數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的探析及建設(shè)

黃河嘯

（海峽之聲廣播電臺(tái)廈門(mén)分臺(tái)，廈門(mén) 361024）

數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的探析及建設(shè)

黃河嘯

（海峽之聲廣播電臺(tái)廈門(mén)分臺(tái)，廈門(mén) 361024）

高清數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)是當(dāng)今主流的監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，由于高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)傳輸碼流對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)要求較高，所以網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必須合理規(guī)劃。文章以本單位高清數(shù)字系統(tǒng)建設(shè)為實(shí)例，闡述了整個(gè)高清監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

高清；數(shù)字監(jiān)控；架構(gòu)

1 引言

近年來(lái)，超大規(guī)模集成電路技術(shù)應(yīng)用、音視頻編解碼算法技術(shù)、軟件技術(shù)、信息存儲(chǔ)調(diào)用技術(shù)等監(jiān)控技術(shù)的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控高清化、網(wǎng)絡(luò)化已成為當(dāng)今安防監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主流與趨勢(shì)。高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

⊙ 可多人同時(shí)上網(wǎng)，監(jiān)看不受時(shí)間、地點(diǎn)限制。

⊙ 語(yǔ)音和視頻數(shù)字化，畫(huà)質(zhì)清晰且壓縮比高。

⊙ 監(jiān)控功能強(qiáng)大，并可以集成辨識(shí)、搜索、追蹤等科技。

⊙ 錄像文件管理及儲(chǔ)存容易，可同時(shí)異地備份。

⊙ 安裝容易，可放置在任何地方。

⊙ 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)成熟，無(wú)需增加額外的布線(xiàn)成本，大幅降低成本。

⊙ 操作簡(jiǎn)單，擴(kuò)充及整合性高；系統(tǒng)穩(wěn)定，容易更新及升級(jí)。

⊙ 百萬(wàn)像素分辨率比模擬視頻看得更清。

⊙ 可將智能分析集成到前端降低了對(duì)后端設(shè)備性能要求。

⊙ 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制，雙向音頻交流，報(bào)警輸入輸出。

⊙ 數(shù)字視頻可加密傳輸比模擬視頻更安全。

⊙ 數(shù)字視頻通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸更靈活距離更遠(yuǎn)更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

⊙ 數(shù)字化后避免多次模數(shù)轉(zhuǎn)換降低圖像質(zhì)量。

本單位為廣播發(fā)射單位，結(jié)合工作實(shí)際，自行組織力量，設(shè)計(jì)、采購(gòu)、安裝、調(diào)試數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻圖像監(jiān)控、實(shí)時(shí)監(jiān)視、多畫(huà)面分割顯示、云臺(tái)控制監(jiān)視、錄像、畫(huà)面切換、視頻報(bào)警、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、回放檢索等多功能，鍛煉了隊(duì)伍，節(jié)約了經(jīng)費(fèi)。

2 系統(tǒng)需求改造與設(shè)計(jì)原則

隨著單位的不斷建設(shè)和發(fā)展，原有模擬監(jiān)控系統(tǒng)落后，易受干擾，不能滿(mǎn)足需求，我們決定停用原有的模擬監(jiān)控系統(tǒng)，組建數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，方便統(tǒng)一管理和查看。我們?cè)趩挝辉簝?nèi)重要位置設(shè)置16路監(jiān)控?cái)z像頭，在播音值班室和單位門(mén)衛(wèi)值班室設(shè)立監(jiān)控中心，保證了24小時(shí)有人值班執(zhí)勤，隨時(shí)監(jiān)控、調(diào)用和查看每個(gè)攝像頭的即時(shí)圖像，同步查看實(shí)現(xiàn)視頻的錄制、回放、抓拍等功能。

遵循技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的原則，綜合考慮施工、維護(hù)、操作等因素，并為日后的發(fā)展、擴(kuò)建、改造等留有擴(kuò)充的余地，具有科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、安全性、可操作性和可擴(kuò)充性。

3 高清視頻監(jiān)控的組成

3.1 高清視頻監(jiān)控架構(gòu)

高清數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)一般由前端部分、控制部分、傳輸部分、存儲(chǔ)部分及綜合管理平臺(tái)組成。

（1）前端視頻源部分：前端網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)（IPC）完成視頻信號(hào)的輸入功能，同時(shí)具備音視頻采集及編碼，完成監(jiān)控信號(hào)的音視頻輸入，把視頻、音頻信號(hào)壓縮編碼，形成IP數(shù)據(jù)包，利用網(wǎng)絡(luò)傳送到指定的目的地址。通過(guò)后端控制平臺(tái)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)查看，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求。現(xiàn)行單位安裝的所有攝像頭有定焦槍式攝像頭、定焦半球式攝像頭及半球云臺(tái)攝像頭三種（見(jiàn)圖1）。

圖1 攝像頭種類(lèi)

（2）交換網(wǎng)絡(luò)部分。

（3）存儲(chǔ)部分：所有的存儲(chǔ)設(shè)備可以根據(jù)需求靈活部署不同地點(diǎn)，本單位在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)部門(mén)的需求，劃分為三個(gè)高清硬盤(pán)錄像機(jī)分別存儲(chǔ)不同區(qū)域的視頻流。授權(quán)管理用戶(hù)可以通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)錄像機(jī)方便查看、下載視頻數(shù)據(jù)。

（4）顯示部分：視頻顯示部分完成視頻信號(hào)的解碼及輸出顯示，這部分主要包括電腦顯示器、高清平板電視。把來(lái)自前端IPC設(shè)備傳送過(guò)來(lái)的組播IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)字化解碼，還原成視頻信號(hào)后輸入到電腦顯示器及高清平板電視。

（5）控制及管理部分：這部分完成對(duì)所有監(jiān)控設(shè)備、業(yè)務(wù)的管理及控制，提供對(duì)設(shè)備、用戶(hù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理功能。此外，數(shù)字視頻監(jiān)控平臺(tái)軟件可以實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)界面，通過(guò)B/S架構(gòu)的Web客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)。Web客戶(hù)端集管理、報(bào)警、監(jiān)控業(yè)務(wù)于一體，可以實(shí)現(xiàn)完善的監(jiān)、控、查、管、用日常業(yè)務(wù)操作和管理功能，并通過(guò)完善的用戶(hù)權(quán)限機(jī)制，對(duì)用戶(hù)提供不同的功能界面。

3.2 高清視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

監(jiān)控單位劃分為院內(nèi)辦公樓區(qū)域和播音發(fā)射機(jī)房?jī)蓚€(gè)部分，在各個(gè)重點(diǎn)區(qū)域總共加設(shè)到15個(gè)攝像單位。

（1）院內(nèi)辦公樓（14個(gè)）：A辦公樓入口（1）、B單位大門(mén)（1）、C大門(mén)入口（1）、D公寓樓后（1）、E籃球場(chǎng)（1）、F加油機(jī)（2）、G曬衣場(chǎng)（1）。

圖2 高清視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

（2）發(fā)射機(jī)房（7個(gè)）：H機(jī)房入口（1）、I機(jī)房大廳（3）、J機(jī)房低壓柜（1）、K機(jī)房高壓柜（1）、L天線(xiàn)倒換閘（1），見(jiàn)圖2。

3.3 硬件組成

整個(gè)局域網(wǎng)要對(duì)15個(gè)攝像頭的統(tǒng)一查看管理，就需要帶寬夠用的高清硬盤(pán)錄像機(jī)，我們根據(jù)現(xiàn)有條件分別用三臺(tái)某型號(hào)的高清硬盤(pán)錄像機(jī)，網(wǎng)口帶寬200M，公用硬盤(pán)大小為6TB，這樣就可以保存720p一個(gè)月的監(jiān)控畫(huà)面覆蓋存儲(chǔ)，經(jīng)測(cè)試200M的LAN帶寬帶動(dòng)15個(gè)攝像頭未達(dá)到擴(kuò)展上限。

4 硬件初始化

4.1 硬盤(pán)錄像機(jī)的初始化

由于都是基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字設(shè)備，所以接下來(lái)就是設(shè)置自己網(wǎng)絡(luò)的IP段。通常都會(huì)有兩種設(shè)置方法：一是直接在高清硬盤(pán)錄像機(jī)軟件系統(tǒng)輸出顯示器設(shè)置；二是用PC或筆記本訪(fǎng)問(wèn)Web設(shè)置。

接上顯示器打開(kāi)錄像機(jī)電源就會(huì)顯示登錄界面（見(jiàn)圖3），登錄后就到了功能主界面，大部分設(shè)置都在這里操作（見(jiàn)圖4）。進(jìn)入“系統(tǒng)配置”來(lái)設(shè)置自己網(wǎng)絡(luò)段的IP參數(shù)，點(diǎn)擊“通道管理”這個(gè)選項(xiàng)，就可以完整地管理和設(shè)置整個(gè)IP段里上線(xiàn)的攝像頭。首先是保證攝像頭都在的地址段里，非常方便的是只要點(diǎn)擊“搜索”，就可以搜尋到段里所有攝像頭，全選勾上“快速添加”，所有攝像頭都添加進(jìn)了管理框。這樣就可以對(duì)每個(gè)攝像頭的圖像參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如“OSD配置”、“圖像配置”、“云臺(tái)配置”三項(xiàng)主要的參數(shù)配置，配置完就可以預(yù)覽16畫(huà)面圖像。在預(yù)覽畫(huà)面也可以點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵出來(lái)的菜單欄進(jìn)入功能界面；點(diǎn)擊“回放”就可以查看硬盤(pán)錄像機(jī)保存的錄像日志，自動(dòng)覆蓋保存將近一個(gè)月的錄像回放。在一個(gè)局域網(wǎng)段里，任何一臺(tái)PC終端都可以通過(guò)Web訪(fǎng)問(wèn)管理修改任何一個(gè)攝像頭。

圖3 錄像機(jī)登錄界面

圖4 錄像機(jī)功能主界面

4.2 IP攝像機(jī)初始化

IP攝像機(jī)登錄IPWeb管理，把電腦筆記本IP和攝像機(jī)初始IP設(shè)為一個(gè)段內(nèi)，網(wǎng)線(xiàn)連接后訪(fǎng)問(wèn)攝像機(jī)初始IP，一般默認(rèn)192.168.1.1，登錄用戶(hù)名及密碼默認(rèn)admin。點(diǎn)擊“配置”，攝像機(jī)的IP參數(shù)修改都在這里面。點(diǎn)擊“圖像”就可以修改攝像機(jī)自身的顯示效果的各種參數(shù)，如聚焦模式、曝光模式、日夜轉(zhuǎn)換、背光補(bǔ)償?shù)取?/p>

5 監(jiān)控軟件功能

（1）多畫(huà)面監(jiān)視：1/4/6/8/9/16畫(huà)面分割模式，支持不規(guī)則畫(huà)面分割，可以通過(guò)簡(jiǎn)單操作實(shí)現(xiàn)放大、還原、全屏、圖像交換等操作，可以通過(guò)拖放攝像機(jī)圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同攝像機(jī)圖像的監(jiān)視，簡(jiǎn)單易用，并且可以拍照、設(shè)置圖像循環(huán)播放等。

（2）錄像和回放：為增強(qiáng)錄像的靈活性，軟件同時(shí)提供了多種錄像方式，有自動(dòng)錄像、手動(dòng)錄像、預(yù)置點(diǎn)錄像等。

自動(dòng)錄像是指在軟件中設(shè)置服務(wù)器的錄像時(shí)間段，當(dāng)客戶(hù)端軟件所運(yùn)行的電腦系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)入設(shè)定的時(shí)間段后，自動(dòng)把這一時(shí)間段的圖像記錄下來(lái)。

使用手動(dòng)錄像方式時(shí)，只能通過(guò)人為地去控制才能起作用。

預(yù)置點(diǎn)錄像是在軟件中預(yù)先設(shè)定攝像機(jī)的觀測(cè)點(diǎn)，當(dāng)服務(wù)器接受到報(bào)警信號(hào)時(shí)，觸發(fā)攝像機(jī)快速準(zhǔn)確地回到預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)。一臺(tái)球機(jī)一般最多可以設(shè)定63個(gè)預(yù)置點(diǎn)。

（3）斷電后自動(dòng)連接功能：當(dāng)軟件處在播放或者錄像狀態(tài)時(shí)，如果此時(shí)視頻服務(wù)器停止供電，那么軟件將停止播放圖像或錄像，但是如果視頻服務(wù)器正常供電后，軟件將自動(dòng)連接服務(wù)器，同時(shí)恢復(fù)原來(lái)的播放或錄像，無(wú)須人工干預(yù)。

（4）遠(yuǎn)程控制配置查看調(diào)節(jié)碼流：遠(yuǎn)程控制云臺(tái)的上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)，鏡頭光圈、焦距、變倍的調(diào)節(jié)，也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程燈光的控制。還可以遠(yuǎn)程登錄到服務(wù)器上，配置服務(wù)器的各項(xiàng)參數(shù)，如修改用戶(hù)名、密碼、IP地址、調(diào)節(jié)碼流等。

（5）雙向語(yǔ)音對(duì)講：即通過(guò)電腦可以與遠(yuǎn)程視頻服務(wù)器安裝的修理點(diǎn)進(jìn)行雙向的語(yǔ)音交流。

（6）報(bào)警功能：視頻服務(wù)器可以輸入4個(gè)報(bào)警信號(hào)開(kāi)關(guān)，如紅外報(bào)警，煙感報(bào)警等，輸出4個(gè)報(bào)警信號(hào)開(kāi)關(guān)，如警笛等。

（7）多播功能：在LAN環(huán)境下，每一個(gè)攝像機(jī)允許無(wú)限多用戶(hù)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)，并且只占用一個(gè)通道的帶寬。

（8）自動(dòng)巡檢及跟蹤功能：對(duì)某一攝像機(jī)設(shè)置一些預(yù)置點(diǎn)，程序可以控制攝像機(jī)在這些預(yù)置點(diǎn)不停地做巡檢。跟蹤功能，當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體或人時(shí)攝像機(jī)將自動(dòng)跟蹤。

（9）軟件界面（見(jiàn)圖5）。

圖5 軟件界面

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高清數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)在前期就要充分論證，包括系統(tǒng)的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、安全性、可操作性、可擴(kuò)充性；在系統(tǒng)建設(shè)中期根據(jù)實(shí)際情況不斷完善和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并注重產(chǎn)品硬件的選型，軟件的功能深化設(shè)計(jì)；系統(tǒng)建設(shè)后期做好安全策略的配置和人員的權(quán)限規(guī)劃控制。

Analysis and Construction of HD Digital Network Surveillance System

Huang Hexiao
(Voice of strait broadcasting station, Xiamen, 361024)

Nowadays HD digital network surveillance system is the mainstream solution of monitoring system. The transmission of code stream from HD monitoring cameras requires sufficient network bandwidth and storage，therefore it’s necessary to make rational planning for network constructions. With the construction of HD digital system in the writer’s company as an case, the paper elaborates the network architecture and topological structure of the entire HD surveillance system.

HD; digital surveillance; architecture

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.09.012

TN919.8 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：B

1672-7274（2015）09-0049-04