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    視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)的組成部分，它是一種防范能力較強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。視頻監(jiān)控以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場(chǎng)合。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控制技術(shù)也有長(zhǎng)足的發(fā)展。

    一、 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

    在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上，主要推出的是數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控兩類(lèi)產(chǎn)品。前者技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟、性能穩(wěn)定，并在實(shí)際工程應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，特別是在大、中型視頻監(jiān)控工程中的應(yīng)用尤為廣泛；后者是新近崛起的以計(jì)算機(jī)技術(shù)及圖像視頻壓縮為核心的新型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)部分弊端而迅速崛起，但仍需進(jìn)一步完善和發(fā)展。目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正處在數(shù)控模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)混合應(yīng)用并將逐漸向數(shù)字系統(tǒng)過(guò)渡的階段。

    1 數(shù)字信號(hào)控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)

    數(shù)字信號(hào)控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為基于微處理器的視頻切換控制加PC機(jī)的多媒體管理和基于PC機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣主機(jī)的切換控制及對(duì)系統(tǒng)的多媒體管理兩種類(lèi)型。

    1.1 基于微處理器的視頻切換控制加PC機(jī)的多媒體管理類(lèi)型

    80年代是微處理器的年代，視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用微處理器固件發(fā)展的矩陣切換器，將原來(lái)分散的全硬件視頻監(jiān)控系統(tǒng)微型集中化，如將視頻切換、對(duì)前端的控制等功能集合一起，一機(jī)處理，是技術(shù)上的一個(gè)突破。

    自備微處理器的矩陣主機(jī)可通過(guò)PC機(jī)的圖形管理軟件實(shí)現(xiàn)以下功能：

    ① 對(duì)單一工作站之中的視頻監(jiān)控、出入口控制、內(nèi)部通訊、報(bào)警等進(jìn)行綜合全面控制（注：只能提供一個(gè)簡(jiǎn)單的、可增強(qiáng)系統(tǒng)控制功能的用戶(hù)界面，但不能代替矩陣主機(jī)的安防配置和編程能力）；

    ② 任意一臺(tái)工作站可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，控制其它工作站所連接的矩陣主機(jī)、報(bào)警設(shè)備，完成視頻切換云臺(tái)、鏡頭控制及報(bào)警聯(lián)動(dòng)等；

    ③ 可通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多矩陣主機(jī)和報(bào)警接口軟件模塊的控制。

    1.2 基于PC機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣主機(jī)的切換、控制和對(duì)系統(tǒng)的多媒體管理

    基于PC機(jī)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)到監(jiān)視器的視頻矩陣切換，云臺(tái)和鏡頭的控制，通過(guò)串口連接報(bào)警設(shè)備的報(bào)警信息，并通過(guò)程序編程自動(dòng)完成視頻切換、云臺(tái)控制、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、報(bào)警錄像等各項(xiàng)控制功能。

    系統(tǒng)能充分利用PC機(jī)的資源，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨電腦技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，同時(shí)其開(kāi)放性的結(jié)構(gòu)特性更可使之與其它多種系統(tǒng)如與消防報(bào)警系統(tǒng)、出入口管理系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)互動(dòng)集成。

    1.3 數(shù)控模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

    隨著微處理器、微機(jī)的功能、性能的增強(qiáng)和提高，多媒體技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)在功能、性能、可靠性、結(jié)構(gòu)方式等方面都發(fā)生了很大的變化，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成更加方便靈活、與其它技術(shù)系統(tǒng)的接口趨于規(guī)范，人機(jī)交互界面更為友好。但由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)中信息流的形態(tài)沒(méi)有變，仍為模擬的視頻信號(hào)，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是一種單功能、單向、集總方式的信息采集網(wǎng)絡(luò)，介質(zhì)專(zhuān)用的特點(diǎn)，因此系統(tǒng)盡管已發(fā)展到很高的水平，已無(wú)太多潛力可挖，其局限性依然存在，要滿(mǎn)足更高的要求，數(shù)字化是必由之路。 模擬監(jiān)控系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)有：

    ① 通常只適合于小范圍的區(qū)域監(jiān)控

    模擬視頻信號(hào)的傳輸工具主要是同軸電纜，而同軸電纜傳輸模擬視頻信號(hào)的距離不大于1Km，雙絞線的距離更短，這就決定了模擬監(jiān)控只適合于單個(gè)大樓\小的居民區(qū)以及其它小范圍的場(chǎng)所；

    ② 系統(tǒng)的擴(kuò)展能力差

    對(duì)于已經(jīng)建好的系統(tǒng)，如要增加新的監(jiān)控點(diǎn)，往往是牽一發(fā)而動(dòng)全身，新的設(shè)備也很難添加到原有的系統(tǒng)之中；

    ③ 無(wú)法形成有效的報(bào)警聯(lián)動(dòng)

    在模擬監(jiān)控系統(tǒng)中， 由于各部分獨(dú)立運(yùn)作，相互之間的控制協(xié)議很難互通，聯(lián)動(dòng)只能在有限的范圍內(nèi)進(jìn)行。

    2 數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)

    90年代末，隨著多媒體技術(shù)、視頻壓縮編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)迅速崛起，現(xiàn)今市場(chǎng)上有兩種數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)類(lèi)型，一種是以數(shù)字錄像設(shè)備為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，另一種是以嵌入式視頻Web服務(wù)器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

    2.1 數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)

    數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)通常分為兩類(lèi)：一類(lèi)是基于PC機(jī)組合的計(jì)算機(jī)多媒體工作方式；另一類(lèi)是嵌入式數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)。

    ① 計(jì)算機(jī)多媒體方式的數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)

    數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)日益成熟，計(jì)算機(jī)的普及化，為基于PC機(jī)的多媒體監(jiān)控創(chuàng)造了條件。這種新型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的迅速崛起，部分地取代了以視頻矩陣圖像分割器、錄像機(jī)為核心，輔以其它傳送器的模擬視頻監(jiān)控模式，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：

    a、PC機(jī)的多媒體監(jiān)控主機(jī)綜合了視頻矩陣、圖像分割器、錄像機(jī)等的眾多功能， 使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。

    b、由于采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)字多媒體遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控不受距離限制；

    c、由于采用大容量磁盤(pán)陣列存盤(pán)器或光盤(pán)存儲(chǔ)器， 可以節(jié)省大量的磁帶介質(zhì)，同時(shí)有利于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多媒體信息查詢(xún)。

    但隨著基于PC機(jī)的視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)的發(fā)展，在實(shí)際工程使用過(guò)程中，也暴露出一些不足，主要是系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定性。 基于PC的視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)為：兼容/工控PC機(jī)+視頻采集卡+普通/較可靠的操作平臺(tái)+應(yīng)用軟件。從系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)來(lái)分析：

    a、PC機(jī)

    兼容PC機(jī)用于24小時(shí)不間斷工作時(shí)，其性能是不很穩(wěn)定的，工控PC機(jī)相對(duì)兼容PC機(jī)的穩(wěn)定性有一個(gè)檔次上的提高，適用于較復(fù)雜的工作環(huán)境；

    b、操作系統(tǒng)

    以Windows 98為操作平臺(tái)的系統(tǒng)，業(yè)內(nèi)人士都知道， Win98的穩(wěn)定性是有一定問(wèn)題的，如果同時(shí)應(yīng)用軟件又不是很規(guī)范，這樣就容易在使用過(guò)程中出現(xiàn)工作不穩(wěn)定、死機(jī)等問(wèn)題，而基于PC機(jī)的視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)其軟件的實(shí)現(xiàn)是在Windows 95/98/NT、Unix、Linux等通用操作系統(tǒng)上，同時(shí)系統(tǒng)文件、應(yīng)用軟件和圖像文件都存儲(chǔ)在硬盤(pán)上，視頻處理必須高密度輸入大量數(shù)據(jù)，同時(shí)硬盤(pán)要進(jìn)行多工工作，普通的硬盤(pán)邏輯（如Windows的FAT32）已無(wú)法適應(yīng)，以致極易產(chǎn)生系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，造成死機(jī)現(xiàn)象；

    c 、應(yīng)用軟件

    采用簡(jiǎn)易應(yīng)用軟件的系統(tǒng)是不能夠用于安防領(lǐng)域的，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件能力上應(yīng)支持多任務(wù)并發(fā)處理，如監(jiān)視、錄像、回放、備份、報(bào)警、控制、遠(yuǎn)程連接等的多工處理能力；

    d、視頻采集卡

    視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)通常均為多路輸入系統(tǒng)，視頻采集卡可采用多卡方式，也可采用單卡方式。一般說(shuō)，單卡方式集成度高，穩(wěn)定性會(huì)優(yōu)于多卡方式，很多采用一路一卡的方式很容易形成硬件沖突，其穩(wěn)定性會(huì)有較大的影響。目前市場(chǎng)上也有部分為追求高幀數(shù)而設(shè)計(jì)采用多卡進(jìn)行迭加的多路單卡設(shè)備，但其仍在計(jì)算機(jī)的總線上進(jìn)行傳輸、處理，不可能會(huì)有質(zhì)的飛躍。
 
 ② 嵌入方式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)

    嵌入式系統(tǒng)

    嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁減的，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積等綜合性嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，亦即為監(jiān)控系統(tǒng)量體裁衣的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

    嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是集軟硬件于一體的可獨(dú)立工作的"器件"。

    嵌入式操作系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)的，支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，它是嵌入式系統(tǒng)極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依靠性、軟件固態(tài)化及應(yīng)用的專(zhuān)用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。

    嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

    系統(tǒng)為專(zhuān)用系統(tǒng)，所以系統(tǒng)小，指令精簡(jiǎn)，處理速度快； 

    系統(tǒng)數(shù)據(jù)置于ROM/FLASH MEMORY，調(diào)用速度快，不會(huì)被改變，穩(wěn)定性好； 

    系統(tǒng)處理實(shí)時(shí)性好，性能穩(wěn)定；
 
    文件管理系統(tǒng)更適合于大量的視頻數(shù)據(jù)； 

    該類(lèi)系統(tǒng)目前四路以上機(jī)型還較為少見(jiàn)； 

    在網(wǎng)絡(luò)功能、音視頻同步等方面也難令人滿(mǎn)意。 

    2.2 嵌入式視頻Web服務(wù)器方式

    ① 嵌入式視頻Web服務(wù)器的主要原理

    視頻服務(wù)器內(nèi)置一個(gè)嵌入式Web服務(wù)器，采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。 攝像機(jī)送來(lái)的視頻信號(hào)數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過(guò)內(nèi)部總線送到內(nèi)置的Web服務(wù)器， 網(wǎng)絡(luò)上用戶(hù)可以直接用瀏覽器觀看Web服務(wù)器上的攝像機(jī)圖像， 授權(quán)用戶(hù)還可以控制攝像機(jī)、云臺(tái)、鏡頭的動(dòng)作或?qū)ο到y(tǒng)配置進(jìn)行操作。

    由于把視頻壓縮和Web功能集中到一個(gè)體積很小的設(shè)備內(nèi)，可以直接連入局域網(wǎng)，達(dá)到即插即看，省掉多種復(fù)雜的電纜，安裝方便（僅需設(shè)置一個(gè)IP地址），用戶(hù)也無(wú)需安裝任何硬件設(shè)備，僅用瀏覽器即可觀看。

    ② 嵌入式視頻Web服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)與其它監(jiān)控系統(tǒng)的比較有如下特點(diǎn)：

    a、布控區(qū)域廣闊

    嵌入式視頻Web服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)的Web服務(wù)器直接連入網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有線纜長(zhǎng)度和信號(hào)衰減的限制，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)是沒(méi)有距離概念的，徹底拋棄了地域的概念，擴(kuò)展布控區(qū)域。

    b、系統(tǒng)具有幾乎無(wú)限的無(wú)縫擴(kuò)展能力

    所有設(shè)備都以IP地址進(jìn)行標(biāo)識(shí)，增加設(shè)備只是意味著IP地址的擴(kuò)充。

    c、可組成非常復(fù)雜的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)

    采用基于嵌入式Web服務(wù)器為核心的監(jiān)控系統(tǒng)， 在組網(wǎng)方式上與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控和基于PC平臺(tái)的監(jiān)控方式有極大的不同， 由于Web服務(wù)器輸出已完成模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換并壓縮，采用統(tǒng)一的協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，支持跨網(wǎng)關(guān)、跨路由器的遠(yuǎn)程視頻傳輸。

    d、性能穩(wěn)定可靠，無(wú)需專(zhuān)人管理

    嵌入式Web服務(wù)器實(shí)際上基于嵌入式電腦技術(shù)， 采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)， 又由于視頻壓縮和Web功能集中到一個(gè)體積很小的設(shè)備內(nèi)，直接連入局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，即插即看，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、可靠性大大提高，也無(wú)需專(zhuān)人管理，非常適合于無(wú)人值守的環(huán)境。

    e、當(dāng)監(jiān)控中心需要同時(shí)觀看較多個(gè)攝像機(jī)圖像時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬就會(huì)有一定的要求。

    二、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

    1、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向

    前端一體化、視頻數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化是視頻監(jiān)控系統(tǒng)公認(rèn)的發(fā)展方向，而數(shù)字化是網(wǎng)絡(luò)化的前提，網(wǎng)絡(luò)化又是系統(tǒng)集成化的基礎(chǔ)，所以，視頻監(jiān)控發(fā)展的最大兩個(gè)特點(diǎn)就是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。

    2、數(shù)字化

    數(shù)字化是21世紀(jì)的特征，是以信息技術(shù)為核心的電子技術(shù)發(fā)展的必然，數(shù)字化是邁向成長(zhǎng)的通行證，隨著時(shí)代的發(fā)展，我們的生存環(huán)境將變得越來(lái)越數(shù)字化。

    視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化首先應(yīng)該是系統(tǒng)中信息流（包括視頻、音頻、控制等）從模擬狀態(tài)轉(zhuǎn)為數(shù)字狀態(tài)，這將徹底打破"經(jīng)典閉路電視系統(tǒng)是以攝像機(jī)成像技術(shù)為中心"的結(jié)構(gòu)，根本上改變視頻監(jiān)控系統(tǒng)從信息采集、數(shù)據(jù)處理、傳輸、系統(tǒng)控制等的方式和結(jié)構(gòu)形式。信息流的數(shù)字化、編碼壓縮、開(kāi)放式的協(xié)議，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)與安防系統(tǒng)中其它各子系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，并在統(tǒng)一的操作平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)管理和控制，這也是系統(tǒng)集成化的含義。

    3、網(wǎng)絡(luò)化

    視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化將意味著系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將由集總式向集散式系統(tǒng)過(guò)渡。集散式系統(tǒng)采用多層分級(jí)的結(jié)構(gòu)形式，具有微內(nèi)核技術(shù)的實(shí)時(shí)多任務(wù)、多用戶(hù)、分布式操作系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)搶先任務(wù)調(diào)度算法的快速響應(yīng)。組成集散式監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)備的配置具有通用性強(qiáng)、開(kāi)放性好、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、人機(jī)界面友好以及系統(tǒng)安裝、調(diào)試和維修簡(jiǎn)單化，系統(tǒng)運(yùn)行互為熱備份，容錯(cuò)可靠等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化在某種程度上打破了布控區(qū)域和設(shè)備擴(kuò)展的地域和數(shù)量界限。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化將使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件和軟件資源的共享以及任務(wù)和負(fù)載的共享，這也是系統(tǒng)集成的一個(gè)重要概念。