关于大型闭路监控系统解决方案的分析

关于大型闭路监控系统解决方案的分析2009-02-2123:50来源:作者：网友评论0条浏览次数1闭路监控一直是人们关注的应用技术热点之一，它以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多场合。闭路监控系统的技术水平，直接反映了不同阶段电子与通讯的技术状况。在大型CCTV闭路监控系统的建设中需要监视的图像数量多、传输距离较远、分控用户数量多、操作功能强大，因此对于整个系统的传输和控制方式以及系统可以实现的操作功能提出了非常严格的要求。·大型闭路监控系统的定义以前对于大型闭路监控系统来说没有一个严格的定义，各种闭路监控系统建设的目的和需要实现的功能不同，因此整体结构和器材设备的选择也有所不同。以前对于大型闭路监控项目的理解一般都是以视频图像的总容量来衡量系统的规模而不是十分重视闭路监控系统的结构以及其它诸如声音复合、报警联动以及分控用户数量等辅助设备和功能，因此像智能大厦中超过百路图像的闭路监控系统一般就归入大型闭路监控系统。在大型CCTV闭路监控系统建设的初期，控制方式比较统一，一般都是使用大容量单矩阵集中式管理的控制方式，除了中心控制室外其他的用户都作为分控用户以不同操作级别来限制各用户的操作权限。当时系统建设的技术重点是在传输介质上的选择，尤其是在闭路监控点距离中心控制室比较远的时候，常用的同轴电缆基带传输方式已经不能满足要求，因此微波传输、光纤传输、高频载波传输等方式应用到各种要求不同的闭路监控系统之中。但无论是使用何种传输介质，此时的闭路监控系统从图像信号上来说还是属于模拟图像传输的方式，随着光纤传输的发展与普及，图像信号传输已经不再是闭路监控系统关注的焦点。同时数字化视频技术的飞速发展不仅使图像闭路监控网络化变成可能，同时在图像记录、索引、控制等方面都出现了质的飞跃，在不久的将来我们完全可以获得一个以数字化视频信号为基础的网络化综合性视频闭路监控管理系统。模拟视频闭路监控系统在面对数字化视频产品的不断冲击下在也在不断地进行完善和发展，尤其是在大容量、分布式组网方面有了长足的进步，并凭借模拟系统技术的成熟性、设备的可靠性、功能的完整性在闭路监控系统尤其是大型远程闭路监控系统中与数字视频产品分庭抗礼。因此，系统控制方式和构架的多样化使得当前对于大型闭路监控系统的定义已经不仅仅局限于视频图像的数量，而使从整个系统构架上来进行定义，凡是在整个系统可以、需要或能够构建多个分控站点或成为控制节点的系统可以称为大型闭路监控系统。二、大型闭路监控系统的特点当前的大型闭路监控系统一般多应用在城市交通、高速公路、机场、港口、码头等重点项目中，与一般的中小型系统相比具有如下特点：⒈控制站点多，系统视频容量大。大型闭路监控系统最大的特点就是可以实现多站点（节点）、多级别的联网控制，无论是以模拟图像信号传输还是以数字化视频信号传输，整个系统最终可以实现网络化的闭路监控，在任意站点上都可以调用、控制网络中授权访问的图像资源。每个站点本地闭路监控的图像容量不一定很大，但是一旦形成一个综合性网络闭路监控后总体的视频数量将会大增。⒉控制用户多，对分级、授权要求高。传统的闭路监控系统中分控用户受到中心控制器的限制，并且分控用户所需的视频信号和通讯信号同样需要传输链路的支持。控制用户越多，对于用户的管理要求就越高，以避免控制上的冲突造成系统管理的混乱。⒊图像切换控制的功能强大。由于图像的数量增多，闭路监控中心对人力资源及显示设备的配置也受到场地、资金等多个条件的限制，因此实现图像一对一的监视是不经济的，也是不现实的，因此需要控制系统提供强大的图像切换与控制功能，能够最大限度地满足用户对实时图像监视的要求。⒋需要链路资源多。在大型闭路监控系统中，无论是前端设备到本地闭路监控中心还是各个控制中心之间的连接都要使用链路，同时传输的距离比较远，因此需要更多的链路路由和传输设备，而不像中小系统只是增加同轴电缆的数量即可增加系统的容量。⒌对系统可靠性要求更高。大型闭路监控系统对前端设备、终端设备的可靠性要求较中小系统更高。大型系统的前端设备往往安装在条件更为恶劣的环境，同时与控制中心的距离又十分远，有的设置安装在无人区域，因此一旦设备出现故障，不能像普通的中小系统可以及时进行维修更换。因此在大型系统中所有使用的设备无论是中心控制设备还是前端设备，都要选择质量更为可靠、效果更好的产品，另外从整个系统结构上来说，尽量能够做到不会因某个前端设备或控制设备的故障使得整个系统瘫痪。·大型闭路监控系统的实际解决方案在当前的大型闭路监控系统建设中，最为常见及应用较为广泛的使模拟分布式网络闭路监控系统和数字化网络闭路监控系统。这两种系统各有特点，同时又各有缺憾。由于当前的光纤传输技术的发展以及光传输设备的普及，光通讯已经不再是遥不可及的空想，因此对于视频信号传输方面的诸如干扰、衰减、匹配等问题都能得到很好的解决。系统结构固有的优劣和实现使用功能的是否强大成了系统解决方案评判的准则。一、模拟分布式网络闭路监控系统模拟分布式闭路监控系统是在原有的单矩阵集中控制系统的基础发展起来的，其目的就是满足当前大型系统中越来越多的联网需求。根据前端设备的安装的位置划分不同的控制区域，建立控制分中心或者称为远端站点。有时项目建设的需要也决定了在整个系统中会同时建设若干个远端站点。各闭路监控分中心建设一个以视频矩阵控制器为核心的相对独立的模拟闭路监控系统。然后将各个远端站点通过视频干线和通讯线连接起来形成一个分布式联网的综合性视频管理控制系统。可以单独建设一个站点作为闭路监控中心的中心站点使用，也可以使用所有站点中的其中一个作为闭路监控中心站点使用。这些站点的级别可以通过软件进行设置，站点之间可以进行图像及控制权的共享。这种实现方案之所以称为模拟方案是因为传输的视频信号始终是模拟的基带视频信号，图像信号从前端设备的输出通过传输、切换、处理一直到显示都是对模拟视频信号的处理与控制。与传统的模拟闭路监控系统相比，大型分布式模拟闭路监控系统的优点主要表现在：1.节省传输链路，费用降低。由于各个远端站点辖区的现场摄像机机就近传送到闭路监控分中心，因此整个链路的长度下降，同时各站点之间的视频干线数量与所有前端设备的数量相比成倍下降，使得在链路上的投资大大减小。2.结构灵活。分布式组网的闭路监控系统最大的特点就是结构灵活。各个站点的设置可以是任意地点、任意容量（当然会比系统总容量小得多）、任意时间的，站点之间包括闭路监控分中心之间以及各闭路监控分中心与闭路监控中心之间的互连也是任意的，站点的级别也是任意设置的。因此这种结构灵活的闭路监控系统更多地受用户控制，用户可以根据实际情况进行设置，而不像传统的模拟系统一旦选定设备型号，系统所能完成的任务更多地依赖矩阵本身的性能。3.各闭路监控分中心辖区内的摄像机为逻辑编号，操作简单。各站点辖区内摄像机的编号都是以1开始顺序递增的逻辑编号，在操作方面更为简单。例如一号站点闭路监控系统辖区的摄像机为1、2、3……；二号站点闭路监控辖区的摄像机同样是1、2、3……；依次类推，在作为控制总中心调用图像时先选择其它闭路监控中心的节点编号，后直接选择摄像机号码即可。避免了传统闭路监控系统中不同分控辖区图像编号不连续而造成的操作混乱。4.可靠性增强。任意一个矩阵故障只影响其本站功能及本站辖区的摄像机图像被其它相关站点的调用，其它站点及控制中心自身不受任何影响。5.单矩阵容量减小，价格降低，扩容更容易。可以理解分布式机构将原先容量庞大的矩阵分解为若干个容量更小的矩阵，从矩阵系统的价格特点来看，多个小容量矩阵价格总和往往会小于到容量矩阵的价格。另外对各闭路监控分中心来讲，将来的扩展是各个辖区前端设备，而不是所有扩展设备的总合，相对集中式结构，容量的扩展更为容易。6.机房设备、线缆大大减少，对机房要求降低。与集中式机构相比，闭路监控中心的设备大幅度减少，对中心机房的要求和压力减小。分布式矩阵联网结构当然也存在一些缺点，主要表现在：1.对矩阵要求高，可选择的品牌、型号少。2.控制中心不能同时对所有图像进行处理、切换，尤其是视频干线较少的情况。3.相对于集中控制结构来说，管理相对复杂。下图是一个典型的三个站点组成的分布式模拟闭路监控系统示意图。单独从每个站点的结构上看与传统的单矩阵控制系统相同，唯一不同的就是矩阵控制器必须具有联网功能。每个站点内部都有若干个辖区内的摄像机和分控用户，在控制室可以实现对图像的多种切换功能，如手动定点切换、序列切换、分组切换等，可以对前端云台镜头控制，可以实现前端图像切换与预置点调用组合，可以实现预置点巡游等等。各站点之间将矩阵联网通讯进行连接，同时根据需要确定互相传输的视频干线数量。例如站点1和站点2连接联网通讯信号，同时确定站点2向站点1上传视频干线以及站点1向站点2上传的视频干线数量。这样站点1的用户就可以在站点2向站点1上传的视频干线上切换站点2的图像进行显示，同时实现对云台/镜头的控制；站点2的用户也同样可以在站点1向站点2上传的视频干线上切换站点2的图像进行显示，同时实现对云台/镜头的控制。当然用户对图像的切换调用与控制受到用户本身级别和对各前端设备访问权限的限制，对于某个用户不能访问的摄像机，无论该摄像机位于本地站点还是远端站点，都不能被该用户调用。由此可见，在某个站点上同时显示的远端站点的图像数量是由远端站点上传到该站点的视频干线数量所决定的。而传统单矩阵集中式结构中，所有的前端摄像机图象及控制信号将通过传输链路集中到控制中心的矩阵控制器上，在控制中心设有一个或几个不同级别的控制键盘可以对图像进行切换及前端设备的控制。其他地点和使用部门等作为矩阵系统的不同级别分控用户，配置分控键盘和若干个矩阵的视频输出。优点：1.便于集中管理，控制中心可以同时对所有的前端图像进行处理、监视。2.对矩阵系统联网性能要求不高，可以选择的品牌、型号较多。缺点：1.使用的链路过多、费用大。2.机房设备多、线缆多，对机房要求较高。3.一旦矩阵设备故障，系统将瘫痪。4.分控用户图像切换不便。5.大幅度扩展困难，或者与矩阵价格产生矛盾。综上所述，在使用模拟矩阵控制器为核心的闭路监控结构中，越来越多地倾向于分布式联网结构。二、数字化网络视频闭路监控系统随着科学技术的飞速发展，特别是计算机和通信手段的不断发展进步，高科技手段已深入了各个领域：工业控制自动化、办公自动化、楼宇自控、智能建筑等已遍地开花，数字化技术已渗透到社会生活的每一个角落，传统的模拟闭路监控系统也面临着数字化的发展，应该说数字化是视频闭路监控的发展方向。数字化网络视频闭路监控系统的原理是充分利用了当前的数字视频压缩技术将模拟视频信号经数字压缩转换成为一种可以在基于TCP/IP网络上传输的特殊数据流，利用当前发达的网络技术实现远程的图像闭路监控。因此其核心是视频图像的压缩和网络传输。由于数字化视频技术是一种发展中的全新技术，因此从技术上不仅仅受到图像压缩方式的影响，同时还要受到计算机信息处理方式、网络传输设备等多方面的影响。在当前的闭路监控系统中，数字化的解决方案多种多样，有以基于DVR数字化控制器的解决方案，以视频网络服务器和综合视频管理平台为核心的解决方案。通常以DVR为核心的数字化解决方案局限于DVR容量以及当前计算机硬件及软件的信息处理能力，多使用于中小型系统。而对于前端设备分布广、控制用户多的大型闭路监控系统，多以视频网络服务器和视频管理平台为核心的数字化解决方案。上图就是一个以视频网络服务器和视频综合管理平台为核心的数字化网络视频闭路监控系统的简单框图。从图中可以看出所有的前端摄像机图像输出后直接连入视频网络服务器转换成视频压缩信号，各个视频网络服务器都有独立的IP地址，将数字化的视频压缩信号直接连接到LAN/WAN中作为整个网络的视频共享资源。综合管理平台作为主服务器，安装有闭路监控系统服务器端的软件，包括数据库系统。服务器将所有前端网络视频服务器及前端闭路监控设备管理起来，并维护同它们的网络连接；同时，对所有网络中的用户实现授权管理，所有用户可通过网络上上任一台计算机登录到服务器系统，根