全数字化监控系统的监控中心解决方案

2007-04-06 00:00:00 责任编辑: boxer8888 收藏本文

    全数字化监控系统的监控中心解决方案
广州德特信息技术有限公司
一、综述
宽带网络应用的日趋普及以及数字技术在安防产品中的应用，为整个安防产业带来革命性的改变。在图像监控产品领域，数字网络技术的导入大大拓宽了产品的应用范围，使得以往费用代价高昂或难以实现的远程监控应用变得轻而易举，远程医疗会诊、远程幼儿看护、连锁店远程监控管理、街道治安远程监控、考场远程监控、海关进出口远程监控、网吧远程监控等新兴应用脱颖而出，市场前景日益广泛。
从发展的角度而言，数字监控部分取代乃至完全取代模拟监控、准数字监控，仅仅是一个时间问题。根据某安防专业媒体的调查分析资料显示：2003年国内安防业监控产品市场总额大约为30亿元（不含工程费用），其中以网络视频服务器为代表的全数字监控产品在其中所占份额为5%；今后三年国内监控产品市场总额将会以20%的增速发展，而其中的网络视频服务器类数字监控产品将会以75%的增速发展，从而在三年后使其在监控产品市场中所占比例由目前的5%份额扩大到15%左右。数字监控系统不仅符合信息产业的未来发展趋势，而且代表了监控行业的未来发展方向，蕴藏着巨大的商机和经济效益。
作为第三代全数字化监控系统的核心产品，网络视频服务器正日益受到安防工程商以及最终用户的关注。通过网络视频服务器，可以将传统摄像机捕捉的图像进行数字化编码压缩处理后，通过局域网、广域网、无线网络、Internet或其它网络方式传送到网络所延伸到的任何地方，千里之外的网络终端用户通过普通电脑就可以对远程图像进行实时的监控、录像、管理。
但是，在基于网络视频服务器产品的监控系统应用解决方案设计过程中，我们经常遇到的来自安防工程商或最终用户的一个问题就是：如何构建基于网络视频服务器的全数字监控系统的监控中心解决方案？
二、传统的模拟监控系统的监控中心架构
监控中心的主要功能是监视、控制管理和录像。在传统的模拟监控系统中，前端摄像机摄取的图像通过视频电缆或光纤传送到监控中心。为实现图像的监视、控制和录像功能，监控中心配备了包括监视电视墙、录像机、视频切换矩阵、画面分割器等繁多设备，系统结构复杂、操作繁琐且占用空间（如图一所示）。

图一 传统的模拟监控系统的监控中心结构示意图
但是，或许是模拟监控系统在用户心目中的形象惯性使然，即使在数字化时代设备愈加精简智能化的今天，我们的监控中心大厅一个比一个大而壮观，监控中心的屏幕一个比一个大，监控中心的监视器数量一个比一个多，媒体对这些系统的宣传也一个比一个来劲。然而,这恰恰是用户的舍本逐末，追求表面的监控中心的壮观而忽略了监控中心的实际功能效果。其实，在国外，许多监控中心往往在一间不太大的屋子里,有的甚至没有大屏幕,有的还无人值守,但功能效果不错。而且，处于网络时代的现代用户，其实每个人都可以通过自己的计算机终端部分地执行监控中心的功能。
三、全数字监控中心解决方案说明
1、全数字监控系统模式
由于采用不同的网络视频服务器设备类型，其组建的全数字监控系统的系统结构差异较大，因此在谈及全数字监控中心解决方案时，首先介绍目前主流的两种全数字监控系统模式。
系统模式一，硬件编码、硬件解码。采用这种方式构建的全数字监控系统，其前端采用编码型的网络视频服务器（下简称“编码器”）将模拟图像信号数字化编码压缩后，通过网络传送到监控中心；在监控中心，一方面利用电脑主机执行录像、管理控制等功能，另一方面通过解码型的网络视频服务器（下简称“解码器”）将数字压缩信号还原成模拟视频信号在模拟监视器上显示。其系统结构图如图二所示（为保证可比性，假设条件前端共有16个监控摄像机，要求监控中心配备4台监视器每台监视器4画面分割显示，下同。）。

图二 纯硬件编解码的全数字监控系统结构图
系统模式二：硬件编码，软件解码。采用这种方式构建的全数字监控系统，其前端采用网络视频服务器将模拟图像信号数字化编码压缩后，通过网络传送到监控中心。在监控中心，利用电脑运行专用的后台监控管理软件，执行信号解码还原显示、录像、控制等功能，需要特别指出的是：后台监控管理软件将数字压缩信号解码成数字视频信号并通过电脑显示器进行数字化显示。其系统结构图如图三所示。这里，电脑的数量通常根据显示器数量对等配备。

图三 硬件编码、软件解码的全数字监控系统结构图
2、优劣分析
 系统中心造价
根据我们的估算，采用系统模式一组建的监控中心设备投资要高于模式二至少30%以上。以下是两种类型网络视频服务器产品组建的监控中心投入设备对比表：

解码设备 显示设备 控制管理设备 录像设备
模式一 解码器，与系统前端编码器数量对等配备。 模拟监视器，如果需要多画面同屏显示，则需增加画面分割器。 电脑 电脑数字录像
模式二 软件解码 电脑显示器 电脑 电脑数字录像
备注 模式二的解码软件通常由厂家免费提供，因此投入为零。 模式二需要配备等量电脑主机，因此投入大于模式一。 两种模式的投入费用基本一致。 模式二电脑数字录像设备和显示电脑主机兼用，因此投入为零。

 系统显示效果
从以上分析我们知道，系统模式一通过编码器（即编码型网络视频服务器）将前端的模拟信号数字化压缩后传输至监控管理中心，在中心再通过解码器（即解码型网络视频服务器）将数字信号解压缩并转换成模拟信号在监视器上显示；而系统模式二通过网络视频服务器将前端的模拟信号数字化压缩后传输至监控管理中心，在中心通过监控主机上运行的专用后台监控管理软件将数字信号解压缩后直接在电脑显示器上数字化显示。
一方面，模拟信号转换成数字信号之后再将数字信号还原成模拟信号，必然会出现明显的失真、衰减等；另一方面，模拟监视器的显示效果本身就远不如数字化高分辨率的显示器。因此，从图像效果上而言，系统模式一远不如系统模式二。
 系统功能的可操控性
无论模式一或模式二，基本上都会采用电脑作为系统控制操作设备。但是，系统模式二电脑主机运行专用的后台监控管理软件，可执行信号解码还原显示、画面分割、分组轮巡、录像、前端云镜控制、前端网络视频服务器参数设置等功能，所有需要的控制功能均可以通过一台电脑主机完成。与系统模式二相比，系统模式一电脑主机的操控功能就少了很多，比如画面分割、分组轮巡等功能，除非再增加模拟画面分割器、矩阵主机等设备，否则根本无法实现。
 监控中心的可扩容性
系统的扩容主要包括前端监控点的增加、监控中心显示画面（显示设备的增加以及单显示设备上显示画面的增加）的增加。对于系统模式二，根据不同的扩容要求，监控中心仅需要增加显示电脑即可。而对于系统模式一，不同的扩容要求将会导致监控中心设备的较大程度调整，除了解码器和监视器数量的增加外，还需要增加或更换画面分割器设备，甚至要对监控中心的系统布线进行较大程度的改造。
从以上分析比较可以看出，无论系统造价、显示效果、功能的可操控性还是中心的可扩容性方面，系统模式二均比系统模式一更胜一筹。为了更清楚地说明系统模式二的监控中心结构和功能，以下以具体项目应用为例进行介绍。
四、实际应用案例说明
作为2003年广州十大明星楼盘之一的广州星河湾花园小区，其开发商从系统应用的实际需求出发，在综合比较分析国内监控市场上各种监控模式及解决方案的基础上，同时吸取前几年小区一、二期工程中所采用的基于硬盘录像机的准数字视频监控管理系统的经验教训的前提下，决定在小区第三期一区楼盘中采用基于网络视频服务器的第三代全数字网络视频监控管理系统。
广州星河湾花园小区第三期一区视频监控管理系统工程项目，按照实际需求规划配置108台摄像机，分别对小区内部楼道、楼内大堂与电梯口、地下室停车场、小区周边出入口等重要地点进行视频图像监控。系统共配备27台“翔视”DT-1004V四路网络视频服务器，分别安放在各楼栋的弱电房内。楼栋内以及附近地下车库的监控摄像机每4台摄像机就近接入弱电房内的网络视频服务器。网络视频服务器连入小区内部局域网将数字图像信号发送到监控中心。
开发商要求：系统监控中心通过电脑实现高度智能化控制管理，包括前端摄像机云台镜头控制、多画面同屏分割显示、画面分组自动轮巡切换、图片抓拍、电子地图等功能；提供实时、定时、报警触发、随时启停等多种录像模式以及对录像资料的智能化快速回放查询；系统监控中心要求以“电视墙”方式实时显示所有108路图像，并且可以任意调用、放大指定的图像；系统网内的主控管理电脑可以任意调用视频图像的录像资料。
根据上述要求，系统设计单位和设备厂家协商做出以下解决方式：
 由于翔视网络视频服务器后台的“翔视网络视频集中监控系统”管理软件具备最多16画面分割显示功能，而本系统总共有108路视频图像，全部要求实时录像和显示，因此，监控中心配置8台电脑并安装配套的“翔视网络视频集中监控系统”管理软件，其中1台作为监控主机，执行系统管理以及对前端网络视频服务器设置的功能，实时调用显示任意一路视频图像或回放任意一路的历史录像资料，执行对任意监控点摄像机云台镜头的控制，但不执行录像功能；另外7台电脑作为监控副机（其中6台每台负责系统内指定的16路视频图像的显示、录像功能，另外1台负责系统内余下的12路视频图像的显示、录像功能。）执行指定视频图像的显示、录像功能。
 7台监控副机均配备17英寸显示器，显示器固定安放在电视墙柜里，全屏显示直接组合成监视墙（即电视墙）；监控主机的显示器直接摆放在操作台上以便于日常操作管理；监控电脑机箱全部放置在机柜里。
 考虑到操作台空间的有限性，再加上日常控制操作以监控主机为主，因此所有电脑通过切换器共用一套鼠标键盘实现控制管理操作。
 监控电脑配置为：CPU P4 2.4G，内存512M DDR，显卡GFORCE4 128M，工控主板及机箱电源，每台电脑内置3个120G硬盘，用于存储录像资料（要求保存所有视频录像资料1周每天24小时，之后录像资料自动覆盖更新。）。
通过以上“7+1”的监控中心电脑管理解决方式，不仅完全实现了系统的功能要求，在图像显示效果上更胜于传统方式（传统的模拟监视器的图像清晰度远不如数字显示器），而且监控中心无须配备复杂、昂贵的大路数矩阵切换系统、画面分割器等就可以实现画面分割、切换、调用放大等功能。