【文章內容簡介】 勝任大型監(jiān)控系統(tǒng)同時進行實時監(jiān)控的任務，為用戶的擴展提供空間 。 、先進的視頻編碼方式 基于遠距離的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控一個重要的難題就是視頻碼流的大小，長期以來網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)之所以不能廣泛地投入實用，實現(xiàn)遠距離監(jiān)控，就是因為視頻傳輸?shù)木幋a沒有很好的算法，造成的結果是視頻雖然可以在網(wǎng)絡上傳輸，但視頻碼流較大，在局域網(wǎng)等網(wǎng)絡帶寬有保障的情況下使用尚可 ，但要應用到廣域網(wǎng)上，受接入的帶寬限制，監(jiān)控圖像的質量必然差。解決的唯一辦法是用戶投入大量的金錢用于網(wǎng)絡的升級、改造，這樣在經(jīng)濟上客觀限制了網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的實用、推廣和發(fā)展。 我公司采用的最先進的視頻編碼技術，以很低的碼流實現(xiàn)視頻圖像的實時壓縮，使視頻實時傳輸?shù)拇a流大大降低，這樣很好地解決了低寬下傳輸圖像的問題，該項技術也被廣泛應用。 視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)對視頻的存儲及傳輸壓縮方式采用先進的 H263++、 H264 的網(wǎng)絡視頻壓縮技術。壓縮比和幀率可調，圖像壓縮比率 400700:1，傳輸質量非常理想（最高可達 30幀 /秒，分辨率 704*576），每通道只占據(jù) 256K 帶寬，還可以通過降低幀數(shù)來減小網(wǎng)絡帶寬—— 當每秒傳輸為 5幀時，帶寬只占用 50K。這種很高的圖像壓縮比可以適應于在窄帶上的傳送。 無論是與同族的視頻壓縮算法 MPEG1和 MPEG4相比，或是與 ITU的 ， 算法對視頻數(shù)據(jù)的壓縮率都占有明顯優(yōu)勢，這對于有效節(jié)省視頻監(jiān)控中寶貴的 IP帶寬資源具有巨大的優(yōu)勢。 ITU（國際電信聯(lián)盟）最近剛剛推出了 的圖像編解碼標準。在同樣圖像質量的情況下， 50%左右，而且 對網(wǎng)絡傳輸具有更好的支持功能 ， ，支持不同網(wǎng)絡資源下的分級編碼傳輸，從而獲得平穩(wěn)的圖像質量。 不僅可以應用在窄帶上（帶寬小于 64Kbps），還可以靈活的擴展到高質量、高清晰度的寬帶上。這就保證可以滿足了不同用戶的需求。隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展， 的應用已經(jīng)越來越普遍，成為了視頻編碼了最新標準。 本系統(tǒng)選擇 。 視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)的視頻編碼采用 方式，保證較小帶寬下非常好的動態(tài)視頻效果， 并攻克了 網(wǎng)絡不穩(wěn)定下畫面的流暢播發(fā) 這一業(yè)界公 認的技術難題。 監(jiān)控指揮系統(tǒng) 、數(shù)據(jù)傳輸技術 TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議是目前最流行也是最穩(wěn)定的網(wǎng)絡協(xié)議。監(jiān)控系統(tǒng)在 TCP/IP 網(wǎng)絡協(xié)議之上開發(fā)了專用通訊層，針對圖像數(shù)據(jù)的混合傳輸做了優(yōu)化處理，適合多點視頻和數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸，降低了系統(tǒng)資源的占用率。同時設計了專用文件傳輸協(xié)議，用于錄像文件的傳輸。該通訊層支持多種 TCP/IP協(xié)議的傳輸，包括 TCP、 UDP、組播等。 、 WEB 瀏覽技術 WEB瀏覽技術是目前在廣域網(wǎng)（ Inter） 上最流行的客戶端訪問技術。我公司充分借鑒并吸收其精華，通過增強監(jiān)控主機的客戶端管理功 能，在局域網(wǎng)上實現(xiàn)了客戶端的 WEB瀏覽。這樣，客戶機不需要安裝任何其它客戶端軟件，只要安裝了 IE 瀏覽器軟件，通過輸入視頻服務器的 IP地址，就可實現(xiàn)對遠程圖像的實時監(jiān)控。 、 流媒體管理技術 圖像監(jiān)控中心主站系統(tǒng)采用強大的 流媒體軟件技術 專門設計圖像監(jiān)控系統(tǒng)所使用的視頻服務器軟件。它的主要作用是根據(jù)網(wǎng)絡帶寬、流量和用戶的請求合理地分配各個視頻流數(shù)據(jù)的傳輸，并可以依據(jù)用戶網(wǎng)絡的實際情況采取網(wǎng)絡組播（ Multicast） 技術以降低多個用戶請求同一視頻流數(shù)據(jù)時的網(wǎng)絡流量。從而保證了圖像質量，有效降低了在多用戶并發(fā) 操作下的圖像延遲和帶寬占用。同時也保證了高級別用戶可以及時有效地獲取所需信息，而且圖像監(jiān)控系統(tǒng)的使用不會影響在同一網(wǎng)絡上其他系統(tǒng)的正常運行。 、 網(wǎng)絡數(shù)字視頻顯示技術 數(shù)字視頻流處理 (StreamVideo)是顯示系統(tǒng)中非常有特色的部份，通過此技術能非常容易的實現(xiàn)遠程視頻信號的處理與顯示。 在傳統(tǒng)的監(jiān)控應用中 ,從監(jiān)控攝像頭來的視頻信號 ,最常用的方法是使用視頻電纜傳輸，經(jīng)過視頻分配與切換器，將視頻信號送到不同的顯示設備之中。這是一種模擬的視頻傳輸與應用方式。 現(xiàn)在隨著遠程監(jiān)控的發(fā)展，視頻信號更多的采用網(wǎng) 絡壓縮傳輸方式，如下圖所示，從攝像出來的視頻信號經(jīng)過編碼與壓縮，成為數(shù)據(jù)包，然后再經(jīng)由網(wǎng)絡傳輸。在使用端再經(jīng)過解碼還原成標準的視頻信號，送到視頻顯示設備。這是一個模似 —— 數(shù)字 —— 模擬的傳輸過程。 監(jiān)控指揮系統(tǒng) 現(xiàn)在，隨著 IP 攝像機的發(fā)展，已經(jīng)能完全通過網(wǎng)絡全數(shù)字視頻方式顯示。前先，從IP 攝像機（傳統(tǒng)攝像機要加碼編設備）直接得到數(shù)字視頻流（以 、 MPEG4 或 MJEPG方式），經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸并借助于網(wǎng)絡組播技術（ MULTICASTING），直接送到顯示設備中。如下圖所示 : 網(wǎng)絡 視頻圖像 、網(wǎng)絡 RGB信號、模擬 視 頻、 RGB信號可以開窗方式顯示，窗口可任意縮放、漫游、拖拽、切換顯示具備圖像漫游、縮放等顯示功能，畫面的移動且不以屏為界；支持多種信號的同時顯示：能適應全制式標準 VIDEO（如 DVD、錄像機、攝像機等）視頻信號；支持不同分辨率（ 640480 2020 2020）的 VGA、 SVGA、 XGA的計算機圖形；對于整個系統(tǒng)，監(jiān)控指揮系統(tǒng) 輸入的視頻、計算機信號的顯示均 完全 實時顯示，圖像或圖形可單屏顯示，也可跨屏拼接，或整屏顯示，畫面無延時，無抖動；可以選擇任何一路視頻畫面在任一屏上顯示。支持各種制式的視頻圖像和不同分辨率（從 640480 2020 2020）的非網(wǎng)絡計算機信號（如計算機信號、影碟機、錄像機、攝像機、實物投影等）在大屏幕上任意縮放、輸入顯示；支持多路自適應以太網(wǎng)以及 TCP/IP 協(xié)議，可顯示各種數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對網(wǎng)絡信息的監(jiān)控 。 3． 1 VOIP 技術 VoIP是 Voice over Inter Protocol 的縮寫，指的是將模擬的聲音訊號經(jīng)過壓縮與封包之后，以數(shù)據(jù)封包的形式在 IP 網(wǎng)絡的環(huán)境進行語音訊號的傳輸，通俗來說也就是 IP電話、網(wǎng)絡電話 。 其基本原理是：通過語音壓縮算法對語音數(shù)據(jù)進行壓縮編碼處理，然后 把這些語音數(shù)據(jù)按ＩＰ等相關協(xié)議進行打包，經(jīng)過ＩＰ網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)包傳輸?shù)浇邮盏?，再把這些語音數(shù)據(jù)包串起來，經(jīng)過解碼解壓處理后，恢復成原來的語音信號，從而達到由ＩＰ網(wǎng)絡傳送語音的目的。ＩＰ電話系統(tǒng)把普通電話的模擬信號轉換成計算機可聯(lián)入因特網(wǎng)傳送的ＩＰ數(shù)據(jù)包，同時也將收到的ＩＰ數(shù)據(jù)包轉換成聲音的模擬電信號。 四、 系統(tǒng)規(guī)劃 、系統(tǒng)設計原則 根據(jù)整個系統(tǒng)的目標定位和 行業(yè) 需求的特點，我們按照如下原則設計、建設 行業(yè) 遠程網(wǎng)絡視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)： 1）系統(tǒng)平臺化 這個原則是首要的，系統(tǒng)軟件的設計采用平臺化，提供開放、靈活、易 用的軟件與數(shù)據(jù)接口，可以實現(xiàn)系統(tǒng)軟件的二次開發(fā)或多次開發(fā)。 2）標準化 網(wǎng)絡視頻監(jiān)控 指揮 系統(tǒng)就是要實現(xiàn)在網(wǎng)絡系統(tǒng)上的圖像傳輸和共享。本系統(tǒng)采用的產(chǎn)品均遵循網(wǎng)絡協(xié)議和傳輸標準的要求。 3）可擴展性 由于 行業(yè) 以后的需求會不斷發(fā)展，監(jiān)控數(shù)量將隨之擴大，只要增加前端設備和升級軟件，不用添加其他附加設備，以保證投資。 為了適宜未來系統(tǒng)擴展的要求，系統(tǒng)在滿足現(xiàn)有功能的基礎上預留足夠的設備容納性以監(jiān)控指揮系統(tǒng) 便系統(tǒng)擴充之用。系統(tǒng)中控制部件（軟、硬件）采用集中式結構、嵌入式等技術措施，可以方便靈活的進行擴充，充分保證系統(tǒng)在將來的適應性 。 靈活的組網(wǎng)方式，方便被監(jiān)控點的增加。 4）實用性 充分利用先進的技術和手段，建成一套先進實用的視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)，是我們這次設計的根本目的。因此，從 行業(yè) 角度出發(fā)，特別注重系統(tǒng)的實用、方便和直觀，強調系統(tǒng)的綜合能力和總體性能。 5）易用性 系統(tǒng)的界面和功能設計都因遵循簡潔易用和直觀易記的原則，具有一致、友好的人性化界面，易于使用和推廣，并具有可操作性。軟件在經(jīng)過簡單的培訓后，就可以在相當短的時間內就投入實際應用。對于系統(tǒng)的管理和維護人員，系統(tǒng)具有可管理和易于維護的特點。力求以最少的人力資源和技術要求，就能夠 實現(xiàn)該系統(tǒng)的維護，提供日常有效的運行支持。 6）可靠性 由于每一個設備均以分散的方式安裝于遠端的攝像機端，即使單個設備 發(fā)生 了故障也僅僅是影響到這個設備，而不至于影響整個系統(tǒng)。 傳統(tǒng)的 DVR系統(tǒng)實際上還是一個集中控制系統(tǒng)。所有的攝像機信號必須連接到 DVR主機。一旦 DVR主機失效，整個系統(tǒng)就會崩潰。 所以我們說分布式網(wǎng)絡化數(shù)字視頻系統(tǒng)的這些特點是傳統(tǒng)的 DVR（數(shù)字錄像機系統(tǒng)）所無法達到的。 7） 安全 性 在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，能夠保證已經(jīng)錄入系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)不會丟失，數(shù)據(jù)的完整性不被破壞，在系統(tǒng)恢復正常的情況后，停 頓的業(yè)務能夠繼續(xù)進行。對關鍵視頻監(jiān)控點對非正常情況地可采取靈活處理，保持連續(xù)不間斷運作。 8）規(guī)范性 系統(tǒng)設計必須按照軟件工程規(guī)范進行，提供需求分析說明書、維護手冊、用戶使用手冊等文檔。 、系統(tǒng)總體規(guī)劃 本系統(tǒng)設計中將本著真誠合作的態(tài)度， 采用先進、可靠的系統(tǒng)平臺架構，成熟、穩(wěn)定的軟硬件產(chǎn)品 。并且隨著應用的增長，做到逐步擴展，保護原有的投資，既要滿足現(xiàn)在的應用需求又能適應未來一定時間內的業(yè)務和技術發(fā)展，系統(tǒng)具有很好的靈活性和可擴展性。 系統(tǒng)的總體結構如下圖所示： 監(jiān)控指揮系統(tǒng) 系統(tǒng)邏輯架構 根據(jù) 行業(yè) 遠程 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求，我們提出了 “分布式結構體系統(tǒng)”的系統(tǒng)結構，采用 分布式 網(wǎng)絡 視頻接入、集中 權限 控制 、集中資源 管理。 與 行業(yè) 的分級結構相配合，整個系統(tǒng)分為： 監(jiān)控指揮主中心、 分級 監(jiān)控中心、 監(jiān)控點 系統(tǒng)針對 監(jiān)控點 進行實時監(jiān)控，監(jiān)控點是系統(tǒng)中的最基礎單位，只負責本地安全區(qū)的安全防范管理，同時負責與上級監(jiān)控管理中心進行聯(lián)網(wǎng)，上傳視音頻和報警信息等，接受監(jiān)控中心的遠程監(jiān)控、遠程控制、遠程指揮調度和異地協(xié)同工作 ,并可進通過該遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)點對點、一點對多點、多點對多點的實時遠程視頻會議、實時通信。監(jiān)控點不設立中心 服務器系統(tǒng)，只配備監(jiān)控終端設備和分控工作站等設備。 監(jiān)控中心負責對整個轄區(qū)內的監(jiān)控點進行統(tǒng)一管理，負責對轄區(qū) 監(jiān)控點 進行報警的應急處理、規(guī)范系統(tǒng)工作流程和對重大安全事件進行遠程指揮調度，以及對日常工作進行安全檢查，負責用戶授權訪問等管理工作，組織 相應 級別的視頻會議，和原有的視頻會議系統(tǒng)無縫連接等工作。同時我們將中心服務器等系統(tǒng)核心設備也配置在監(jiān)控中心，以實現(xiàn)統(tǒng)一的設備管理，并負責系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中存儲、安全信息管理和視音頻流的數(shù)據(jù)轉發(fā)。 監(jiān)控指揮系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件架構 行業(yè) 遠程視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)從系統(tǒng)軟件可分為傳輸及管理平 臺子系統(tǒng)，監(jiān)控中心子系統(tǒng)和監(jiān)控 點 子系統(tǒng)三個部分。監(jiān)控 點 子系統(tǒng)進行音視頻和報警等數(shù)據(jù)的前端采集處理并發(fā)布上傳到傳輸及管理平臺子系統(tǒng)，接收傳輸及管理平臺子系統(tǒng)轉發(fā)的音視頻數(shù)據(jù)流。傳輸及管理平臺子系統(tǒng)提供用戶認證、視音頻數(shù)據(jù)流傳輸轉發(fā)的底層聯(lián)網(wǎng)技術平臺，監(jiān)控中心子系統(tǒng)進整個系統(tǒng)的控制管理和數(shù)據(jù)存儲。 傳輸及管理平臺子系統(tǒng)由管理中心主機和多臺 中心管理服務器 構成。管理中心主機在可靠的容錯集群技術基礎上，通過網(wǎng)絡端口實現(xiàn)與監(jiān)控網(wǎng)點、監(jiān)控中心間的透明連接，實現(xiàn)系統(tǒng)信息的準確安全、及時暢通的傳輸和共享，實現(xiàn)及時必要的交互操 作，提供設備注冊過程服務。多臺 中心管理服務器 通過高效的分布式架構和負載均衡技術為監(jiān)控中心子系統(tǒng)和 ） 監(jiān)控 點 子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的視音頻數(shù)據(jù)流傳輸、轉發(fā)服務：提供控制信令傳輸信道服務，提供具有優(yōu)先級、雙向和單向、可靠和不可靠、實時和非實時等不同類型的數(shù)據(jù)傳輸通道，為緊急報警信息和其它特殊信息等提供不同的數(shù)據(jù)傳輸通道。 監(jiān)控 點 子系統(tǒng)由音視頻采集編碼、報警接入 /輸出、視頻會議和前端管理組成，并由視頻監(jiān)控終端設備協(xié)調統(tǒng)一起來組合構成。子系統(tǒng)具有實時采集音視頻、報警并準確記錄和現(xiàn)實突發(fā)情況，報警信息上傳，遠程視音頻通信等功能 。為監(jiān)控中心子系統(tǒng)提供本地視音頻和處理后的安全報警信息，對安全決策和應急行動提供原始數(shù)據(jù)資料。接收監(jiān)控中心子系統(tǒng)的決策命令，對外接的各種設備進行控制，并且接收監(jiān)控中心子系統(tǒng)的視音頻或轉發(fā)視音頻。 監(jiān)控中心子系統(tǒng)是在中心控制計算機運行環(huán)境和管理軟件的控制下，實現(xiàn)用戶管理、操作管理、視頻監(jiān)控和遠程指揮調度的綜合應用系統(tǒng)。子系統(tǒng)主要用于管理用戶的人機交互過程，一方面為管理員等用戶顯示各 監(jiān)控點 狀況和實時報警信息并進行遠程設備控制，另一方面提供用戶不同地域、不同區(qū)域的各 監(jiān)控點 ） 之間高效率的召開日常會議、學習培訓、異地指揮調度及異地協(xié)同工作等活動的需求。實現(xiàn)點對點、一點對多點、多點對多點的實時遠程視頻會議、實時通信和遠程指揮調度。 通過容錯管理服務器和分布式 中心管理服務器 的管理架構，可以將系統(tǒng)對網(wǎng)絡帶寬的需求降到最底，每個監(jiān)控點和監(jiān)控中心并不是直接到前端的視頻終端設備獲取視音頻，而是直接從中心管理服務器所分配的監(jiān)控服務器（ 中心管理服務器 ）上去獲取，這樣就避免了當發(fā)生多個監(jiān)控點或監(jiān)控管理主機同時獲取一個前端的視頻終端設所采集的信號時，對此監(jiān)控點的上行網(wǎng)絡帶寬要求非常高的局面，只需在每臺視頻監(jiān)控服務器的上行帶寬進行一定保障即可。 視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)包括下述主要功能： 監(jiān)控指揮系統(tǒng) 、電子地圖 系統(tǒng)支持電子地圖訪問， 以空間數(shù)據(jù)庫為基礎，將應用數(shù)據(jù)與地圖有機結合 ， 提供強大的空間分析和查詢功能，豐富的表達方式直觀地顯示結果 。 電子地圖系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)結構分為二個級別顯示，最高級為顯示整個系統(tǒng)范圍所轄的 監(jiān)控點 點的地