淺析上海世博會視頻監控系統

文｜天津市亞安科技電子有限公司

1 世博園區內外的安防模式

世博園區內外采用“以面保點”的防護模式，世博會場地位于南浦大橋和盧浦大橋之間，沿著上海城區黃浦江兩岸進行布局，所有的安保工作都圍繞著世博園這個核心區域進行，再從世博園區到整個上海，從城區到上海的外圍，搭建起三層防護帶，全力保障世博平安。

整個世博會視頻監控系統的建設依照“一平臺、一中心、多系統”，全面覆蓋、精確定位、智能偵測的方案全面布防。其中一平臺為：綜合視頻監控平臺；一中心為：GIS指揮中心；智能交通監控系統、水域船舶智能監控系統、高空智能監控系統、新型軌道交通監控系統、世博食品安全實時監控綜合系統等多個系統全面覆蓋世博園內外及上海市區，并在與上海連接的蘇州、無錫、南通，以及浙江省的湖州、嘉興等地的38個出入市境的三級以上道口及100多個支流河口布控，并與周邊省市聯手部署，在“環滬護城河”的外圍圈又構筑了一道全面監控布防的屏障。

此次世博會視頻監控系統覆蓋上海及周邊省市區，擴散至上千公里之外，數以萬計的前端設備、傳輸設備、存儲設備集中控制管理，如此大規模管理系統具備遠距離網絡傳輸，多節點接入，多級管理控制整合等強大的功能；以強大的平臺為核心，以網絡傳輸為紐帶，兼容不同廠家、不同設備，實現互聯互通。

2 前端監控設備技術與應用

世博會視頻監控系統包括1個中心平臺，5個一級系統，近18個二級系統以及數千個三級、四級子系統組成，而對于大大小小的系統，拼接起數以萬計的前端視頻采集設備，根據不同的使用環境、應用要求對于前端設備的技術要求也不盡相同。例如作為整個視頻系統的重中之重——智能交通監控系統，其目的是及時準確地掌握所監視路口、路段周圍的車輛、行人的流量、交通治安情況等。交通視頻監控的區域主要是城區主要道路，重點是交通流量大的路口、路段和事故多發點，所有監控視頻信息全部送往監控中心，道路監控又可分解為以下三種模式：

（1）定點路口視頻圖像檢測。

（2）交通要道全方位視頻圖像無縫檢測。

（3）交警車、船載移動視頻檢測。

針對第1種模式，前端設備必須具備日夜自動偵測車輛牌號并快速清晰記錄車輛信息實時傳輸到中心控制室進行遠程監控、信息分析等主要功能，作為定點監控設備。布防在各個主要交通要道路口及世博園區內。

針對第2種模式，全方位遠距離監控，前端設備應具備360°無級變速、大載重運行、視頻圖像清晰無抖動、晝夜24小時監控性能穩定可靠等基本特點。依據上海夏季多梅雨雷電等氣候考慮，室外應用前端設備必須考慮防雷擊保護等級、防水等級、高低溫運行可靠性等特殊性能要求，根據上海地區多年氣候特點分析，前端設備應通過以下認證測試：

◆ 靜電放電抗擾度；

◆ 輻射電磁場抗擾度；

◆ 電快速瞬變/脈沖群抗擾度；

◆ 浪涌（雷擊）抗擾度；

◆ IP66防護等級；

◆ -35℃～65℃高低溫性能測試。

針對第3種模式，面對日益復雜密集的道路系統以及車輛，船舶移動的靈活性等特點，近幾年車載移動偵測監控系統以及剛剛興起的船載移動偵測監控系統迅速發展。在世博園區周邊各個交通要道，黃浦江水域等區域分布著近百輛車載、船載移動偵測監控系統，對于其前端監控設備要求可謂更加苛刻，如下幾個方面至關重要：

◆ 車載、船載安裝時，設備連接性安全可靠，設備自身減震措施處理，保證車載震動穩定運行；

◆ 車載、船載運行時，設備視頻圖像的穩定無抖動拖尾現象；

◆ 車載、船載監控設備可24小時晝夜監控，且夜間圖像清晰、低噪點。

對于車、船載監控前端設備從設計到工藝要求等各個細節結合車、船載使用通用要求去處理，方可安全可靠應用于警用車輛和船只上。世博園內外各個交通要道布防著多輛警用監控車，在黃浦江水域上也設置了多艘偵測船只，負責江面水域交通安全的監管。

3 存儲和編碼技術應用

此次世博會上，對于數以萬計的前端監控設備采集圖像，以及多系統的拼接，整個視頻圖像的存儲及后期瀏覽技術面臨著巨大的挑戰。世博會視頻監控系統采用了兩種存儲格局：前端存儲格局和中心集中存儲格局。

前端產品對監控圖像直接完成本地的錄制和保存，這就是前端存儲格局，此方法在緩解網絡流量和存儲壓力的同時，也可以避免集中存儲帶來的圖像丟失現象。一方面，可以說前端存儲功能與以往的單片機大體相似，但是世博會應用的前端存儲格局，能夠通過一個統一的接口提供所有內容的集中共享。此功能是通過網絡視頻監控系統的中心業務平臺對所有前端存儲進行統一管理和調度，并實現存儲空間和存儲內容的網絡化來實現的。這樣，用戶既可以直接登錄單個前端設備或者統一登錄中心業務平臺進行所有前端錄像資料的集中檢索和回放，保證用戶訪問的靈活性和便捷性。

前端存儲格局，只是應用在前端，并且是路數較少、存儲量不大的情況，但是當面對世博會海量數據的匯集、處理、共享的情況，就必須由中心集中存儲格局來加以實現，而且此格局也解決了前端產品出現問題，使存儲圖像丟失的情況。世博會如此大規模的網絡監控系統，就必須采用更為先進的網絡存儲設備和存儲技術，其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。在世博國家館監控系統中采用的就是基于IP網絡的SAN存儲架構。

SAN以數據存儲為中心，采用可伸縮的網絡拓撲結構，通過具有較高傳輸速率的光通道連接方式，提供SAN內部任意節點之間的多路可選擇的數據交換，并且將數據存儲管理集中在相對獨立的存儲區域網內。世博會中，基于IP網絡的SAN存儲架構全面兼容前端網絡數字產品的直接視頻錄入。在優化系統平臺的基礎上，充分利用系統架構，有效減少設備數量，降低整體系統的管理難度、維護強度，以及能源消耗。

世博會視頻監控系統以遠距離監控為主，圖像因其數據量大而需重點考慮解決方案，圖像的壓縮方式主要采用新一代的視頻編碼技術——H.264。早在2008年奧運會，此壓縮方式就已應用在當時的視頻監控系統中。在重要性能指標——壓縮比方面，H.264具有很高的數據壓縮比例，同等圖像質量條件下，其壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。一個100G的原始數據，經過H.264技術壓縮后，僅約為1G，壓縮比高達100:1，為用戶大大節省了下載時間和費用。由于H.264技術中的高精度亞像素運動補償、多針預測、去塊濾波器等技術，使得在獲得高壓縮比的同時，也能夠獲得高質量、高流暢度的圖像。

此外，在網絡傳輸和操作方面，H.264解決了不穩定網絡環境下的丟包等問題，并提供了網絡抽象層，使得H.264文件可以在互聯網、CDMA、WCDMA等不同網絡上進行無誤、流暢的傳輸。并且H.264采用了簡潔的設計，不用繁瑣麻煩的選項就可以獲得比之前標準更多的壓縮性能。

4 展望：機遇和挑戰并存

綜觀世博全局，安防行業未來主要會向幾個方向發展：一是前端產品趨向智能化、高清化、行業化發展。像世博會這種大規模的活動，人流、車流致密復雜的情況下，就迫切需要前端設備可以代替人來分析一些事物，對遺留物體、人流統計、可疑車輛、非法闖入等行為進行分析識別；近幾年網絡技術的飛速發展，如：聯通CDMA無線通信網絡系統快速優化提升，前端視頻監控設備逐漸從模擬監控設備轉向數字化、網絡化，隨著高清圖像傳感器技術、視頻壓縮編碼技術、大容量存儲技術、計算機及寬帶網絡技術的不斷提高，以及市場基礎的不斷膨脹，高清的時代即將到來。科技帶來的發展是翻天覆地的，未來是科技和智能的未來。二是與“互聯網、通訊網、物聯網”三網結合，這三者帶來的將是遠程監控、移動監控和感知監控，世博會中物聯網的概念被廣泛提及，作為其基礎的RFID技術在世博門票、手機票的應用中得到驗證。三網結合，必將使生活更加智能和便捷。