網絡視頻服務器在校園監控中的應用研究

摘 要：介紹了網絡視頻服務器在校園監控系統的應用，網絡視頻服務器技術特點、優勢及不足，并介紹了網絡視頻服務器的發展趨勢。

關鍵詞：網絡視頻服務器；IP 遠程監控；分控PC主機

中圖分類號：TP文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）12-0341-01

1 網絡視頻服務器簡介

網絡視頻服務器主要實現模擬視音頻信號的IP化，其主要原理是內置一個嵌入式Web Server，采用嵌入式即時多任務操作系統；前端模擬攝影機傳送過來的視頻信號經視頻服務器數字化之后，由高效壓縮芯片壓縮，視頻碼率32Kbps-8Mbps連續可調，幀率1-30 (1-25)連續可調，同時通過內部總線，傳送到內置的Web Server，每個網絡視頻服務器均有一個IP地址，網絡協議支持：TCP/IP、UDP、DHCP、HTTP、RTP。網絡用戶通過授權可以用客戶端軟件遠程監看、控制、設置、抓拍本地錄像攝影機的圖像，授權用戶還可以利用RS-422/485串口支持云臺控制、高速球機或攝像機等外置設備或對系統配置進行操作，同時還具有移動偵測、探頭等報警功能(可設區域和靈敏度)。此外，還采用高速DSP處理晶片（處理速度高達12億次/秒）和網絡自適應技術，根據網絡帶寬自動調整視頻幀率保證傳輸，網絡中斷后可自動連接，只要在頻寬不低於300K的網路上，都可以提供比480電視線更清晰的畫面，和實時性可達25幀（PAL制）的音、視頻同步傳輸，音頻采用Dynamic Stream Control技術，保證雙向語音對講實時傳輸，傳輸已達到類似PSTN（普通電話）的語音雙向傳輸效果。

網絡視頻服務器的壓縮方式有多種，如H.263、H.264，M-JPEG、MPEG1、MPEG2、MPEG4及Wavelet等，并向下兼容HalfD1、CIF等壓縮格式，圖像質量和碼率可調，便于IP傳輸。相較其他應用于視頻的壓縮技術，MPEG4的壓縮方式在Internet上傳輸的圖像品質較好，比較適用于網路系統，也是時下客戶普遍可以接受的壓縮方式。

網絡視頻服務器還具有傳感器輸入和繼電器輸出功能，可實現報警輸入和輸出功能。如連接了門磁、雙鑒探測器，則該網絡視頻服務器具有報警功能；數字輸出可用作不同的控制功能，如喇叭、遠程控制緊急報警等。

2 校園網絡視頻服務器監控系統應用實例解析

學校為了加強和提高學校內部的教學管理、教學水平及安防工作，實現校園安全保衛的自動化及電子化，在校園和教室里安裝監控系統，實現教學管理自動化和對全校的進行安防監控。

學校每間教室均設置高清攝像機，同時在校園的重點地方安裝攝像機，用來進行安全監控。此方案中，網絡視頻服務器分散位于各不同區域，放置在最接近前端視頻源的地方。普通攝像機采集的視頻信號先進入網絡視頻服務器，完成A/D轉換，然后上傳至校園網。

整個方案構架采用了網絡視頻服務器，將監控系統建立在計算機網絡（局域網、廣域網、互聯網）的基礎上，突破了傳統模擬監控的限制。該系統利用網絡擴展了監聽和廣播功能，可對每間教室及校園的每個角落進行音視頻監視錄像及廣播，便于教學研究，評估，自習課堂管理及電子監考安防監控，從而極好的協調了校長、教師、學生三者之間教學管理關系以及校園的安全防衛，可以提高校園的辦公效率，學校領導可以通過學校網絡監視任何一個課室的現場情況，減輕學校領導負擔，并可及時掌握一手資料，有效的提高教學質量，學校的保衛部門也可以即時了解校園各個角落發生的情況。同時在每個安放監控點均設置紅外報警裝置，與系統進行聯動。

在安裝施工和操作方面，只需簡單的管線布放與軟、硬件環境，每個網絡視頻服務器就是一個IP點，因此具有高度擴充性。安裝僅需利用原有的校園網，連接到教室內的信息點，即可使用，網絡視頻服務器的全部數據參數在監控中心設置，安裝、調試方便快捷。

該系統由校園圖像聲音攝入設備、網絡視頻服務器、網絡傳輸設施（校園局域網）、圖像聲音數字信息解碼回放設備、用于監視的分控PC主機、遠程網絡監控軟件和用于控制，處理，存儲數據的視頻服務器等組成。 

2.1 圖像聲音攝入

網絡視頻服務器采用每幅圖像的壓縮尺寸為：圖像分辯率352×288，最高25幀/秒（PAL）。每個監控點設置高清攝像機一部。如果需要拾取現場的聲音，可選用具有全雙工音頻傳輸的網絡視頻服務器，音頻編碼標準采用G.729。網絡視頻服務器有一路，二路，四路可選擇。

2.2 圖像聲音信息的編碼發送

各個監控點的監控信息（音、視頻及數據）按照網絡協議進行數字化編碼壓縮打包處理后，在校園局域網內進行傳輸。本設計采用先進的MPEG-4圖像壓縮技術，將圖像進行數字化后接入互聯網，就可利用IP地址在互聯網被方便的訪問和瀏覽。MPEG-4優化了網絡視頻通訊技術，它比MJPEG的壓縮率高出10-30倍。除此之外，還使用了拾音器和音箱等設備，實現網絡上的雙向音頻功能。

監控中心可使用RS232/485/GPIO轉換接口，通過網絡視頻服務器來控制云臺、鏡頭等外加設備，可對該的監控范圍進行控制；網絡視頻服務器采用G.729格式的音頻壓縮信號，內置麥克風。同時連接有音箱，可實現網絡上的雙向音頻對講功能。

2.3 圖像聲音信息的監視與存儲

由于整個系統是基于校園網的，只要在有關負責人的辦公計算機上甚至在家里的計算機上安裝客戶端軟件，就可以監控學校的情況，及時了解所發生過事情，方便調查，也可以及時發現可能發生的事情，防范于未然。對于一些重大的考試，主管教育部門的領導也可以在遠程進行監控，如果各個學校都是網絡型的監控，則可以大大方便主管領導的工作，足不出戶就可以了解各個學校的情況，提高了辦事效率。

在學校的監控中心，安裝有分控PC機和PC服務器。分控PC機主要是用來監視各個監控點的圖象，它是普通的計算機，配置不用很高，建議一臺分控PC機監視四個監控點，畫面太小失去了監視的意義。PC服務器是用來儲存各個監控點的錄象資料，配置要求比較高，各個學校可以根據自己的情況選擇硬盤的大小，硬盤的大小決定儲存的時間。

3 網絡監控系統的優點和缺點

（1）與傳統模擬視頻監控系統相比，網絡監控系統有很明顯的優點。

采用數字化技術產品穩定可靠，軟件界面友好、控制功能齊全，安裝、調試方便快捷，控制信號直接從攝像機處取得，控制效果好，不受環境與距離的限制，語音系統集成在一起，可以實現雙工對話功能，很適合多媒體課室教學使用。

（2）當然也存在一些缺點。

圖像壓縮打包后經過網絡傳輸，在監控中心由計算機軟件解壓后再送計算機顯示處理，由于傳輸網絡速度、數據處理技術等原因致使其清晰度不夠模擬監控系統清晰，圖像傳輸的實時性受網絡傳輸速度影響，但這并不會影響網絡視頻監控的整體效果。

4 網絡視頻服務器的發展

網絡視頻服務器是近幾年才發展起來的。目前只是在校園、電力系統、高速公路、市政、石油等監控點比較分散的領域有較強的需求量。其總體造價相對于模擬監控系統或模擬系統與數字硬盤錄像機相結合的系統來說還是明顯偏高。而且，目前國內網絡建設普及水平參差不齊，所以網絡視頻服務器很難在近幾年成為安防市場的普及產品，網絡視頻服務器自身的圖像處理技術、視頻壓縮等技術還有待于進一步提高。

事實上，不僅是閉路電視監控系統實現了網絡化的發展，防盜報警系統、出入口控制系統、遠程抄表系統都已形成了基于網絡傳輸的產品。在不久的將來，一定可以實現在同一網絡上同時傳輸圖像、聲音、控制信號以及報警信號、門禁數據和各種傳感器的現場采集數據。這種基于網絡傳輸的綜合保安系統，是現代安防系統的發展趨勢。