4.7 网络型数字化电视监控系统. - 楼宇智能化专业毕业设计

安全防范系统工程,(第四章),高等教育出版社,新世纪高职高专教改项目成果教材,(楼宇智能化系列),第七节 网络型数字化电视监控系统,未来的网络型安防系统，主干技术将会完全以基于IP网络架构和光纤技术为主导。资源共享、快速反应、及时应对、有效处理已经成为安防行业的新要求。监控可以运用网络、本地、远程、无人、不定时等多种手段监控，布线则有总线、星型、树型、环型、综合型等多种类型。实现数据授权互动共享、行动协同配合、将是未来安防产业的发展趋势。,第七节 网络型数字化电视监控系统,一、可直接入网LAN摄像机 1.网络摄像机是指可直接接入网络的数字化摄像机（Network Camera或LAN Camera）。它包含有CPU，并由编解码芯片完成对图像及声音的压缩和动态录像的回放。此类摄像机拍摄的图像既可传送给个人电脑，也可以加到Web站点的主页上，或者附在电子邮件中发送，故也被称为Web摄像机。它将是未来应用的主流。例如瑞典AXIS 2120 内置Web Server，从而可在任何TCP/IP网络环境中一插即用，通过Internet或LAN网作实时传送影像，实现远端监控，图4.48示出了其工作方式。,第七节 网络型数字化电视监控系统,图4.48网络摄像机工作原理,第七节 网络型数字化电视监控系统,2.网络摄像机结构 智能网络摄像机可以是将一个标准的PC结构组合在小巧的摄像机机身内，它本身带有8手动光圈镜头，能够完成图像的捕获和视频压缩，图像采样率帧数可调，也能通过以太网、公用交换电话网PSTN和ISDN实时发送和传输彩色视频图像，视频图像页可选口令保护。它还可以作为一个单独的视频Web服务器，通过Internet、Intranet、Extranet广播彩色视频图像。其结构如图4.49所示。,第七节 网络型数字化电视监控系统,图4.49 网络摄像机的基本结构,二、Web摄像机服务器 以三星公司的Web摄像机服务器Webthru为例，它是具有高性能的多合一系统，内嵌有一个高性能的CPU（32bit RISC）、Linux操作系统、一个连网装置和一个CCD模块，大小与CCTV摄像机类似，可同时连接14个外部视频输入或更多个用户，也能接外部传感器输入。这样，它可以将14路视频图像信号直接上传给局域网、广域网、Internet，其间无需任何视频转换设备。同时它支持IP访问，通过浏览器的方式可以远程控制云台和镜头以及视频图像的切换。,第七节 网络型数字化电视监控系统,为了能访问Webthru,首先要将其与PC相连，同时要指定一个IP地址，用该地址即可通过Web浏览器访问Webthru。为了与PC机相连，可用Crossover电缆（专门设计的通过以太网口将PC机与Webthru直接连接起来的UTP电缆），也可直接用UTP电缆，但需要使用一个HUB来将Webthru和PC机连到指定的IP地址。在指定Webthru一个IP地址后，便可通过任何的Web浏览器在本地或远程网络上将该Webthru配置到你自己的Web页中。如图：4.50所示。,第七节 网络型数字化电视监控系统c,第七节 网络型数字化电视监控系统,图4.50 Webthru SWC104的后面板图,第七节 网络型数字化电视监控系统,网络视频服务器(Video Server)是通过网络实时传输动态图像和音频数据的设备。它将模拟的视频和音频信号转换成可传输的数字信号。通过压缩方式在线传输，之后即可在网上被浏览。 由于网络视频服务器内嵌Web服务器和网络设备，因此不需要再增添其他设备和程序，只要将普通摄像机连接到网络服务器，就可以入网，这样无论任何时间与地点都可以通过因特网的Web浏览器进行远程动态图像和音频数据的实时监控。 网络视频服务器有独立的网络地址，可以像路由器一样自由编码、组合、设定路由及存储数据到指定的网络地址存储器。,第七节 网络型数字化电视监控系统,四、数字网络监控系统的优越性 数字式监控系统正在和将要取代模拟视频监控系统的原因在于：,1.数字视频监控系统将四画面分割、多画面混合、远程访问、视频图像的记录全部集成在一个产品中，这个产品就是装备微计算机和电子设备的“数字视频服务器”。有了它，视频摄像机只需要直接连到数字视频服务器的接口即可，比模拟系统需要安装多个设备和通过电缆互连进行配置要容易得多。,2.数字视频监控系统提供远程访问能力，这意味着从世界上任何由通信线路的地方，用户能够通过一个网络连接到他们的数字视频服务器，从而能在他们选择的PC计算机上观看到所需要的数字视频图像，连接的网络既可是局域网也可是广域网，也可以是一个通过电话线的拨号网络（一个Modem连接到单台计算机或连接到Internet）。而模拟系统则是不可能远程观看到视频图像的。,第七节 网络型数字化电视监控系统,3.数字监控系统的另一个优点是取消了视频录像带。与记录在视频录像带上不同，数字视频监控系统是将视频图像记录在视频服务器的计算机硬盘上，其最大优点是既能够提高数字图像的清晰度又能快速检索到所存储的图像。,4.可靠性是选择数字视频监控系统而不选择模拟视频监控系统的另一个关键因素。采用数字视频监控系统，故障率大大降低。而视频录像带则易遭破坏和磨损。此外，数字视频监控系统的运行是完全自动的，不需要人去介入。即使发生电源故障，数字视频监控系统具有的自举（re-boots）功能将能继续电源终端时所做的事情。,第七节 网络型数字化电视监控系统,5.现在，只要是使用过Internet的人，都具有安装和配置数字视频监控系统的基本技能，生产商也在安装与使用手册中提供有清晰明确的说明。此外，数字式监控主机因为采用了模块式组合方式，故可对系统大小做裁剪，在系统升级时可保留原有系统资源，具有通用性不受厂家规格限制等特点。,6.数字视频监控系统的潜在效益要比模拟视频监控系统大得多。这是因为数字视频监控系统的远程访问能力为业主和管理者提供了一个商业管理工具，可用于贵重物品的管理和重要人员的有效时间管理。,第七节 网络型数字化电视监控系统,7.从战略上考虑，模拟视频监控系统装置发展到今天已经快到极限，技术发展空间受到极大的限制，要满足未来更高的要求和更多的挑战，必须另辟新径。而数字化设备由于有失真小、精度高、传输特性好、抗干扰能力强等特点和易于大规模生产的优势，故成为转型的必由之路和当然途径。,五、通过局域网实现的数字视频监控系统 通过局域网实现的数字视频监控系统是将传统的CCTV监控系统融入到LAN中，甚至WAN中。首先，系统将多台摄像机摄取的模拟图像信号转换成数字图像信号，再通过计算机网络传输，使网络内的计算机都能成为监控终端，不受地域环境的限制。通过简单添加视频服务器、客户工作站和软件配置即可实现系统的扩展。数字网络视频监控示意图如图4.51所示:,第七节 网络型数字化电视监控系统,第七节 网络型数字化电视监控系统,图4.51 数字网络视频监控,第七节 网络型数字化电视监控系统,主要部件包括：,(1)数字视频服务器每个视频服务器，相当于CCTV设备到LAN的接口，摄像机的视频输出、云台和镜头的控制信号通过模拟视频矩阵切换器被转接，成为视频服务器的上行通道，网络则是其下行连接。为了能在网络上传输图像、声音等信息，需视应用对象不同采用有效的图像数据压缩标准，并采用具有相应硬件压缩能力的图像采集与处理卡。在终端数字视频服务器除对高压缩率的视频CODEC进行实时译码外，还有时滞、预置报警记录功能，有动态检测和视频丢失检测功能。多个数字视频服务器之间利用TCP/IP协议进行通信，并且预分配公用信息。,第七节 网络型数字化电视监控系统,(2)客户工作站它是操作和管理的终端，有友好的用户界面，通过点击鼠标即可完成操作监控。在每个客户工作站上用户可控制整个系统内的摄像机，可以执行报警/动态监测/记录控制功能，还可以远程访问网络的管理功能。,(3)网络管理服务器它是为客户工作站中多重服务器和信息流而设计的，用于中心数据管理。在其控制下，LAN用户在访问监控服务器前需先注册，注册包括摄像机的使用限制、控制限制、优先级、信息路由分配等。,第七节 网络型数字化电视监控系统,2.系统实现举例 数字图像监控系统是先将前端现场传输过来的摄像机图像在数字视频服务器（CamHub）进行数字化和作压缩处理，之后就可以将对应每台摄像机图像的视频流VS(Video Streaming)通过诸如一个100M以太网络或千兆以太网进行网域内的传输，送往指定的监视器（Displayer）和记录装置（Recorder）,从而通过局域网实现了数字式的视频矩阵切换。如图4.52所示。,第七节 网络型数字化电视监控系统,图4.52 通过局域网实现的数字图像监控系统,第七节 网络型数字化电视监控系统,六、通过Internet网的网络视频传输方案 1.IP摄像机和IP网关 IP摄像机是内置有IP服务器可以直接连接到网络上的摄像机，也被称为网络摄像机（LAN Camera）。,使用IP摄像机可以在现有的以太网上传输视频和音频，在指定的IP地址后也可以在网络上的任何一个位置通过浏览器（IE或Netscape）在本地或远程网络上调阅图像，多个用户可以同时调阅同一图像，图像传输速度可以达到每秒25帧。调阅的图像既可以显示到电脑屏幕上，也可以显示到常规监视器上。,第七节 网络型数字化电视监控系统,IP摄像机的IP地址及图像的各种参数均可预先设置好，这样在现场安装时可以做到即插即用。IP摄像机由于能将双向音频以多播方式传播，带有1（峰-峰值）双向音频接口，故可实现对讲功能，采用的是G.711或G.728压缩。摄像机内置的低速数据传输格式，支持RS-232、RS-422、RS-485接口，传输速率为1200bps115.2bps，可以用来控制云台和镜头。IP摄像机还可直接连接多路报警输入和多路报警输出。,第七节 网络型数字化电视监控系统,IP摄像机的硬件,包含有32bit RISC嵌入式处理器、2MB快闪存储器、16MBRAM（可存储多达500帧），还内置有Web服务器，从而可在任何TCP/IP网络环境下一插即用。安全性有口令保护和IP地址保护，从软件上而言，配置和组态可用以太网口，快闪存储器允许通过TCP/IP网络升级到新版本软件。,与IP摄像机基本一样，IP网关（Internet GateWay或称为IP-codec）实现了低成本的音视频以及报警信号的传输，发射和接收采用多播方式在以太网上传输双向音频和视频，有效的减低安装布线成本。如果事先设置好IP地址，摄像机的安装可以做到即插即用。,第七节 网络型数字化电视监控系统,通过配置可以将IP网关当作编码器或者解码器来使用。当作编码器使用时，可以将最多4路模拟视频信号同时上网，并可以直接在电脑上查看图像。将网关当作解码器使用时，可将数字视频信号转换成模拟的视频信号，在普通的监视器上显示图像。,网关自带的双向数据接口可以供用户在网络上直接控制前端的云台和镜头。网关可以选择TCP/IP（传输控制协议/网间协议）或者UDP（用户数据报协议）、HTTP等网络协议，采用H.261方式压缩的图像，传输速率可以达到每秒25帧。采用MJPEG方式压缩的图像，传输速率可以达到每秒15帧。网络化视频解决方案（IP Solution）如图4.53所示。,第七节 网络型数字化电视监控系统,图4.53 网络化视频解决方案,第七节 网络型数字化电视监控系统,2.在IP网络上通过网络视频服务器的传输方案 视频图像可在Internet网（简称IP网）上传输。数字式网上视频切换是采用IP作为视频传送载体，而与频矩压缩标准无关，这样中继次数将不受限制，可跨越不同传输介质的网络平台，实现大规模的视频联网，迎来数字式视频矩阵切换的新时代。,IP网络上的视频传输方案之一是利用基于TCP/IP协议、符合最新的H.323标准、采用Motion JEPG或MPEG-4等视频压缩技术，以独立模块方式构件而成的网络视频产品IP-Video,具有集成度高、自适应网络带宽、视