模拟与数字两大监控系统应用分析比较

　　引言

　　当今的数字视频技术越来越完善，数字与模拟的比较分析也为业内人士津津乐道。笔者有幸参加了广州萝岗凯通楼智能化建设，该项目对数字及模拟视频系统都有应用，在此谈谈个人的相关体会。当然，本文并不想对数字或模拟的未来应用做一个定义，只希望结合实际进行分析，给行业的相应应用提供一点借鉴。

　　凯通楼位于萝岗区行政服务中心东南角，总建筑面积约1.9万平方米，地下一层、地上七层。利用成熟的视频技术监控大楼内外重要通道与区域，并显示和记录现场图像的系统。视频监控系统（CCTV）重点是对大楼内的周界、大厅、出入口、主要通道、重要场所、办证窗口、各层电梯厅、电梯轿厢、停车场等场所进行远程视频监视和录像。

　　与其它项目不同，凯通楼视频监控系统由两部分组成：一是以安全防范为主的安防监控系统，采用现在常用的模拟监控技术，也就是矩阵+DVR方式；二是以业务管理为主的行效监控系统，采用全数字监控系统，也就是编解码器+视频流服务器+存储方式。之所以采用如此设计，主要因为这两个系统的使用功能不同、管理部门不同，而这样使用正好充分利用了传统模拟系统和全数字系统的优点，我们先简单看看两系统的结构组成：

　　安防监控系统采用模拟系统

　　主要负责大楼的保安功能，由保卫部门管理，设备主要由84台各类摄像机、1台16路RS485控制码转换器、2台64路报警输入单元、14台8路数字硬盘录像机、1套视频矩阵、1台控制键盘、12台21″彩色监视器、2台42″专业液晶监视器、电视墙屏、机柜等组成。所有84路摄像机视频信号均需进入视频分配器，分别输出至硬盘录像机和视频矩阵，并且14台8路硬盘录像机的视频输出（14路）接到视频矩阵中。配置2台64路报警输入单元分别接收来自出入口控制管理系统41路区域报警信息、入侵报警系统60路报警信息。对于设置于室外的6台摄像机，需成套配置相应的视频、控制和电源防雷器。

　　行效监控系统采用全数字结构

　　主要负责大楼业务状况的监看、储存，由监察部门管理，前端由142台高分辨率摄像枪接入编码器，编码器带音频接口，可直接拾取现场音频，并通过视频专网、音频信号与视频信号实现同步切换、存储、调看、分析等功能。在3/F监察控制室设置控制中心。控制中心设置工作站1台、网络视频录像服务器一套、多屏图像处理器1台、中文版拼墙显示应用管理系统软件1套、17″液晶显示器1台、键盘鼠标1套、MPDP等离子126" 3×3拼接大屏幕1套。从视频网中经机架式解码器输出9路视频信号接至3/F监察控制室多屏图像处理器。

　　模拟监控系统的优越性分析

　　图像质量的比较

　　由于当前使用的工业摄像机即使是引入了DSP（数字信号处理）技术，也只是将光电转换后的模拟电信号数字化处理增强摄像机的整体性能，如背光补偿、电子快门等，以扩展摄像机的应用范围，输出的还是经过数/模转换后的模拟视频信号。在忽略信号传输恶化前提下，如果直接连接到模拟切换器或监视器将不会有更多的损失，例如，一般常用的CCD靶面像素752×582的彩色摄像机对应水平460至480线清晰度，无论是监视静态图像还是动态图像，用高于450线清晰度的专业监视器基本上可以反映现场图像的原貌。

　　而在数字监控系统中，摄像机的模拟视频信号输出后要输入到视频网络编码器上，从技术上讲，信号经过一级变换就会存在不同程度的损伤，况且视频网络编码器为了实现网络的传输所采用的压缩方式无论是MPEG-2、MPEG-4或者H.264都属于有损压缩，尤其是静态图像部分的信息会大幅度减少甚至丢弃，因此在图像还原时得到的已经不是能够真正反映现场情况的图像。

　　从实际使用效果来看，虽然这种差距已经很微小，但对于某些安全级别高的区域，高质量的籠-面图像取证还是很重要的。所以，对于以安全为主要功能的系统，模拟系统的该项优点值得肯定。

　　可靠性的比较

　　无论是大型监控系统还是小型监控系统，系统的建设除了为用户提供相关的监视、控制功能以外，必须重视的是要为用户提供一套可靠的系统。在使用相同的高质量前端设备后，控制系统的可靠性已经基本成为整个系统可靠性的衡量标准。

　　模拟监控系统中的各种设备都是经过了多年的发展、改进、完善，技术成熟、工艺严谨、维护容易，产品质量能够得到保障。尤其是国际、国内都具有相关的标准和法规，真正是有据可依。而数字视频技术毕竟是处于发展阶段的新技术，其产品的发展、完善还需要经历一段很长的时间，国内外也还没有真正出台一些对于产品的相关标准与规范；另外，当前的数字化产品尤其是作为功能实现核心的综合管理平台，多以INTEL芯片为内核的计算机和Windows操作系统为平台，对于长时间不间断运行并处理大量图像信息的能力与模拟系统相比还有很大的差距，产品的性能、质量一般都是以主观判断、产品销量、售后服务来衡量的，因此客观地说数字化产品的整体可靠性远比模拟系统差。

　　延时性的比较

　　这里提到的延迟包括控制信号的延迟和图像信号的延迟。对于模拟系统来讲，由控制设备产生的图像和控制延迟微乎其微，一般都是以毫秒计，是用户通过主观基本无法察觉的，产生大的延迟一般都出现在传输介质和传输设备上，在充分改良传输链路后，一般的模拟系统不会出现较大的延迟。

　　数字化系统的延迟就不容易被忽略，从系统结构上看可能传输的方式与模拟系统选择的相同，但数字网络化控制系统需要依赖已经建设好的网络系统，无论是LAN还是WAN，网络设备固有的延迟会累加到数字化监控系统中。另外，压缩方式如果使用的是数据包方式，那么在接收端接收的数据包肯定是若干时间以前的现场图像信息，对于实时监控要求较高的场合是不适合的；如果使用的是类似校验的实时方式也同样存在误码后校验的时间差。因此数字系统中的25帧/秒只是说明了图像的连续性达到要求，并不是解决了实际的实时监控问题。如果说图像的延迟还可以接受的话，那么控制信号的延迟就不能容忍，因为对云台操作后从图像上看到前端设备要在若干时间后才获得响应是不可想象的。

　　从凯通楼的实际使用效果来说，数字系统的问题并不突出，当然，这也得益于初期就建立的一个足够带宽的网络路由。

　　系统功能实现方法的比较

　　模拟监控系统的功能一般都是由硬件设备和内嵌的软件程序来实现的，可靠性强，而且已经按照功能模块化，一旦某项功能模块故障或损坏只影响其中的某项功能，也不会使整个系统瘫痪。而数字系统的功能绝大多数都是由管理平台的软件提供，一旦设备瘫痪或软件故障将使整个系统功能瘫痪，计算机系统固有的一些缺陷往往会影响到软件的运行。

　　所有传统模拟系统适合单一需求，成熟稳定；而数字系统适合于相对复杂的需求，对图像音频信号可提供分析功能。当然，功能复杂，自然在实现过程中的稳定性会受到影响。但这也许不应该说是一个缺点，而是数字系统在未来的完善中应该解决的问题。

　　系统保密性的比较

　　从理论上说模拟监控系统使用的是一个专线专用的封闭型系统，模拟视频信号在这个封闭的系统中运行是不太会遭到破坏或盗取的，因此安全性、保密性更强。数字监控系统是一个基于网络的开放型系统，使用功能基本都是由软件来实现，因此被侵入的可能性更大，其保密性比模拟系统要差得多。

　　数字监控系统优越性分析

　　传输方式的比较

　　模拟监控系统传输的是模拟信号，传统的视频信号是模拟信号，视频信号通常通过同轴电缆方式传输。在较短距离内，如200-300米，视频信号的衰减很小；如果超过一定距离，就需要视频放大器对视频信号进行放大，通常加一级放大器可延长传输距离200米左右。但是，在工程中如果对视频信号进行两级放大，图像就会明显失真，严重时图像则扭曲变形甚至出现黑色横纹。

　　数字监控系统是通过现有的分布极为广泛的计算机网络以及数字多媒体技术来传输视频图像，它传输的是经过编码的视频信号，是数字信号，这种传输方式随着Internet技术在全球的迅速普及，目前正在快速发展，这种方式也将成为未来视频监控系统的一个标准。

　　传输介质的比较

　　模拟监控系统在一路同轴电缆上只能传送一路视频信号，如果需要传输数据信号、控制信号或音频信号，就必须另外单独铺设电缆。

　　数字监控系统可以将视频信号、音频信号、控制信号压缩为一个TCP/IP数据包，通过同一网络电缆同步传输。

　　凯通楼行效监控系统需要监控办公现场的声音信号，所有数字系统的该项优点正好符合使用单位的功能需要，实现方便、效果佳。

　　远程传输的比较

　　模拟监控系统如果需要远距离的传输，一般采用专门光缆或微波进行传递，传输距离一般不会超过10KM，容易受到地形和线路的限制，且造价极高，一般用户难以接受，因此，不易推广应用。

　　数字监控系统采用现有分布极为广泛的计算机网络传输，传输方式简单便捷，不仅可以传输到世界的任何角落，而且还可以通过多种网络连接方式进行远程监看/控制，如：PSTN、ISDN、ADSL、CABLE MODEM、局域网、宽带网、专用网络等。

　　凯通楼行效监控系统的管理人员不可能采用保安式的24小时现场监控方式，所以采用数字系统，可方便管理人员采用灵活的时间及地点监控业务办公的情况，这应该是数字系统一个很突出的优点。

 　　图像显示方式的比较

　　模拟监控系统一般都直接在专门的视频显示器上显示图像。

　　数字监控系统不仅能够在专门的视频显示器上显示图像，还可以通过常用的计算机显示器来显示图像，方便了用户使用。

　　与上点一样，凯通楼行效监控系统的管理人员不具备也不需要保安监控室一样的环境，他们可采用灵活的监看方式。

　　操作界面的比较

　　模拟监控系统的操作界面一般是专用的控制键盘，以各种功能键、热键或其组合来完成常规的操作和编程。

　　数字监控系统是建立在计算机技术之上的，因此操作界面更为直观、友好，操作更加简捷、便利。数字监控系统对所涉及的视频监控、云台控制、图像异动检测、报警信号输入、继电器控制信号输出、报警联动操作等各项内容进行统一的管理，具有良好的人机交互界面。对使用的专业素质要求大大降低，在计算机不断普及的今天，数字化产品对用户的使用来说更容易接受。数字监控系统不仅可以通过数字键盘与鼠标来实现对操作界面的控制，还可以利用传统的专用键盘实现对操作界面的控制，相对模拟监控系统只允许专用键盘操作控制界面来说，操作更加方便快捷，能够满足各种用户的不同操作界面的方式。

　　凯通楼行效监控系统由于涉及到业务管理，所有相关的领导或管理人员都有可能登陆查询、调看，所有操作界面的通用性、普偏性尤其重要。

　　操作方式系统结构灵活性的比较

　　数字监控系统比模拟监控系统的结构更加灵活，扩张性更强。分布式模拟监控系统的灵活性只是相对于传统模拟系统来说的。如果系统需要扩展，无论是现场监视设备的增加还是控制用户的增加都必须与原有系统中的矩阵设备发生联系，当矩阵设备的容量达到一定极限时将使系统扩展产生困难，除非将矩阵彻底更换为容量更大的系统或是重新建立一个新的站点，相对投资较高。而数字网络化监控系统只需要在网络上增加相应的前端设备和客户端软硬件即可实现扩展，不仅方便而且经济。这也是模拟监控系统所不能比拟的优势。

　　随着业务需求，不排除凯通楼行效监控系统增加规模的可能，届时该系统的扩容会比较方便。

　　与其他系统集成的比较

　　在当前的弱电系统建设中都希望建立一个集成所有弱电子系统于一体的综合性弱电管理系统，因此如何实现系统集成是当前大型弱电项目建设的重点。模拟信号系统在集成方面远不如数字信号来得容易，原因就是当前的数字视频信号除了数字化压缩更利于传输外，更为重要的是已经转换为一种可以在TIP/IP网络传输的信号，如果所有的弱电子系统都按照基于TCP/IP网络传输实现了数字化控制，那么对各子系统的集成就变得十分简单。凯通楼需要集成的子系统包括：火灾自动报警及联动控制系统、楼宇设备监控系统、安全防范系统（包括CCTV子系统、出入口控制子系统/停车场管理子系统和入侵报警子系统）、电梯系统等。整个系统要求采用支持TCP/IP衆-议的100/1000M以太网，确保集成技术成熟、先进、稳定，达到方便用户使用的要求。

　　录像方式的比较

　　现有的模拟监控系统一般采用矩阵+DVR的架构方式，结构复杂。每个DVR各自独立，整个系统之间的DVR互不相干，当某个DVR出现故障时，系统若不能做到冗余备份的功能，则无法保证数据的完整性。

　　数字监控系统采用分散采集视频数据，集中存储录像的方式。存储设备完善的冗余备份功能，保证了录像数据的完整性，具有模拟监控系统无法比拟的优越性。而网络编码器的网络自动恢复功能，更为数字监控系统录像的完整性增加了双重保证。

　　因为对籠-面进行取证复核调查是凯通楼行效监控系统的主要功能，所以数字系统优异的储存功能给该系统的主要功能发挥提供了技术保障。

　　录像查询方式的比较

　　现有的模拟监控系统采用DVR录像，查询录像时需要先定位DVR，再定位摄像机，最后通过时间查询才能达到目的。查询起来非常麻烦，会浪费大量的时间。

　　数字系统采用智能化的管理，强大的数据库技术，让录像查询一步到位，不仅操作方便快捷，而且还节省了操作时间。

　　与上一点相同，因为对籠-面进行取证复核调查是行效监控系统的主要功能，所以数字系统优异的录像查询功能给该系统的主要功能发挥提供了技术保障。

　　智能化的比较

　　数字监控系统大大减轻了监控强度。数据监控存储工作看似简单，但很繁琐艰巨，责任重大。数字化监控系统的高度智能化，进一步把工作人员从枯燥无味的工作中解放出来，在提高安全性的同时，减轻了工作强度；强大的网络功能，免去了领导安全检查的辛劳；结合先进的编程理论，良好而友善的操作界面，更加有利于人机配合监视，提高了安全性。

　　同时，数字系统具备复杂功能的扩展性，它可以根据业务模式变化而变化；而模拟系统在单一安保系统中应用时，其稳定性、图像质量、原器件的稳定性等等优点都不可忽视。

　　小结

　　综上说述，脱离了具体的应用需求而单纯地谈模拟或数字的优缺点都是不合理的。面对新技术，分析自身需求，采用新技术的优点，同时也不盲目抛弃原有的成熟技术，对两者进行有机结合，才能收到更好的效果。（作者单位：广州开发区萝岗新城建设指挥部）