视频监控系统的技术分类及优缺点.docx

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视频监控系统的技术分类及优缺点

视频监控系统的技术分类及发展趋势

上一篇/下一篇 2008-03-1820:

01:

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一、引言

   随着人们对生活和工作环境的安全性要求的不断提高，建筑物的安全防范系统的重要性就越来越突出。

其中，视频监控系统以其直观、方便、信息内容丰富的特点越来越受到人们的重视，使其成为安全防范系统的重要组成部分。

近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控制技术也得到飞速发展。

   目前的视频监控系统主要有数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两大类。

前者技术发展已经非常成熟、性能稳定，在实际工程应用中得到广泛应用；后者是以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，该技术因解决了模拟系统部分弊端而迅速崛起，但仍需进一步完善和发展。

目前，视频监控系统正处在数控模拟系统与数字系统混合应用并将逐渐向数字系统过渡的阶段。

二、数控模拟视频监控技术

   根据技术的发展，数控模拟视频监控技术即是通过数字信号对系统进行，而视频则是采用传统的模拟技术。

数控模拟视频监控系统可分为两种：

基于微处理器的视频切换控制加PC机的多媒体管理系统；基于PC机控制的实现对矩阵主机的切换控制及对系统的多媒体管理系统。

　　上个世纪八十年代是微处理器的年代，视频监控系统利用微处理器固件发展的矩阵切换器target=_blank>矩阵切换器，将原来分散的全硬件视频监控系统集中化，如将视频切换、对前端的控制等功能集合一起处理，这在当时是技术上的一个新突破。

自备微处理器的矩阵主机可通过PC机的图形管理软件实现以下功能：

l对单一工作站之中的视频监控、出入口控制、内部通讯、报警等进行综合全面控制；

l任意一台工作站可通过网络，控制其它工作站所连接的矩阵主机、报警设备，完成视频切换、云台、镜头控制及报警联动等；

l通过软件实现对众多矩阵主机和报警接口软件模块的控制。

而基于PC机控制的实现对矩阵主机的切换控制及对系统的多媒体管理系统，则是用一台PC机作为集中控制和管理的中心，充分利用PC机的资源，配合相关的软件设计，通过对矩阵的集中控制实现如下功能：

l摄像机到监视器的视频矩阵切换，云台和镜头的控制；

l通过串口连接报警设备的报警信息，并通过程序编程自动完成视频切换、云台控制、报警联动、报警录像等各项操作；

l通过其开放性的结构可使之与其它子系统如与消防报警系统、出入口管理系统、楼宇自控系统等进行系统集成。

   虽然随着微处理器、计算机的功能和性能的不断提高，软件技术特别是多媒体技术的应用，监控系统在功能、性能、可靠性、结构组成方式等方面都得到极大提高，视频监控系统的构成更加方便灵活，人机交互界面更为友好，但由于视频监控系统中信息流的形态没有变，仍为模拟的视频信号，系统的网络结构主要是一种单功能、单向、总线方式的信息采集网络，介质专用的特点，因此系统尽管已发展到很高的水平，但其如下的局限性依然存在：

l适合于较小范围的区域监控。

由于模拟视频信号的传输工具主要是同轴电缆，而同轴电缆传输模拟视频信号的距离不大于1Km，双绞线的距离更短，这就决定了模拟监控只适合于单个大楼、小的居民区以及其它小范围的场所；

l系统的扩展能力较差。

对于已经建好的系统，如要增加新的监控点，往往是牵一发而动全身，新的设备也很难添加到原有的系统之中；

l难以形成有效的联动。

在模拟监控系统中，由于各部分独立运作，相互之间的控制协议很难互通，联动只能在有限的范围内进行。

为了克服以上的不足，满足网络化时代人们对监控系统的更高要求，对监控系统进行数字化是必由之路。

三、数字视频监控系统　

   上世纪90年代末，随着多媒体技术、视频压缩编码技术、网络通讯技术的发展，数字视频监控系统迅速崛起，所谓数字视频即是控制信号和视频信息都采用数字化的方式，可以在通过网络在一个网络环境中传输。

目前有两种数字视频监控系统，一种是以数字录像设备为核心的视频监控系统，另一种是以嵌入式视频Web服务器为核心的视频监控系统。

　　3.1数字监控录像系统

　　数字监控录像系统是以视频录像为核心，进行视频的采集、处理、传播，同时，并存的控制信息也通过网络进行。

该方式充分利用了数字视频压缩编码技术，部分地取代了传统的视频矩阵图像分割器。

其优越性主要表现在以下方面：

l多媒体监控主机综合了视频矩阵、图像分割器、录像机等的众多功能，使系统结构大为简化；

l采用计算机网络技术，使得数字多媒体远程网络监控不受距离限制；

l可以采用大容量磁盘阵列存盘器或光盘存储器，可以节省大量的磁带介质；

l视频信息以文件方式存储，方便信息查询。

随着技术的进步，目前的数字录像机一般是采用工控机来实现，由工控机+视频采集卡+较可靠的操作平台+应用软件来组成，这样的系统的组成有如下优势：

l工控机相对稳定，可适用于较复杂的工作环境；

l工控机中采用　NT、windows2000、Unix、Linux等通用操作系统，保证操作系统的稳定可靠性；同时，这些操作系统可以支持多个大容量的硬盘用以存放视频文件；

l视频采集卡通常采用多卡方式，也可采用单卡方式。

一般说，单卡方式集成度高，稳定性会优于多卡方式，很多采用一路一卡的方式很容易形成硬件冲突，其稳定性会有较大的影响。

l应用软件则采用能支持多任务并发处理，如监视、录像、回放、备份、报警、控制、远程连接等的多个处理能力；

l

3.2　嵌入式视频监控系统

嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的部件。

   嵌入式操作系统是一种实时的，支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等；

系统数据置于一般存储在flash　memory中，调用速度快，不会被改变，稳定性好；同时，系统处理实时性好，性能稳定；文件管理系统更适合于大量的视频数据；　

   嵌入式系统目前已发展到嵌入视频Web服务器阶段，嵌入式视频Web服务器的主要原理视频服务器内置一个嵌入式Web服务器，采用嵌入式实时多任务操作系统。

由现场的摄像机送来的视频信号经数字化后，再由高效压缩芯片进行压缩，通过内部总线送到内置的Web服务器，网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机、云台、镜头的动作或对系统配置进行操作。

这种嵌入方式由于把视频压缩和Web功能集中到一个体积很小的设备内，可以直接连入局域网，达到即插即用，省掉多种复杂的电缆，安装时仅需设置一个IP地址即可，用户端也无需安装任何硬件设备，仅用浏览器即可观看。

嵌入式视频Web服务器监控系统与其它监控系统的比较有如下特点：

l监控范围广：

只要网络可以覆盖的区域，该系统即可进行监控，甚至是广域网范围；

l扩展能力强：

系统几乎具有无限扩展能力　所有设备都以IP地址进行标识，增加设备只是意味着IP地址的扩充。

l可组成非常复杂的监控网络，由于Web服务器输出已完成模拟到数字的转换并压缩，采用统一的协议在网络上传输，支持跨网关、跨路由器的远程视频传输。

l性能稳定可靠：

嵌入式Web服务器实际上基于嵌入式电脑技术，采用嵌入式实时多任务操作系统，又由于视频压缩和Web功能集中到一个体积很小的设备内，系统具有较好的实时性、稳定性和可靠性

l管理方便：

由于是集成式的，无需专人管理，非常适合于无人值守的环境。

l对网络带宽有一定的要求，由于是基于网络环境，随着传输的路数和距离的增大，对网络带宽的要求就越高。

四、视频监控系统的发展趋势

   随着技术的进步，应用的方便性、可用性等的发展，视频监控系统将朝前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化等方向发展。

其中，数字化是网络化的前提，网络化又是系统集成化的基础，所以，视频监控发展的趋势是数字化、网络化和系统集成。

   数字化是以信息技术为核心的电子技术发展的必然。

视频监控系统的数字化首先应该是将系统中所有信息流（包括视频、音频、控制等）从模拟状态转为数字状态，从根本上改变视频监控系统从信息采集、信息处理、传输、系统控制等的方式和结构形式。

   网络化则表示系统的结构将由集中式向分布式过渡。

分布式系统采用多层分级的结构形式，具有微内核的实时多任务、多用户、分布式操作系统以优先级调度算法的快速响应。

组成分布式监控系统的硬件和软件采用标准化、模块化和系列化的设计，系统设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修方便。

系统的网络化可在保证网络带宽的前提下，彻底破监控区域和数量的限制。

   系统集成则是在数字化和网络化的基础上，为了更有效地保证监控效果，将监控系统、报警系统等与安防相关的多个子系统进行集成，利用软件技术，通过开放式的协议，使视频监控系统与安防系统中其它各子系统间实现无缝连接，并在统一的操作平台上实现集中、统一的监视、控制和管理，实现信息资料和软硬件资源的充分共享。

嵌入式网络化视频监控优点

作者：

时间：

2009-02-24

基于嵌入式技术的网络化视频监控主要的原理是：

在监控现场采用嵌入式技术。

摄像机传送来的视频信号和麦克风采集的音频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过组播方式传送到网络上。

网络上用户可以直接用监控终端软件收看监控现场的图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。

嵌入式数字视频监控系统是新近崛起的以数字视频压缩技术为核心的新型视频监控系统，是数字视频处理技术、计算机网络技术和嵌入式技术有机结合的高科技产品。

它一经出现，便以其优异的性能展现出了强大的生命力。

总的来说，嵌入式数字监控系统与传统的视频监控系统相比具有如下优点：

（1）处理速度快、画质好。

系统采用专用的高精度、高分辨率的视音频压缩处理芯片，使所产生的监控视音频数据可以高效率实时的得到压缩处理，不会出现停顿、延迟现象。

（2）控制操作简单方便。

使用友好的人机交互界面，只需操作鼠标就能轻松实现各种操作。

用户不仅可以在监控主机上进行集中控制，还可以通过计算机网络远程控制摄像机的状态和监控效果。

（3）存储方便。

压缩后所产生的文件可以保存在硬盘或光盘中，通过计算机网络还可以把资料存储在网络上的计算机中。

（4）节约成本。

嵌入式数字视频监控系统的监控单元仅需一个数字摄像头和嵌入式视频服务器。

嵌入式视频服务器采用专用的处理芯片和开源免费的操作系统，整套系统成本可以很好的控制。

（5）体积小巧，安装方便。

嵌入式视频监控使用高集成度的处理芯片构建，整体硬件构建主要就是安装芯片和接口电路的电路板、上接口连接器和外壳，体积只有普通PC的十几分之一。

安装后现场无需专人值守，稳定性高，实时性好。

（6）传输方便。

视频监控服务器可以支持Ethernet、CDMA、GPRS等多种传输方式。

视频数据可以通过已有的计算机网络，快捷、方便地在LAN/Internet上远距离传输，实现远程监控。

综上所述，嵌入式视频监控系统充分发挥了计算机多媒体技术、网络技术、嵌入式技术等的优势。

与传统模拟监控系统相比，新系统具有附属设备少、性价比高、操作简单、信息查询方便等特点。

因此，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。

数控模拟视频监控PK数字视频监控系统

字号显示：

大中小　　2009-01-0915:

10:

00　　来源：

全球IP通信联盟

　　【一大把网站】目前市场应用主要采用两类产品：

数字控制的模拟视频监控和数字视频监控。

前者技术发展已经非常成熟、性能稳定，在实际工程应用中得到广泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中的应用尤为广泛；后者是新近崛起的以计算机通信技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，该系统解决了模拟系统部分弊端，更适合企业的远程智能数字视频监控管理。

　　1、数字信号控制的模拟视频监控系统   

　　数字信号控制的模拟视频监控系统分为基于微处理器的视频切换控制加PC机的多媒体管理和基于PC机实现对矩阵主机的切换控制及对系统的多媒体管理两种类型。

　　1-1、基于微处理器的视频切换控制加PC机的多媒体管理类型 

　　视频监控系统利用微处理器固件发展的矩阵切换器，将原来分散的全硬件视频监控系统微型集中化，如将视频切换、对前端的控制等功能集合一起，一机处理，是技术上的一个突破。

　　自备微处理器的矩阵主机可通过PC机的图形管理软件实现：

　　①对单一工作站之中的视频监控、出入口控制、内部通讯、报警等进行综合全面控制（注：

只能提供一个简单的、可增强系统控制功能的用户界面，但不能代替矩阵主机的安防配置和编程能力）；   

　　②任意一台工作站可通过网络，控制其它工作站所连接的矩阵主机、报警设备，完成视频切换、云台、镜头控制及报警联动等功能； 

　　 ③可通过软件实现对众多矩阵主机和报警接口软件模块的控制。

　　1-2、基于PC机实现对矩阵主机的切换、控制和对系统的多媒体管理  

　　基于PC机的视频监控系统采用软件设计，实现摄像机到监视器的视频矩阵切换，云台和镜头的控制，通过串口连接报警设备的报警信息，并通过程序编程自动完成视频切换、云台控制、报警联动、报警录像等各项控制功能。

　　系统能充分利用PC机的资源，使视频监控系统随电脑技术的发展而不断进步，同时其开放性的结构特性更可使之与其它多种系统如与消防报警系统、出入口管理系统、楼宇自控系统等实现互动集成。

　　1-3、模拟视频监控系统的优缺点  

　　随着微处理器、微机的功能、性能的增强和提高，多媒体技术的应用，系统在功能、性能、可靠性、结构方式等方面都发生了很大的变化，视频监控系统的构成更加方便灵活、与其它技术系统的接口趋于规范，人机交互界面更为友好。

但由于视频监控系统中信息流的形态没有变，仍为模拟的视频信号，系统的网络结构主要是一种单功能、单向、集总方式的信息采集网络，介质专用的特点，因此系统网管已发展到很高的水平，已无太多潜力可挖，其局限性依然存在，要满足更高的要求，视频数字化是必由之路。

　　模拟监控系统的主要缺点有：

　　①通常适合于小范围的区域监控：

模拟视频信号的传输工具主要是同轴电缆，而同轴电缆传输模拟视频信号的距离小于1KM，双绞线的距离更短，这就决定了模拟监控只适合于单个大楼、小的居民区以及其它小范围的场所；  

　　②系统的扩展能力差：

对于已经建好的系统，如要增加新的监控点，往往是牵一发而动全身，新的设备也很难添加到原有的系统之中；   

　　③无法形成有效的报警联动：

在模拟监控系统中，由于各部分独立运作，相互之间的控制协议很难互通，联动只能在有限的范围内进行。

　　2、数字视频监控系统   

　　90年代末，随着计算机多媒体技术、视频压缩编码技术、网络通讯技术的发展、数字视频监控系统迅速崛起，现今市场上有两种数字视频监控系统类型，一种是以数字录像设备（硬盘录像）为核心的视频监控系统，另一种是以嵌入式视频Web服务器为核心的视频监控系统。

　　2-1、数字监控录像系统：

　　数字监控录像系统通常分为两类：

一类是基于PC机组合的计算机多媒体工作方式；另一类是嵌入式数字监控录像系统。

　　①计算机多媒体方式的数字监控录像系统  

   数字视频压缩编码技术日益成熟，计算机的普及化，为基于PC机的多媒体监控创造了条件。

这种新型视频监控系统的迅速崛起，部分地取代了以视频矩阵图像分割器、录像机为核心，辅以其它传送器的模拟视频监控模式，其优越性主要表现在：

　　a、PC机的多媒体监控主机综合了视频矩阵、图像分割器、录像机等众多功能，使系统结构大为简化。

　　b、于采用计算机网络技术，数字多媒体远程网络监控不受距离限制；

　　C、磁盘阵列存盘器或光盘存储器，可以节省大量的磁带介质，同时有利于系统实现多媒体信息查询。

　　但随着基于PC机的视频监控录像系统的发展，在实际工程使用过程中，也暴露出一些不足，主要是系统工作的不稳定性。

基于PC的视频监控录像系统的组成结构为：

　　兼容/工控PC机+视频采集卡+普通/较可靠的操作平台+应用软件。

视频监控系统的发展经历了三个不同阶段：

模拟视频监控，基于微机平台的多媒体监控，基于嵌入式网络视频服务器/编解码器的网络化数字视频监控

1.模拟视频监控系统  ，模拟监控系统发展较早，目前常称为第一代监控系统，系统特点：

  视频、音频信号的采集、传输、存储均为模拟形式，质量最高  

  经过几十年的发展，技术成熟，系统功能强大、完善  

  模拟视频系统存在的问题：

  只适用于较小的地理范围  

  与信息系统无法交换数据  

  监控仅限于监控中心，应用的灵活性较差  

  不易扩展  

2.基于微机平台的多媒体监控

多媒体监控系统完全冲破了传统模拟监控系统的框框，它以高性能的多媒体工控机为核心，采用模块化结构，将主控端的全部设备集成与一体，另外，该系统还具有友好的人机交互界面和基于网络的多级分控能力，每一级都有自我管理和控制的功能，并可以受上一级的控制。

DVR是第二代多媒体监控系统的核心产品，采用微机和Windows平台，在计算机中安装视频压缩卡和相应的DVR软件，不同型号视频卡可连接1/2/4路视频，支持实时视频和音频，是第一代模拟监控系统升级实现数字化的可选方案，适合传统监控系统的改造，不适合新建的监控系统、又要求实现远程视频传输（超过1-2公里）的系统。

多媒体监控系统特点：

  视频、音频信号的采集、存储主要为数字形式，质量较高  

  系统功能较为强大、完善  

  与信息系统可以交换数据  

  应用的灵活性较好  

DVR系统从监控点到监控中心为模拟方式传输，与第一代系统相似存在许多缺陷，要实现远距离视频传输需铺设（租用）光缆、在光缆两端安装视频光端机设备，系统建设成本高，不易维护、且维护费用较大。

随着信息处理技术的不断发展，嵌入式DVR系统近几年异军突起，由于其可靠性高、使用安装方便在银行系统应用特别广泛，我们通常称嵌入式DVR为2.5代监控系统。

3.  基于嵌入式网络视频服务器/编解码器的网络化数字视频监控  

简单的说，网络数字监控就是将传统的模拟视频信号转换为数字信号，通过计算机网络来传输，通过智能化的计算机软件来处理。

系统将传统的视频、音频及控制信号数字化，以IP包的形式在网络上传输，实现了视频/音频的数字化、系统的网络化、应用的多媒体化以及管理的智能化。

网络数字视频系统与上述第一、二代系统相比具有明显的优势：

    利用现有的网络资源，不需要为新建监控系统铺设光缆、增加设备，轻而易举地实现远程视频监控。

    系统扩展能力强，只要有网络的地方增加监控点设备就可扩展新的监控点。

    维护费用低，网络维护由网络提供商维护，前端设备是即插即用、免维护系统。

    系统功能强大、利用灵活、全数字化录像方便于保存和检索。

    在网络中的每一台计算机，只要安装了客户端的软件，给予相应的权限就可成为监控工作站。

（二）视频监控系统的发展方向

前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化、管理智能化是视频监控系统公认的发展方向，而数字化是网络化的前提，网络化又是系统集成化的基础，所以，视频监控的发展的最大特点就是数字化、网络化、智能化。

1.    数字化

视频监控系统的数字化是系统中信息流（包括视频、音频、控制等）从模拟状态转化为数字状态，改变了“传统闭路电视系统以摄象机成像技术为中心”的结构，根本上改变视频监控系统从信息采集、数据处理、传输、系统控制等的防止和结构形式。

信息流的数字化、编码压缩、开放式的协议，是视频监控系统与安防系统中其它各子系统间实现无缝连接，并在统一的操作平台上实现管理和控制，这也是系统集成化的含义。

2.    网络化

视频监控系统的网络化将意味着系统的结构将由集总式向集散式系统过渡，集散式系统采用多层分级的结构形式，具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统以实现抢先任务的调度算法的快速响应，组成集散式监控系统的硬件和软件采用标准化、模块化和系列化的设计，系统设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修简单化，系统运行互为热备份，容错可靠等功能。

系统的网络化在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限。

系统网络化将使整个网络系统硬件和软件资源的共享以及任务和负载的共享，这也是系统集成化的一个重要概念。

3.    智能化

采用计算机为控制中心，通过系统软件实现控制界面的可视化，控制环境的多媒体化，可以方便地实现对视频切换、音频切换、镜头云台控制、报警输入、联动输出录象的智能化控制，进而达到对事件的分析、统计、处理，实现视频监控的智能化管理。