智能視頻監控在庫區安防中的應用

李哲

(寧波大榭開發區信海油品儲運有限公司，浙江 寧波 315812)

小田灣油品倉儲項目是一個集儲存、中轉、分撥、汽柴油公路發油以及原油管道外輸、保稅為一體的大型油品罐區。為了加強管理，有效防止非法入侵及保障油庫的安全，對設備運行、文明生產等各類情況加以監視，特別是對火災、爆炸、泄漏、失竊、惡意破壞等對安全生產構成威脅的情況加以監視，該油庫建立了一套含視頻監控、智能分析、防盜報警等在內的安防系統。就視頻監控而言，該系統方案采用了和SCADA控制系統的聯動功能，即在一個安防平臺上可以集成監控視頻、周界、門禁等所有的安防功能，并實現自動聯動。筆者根據智能視頻監控系統在項目中的應用，進一步分析智能視頻IV(intelligent video)監控系統在廠區安防中的應用。

1 智能視頻監控的定義

智能視頻源自計算機視覺CV(computer vision)技術，計算機視覺技術是人工智能研究的分支之一，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關系，從而使計算機能夠通過數字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內容。而智能視頻技術主要指“自動分析和抽取視頻源中的關鍵信息”。如果把攝像機看作人的眼睛，智能視頻系統或設備則可以看作人的大腦。智能視頻技術借助計算機強大的數據處理功能，對視頻畫面中的海量數據進行高速分析，過濾掉用戶不關心的信息，僅為監控者提供有用的關鍵信息。

智能視頻監控系統(IVS)以數字化、網絡化視頻監控為基礎，用戶可以設置某些特定的規則，視頻監測系統能夠識別不同的物體，同時會識別目標行為是否符合這些規則以及發現監控畫面中的異常情況，并能夠以最快和最佳的方式發出報警和提供有用信息，從而更加有效地協助安全人員處理危機，并最大限度地減少誤報和漏報現象。

2 IVS的優勢

2.1 傳統視頻監控的不足

技術上可以將視頻監控行業的發展劃分為三個階段。

第一階段： 全模擬視頻監控。其特點是視頻的采集、傳輸和存儲均是模擬方式，即所稱的閉路電視系統。模擬視頻監控系統技術比較成熟，缺點是傳輸距離比較近，不適合遠程傳輸，不能與門禁等其他安防系統集成，無法形成聯動。

第二階段： 部分數字視頻監控。其特點是數字硬盤錄像機(DVR)的采用，視頻內容以數字方式存儲在DVR上，可實現內容的方便檢索，但在遠程傳輸的時候，通常需要部署光纖和安裝光端機，系統成本比較高。

第三階段： 網絡化的數字視頻監控。其特點是結合成熟的視頻編碼和IP網絡技術，以較低的成本實現監控系統的大規模部署和靈活擴展；它采用開放式架構，可實現與門禁等安防系統以及其他IT系統的整合。然而，不論上述哪一種方案，都存在以下不足。

1) 完全依賴人工監控。有實驗數據表明，在經過22 min監控后，監控人員可能錯過最高達95%的畫面監控內容。面對日益復雜的監控內容，在監控人員責任感、工作狀態等各種因素的影響下，整個視頻監控系統的有效性無法得到保證。

2) 監控時間受各種客觀條件的限制。一個監視器必須分時顯示多個監控現場的畫面，對于大型的系統，每個監控點實際上只有很少一部分時間處于監控人員注視下，漏報的概率非常高。

3) 數據分析難度大。當前的視頻監控系統，通常都是7×24 h錄像。在進行事后回顧時，必須依靠人工方式進行檢索，耗時耗力，可靠性也比較低。實時性差，響應時間長，當監控系統規模比較龐大時，這種完全依賴人工的方式往往浪費很多時間，并可能直接引起損失的擴大。

2.2 IVS的優勢

相對于傳統視頻監控，IVS具有以下優勢：

1) 全天時運行。IVS可根據用戶設定的規則，對監控畫面進行7×24 h不間斷地分析。

2) 提高報警實時性。IVS延遲很短，基本上可實時監控和分析畫面；能在異常事件發生的第一時間報警，提示監控人員注意；在與其他安防設備和IT系統集成時，IVS可實時調動其他系統做出聯動響應，大幅度縮短整個安防系統的反應時間。

3) 提高報警精確度。IVS內置各種智能算法，可全天時運行，有效彌補人工監控的不足，降低IVS整體的誤報率和漏報率。

4) 可廣泛擴展至其他用途。IVS不但可用于安防，也可用于其他用途。例如基于智能視頻分析的人數統計功能，可用于商業場所統計每天的人流量，這些數據具有一定的商業參考價值。

3 IVS的典型配置

3.1 基于模擬視頻的系統配置

基于模擬視頻的系統配置如圖1所示，該方式適用于傳統模擬視頻系統的升級改造，增加智能視頻分析的功能。前端攝像機視頻經過傳輸后，在監控中心獲取模擬視頻，將模擬視頻連接到智能視頻分析服務器進行視頻分析。

圖1 基于模擬視頻的系統配置

3.2 基于IP網絡視頻傳輸的系統配置

基于IP網絡視頻傳輸的系統配置如圖2所示，該配置方式適用于基于IP網絡的視頻監控系統，前端采用IP攝像機或編碼器，將數字視頻傳送到監控中心，連接到服務器獲取數字視頻后進行分析。

圖2 基于IP網絡視頻傳輸的系統配置

4 IVS的特點

1) 智能視頻分析。除基本的視頻監控功能外，利用系統中的智能視頻分析功能，可通過分析現場視頻檢測出可疑的活動、事件或者行為模式，然后執行確認性聯動，將各類報警的現場視頻圖像信息直接顯示在計算機屏幕上，使監控人員及時了解到報警現場的實際情況，同時將分析信息記錄到錄像資料中用于事后檢索。

2) 圖像清晰。采用Motion JPEG/MPEG4編解碼技術時，可以實現CIF/4CIF質量的圖像顯示；在較低的帶寬下，圖像能做到無抖動、馬賽克等現象。

3) 實時監控。支持多路視頻輸出到客戶端；支持多畫面分屏功能；支持多客戶端，用戶可以在普通PC上通過IP網絡觀看監控圖像。

4) 報警錄像存儲和回放功能。支持報警事件錄像，保存事件前10 s，后20 s視頻；支持各種錄像回放功能，如慢放、快放、中途拖拉、靜止觀看等；錄像可通過線路號、時間等參數回放，也可按照事件、報警和聯動搜索回放。

5) 輸入輸出支持報警輸入功能。可由外部報警設備激活布防或者撤銷布防；具有開關量輸出功能，可實現即時聲光電報警(報警設備可選)。

6) 可靠性。高智能分析設備采用嵌入式設計，結構緊湊、功耗低、可靠性高；采用實時操作系統，具有抵御病毒的能力，系統軟件運行穩定，安全性高；達到工業級溫度范圍，能在室外環境下長期工作。

7) 操作簡便。人性化設計，全中文、圖形化管理操作，界面友好、維護方便；支持多個用戶同時登錄，具有嚴格的用戶安全檢查和權限檢查機制。

8) 成熟可靠。IVS是目前國際領先的視頻監控設備，運用最新的智能分析算法對目標行為進行跟蹤識別。該系統已經廣泛應用于全球多個國家和行業的安全防范和反恐領域。

5 IVS在小田灣庫區的應用

5.1 IVS配置

系統采用三層架構，即現場接入層、視頻傳輸層及中心控制層，系統配置如圖3所示。現場接入層為攝像機，根據實際情況布置快球、防爆攝像機，保證無盲點。視頻傳輸層根據攝像機匯聚點，設置視頻編碼器、網絡交換機，包括接入交換機、核心交換機。中心控制層位于油庫安防總控制室，包括視頻管理服務器、NVR錄像系統、數字虛擬矩陣、視頻管理客戶端、大屏系統等。

視頻監控系統由攝像頭、硬盤錄像機、視頻矩陣、編碼器等組成。編碼器和硬盤錄像機可以通過TCP/IP聯網，并且編碼器和硬盤錄像機能提供基于瀏覽器/服務器結構的終端訪問方式。SCADA系統和油庫管理平臺具備集成視頻畫面的功能。

圖3 小田灣庫區IVS配置

5.2 小田灣油品倉儲項目的運用

小田灣油庫網絡化的視頻監控系統視頻以標準Internet網絡為傳輸媒介，采用流媒體技術，實現視頻在網上的多路復用傳輸。不僅具有傳統數字監控系統所具有的計算機快速處理能力、抗干擾能力、快速查詢記錄及單機顯示多路圖像等優點，此外報警、門禁、巡更等前端設備輸出的數字信號，可以由“多網合一”的方式，進行網絡復用傳輸，并在同一平臺上進行管理與控制。SCADA系統選用HS系統，LED大屏顯示，安防監控支持SCADA控制系統的聯動功能，經綜合考慮采用基于模擬視頻的系統配置方式即“模擬攝像頭+編碼器+數字”傳輸方式，成本比純數字方式大幅降低。實現了以監控平臺為主，將安防系統、弱電系統、SCADA系統(含火災報警系統)集成到一個系統平臺上，其中SCADA系統冗余配置，集中進行弱電各系統數據備份，各系統互相獨立，通過數據接口實現聯鎖聯動，在統一的集成平臺管理控制下，構成了一個智能化程度高、功能完善、界面友好、操作簡單、維修方便的集成控制平臺，為廠區安全防范工作、統一管理、指揮調度打下堅實的基礎。

6 結束語

由于人類自身的客觀原因，無法對多個視頻保持高度集中監視，常常會遺漏一些重要的視頻信息，最后只能靠回放視頻錄像來找尋事件發生過程，視頻監控淪為一個事后取證的工具，失去原本的實時監控目的。利用當今先進的IV監控技術來監控生產區域，對事件的發生提前預警，最大程度地防止意外或損失發生，并達到控制成本，提高效率的目的。

參考文獻：

[1] 李景方，楊志蓬，童時.GA/T 75—94 安全防范工程程序與要求[S].北京： 中國標準出版社，1994.

[2] 溫伯銀，沈育祥，徐鐘芳，等.GB/T 50314—2000智能建筑設計標準[S].北京： 中國計劃出版社，2004.