网络监控与现代家居安防.doc

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网络监控与现代家居安防

1　图像监控系统的发展过程

图像处理技术以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多场合。

在电子技术、通信技术和计算机技术发展的过程中,图像处理的技术水平,直接反映了不同阶段的技术水平,人们往往把当时最先进的技术应用于该领域。

而图像处理技术是图像监控系统的关键技术之一,可以这么说,监控系统的技术水平是和当时的图像处理水平相适应的。

因此根据图像处理技术发展的不同阶段,监控系统大致可分为三个阶段。

1.1　模拟图像监视阶段

这里使用“监视”一词而不用“监控”,是因为当时的系统没有什么控制能力。

几乎就是黑白摄像机、电视机出现的那天起,原始的黑白图像监视系统就已诞生。

它被广泛应用于小区保安、生产管理等场合,尽管它功能单一,图像质量低,但人们还是热心地接受了其直观方便的特性,并投入了不少心血,使之不断提高完善,成为安全防范领域重要的技术设备。

当时的监视系统采用模拟方式传输,最简单是将图像信号直接送入视频电缆进行传输,每一监视点的视频信号都通过一条电缆线连接到中心控制室的多路切换器上,手动切换方式选择监视点图像,使之显示在监视器上,而且一次只能看到一点的图像。

后来,人们为了适应在一个地点需要传送多台摄像机的图像信号、减少电缆路数的要求,采用了模拟射频调制的方法。

该方法是将各路视频信号调制在不同的射频载波上,通过多路合成器送入一条电缆当中,传送到控制中心。

在控制中心,将射频电缆送来的多路调制信号,新的多路分解器分离出来,再分别进行解调,还原出各路视频。

由于采用了调制方式,使图像信号的抗干扰能力得以加强,图像质量明显提高。

在控制方面,起初大多采用模拟电路与中、小规模数字集成电路制成的控制器,只能通过手动方式对镜头进行各种控制,这种方式不仅功能简单、可靠性差,而且易受干扰,系统寿命短。

当时一套图像监视系统的寿命在2～3年之间。

1.2　总线控制图像监控阶段

随着现场总线及ＰＣ技术的发展,给图像监控带来了一次技术革命。

人们慢慢地从过去模拟处理方式转向数字处理方式,开始使用ＰＣ处理图像信号。

利用计算机的数据处理能力与显示器的高清晰度,将视频信号通过视频采集卡采集到计算机中,显示在显示器上,大大提高了图像的画质。

控制与切换采用现场总线控制方式,与计算机串口相连,完成控制工作。

尽管它有良好地人机界面,和较好地稳定性,但它不能称为真正的数字图像监控系统。

其根本原因在于视频、音频仍采用模拟方式传输，视频、音频与控制总线分开。

控制总线可与小区安防系统共用。

现场总线虽然不能传输音视频信号，但它有实时可靠的优点,在目前大多数用户并未有宽带接入的情况下，现场总线仍占据做大部分小区安防及工控等领域的市场。

目前普遍采用的现场总线有RS485总线、CAN总线、FF总线、PROFIBUS、LONWORKS总线等。

现场总线（FieldBus）是当今自动化领域技术发展的热点之一，是一种高性能串行数据局域通信网络。

由于其具有多主机方式、传输距离远（最远可达10km）、传输速度快（最快可达1Mbps）、抗干扰能力强、应用灵活等诸多优点，所以被誉为自动化领域的计算机局域网。

目前，除了应用于汽车电子领域中，现场总线现还被广泛应用于工业现场控制、电力通讯、小区安防、环境监控、航天航海等众多领域中。

尽管现场总线已取得了一些成就，但目前尚无统一的国际标准，由于它们有各自的优点和各自的适应领域，加上商业技术的原因，还不可能立即把它们统一起来在。

显示终端方面，由于需处理的视频数据量很大,计算机的运行速度不能满足其需求，这样就限制了利用一台ＰＣ同时处理多路视频的能力,很难组建大型监控系统。

1.3　多媒体网络图像监控阶段

现今在监控应用中,数字化趋势越来越明显，从前端的摄像采集部分、中端控制处理、传输到网络管理，各个部分都出现了数字化的产品。

前端：

摄像机，目前出现了网络摄像机、数字摄像机、视频服务器等产品均为数字化产品，能作为一个独立的WORKSTATION在网络中工作。

（WEB-CAM、视频服务器事实上不能完全定位于前端产品，因为它们都包含了部分中端产品的功能）

中端：

录像机，目前的各种类型的DVR设备，包括PC－BASED　DVR和EMBEDDED　DVR等产品，均以软件代替了画面分割、矩阵切换、视频压缩、录像检索等功能，最重要的一点是它存储、传输的数字化。

后端：

后台综合管理软件。

目前已有DVR及WEB－CAM的相关管理软件产品。

并且出现了集成了多个系统（报警、监控、出入口控制系统）的网管型产品。

其中，DVR产品是一直是最近强势发展一个产品。

它具备了某系统管理功能。

但是，这些数字化代表的仅仅是某个部分或环节的数字化，它们未能考虑将整个监控系统完全数字化。

因此，监控的数字化还是各自为阵，这必然为网络监控的发展带来障碍。

2　数字图像监控系统组成

监控系统的框图如右图所示。

现在的大部分数字图像监控系统能够通过网络完成对本地或远地的受控站点的数字图像监控。

用户可以采用数字专线或者采用调制解调器将受控站点连接到Internet上。

将远端图像编码压缩后,利用较低的带宽通过Internet送到主控中心,主控中心解码后显示远端图像并对现场进行监控。

数字图像监控系统代表性产品主要有网络摄像机、视频服务器与DVR:

（1）网络摄像机:

网络摄像机是一种传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品，除了具备一般传统摄像机所有的图像捕捉功能外，机内还内置了数字化压缩控制器和基于Web的操作系统，使得视频数据经压缩加密后，经局域网、Internet或无线网络送至终端用户。

而远端用户可在自己的PC上使用标准的网络浏览器（如IE或Netscape），根据网络摄像机自带的独立IP地址，对网络摄像机进行访问，实时监控目标现场的情况，并可对图像资料实现编辑和存储，另外还可以通过网络来控制摄像机的云台和镜头，进行全方位地监控。

从外部结构来看，目前市面上的网络摄像机有一种为内嵌镜头的一体化机种，这种网络摄像机的镜头是固定的，不可换；另外一种则可以根据需要更换标准的C/CS型镜头，只是C型镜头必须与一个CS-C转换器搭配安装。

但从内部构成上说，无论是哪种机型，网络摄像机的基本结构大多都是由镜头、滤光器、影像传感器（CMOS或CCD）、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器所组成。

网络摄像机作为摄像机家族中的新成员，也有着与普通摄像机相同的操作性能，例如，具有自动白平衡、电子快门、自动光圈、自动增益控制、自动背光补偿等功能。

另一方面，由于网络摄像机带有的网络功能，因此又可以支持多个用户在同一时间内连接，有的网络摄像机还具有双通道功能，即可同时实现模拟输出和网络数字输出。

杰士美现有产品2386C、2387C（带无线网卡），基于华邦ARM7处理器的Linux操作系统，内嵌Web-sever，支持TCP-IP协议。

采用M-jpeg压缩方式，图像压缩比低，但成本低廉。

（2）视频服务器:

从某种角度上说，视频服务器可以看作是不带镜头的网络摄像机，或是不带硬盘的DVR，它的结构也大体上与网络摄像机相似，是由一个或多个模拟视频输入口、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器所构成。

视频服务器将输入的模拟视频信号数字化处理后，以数字信号的模式传送至网络上，从而实现远程实时监控的目的。

由于视频服务器将模拟摄像机成功地“转化”为网络摄像机，因此它也是网络监控系统与当前CCTV模拟系统进行整合的最佳途径。

视频服务器除了可以达到与网络摄像机相同的功能外，在设备的配置上更显灵活，网络摄像机通常受到本身镜头与机身功能的限制，而视频服务器除了可以和普通的传统摄像机连接之外，还可以和一些特殊功能的摄像机连接，例如低照度摄像机、高灵敏度的红外摄像机等。

目前市场上的视频服务器多以1路和4路视频输入为主，且具有在网络上远程控制云台和镜头的功能，另外，产品还可支持音频实时传输和语音对讲功能，有的视频服务器还有动态侦测和引发事件后报警的功能。

（3）DVR:

这里所说的DVR指的是在传统DVR的基础上扩展了网络功能的DVR产品，这样使得更多的用户可以进行访问，正是由于这种产品开发的理念，令到带网络功能的DVR产品还是传统意义上的DVR，其主要功能仍然是——存储，这也就决定了它的市场定位是在小范围的网络环境中（如LAN网），监控点也有限（一般小于24路）。

而网络摄像机和视频服务器的主要功能侧重于网络传输，这里所说的网络是一个大的概念，产品的设计定位在可适应不同的网络环境（如LAN、WAN、Internet或无线网络等），且不限制监控点的数量、不限制用户访问的数量等。

从产品的应用来看，网络摄像机和视频服务器的着眼点在于远端监控，如道路交通、无人值守的变电站、油田生产管理、电信机房监控等领域，这些应用领域的监控点分散、距离较远、布线困难，如果要建立一个全新的系统，则可以直接选用网络摄像机，如果系统已有传统的监视前端，则可以采用视频服务器作为有效补充；如果监控的范围是在小区域内，无需远端监控，则采用DVR会更为实际。

杰士美现有产品2037C、2037A（带移动硬盘支架）及2036（带无线接收模组）带网络功能，并未带网络功能，采用M-jpeg压缩方式，图像压缩比低，但成本低廉。

部分网络产品的制造商认为，DVR只是一个过渡性产品，假使未来时间内网络环境更加成熟、网络型产品的价格调整下来，在后端电脑上随意安装一套软件就可实现远程监控，这样将代替目前的DVR产品。

但也有一些安防业界人士表示，这三种产品的应用范围各不相同，各自都有自己的生存空间，特别是在安防行业中，资料的安全是首要目标，因此DVR的存储功能仍然相当重要。

信息化时代的来临，人们对网络应用提出了更高的要求，网络摄像机和视频服务器可以在世界的任何一个角落透过Internet进行远端监控，免去了复杂的网络配置和布线工作，大大减少了工程成本，在远距离集中监控的环境中起到了不容忽视的作用。

虽然网络摄像机和视频服务器作为网络时代的代表性产品，也还处在不断的发展和改进的过程中，但它的网络优势越来越受到业界人士的重视，相信随着网络资源的不断完善，产品也将进一步地发挥出它的潜力。

3　数字图像监控系统的特点

和传统的模拟图像监控系统相比,数字图像监控系统出现许多新特点。

主要表现在以下几方面:

（1）利用计算机和现代通信网络。

采用网络包括ＰＳＴＮ、ＤＤＮ、ＩＳＤＮ、ＬＡＮ/ＷＡＮ等，使图像、声音等多媒体信息和数据、图形、文字融入监控系统。

（2）采用先进的图像语音压缩技术便于传输和存贮。

压缩方法附合国际标准,便于系统间互操作。

（3）独特而形象化的电子地图化现场监控管理,使监控者更加有身临其境的感觉

（4）人工智能图像报警,可以用电子地图或其它多种方式对任何设施进行设防。

（5）在现代监控系统和传统的模拟录像、报警系统之间能实现无缝连接。

（6）由于采用数字化技术,使多媒体信息,如音视频信息,可以随时随机地通过硬盘记录和回收,同时记录与布防和报警及其它事件相关的信息。

（7）利用现有多种通信网络,使监控系统安装方便,投资少,监控的范围加大。

（8）监控软件界面友好,人机交互方便,操作简单。

（9）监控系统的智能化程度增强,在现实应用中更加方便实用,能控制其他设备,能自动检测各种特定的、与设备运行有关的事件,如报警事件等。

（10）监控系统投资建设少,组网和扩充灵活。

从上述的新特点可看出,现在的数字图像监控系统不仅已从原来的模拟化监控转为数字化监控,并充分利用了现有计算机网