城市視頻監控系統的設計實現

李陽德

【摘要】 我國城市化進程加快，在大中城市里，由于大量的流動人口涌入，貧富差距的加速等社會矛盾的陸續上升，就業與城市接收能力的限制，導致各地在經濟發展過程中出現交通、治安、資源等大量的新的城市管理難題，因此運用現代化電子技術、通信技術，新的城市視頻監控系統已成為社會管理的重要工具之一。

【關鍵詞】 視頻監控 攝像機 編碼 IP-SAN

一、視頻監控技術發展過程

幾十年的時間，視頻監控系統從最初的模擬視頻監控到數字視頻監控再發展到現在的網絡視頻監控。從技術角度出發，視頻監控系統發展劃分為第一代模擬視頻監控系統（又稱閉路電視監控系統）（Closed Circuit Television，簡稱CCTV），到第二代基于“計算機+多媒體卡”的數字視頻監控系統（DVR），到第三代完全基于IP網絡的視頻監控系統（IPVS）。

1.1第一代模擬視頻監控系統

第一代模擬視頻監控系統是傳統模擬閉路視頻監控系統。該系統是在1970年左右出現，并得到了大力推廣和充分應用。第一代模擬監控系統的設備由四個部分組成，即前端的信號采樣、中間的信號傳輸、后臺的切換控制和顯示部分。

1.2第二代視頻監控系統

第二代視頻監控系統又稱為數字視頻監控系統，其核心設備是硬盤錄像機（DVR）。硬盤錄像機是在1990 年初面世的，其在21世紀初獲得了廣泛的應用。

1.3 第三代視頻監控系統

第三代視頻監控系統又稱為網絡視頻監控系統，在近十年里，其發展勢頭可謂迅猛，已得到市場的普遍接受。其系統構成的主要組件有網絡攝像槍、編碼（解碼）器、監控平臺、存儲服務器。

二、視頻監控系統關鍵技術介紹

視頻監控系統涉及的技術很多，關鍵技術主要有六大類：數字視頻壓縮與編碼技術、數字視頻的網絡傳輸技術、海量視頻數據的存儲技術、視頻監控場景中的人/物體的識別與跟蹤技術、視頻監控場景中的運動檢測與告警技術、IP-SAN存儲技術。本文主要涉及數字編碼技術和視頻存儲技術。

2.1 MPEG編碼技術

視頻編碼是指利用某些壓縮技術來實現不同視頻格式的轉換。視頻傳輸的編碼標準主要有三個：互聯網應用標準、M-JPEG 標準、MPEG 標準，其由運動圖像專家組制定，屬于國際標準化組織。

MPEG4 支持音頻和視頻兩種形式的編碼。音頻編碼方面，MPEG4 通過于一定的編碼工具，使混合聲音與自然聲音以及混合視覺與自然視頻的編碼得以實現。MPEG4最明顯的特點是圖像分辨率高而且壓縮率高。

2.2 IP-SAN 存儲技術

直接附加存儲、網絡附加存儲以及存儲區域網絡是監控系統主要的三種存儲基礎架構。存儲區域網絡（Storage Area Networks，簡稱SAN），將各種存儲設備集中起來形成一個存儲網絡，以便于數據的集中管理。

IPSAN 具有優勢：

（1）建設低成本；（2）協議通用型強；（3）易于綜合應用；（4）易于擴展。

三、視頻監控系統傳輸設計與實現

3.1 傳輸實現方案

1）幾種主要的傳輸方式

視頻監控系統中視頻信號的傳輸方式主要有以下幾種方式。

（1）光纖傳輸（2）網絡傳輸（3）無線傳輸（4）雙絞線傳輸

平安城市類視頻監控攝像頭的安裝位置一般離監控中心較遠，對帶寬需求更大，對網絡穩定性要求更高，故采用光纖傳輸的方式

2）光纖傳輸系統的組成及實現原理

在光纖傳輸系統中，圖像質量與三個要素有關，分別是鏡頭、環境和監視器。傳輸系統的電光信號轉換器，它可以將鏡頭采集到的電信號轉換為光信號，被載在光波上，再經光纜傳輸，被光電信號接收/轉換器接收。此接收/轉換器將接收到的光信號再次轉換為電信號，并經過解調后，供監視器顯示。

3.2社會治安類傳輸網絡方案

派出所機房接入網完成對監控點多臺高清網絡攝像機的互聯，采用接入網IP地址，通過光纖將數據匯聚至派出所監控機房。視頻專網完成平臺服務器、專用圖像客戶端等中心設備互聯。

社會治安類派出所機房接入網傳輸網絡如圖1所示：

前端由一臺高清攝像機與光纖收發器互聯，通過光纜傳輸網絡，打通上行鏈路，每個監控點需占1芯光纜，匯集至機房分中心的光信號由機架式光纖收發器還原為網絡信號后上傳至派出所接入網交換機。

3.3 卡口電警類傳輸網絡方案

高清治安卡口網絡傳輸由路口局域網、接入網和中心視頻專網三部分組成?？陔娋瘋鬏斁W絡如圖2所示。前端由一部工業交換機將路面高清抓拍單元與全景球機互聯，組成路口局域信息交換系統，交換機連接光纖收發器打通上行鏈路，每個卡點占用1芯光纜，匯聚至監控中心的光信號由光纖收發器轉換信號后上傳至接入機房匯聚交換機。

四、總結與展望

隨著新科技的發展，在視頻監控系統建設中，越來越多相關數字技術將會得到更好的普及與應用，平安城市建設目前在技術應用上也是不斷創新，特別是物聯網技術的高速發展，必將為城市治安視頻監控系統帶革命性的變化。

參 考 文 獻

[1]李民英. 城市監控報警聯網系統管理平臺解決方案[J]. 中國安防， 2007（5）

[2]趙剛， 吳超. 淺談視頻電子警察工程系統集成[J]. 中國交通信息化， 2011（4）