng)相比，IP監(jiān)控具有如下優(yōu)點：可在最短時間內(nèi)利用現(xiàn)有資源對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控進(jìn)行組網(wǎng)，靈活方便;無需復(fù)雜繁瑣的同軸電纜布線，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，節(jié)約投資;傳輸距離可無限延長且不會造成信號衰減，圖像永遠(yuǎn)一次編解碼;可布置在網(wǎng)絡(luò)可達(dá)的任何區(qū)域，方便的系統(tǒng)擴(kuò)充;基于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，可隨時隨地任意添加移除視頻錄像，可方便地部署多監(jiān)控中心;可利用成熟而先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)實現(xiàn)多站點錄像冗余，安全性極大提高;模塊化的管理平臺便于增加視頻分析等高級功能，易實現(xiàn)系統(tǒng)集成[1]。

　　根據(jù)市場研究公司iSuppli的預(yù)測，IP監(jiān)控系統(tǒng)的各種設(shè)備的市場總額將在2010年達(dá)到71億美元，遠(yuǎn)高于2006年的7.35億美元。而到2009年底，全球IP監(jiān)控攝像機(jī)市場將超越傳統(tǒng)的閉路電視(CCTV)攝像機(jī)市場。而在中國，國家推動“兩化融合”(工業(yè)化與信息化)工作將創(chuàng)造新的機(jī)遇促進(jìn)IP監(jiān)控的發(fā)展。產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、管理、流通等的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化，為我國IP監(jiān)控的發(fā)展創(chuàng)造了新的機(jī)遇[2]。

　　1 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)部署要點

　　1.1整體結(jié)構(gòu)

　　圖1是一個目前常見的數(shù)模結(jié)合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括前端攝像機(jī)、傳輸線路(電纜或光纜)、中心控制設(shè)備(視頻切換矩陣、硬盤錄像機(jī)、電視墻、管理服務(wù)器等)。

　　可以對部分設(shè)備進(jìn)行替換，如圖2所示，即得到一個IP監(jiān)控系統(tǒng)：前端攝像機(jī)(添加編碼器或使用IP攝像機(jī))、傳輸網(wǎng)絡(luò)(用網(wǎng)絡(luò)替換電纜、光纜)、中心控制系統(tǒng)(用解碼器替代視頻交換矩陣、SAN存儲設(shè)備替代硬盤錄像機(jī)、電視墻、管理服務(wù)器等)?？梢奍P監(jiān)控系統(tǒng)部署更加靈活，系統(tǒng)功能得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

[nextpage]　　1.1.1 前端系統(tǒng)

　　前端系統(tǒng)包括攝像機(jī)、監(jiān)聽頭、對講設(shè)備、報警探頭和編碼器等設(shè)備，編碼器支持接入攝像機(jī)和監(jiān)聽的視音頻信號，并將其轉(zhuǎn)換壓縮為數(shù)字信號傳送到監(jiān)控中心。編碼器支持通過RS485口對云臺、球機(jī)的控制，支持接入對講設(shè)備和報警輸出設(shè)備，滿足監(jiān)視監(jiān)聽、云鏡控制、對講和報警接收聯(lián)動的基本需求。

　　1.1.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

　　所有編解碼器通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和監(jiān)控中心相連，實現(xiàn)各種信息的傳遞。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括接入交換機(jī)、匯聚交換機(jī)、核心交換機(jī)和路由器，這些設(shè)備為IP監(jiān)控系統(tǒng)提供了一個安全、可靠、靈活和高性能的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺。

　　1.1.3 監(jiān)控中心

　　監(jiān)控中心的核心設(shè)備是管理服務(wù)器，可以對前端和中心的所有設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一配置、注冊和網(wǎng)管，可以對所有用戶訪問進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證，對報警、云鏡控制、解碼輸出控制的控制指令進(jìn)行接收、轉(zhuǎn)發(fā)和聯(lián)動處理。

　　Web服務(wù)器為用戶提供Web客戶端訪問服務(wù)，通過Web客戶端可以實現(xiàn)對前端編解碼器的統(tǒng)一配置和網(wǎng)管，還可以接收解碼前端編碼器傳輸過來的數(shù)字視音頻信號，實現(xiàn)圖像語音監(jiān)視監(jiān)聽、云鏡控制、圖像查詢回放、報警接收、電子地圖等功能。當(dāng)前端報警時，Web客戶端可以產(chǎn)生圖像彈出、報警信息框、聲光提示等各種報警聯(lián)動動作。Web客戶端可以發(fā)送指令給中心解碼器解碼輸出視頻信號上電視墻，實現(xiàn)數(shù)字矩陣的功能。

　　錄像服務(wù)器可以接收指定的編碼器傳送上來的視頻流以提供高質(zhì)量的存儲服務(wù)。所有的存儲和備份都可以事先設(shè)置計劃或手動啟動，同時支持前端編碼器外部觸發(fā)報警和移動幀測報警聯(lián)動中心存儲功能。

　　流媒體服務(wù)器支持遠(yuǎn)程VOD點播服務(wù)、流轉(zhuǎn)存和實時流轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，當(dāng)前端帶寬有限時，通過流轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)可以降低現(xiàn)場設(shè)備負(fù)擔(dān)和對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求。

　　客戶端的人機(jī)界面接口可以接入顯示器、監(jiān)視器、專業(yè)鍵盤和鼠標(biāo)，方便監(jiān)控中心操作人員監(jiān)視、控制遠(yuǎn)程圖像并進(jìn)行歷史圖像查詢，支持報警聯(lián)動，還可以實現(xiàn)和現(xiàn)場人員的可視對講、廣播。

　　1.2 前端攝像機(jī)的選擇

　　模擬攝像機(jī)理論上的最高分辨率是550～570線，即只能滿足D1分辨率(704×576)的標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足需要某些特定需求的監(jiān)控，因此產(chǎn)生了百萬像素的IP攝像機(jī)，分辨率可達(dá)1 280×720，甚至達(dá)到1 280×1 024，能夠輕易突破傳統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)540電視線的清晰度，將細(xì)節(jié)表現(xiàn)推上一個新的臺階[3]。

　　但高清攝像機(jī)將產(chǎn)生更高的碼流并需要更大的網(wǎng)絡(luò)帶寬，實際工程中可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源的實際情況酌情部署。目前，IP監(jiān)控的前端設(shè)備大多選擇模擬攝像機(jī)+視頻編碼器或D1分辨率的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

　　1.3 圖像編碼技術(shù)的選擇

　　數(shù)字化圖像需要經(jīng)過相應(yīng)的視頻編碼后才能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸和存儲。一般說來，圖像編碼技術(shù)分為單幀壓縮和多幀壓縮，并分別對應(yīng)相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。單幀壓縮技術(shù)：每幀都作為單獨的畫面進(jìn)行壓縮，如MJPEG圖像壓縮技術(shù)。多幀壓縮技術(shù)：比較多個畫面,只對變化的畫面進(jìn)行壓縮，如MPEG4、H.264圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。這三種圖像壓縮技術(shù)的比較如表1所示。

　　目前最具應(yīng)用前景的是H.264壓縮算法，已有多種基于該標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)面世。H.264標(biāo)準(zhǔn)中有多個閃光之處，如統(tǒng)一的VLC符號編碼，高精度、多模式的位移估計，基于4×4塊的整數(shù)變換，分層的編碼語法等。這些措施使得H.264算法具有很高的編碼效率，在相同的重建圖像質(zhì)量下，能夠比H.263節(jié)約50%左右的碼率。H.264的碼流結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，增加了差錯恢復(fù)能力，能夠很好地適應(yīng)IP和無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用[4]。

[nextpage]　　1.4 流媒體技術(shù)的應(yīng)用

　　IP監(jiān)控以數(shù)字視頻處理技術(shù)為核心，其信號傳輸具有以下特點：實時性，即視頻信號須實時處理，如實時壓縮、解壓縮、傳輸;同步性，即視頻信號具有分布性，但用戶終端顯示時須同步;分布性，即現(xiàn)場采集的圖像傳輸、接收、顯示的主機(jī)位于不同地點，通過網(wǎng)絡(luò)相連。網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用的TCP/IP協(xié)議，由于實時傳輸能力較差，并不適合IP監(jiān)控中的信號流傳輸。而流媒體技術(shù)能有效克服其他傳輸方式存在的局限性，其顯著優(yōu)點主要表現(xiàn)為：流媒體實現(xiàn)低帶寬環(huán)境提供高質(zhì)量音頻、視頻等;智能流技術(shù)可保證不同連接速率下的用戶得到相應(yīng)質(zhì)量的媒體播放效果;流媒體多址廣播技術(shù)可顯著減少服務(wù)器負(fù)荷，同時最大限度節(jié)約帶寬。顯然，無論從技術(shù)還是市場角度考慮，流媒體技術(shù)應(yīng)用于IP監(jiān)控都有其他方式無可比擬的優(yōu)越性。

　　視系統(tǒng)規(guī)模及客戶訪問的需求數(shù)量，IP監(jiān)控系統(tǒng)需配置適當(dāng)數(shù)量的流媒體服務(wù)器以滿足視頻流順暢地運(yùn)行。

　　1.5 視頻存儲設(shè)備的選擇

　　視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展過程分模擬視頻監(jiān)控、數(shù)字視頻監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控3個階段，模擬視頻監(jiān)控時代的存儲設(shè)備是磁帶錄像機(jī)(VCR);數(shù)字視頻監(jiān)控時代的代表產(chǎn)品是數(shù)字硬盤錄像機(jī)(DVR)，內(nèi)置或外掛硬盤是主要的存儲設(shè)備;網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控時代，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、編碼器負(fù)責(zé)視頻的編碼傳輸，而存儲主要采用網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)，即NVR，NVR具有多種存儲方式，如DAS、NAS、SAN可選。DAS是直連式存儲，存儲設(shè)備直接和服務(wù)器主機(jī)連接，接口為FC或者SCSI;NAS是網(wǎng)絡(luò)附加存儲，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接存儲系統(tǒng)(服務(wù)器)，接口為TCP/IP;SAN是存儲區(qū)網(wǎng)絡(luò)，采用FC(光纖通道)，將存儲系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，接口為FC(光纖通道)，當(dāng)然還有直接利用網(wǎng)絡(luò)的IPSAN架構(gòu)[5]。

　　IP監(jiān)控的視頻存儲主要是“寫”的過程，是將網(wǎng)絡(luò)上的視頻數(shù)據(jù)寫入到存儲設(shè)備進(jìn)行保存或備份的過程，具有監(jiān)控點多(攝像頭數(shù)量多)、視頻數(shù)據(jù)流大、存儲時間長、24小時連續(xù)不間斷作業(yè)的特點，因此為IP監(jiān)控選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)存儲的方式就十分必要。目前最常見的存儲方式是編碼器/IP攝像機(jī)+NVR(網(wǎng)絡(luò)錄像服務(wù)器)+SAN存儲架構(gòu)。此架構(gòu)下，NVR連接到存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，NVR服務(wù)器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)寫入到SAN中的相應(yīng)的磁盤當(dāng)中。特點是系統(tǒng)功能強(qiáng)大，可以實現(xiàn)多臺NVR主機(jī)共享磁盤陣列，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)的擴(kuò)展比較容易;另外，SAN設(shè)備具有RAID 工作模式，支持硬盤在線插拔更換，電源冗余，專業(yè)散熱等可靠技術(shù)，其高速通道及塊級存儲特點能夠滿足高寫入需求，以確保穩(wěn)定、可靠的視頻存儲。

　　2 如何將目前高校監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造升級

　　既然IP監(jiān)控具有極大的優(yōu)越性和強(qiáng)大的系統(tǒng)功能，那么怎樣在充分利用現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上規(guī)劃今后的高校安防系統(tǒng)構(gòu)架就顯得極為重要。本文提供了一種解決思路供管理者參考。

　　(1)前端攝像機(jī)視使用年限予以保留，需要更換的攝像機(jī)及新增的攝像機(jī)則使用IP攝像機(jī)，在校門口、大廳、教室、圖書館等場所對畫質(zhì)要求相對較高的場合考慮設(shè)置百萬像素高清攝像機(jī);

　　(2)全面評估學(xué)?，F(xiàn)有的安防專用網(wǎng)絡(luò)，利用各節(jié)點間的主干光纖重新規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，更換百兆接入交換機(jī)為千兆接入(最好配置帶POE供電的交換機(jī)，實現(xiàn)IP攝像機(jī)的單纜接入)，中心配置核心交換機(jī);

　　(3)如果前端分控有硬盤錄像機(jī)并與監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)，可將其更換為多路編碼器，實現(xiàn)中心集中存儲錄像;

　　(4)監(jiān)控中心設(shè)置數(shù)字管理平臺，增加相應(yīng)數(shù)量的管理服務(wù)器、錄像服務(wù)器、存儲盤陣列及流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、Web客戶端，統(tǒng)一管理全部數(shù)字化圖像;

　　(5)監(jiān)控中心硬盤錄像機(jī)如果狀態(tài)良好，可保留并通過網(wǎng)關(guān)服務(wù)器并入數(shù)字化管理平臺(需要嵌入式DVR且提供接口協(xié)議);

　　(6)監(jiān)控中心視情況保留模擬矩陣電視墻顯示，同時設(shè)置解碼器實現(xiàn)數(shù)字化圖像的解碼上墻顯示。

　　隨著現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日新月異，高校網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，校園網(wǎng)帶寬的充足和網(wǎng)絡(luò)的四通八達(dá)已能夠滿足IP數(shù)字監(jiān)控甚至高清視頻監(jiān)控的需要，并帶來更多的功能應(yīng)用。IP數(shù)字監(jiān)控開放性的平臺、集中管理、遠(yuǎn)程多用戶訪問的優(yōu)勢，能夠節(jié)省大量人力成本并方便地整合不同的系統(tǒng)，必將成為今后高校安防技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。