新型视频监控系统的发展

目录（一）、视频监控系统的发展历程1.1、第一代视频监控技术1.2、第二代视频监控技术1.3、第三代视频监控技术（二）、视频监控系统的发展历程2.1、视频监控系统概念2.2、视频监控系统的设计原则2.3、视频监控系统内容结构（三）、视频监控系统的现状3.1、模拟监控系统3.2、数字网络监控系统3.3、移动数字监控系统（四）、视频监控系统的发展方向4.1、数字化4.2、网络化4.3、智能化（五）、视频监控系统的工作原理和功能5.1、视频监控系统工作原理5.2、视频监控的功能（六）、视频监控的整体发展分析《新型视频监控系统的发展》电子信息工程技术摘要：本文论述了视频监控系统的发展历程，分析新型视频监控系统的具体内容。指出了未来视频监控系统的发展趋势。重点阐述了第三代视频监控系统的特点、发展方向，以及在发展的过程中所需要解决的问题。关键词：视频监控系统；数字化；智能化；网络化；应用一、视频监控系统的发展历程随着科学技术的发展，在短短的二十年里视频监控系统的发展大致可以分为下三代视频监控系统。1.1第一代视频监控系统在上世纪90年代初期以前．图像信息采用视频电缆、以仿真方式传辖的模拟监控系统是主流的视频监控系统。模拟监控系统主要应用于小范厨内的监控，监控图像一般只能在控制中心杳看。它的核心设备有：仿真视频矩蹿和磁带式最像设备VCR。”’模拟监控系统的特点是：系统设备多．造价昂贵．安装复杂．维护成本高；采用专用视频线缆，传输距离有限；远程传输需要增加信号放大设备，而且图像衰减严重，主要应用于大楼等区域的小范围内的监控。监控图像只能在控制中心(本地)查看；系统的可扩展能力差：对于已经建好的监控系统，如果需要增加新的监控点，往往是重新布线，新的设备不容易添加到原有的系统之中，要形成有效的报警联动很困难。模拟的监控系统中，由于各部分独立运作，相互之间的控制协议很难互通，联动只能在有限的范围内进行。模拟监控系统的优点是技术成熟、稳定。短距离实时性好，图像清晰。存在的问题是：经多级级联后视频图像质量严重下降，大规模视频源的控制与管理困难，系统的维护与监控困难，数据存储和调用困难。1.2第二代视频监控系统20世纪90年代中期，以数字控制的视频矩阵逐渐取代原来的模拟视频矩阵，用于模拟监控系统的录像机也被数字硬盘录像机DVR代替，磁带存储模式变成了数字存储录像，实现了将模拟视频转为数字录像。硬盘录像机DVR集合了录像机、画面分割器等功能，这一进步跨出了数字监控的第一步。在此基础上产生的全数字的视频监控系统，被称为第二代视频监控系统。它可以基于PC机或嵌入式设备构成监控系统。一般采用远端监控现场，有若干个摄像机和各种检测设备、数据设备与报警探头，监控系统利用视频压缩卡和通信接口卡，通过通信网络，将这些信息传到一个或多个监控中心。监控终端可以是一台PC机，也可以是由电视墙、视频矩阵等设备组成的多媒体监控终端。第二代监控系统特点：采用PC机作为控制主机，使用WINDOWS操作系统，系统易受病毒侵袭，容易死机，稳定性较差。采用集中式布线系统，即系统所有视音频线缆、控制线以及报警线缆都需要连接至监控中心，系统安装复杂，维护成本高。功耗高，需有人值守(需要外接报警主机)。需要使用静态IP，因此适合在局域网或专网中应用。存在的问题是：DVR受限于主CPU性能，动态图像效果变差，只适合使用在图像变化不大的环境，属分散型的业务模式，安全和稳定性差。几十台或上百台DVR很难组成稳定的联网系统，无法实现存储集中管理，视频信息的共享和综合利用困难，数据存储可靠性差。不同厂家的设备图像不能互编互解，客户只能选一个厂商产品。1.3第三代视频监控系统随着网络的日益普及和带宽的增大，视频监控也逐渐向远程监控发展，出现了基于嵌入式软件的网络视频服务器为代表的远程网络视频监控系统。网络视频服务器内置嵌入式实时操作系统、应用软件，从图像采集开始就进行数字化处理，解决了视频流在网络上的传输问题，这就使得传输线路的选择更加多样性，只要有网络的地方，就提供了图像传输的可能。摄像机传送来的视频信号经专用高效压缩芯片压缩后，通过Intemet／Intranet传送到监控中心。由于把视频压缩和视频处理功能都集成到一个体积很小的设备内，可以直接连入以太网，达到即插即看，省掉各种复杂的电缆，安装方便(仅需设置一个IP地址)，用户可通过专用软件做到实时观看。第三代视频监控系统是以网络为依托，以数字视频压缩、传输、存储和播放为核心，并能够处理音频和各种报警终端信息的传输、存储和播放。其特点是：基于IP网络的分布式监控系统架构，可扩展性和大规模部署能力有了很大提高，编码器／IPCamera通过IP网络直接接入，网络以单播为主；通过系统管理软件调度视频信号，通过解码器还原视频图像并输出到显示设备上；存储采用以本地存储为主。也有采用SAN技术；对编码器的控制通过厂商私有协议实现；在编码格式上多选用MPEG4的图像编码格式；体系架构进一步模块化，存储、网络都是相对标准化程度较高的产品。第三代视频监控系统一定程度上改善了监控封闭技术体系的现状。但它存在的问题是：视频编解码、网络、存储及系统管理软件的简单组合，四者缺乏有机的融合；缺乏强有力的网络支撑技术(规划、稳定性、QoS、安全等)。采用单播技术，对网络带宽需求高；存储多采用DAS、FCSAN等存储方式，视频信息共享、数据集中、存储的可扩展性等需提升。视频存储管理与监控前端的管理脱节；编解码器的控制及管理信令采用私有技术实现，为封闭技术体系。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控制技术也得到飞速发展。由于视频控制系统应用领域广泛，而且发展迅速，目前在国内外市场上，推出了数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两类产品。前者技术发展已经非常成熟、性能稳定，并在实际工程应用中得到广泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中的应用尤为广泛；后者是新近崛起的以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，该系统解决了模拟系统部分弊端而迅速崛起，但仍需进一步完善和发展。二、视频监控系统总体设计和分析2.1视频监控系统概论随着数字信息时代的到来，数字化高新技术产品日益增加和完善。各行业为了提高和完善生产、管理水平和增加竞争性，都争先采用完善的高新技术产品，视频监控系统就是信息时代的产物之一。视频监控系统是管理人员高质量管理的理想工具；也是公共安全、防盗防范必不可少的强有力的得力助手。利用它可以大大减少不必要的人力，实时监视可视区域，做到控制现场实际工作现状，实时快速的反映所发生的一切事物，便于管理者及时应付处理突发事件等。为了适应信息化的需要，按照视频监控系统的技术规范，并结合现代化需求的特点，本文采取先进合理的设计思想和较为完善的设备对视频监控系统进行了设计与实现，力争做到电子监控系统的可靠性和先进性完美结合。方案设计时充分考虑当前各项需求应用，又面向未来快速增长的发展需求，在系统整体功能设施配备时依据功能齐全、实用、使用方便、质量可靠、技术先进具有扩容能力；认真分析各系统产品的价格、功能、稳定性和可靠性，依据可靠性高、性价比高的原则，采用主流产品；按系统整体安全性高、性能稳定、可维护性故障少、系统操作简单的原则进行系统集成。总之要体现先进实用、操作方便、自动化程度高、安全可靠的总体设计思想。2.2设计原则在视频监控系统时，主要遵循体现以下几个特性：（１）先进性严格按照国家有关规定，结合具体情况，用最佳设计方案，采用先进成熟的技术设备和材料，既满足当前的需求，又兼顾未来高速的数据传输需要，使整个系统在一段时期内保持先进性和良好的扩展性，以适应未来信息产业业务的发展和技术升级的需要。（２）规范性视频监控工程，是一个先进复杂的综合性系统工程，从系统设计开始，包括施工、安装、调试直到最后验收的全过程,都应严格按照国家有关的标准和规范，作好系统的标准化设计和管理工作。最后提交正规的测试验收报告及全套施工图纸和技术资料供使用方存档。执行的主要规范内容包括中华人民共和国国家标准、中华人民共和国公共安全行业标准.（３）实用性和可扩充性在设计本监控系统方案的同时，应充分考虑到目前需要和将来长远利益。首先满足其基本功能需要，达到经济实用的要求，又应充分考虑今后的发展需要，具有可扩充性，充分保护现有的投资，而且具有较高的性价比。系统的建设要严格按照国家、地方和行业的有关标准与规范。在没有标准与规范的情况下，要参照国家、地方和行业的相关标准与规范，制订相应的标准与规范。系统的分析、设计、实现和测试要严格按照软件工程标准和规范，并尽可能采用开放技术和国际主流产品，以确保系统符合国际上各种开放标准.（4）可靠性视频监控系统的建设，直接影响着使用效果、外部形象及投资回报，因此系统设计必须安全、可靠，本方案已充分考虑采用成熟的技术和产品，在设备选型和系统的设计中采用最优化的方案。并从线路敷设、设备安装、系统调试服务等方面，充分满足可靠性的要求。（5）应用广泛性为了提供使用者（在过程监视中，一般指管理人员及各级领导者）的监视区域(生产区域)以外场所的远程监视的需要，只需在现有的机器上安装应用软件或直接使用标准浏览器（不需要任何安装），即可实现此需求。2.3视频监控系统内容结构视频信号处理部分应包括以下主要内容：在监控点设置视频信号采集用的摄像头；将摄像头摄取的视频信号通过视频电缆联入从事监控活动工作的控制室；在各个控制室利用视频分频设备及信号放大设备将视频信号分频放大处理后，一组信号用于现场的视频监控使用，另外的信号向其它控制室或调度室的信号提供；现场监控用的信号通过画面分割器或矩阵控制器与工业用电视监视器相连，完成现场的视频信息的监控目的。在调度室利用视频2分频设备将视频信号2分频处理后，一组信号用于调度室的综合视频监控使用，另一组信号提供给数字信号处理部分进行处理。三、视频监控系统的现状目前市场上的监控系统分为以下几种：3.1模拟监控系统模拟监控系统是一种传统的监控方式，由模拟摄像设备组成。模拟系统由模拟摄像头采集视频信息，并通过视频线或射频线路直接输出到监视器，同时由录像机实时将模拟数据记录下来存档。这种方式简单直接，成本低，适合短距离或现场监控。缺点是没有远程监控功能，录像质量较差，检索资料烦琐，需要经常更换录像带。3.2数字网络监控系统以太网技术的日益成熟，使得网络已经深入到各个生产、生活领域。利用公司现有的计算机网络来传输视频，可以充分利用公司的资源并节省成本。网络监控系统在某些领域已经取代了原有的模拟监控系统，并充分发挥了网络监控的优势。网络监控系统是由数字摄像设备采集视频信息，并以数字的方式通过有线网络传输到监控中心的设备，百兆以及千兆网络可以提供足够的网络带宽，以支持多个高质量并发视频流稳定地传输。缺点是必需依赖有线的网络，当被监控点没有固定网络的时候便无法传送实时的视像，并且受地形影响较大，对于需要移动监控的应用便无能为力。3.3移动数字监控系统相对于传统的模拟监控和网络监控来说，移动视像监控采用了更新的技术和方法。在通常情况下，被监控点和中央控制中心相距较远且位置较分散，利用传统网络布线的方式不但成本非常高，而且一旦遇到河流山脉等障碍或对于目标监控点不固定或移动物体（如运钞车、轮船等）的监控时，有线网络更是束手无策。此时，移动网络无可比拟的优势就体现了出来。在移动数字视频监控系统中，CDMA、GSM等网络主要扮演连接被监控点和监控中心数据传输链路的角色。通过移动网络可以将远程的多个监控点设备连接起来，进行视频传输；移动数字监控不受山川、河流、桥梁道路等复杂地形限制；加快建设周期、满足灵活机动应用需求。而CDMA1X技术在移动数字监控系统中的应用更具有得天独厚的优势，它的带宽更大，传输的速度也更快。四、视频监控系统的发展方向4.1数字化数字化是21世纪的特征，是以信息技术为核心的电子技术发展的必然，数字化是迈向成长的通行证，随着时代的发展，我们的生存环境将变得越来越数字化。视频监控系统的数字化是系统中信息流（包括视频、音频、控制等）从模拟状态转