监控技术发展史

1广州体育学院世界我的视界----视频监控探索广州体育学院现代教育技术中心郭西露[e-mail]2广州体育学院前言：视频监控是什么？监控查业务功能对应的业务流实时监视图像控制历史图像回放视频存储管理、维护，与其他业务系统集成联动等功能要求实时监控前端图像，一般前端摄像头数量大于后台显示器数量。设备认证、注册、配置信息，报警接收控制，摄像头焦距、转动控制。用于事后取证或调阅，对可靠性要求高，长时间海量存储。管3广州体育学院案例说明案例一：英国伦敦一共部署了340万摄像头，警察还配备了便携式摄像系统巡逻；监控系统的部署对犯罪形成了强大的威慑力，犯罪率相比较少了70%（实时监视！）案例二：08年9-12月，某校通过视频监控与巡逻校卫队员快速反应相结合的方式，分别在文科楼、逸夫楼前连续抓获偷盗自行车的犯罪嫌疑人3名；（现场联动！）案例三：05年7月，某校拍摄到1名犯罪嫌疑人在南校门停车场诈骗4万欧元的犯罪行为，9月此案告破；（事后追查！）案例四：06年底某高校内一辆面包车被盗，事后通过校门摄像系统追踪到车辆被盗出校情况，为公安部门最终破案提供了线索。（事后追查！）案例五：07年初江门发生一起碎尸案，事后通过邮局的监控系统发现犯罪嫌疑人邮寄碎尸的现场图像，但回放图像清晰度低，无法提取犯罪嫌疑人面部特征。（事后追查！）4广州体育学院视频监控发展简史视频监控经历了一段曲折的进化史:模拟监控－数字监控－网络监控－IP智能监控第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段5广州体育学院第一阶段—原始模拟系统摄像机电缆显示器电缆原始时期：摄像头通过视频线直接联到监视器，通过简单设备进行图像切换,点对点(一夫一妻制）。监视基本靠瞅控制基本靠手存储基本没有历史局限性6广州体育学院进化！—矩阵的出现什么是视频矩阵？：视频信号的切换设备，就是可控制的开关阵列监控矩阵：从70年代在美国诞生以来到目前有30多年历史。7广州体育学院矩阵的贡献：—模拟监控系统开始成型VCR摄像系统传输切换/控制/存储电缆控制键盘磁带机视频显示矩阵矩阵、磁带机等设备的应用，监控开始“脱胎成型”，形成了从视频源—传输—控制切换—存储—显示的完整系统！信号传输使用视频线缆，传输距离短；通过光端机延长传输范围但是使用磁带机存储，需要定期晒磁带，也不支持网络！光纤8广州体育学院模拟系统视频信号传输－传输方式2、模拟视频光端机光纤传输1、视频电缆直接传输3、非压缩数字视频光端机光纤传输视频1视频8视频1视频89广州体育学院问题：1、经多级级联接力后视频图像质量严重下降2、大规模视频源的控制与管理困难3、系统的维护与监控困难4、数据存储和调用困难模拟监控—现状和问题优势：1、技术成熟、稳定2、短距离实时性好3、短距离图像清晰噪声和干扰10广州体育学院第一代DVR：工控机/PCWindows操作系统＋图像采集卡＋硬盘＋磁带后备图像格式：M－JEPGMPEG－1（CIF、QCIF（QQ视频的分辨率））由于算法和可靠性的问题很快被淘汰第二代DVR：嵌入式为主（少量工控机）专用电路＋电子盘（精简WindowsorLinuxOS）＋硬盘图像格式：MPEG－4（流媒体格式）、MPEG－2图像分辨率：CIF4CIF嵌入式DVR一般可挂满8个硬盘，硬盘接口为IDE。工控机可挂满8个硬盘支持存储/传输分辨率QCIF、DCIF、4CIF、CIF、D1第一代PCDVR第二代PCDVR嵌入式DVR第二阶段：数字监控系统—故事从DVR说起多功能小强！—什么功能都有，虽然什么都不强数字硬盘录像机：江湖绰号--DVR11广州体育学院DVR在模拟监控中的使用—存储+网络DVR光纤视频源传输切换和控制电缆控制键盘视频音频存储视频显示矩阵方案中，DVR提供存储和网络功能，用硬盘取代了传统磁带机，免除了用户“期待阳光”的苦恼。同时提供了简单的网络功能，总算赶上了信息化社会发展的步伐。但是似乎进化还不够彻底…….12广州体育学院基于DVR的数字监控系统4/8/16路DVR音频信号Audio视频信号VideoMICMICMIC客户端1客户端12DVR根据硬件性能同时支持1～12个用户同时访问DVR实现了从图像编解码、存储、网络访问等多种功能，非常适合在16路以下的小系统应用13广州体育学院系统局限性分析—现状和问题优势：1、DVR兼有矩阵、数字存储、视频联网的多项功能，具备简单IP网络通讯功能。2、适合本地监控存储为主，网络浏览为辅的监控环境。3、硬件和开发成本低，通过大量定制开发能满足特定用户的功能要求。问题：1、DVR受限于主CPU性能，动态图像效果变差，只能适用与图像变化不大的环境。2、分散型的业务模式：安全和稳定性差，很难想象几十台或上百台DVR能组成稳定的联网系统。3、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。4、不同厂家的设备图像难以互编互解。客户只能选一个厂商产品。大型数字监控系统大量DVR/DVS大型数字系统怎么办？流媒体服务器组合14广州体育学院第三阶段：网络监控解决方案—DVR+流媒体服务器DVR视频/流媒体服务器群DVSDVRWEB浏览服务器多媒体主控服务器矩阵控制服务器视频管理数据库服务器GIS服务器电视墙显示服务器客户端15广州体育学院实时视频流的调度客户端软件第一步:客户端发起观看请求第二步:服务器向前端设备发起请求流媒体服务器硬盘录像机第三步:建立链路成功，视频流到服务器客户端软件第四步:流媒体服务器转发给客户端并可复制数据流给别的客户端。•传统网络监控方案中，您在发起观看请求时，常常觉得系统反应慢，下面解释了为什么需要长时间的等待：•需要观看前端某一路图像时，调阅时间长，需要耐心等待！前端出现故障网络或设备第五步:流媒体服务器回复给客户端设备链接失败，无法提供服务！16广州体育学院视频数据存储方式：大集中，大汇聚，大问题!DVRIP网（网络存储及流媒体服务器）IP-SAN交换机TCP/iSCSIDVS视频数据UDP/TS视频数据UDP/TSIP-SANTCP/iSCSI文件写入视频监控客户端数据检索调阅数据调阅优点：方便系统搭建，适用现有网络视频监控系统。存储设备可以任意布置。缺点：文件方式操作，系统资源开销大，处理大量数据，视频服务器压力变大；多台流媒体服务器管理复杂又当将军又作兵，最后只能手忙脚乱，疲于应付！17广州体育学院作为目前主要的数字解决方案之一，主要问题有：1、图像压缩、传输、交换、集成、控制和存储组成的“八国联军”---导致系统“三高”：集成技术要求高，集成成本高，维护管理成本高。2、监控图像需要经过流媒体服务器转发，延时增大；3、受限于大汇聚的系统架构及服务器处理性能，导致图像存储与网络传输存在瓶颈，多用户并发处理能力弱。系统局限性分析—现状和问题交通系统中，转盘的“转发能力”有限、“并行车道”不足，导致严重堵车！转盘的痛苦，流媒体服务器最理解！因为它们面临着同样的问题。18广州体育学院IP数据交换IP存储技术IP信令控制IP视频技术IP智能监控第四阶段：IP智能监控真正的全IP化的监控解决方案是未来监控系统发展的趋势19广州体育学院IP网络、IP视讯、IP信令、IP存储相融合的IP监控解决方案IP存储设备视频源传输、交换管理、控制视频音频存储视频显示视频编码器视频解码器视频管理服务器数据管理服务器视频客户端IP智能监控解决方案20广州体育学院智能管理控制智能应用高清图像质量高可靠性存储灵活扩展接入IP智能监控系统优势分析开放先进的体系架构21广州体育学院解码器解码器解码器前端编码器注册控制告警注册控制告警管理类注册，检索数据列表IPSAN数据管理服务器视频管理服务器客户端前端编码器前端编码器各施其责，各尽其能！1、存储流和实时流相分离，实时流支持组播，基于组播实现实时多人同时查看，具备更好的实时性，2、层次分明，分工明确；无服务器瓶颈，无时延瓶颈。3、各模块都使用专业设备，可靠性与处理性能更强。IP智能监控解决方案介绍实时监视图像存储回放查看通过网络分发复制，效率更高！领导最重要的职责是计划和管理；掌控全局而不纠缠其中！先向领导报个到，等领导分配工作累死的领导不是好领导电视墙22广州体育学院实时监控主界面通过客户端软件，可以实现实时监控和多种业务管理菜单栏工具栏查找区摄像机列表框监视器列表框实时监控窗口（通道1）实时监控窗口（通道0）状态栏视频快捷工具栏菜单栏工具栏查找区摄像机列表框监视器列表框实时监控窗口（通道1）实时监控窗口（通道0）状态栏视频快捷工具栏23广州体育学院ECER视频存储IPSAN视频存储IPSAN（NAS)支持高可靠大容量本地存储（高网络性能，减少对带宽的需求1、网络存储为主，同时支持本地缓存支持本地缓存，可保存网络故障时一定时间段内的图像；2、本地存储为主，对重要信息采用集中存储进行备份IP智能监控数据存储方式支可持网络存储和本地存储两种高可靠存储模式高可靠IPSAN网络存储，专业网络存储设备，数据保护更可靠！高可靠IPSAN网络存储，支持分布式部属统一管理。有效保证数据存储的可靠性！24广州体育学院IP网络视频管理服务器手工配置管理转变为平台集中配置及维护人工故障排除转变为故障自动告警及系统自动定位单点设备管理转变为全网统一管理人工存储配置转变为智能化的存储计划管理…管理灵活便利是IP的天然优势！IP智能监控数据管理方式统一管理！不再担心各厂家之间互相踢皮球了25广州体育学院管理员操作日志系统日志管理－提高安全管理可记录各网络管理人员的操作，并进行跟踪和审计网络管理操作完整记录用户操作日志系统管理员实时监控操作员操作用户admin的操作日志监控用户操作用户user的操作日志26广州体育学院实时反映拓扑节点和连接的状态与告警情况；支持对全网设备和连接定时轮询和状态刷新，实时了解整个网络的运行情况；通过拓扑节点直接查询设备的当前告警和设备的面板状态；多种颜色区分不同级别告警；根据图标颜色反映设备状态。电子地图管理－减轻管理难度连接状态指示设备状态指示27广州体育学院监控英雄榜门派江湖绰号主要功能描述模拟监控矩阵模拟监控系统主要控制设备光端机模拟监控系统中的传输设备，可大大延伸传输距离数字监控DVR数字硬盘录像机（支持本地存储）网络监控DVS数字视频服务器（不支持本地存储的DVR）流媒体服务器网络监控系统中的核心设备，主要完成码流转发、存储写入、设备控制管理等功能IP智能监控EC视频编码器，主要功能与DVS类似DC视频解码器，还原视频信号上墙显示ECR带本地存储的编码器（EC），可看成是DVR，视频管理服务器VM主要进行视频业务管理数据管理服务器DM主要进行监控图像的存储数据管理28广州体育学院基于IP的视频监控将占据主流29广州体育学院IP智能监控产品简介解决方案构成：管理系统编解码器网络系统存储系统iVS解决方案EC编码器ER带存储编码器DC解码器S75核心/汇聚交换机S36/31接入交换机MSR多业务路由器EPONONU模块EX1000SIPSANEX800IPSANVC视频管理客户端VM视频管理服务器H.264、MPEG2/4、MJPEG格式的视频编码、传输和解码，可支持本地高可靠海量存储或缓存。高清、双流，支持端到端IPSAN和单组播用于集中认证、注册、配置、控制、报警转发控制的信令服务器，用于媒体转发转换点播服务的媒体服务器。客户操作和管理界面。高可靠海量数字视频信号实时存储和备份存储，基于IPSAN架构的NVR网络视频录像机，支持NAS备份。用于存储系统配置管理自检和备份转换的数据管理服务器用于数字视频设备网络接入、汇聚、交换和进行组播优化过的系列交换机，用于边界安全接入并可扩展部属媒体服务的专用路由器，支持EPON和SFP接入的模块、业务板。DM数据服务器MS流媒体服务器四大平台为一体30广州体育学院校园监控解决方案一（适用大型校园）电视墙IP-SAN存储管理服务器DM视频管理服务器VM核心交换机解码器VC客户端控制键盘监控中心接入交换机VC客户端控制键盘接入交换机控