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摘 要：文章介绍了网络视频监控系统的应用、网络视频监控系统的解决方案、网络视频监控摄像机的选择。
关键词：视频监控；解决方案；设计；摄像机；问题
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）06－0142－02
1 网络视频监控系统的应用
随着社会的进步和科技的发展，一个城市的安全对视频监控的依赖程度变得越来越强。视频监控系统作为社会治安防控体系中视频监控的主体，其易用性和稳定性对达成视频监控整体效果起到的比重也越来越大。网络视频监控系统已逐渐取代传统的模拟视频监控系统（CCTV），成为安防监控市场的主流。对于大多数视频监控场合，基于“PC机＋多媒体卡”的数字视频监控系统（DVR）由于价格相对较低，通用性强，可供选择的产品和供应商多，已得到广泛应用。
2 网络视频监控系统的解决方案
2.1 网络视频监控系统技术
网络视频监控系统又称多媒体网络视频监控系统。近年来宽带网络技术、视频数据编码及压缩解压缩技术、视频处理运算技术都取得了飞跃发展，推动了视频监控系统网络化、数字化。多媒体网络视频监控系统和基于计算机网络（局域网和广域网）、通信网络系统的远程实时音/视频及控制信号的集成与功能组合，使图像、图表、数据、语音等多种信息一体化传输，交互使用。网络的任意一台计算机均可实现对监控系统信息的管理和调用，克服了模拟监控系统和数字监控系统的弊端，且其运用的各类技术背景是成熟的。
2.2 网络视频监控系统构成
网络视频监控系统属于全数字视频网络监控系统，其特点是：系统为全数字视频网络虚拟交换/切换模式；摄像机是全数字一体化网络摄像机，也可以是模拟摄像机＋数字编码器设备或其他数字摄像机，具有数字视频数据信号直接输出，并以网络为传输媒介；基于TCP/IP协议，采用流媒体技术实现视频数据在网上的多路复用传输。浏览器或PC机，根据网络摄像机自带的独立（IP）地址对网络摄像机进行监控和访问。
2.3 网络视频监控系统设计原则
2.3.1 编码器的配置技术
网络视频监控系统的设计通常是每一视频信号配置一个编码器。监控中心可同时监视多路视频（如4、6、8、12、16……）或分别监控一路视频，某一路视频编码器发生故障只会影响该路监控，而不会影响其他摄像机的工作。网络视频系统的编码器有两种：一种编码器是一个独立的专用设备；另一种编码器与网络服务器合为一体。
2.3.2 支持远程监控技术
所谓“远程”：一是摄像机到监控中心的距离远，二是两个监控中心的距离远。当有两个以上监控中心不在同一个局域网范围内，需要通过其他（如广域网）线路远距离连接（如一个E1或几个E1线路，有时甚至低于1 Mbit/s带宽的线路连接），又要在一条线路同时监控多路视频监控点（摄像机），实现的方法有两种：①画面分割器将多路视频信号组合成一路视频信号，经一个视频编码器转换IP视频监控“包”在网络（局域网、广域网）上传送。此方案画面分割器本身会产生较大的图像下降或延时，系统可靠性会降低，不推荐使用；②基于嵌入式系统和基于MPEG－4编码压缩技术可以实现在E1（2 M）线路上甚至更低带宽的线路上保证高质量的视频图像。当前采用此方案的较多。
2.3.3 远程录像和录像回放
录像和回放是视频监控系统不可缺少的功能，通常采用录像资料本地存放和在线实时回放相结合的方案。远程录像回放功能的实现必须充分考虑通信线路带宽的限制，一般采用较高标准的编码压缩技术。
2.3.4 系统应具有支持组播能力的网络交换机或路由器
系统要实现组播，应采用支持组播技术的网络交换机或路由器，能够有效利用网络带宽。
2.3.5 QOS（服务质量）的部署
QOS是网络的一种质量保障机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。
3 网络视频监控摄像机的选择
3.1 网络视频监控系统应用的摄像机类型
网络视频监控系统应用的摄像机有两类：①采用模拟视频摄像机，通过设在现场的视频服务器对模拟视频压缩编码，实现数字化，前端所示的摄像机；②采用网络摄像机或摄像机/编码器一体化的设备，前端所示的摄像机。
3.2 网络摄像机（内置编码器的IP监控摄像机）
网络摄像机主要包括一台标准摄像机和一个具有网络连接功能的视频服务器（Video server），并包括专用嵌入式硬件编码器、视频捕捉卡、网卡、操作系统、软件。每个网络摄像机都有自己的IP网址，并具有标准的模拟视频摄像机的所有功能，可以直接接入数据网络中。
网络摄像机通常包括镜头、声音传感器、A/D转换器、图像和声音控制器、外部报警控制接口等。镜头与模拟摄像机一样有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等功能。
3.3 网络摄像机的优势
网络摄像机的优势有：①应用范围广，只要有网络（包括Internet）就可以进行远程监控。由于基于网络传输，可实现远距离视频会议、远程教学、远程医疗监护、远程分支机构监控管理、交通监管等。②系统所需设备简单，前端只需一台摄像机，后端只需一套软件及其显示设备，利用综合布线网络传输图像，省去了大量同轴电缆。③扩展容易，如果需要增设监控点，只需增加摄像机或PC机，无需对布线进行改动，系统具有无缝扩展能力。④布控区域广阔，由于采用TCP/IP协议，网络所到之处在距离上几乎没有限制。⑤系统安装维护简单，软件安装使用容易，可实现远程维护。
3.4 网络摄像机同步方式
网络摄像机有电源同步和外同步两种方式：①电源同步方式是以交流电源频率作为场扫描频率，其优点是由于场扫描频率与电源频率一致，因而串入视频信号的交流电源杂音在画面上不会出现明显的干扰波。当采用随机隔行扫描或摄像机设置在大型变压器附近，或视频信号传输线随交流电源线一起敷设时，使用电源同步方式较好。②外同步方式多用于多台网络摄像机的系统，由于多台网络摄像机的信号需经切换器切换至一台监视器监视，或经切换器切换至一台录像机进行录像，或有几台摄像机的信号需要进行混合和编辑加工，这时就需要采用外同步来消除转换图像过程中所产生的画面混乱。当采用外同步方式时，需要向每台网络摄像机提供外同步脉冲信号。
3.5 网络摄像机主要技术指标
3.5.1 清晰度（分辨率）
通常用电视线（TVL）来表示，选用CCD彩色摄像机的水平清晰度要求在330线以上，黑白在420线以上。
3.5.2 灵敏度（照度）
在镜头光圈大小一定的情况下，摄像机获取规定的信号电平所需要的最低靶面照度。一般所选择摄像机的灵敏度为被摄像物体表面照度的1/10，或更低一些。
3.5.3 信噪比
即摄像机摄取的图像信号与噪声电压比值，用S/N表示。CCD摄像机的典型S/N值在45～55 dB之间，在视频监视系统中使用的摄像机一般要求应高于46 dB。
3.6 网络摄像机的供电方案
3.6.1 直接集中供电方式
直接集中供电方式是将电源变换器安装在监控中心内，通过网络线，直接经以太网向前端摄像机供电。系统特点：通过UPS集中供电和管理；用网络同时传输数据信号和电源，摄像机无需额外的电源线；适用于前端摄像机距离监控中心较近的系统。
3.6.2 远距离供电方式
远距离供电方式是将电源变换器设置在摄像机附近，适用于前端摄像机距监控中心较远，摄像机相对集中且较多的系统；或是将单台电源变换器分散设置在摄像机旁，就近直接供给摄像机电源，适用于摄像机距监控中心较远且分散的系统。
3.7 网络摄像机控制方式
网络摄像机的控制方式依据所采取的系统型式的不同，有直接控制方式、间接控制方式和编码微机控制方式。直接控制方式用于小型系统，视频信号由视频切换器或硬盘录像（DVR）直接切换；大型系统多由在各摄像机附近设置解码器将控制信号采取数据编码的方式，与图像信号一起通过传输网络线，以电流或电压方式实现对摄像机的功能控制。
3.8 网络视频监控系统的网络标准
网络视频监控系统利用标准的LAN/MAN/WAN/Internet公网、专网作为传输音频/视频和数据的中枢链路，与模拟（CCTV）和数字（DVR）监控系统不同，系统可利用企业已有的计算机网络，可在网络范围内任何终端调用图像。网络视频监控系统使用开放的标准协议和网络进行通信，不同的厂家设备都可以在同一个系统中使用。目前图像编码器标准主要有：MPEG－1、MPEG－2、H.261、H.263、MPEG－4等。MPEG－4是一种具有很高压缩率的标准，MPEG－2用于速率为4～10 Mbit/s下记录和传输音/视频。
4 视频监控系统在我国的发展趋势
（1）摄像机固体化。普通的黑白和彩色摄像机全部固体化，包括特种摄像机。并以CCD摄像机为主体，大力提高其灵敏度和清晰度。摄像管式摄像机将全部被市场淘汰。
（2）从过去的摄像机加云台等分离式发展为小型复合、一体化摄像机。
（3）计算机技术广泛应用于电视监视系统和设备制造，传输系统网络化，远程、集中控制、显示得到发展。
（4）图像、数据、声音和控制信息的传送综合化、数字化，图像、数据、声音和控制在同一媒体上传送。
（5）同轴电缆传输发展为光纤或两者并存的局面（小型系统、短距离系统仍以同轴电缆较经济）。
（6）控制系统模块化、智能化、自动化，视频监控图像显示与报警一体化。
参考文献：
［1］汪长峰.巢湖市治安网络视频监控系统的设计与实施［D］.合肥工业大学，2009.
［2］刘军民.基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计［D］.大连理工大学，2009.
（编辑：李敏）
Design and Application of Network Video Surveillance System
Wu Xuliang
Abstract: This paper describes the application of network video surveillance systems, network video surveillance system solutions, network video surveillance camera of choice.
Key words: video surveillance; solutions; design; camera; problem
关键词：视频监控；解决方案；设计；摄像机；问题
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）06－0142－02
1 网络视频监控系统的应用
随着社会的进步和科技的发展，一个城市的安全对视频监控的依赖程度变得越来越强。视频监控系统作为社会治安防控体系中视频监控的主体，其易用性和稳定性对达成视频监控整体效果起到的比重也越来越大。网络视频监控系统已逐渐取代传统的模拟视频监控系统（CCTV），成为安防监控市场的主流。对于大多数视频监控场合，基于“PC机＋多媒体卡”的数字视频监控系统（DVR）由于价格相对较低，通用性强，可供选择的产品和供应商多，已得到广泛应用。
2 网络视频监控系统的解决方案
2.1 网络视频监控系统技术
网络视频监控系统又称多媒体网络视频监控系统。近年来宽带网络技术、视频数据编码及压缩解压缩技术、视频处理运算技术都取得了飞跃发展，推动了视频监控系统网络化、数字化。多媒体网络视频监控系统和基于计算机网络（局域网和广域网）、通信网络系统的远程实时音/视频及控制信号的集成与功能组合，使图像、图表、数据、语音等多种信息一体化传输，交互使用。网络的任意一台计算机均可实现对监控系统信息的管理和调用，克服了模拟监控系统和数字监控系统的弊端，且其运用的各类技术背景是成熟的。
2.2 网络视频监控系统构成
网络视频监控系统属于全数字视频网络监控系统，其特点是：系统为全数字视频网络虚拟交换/切换模式；摄像机是全数字一体化网络摄像机，也可以是模拟摄像机＋数字编码器设备或其他数字摄像机，具有数字视频数据信号直接输出，并以网络为传输媒介；基于TCP/IP协议，采用流媒体技术实现视频数据在网上的多路复用传输。浏览器或PC机，根据网络摄像机自带的独立（IP）地址对网络摄像机进行监控和访问。
2.3 网络视频监控系统设计原则
2.3.1 编码器的配置技术
网络视频监控系统的设计通常是每一视频信号配置一个编码器。监控中心可同时监视多路视频（如4、6、8、12、16……）或分别监控一路视频，某一路视频编码器发生故障只会影响该路监控，而不会影响其他摄像机的工作。网络视频系统的编码器有两种：一种编码器是一个独立的专用设备；另一种编码器与网络服务器合为一体。
2.3.2 支持远程监控技术
所谓“远程”：一是摄像机到监控中心的距离远，二是两个监控中心的距离远。当有两个以上监控中心不在同一个局域网范围内，需要通过其他（如广域网）线路远距离连接（如一个E1或几个E1线路，有时甚至低于1 Mbit/s带宽的线路连接），又要在一条线路同时监控多路视频监控点（摄像机），实现的方法有两种：①画面分割器将多路视频信号组合成一路视频信号，经一个视频编码器转换IP视频监控“包”在网络（局域网、广域网）上传送。此方案画面分割器本身会产生较大的图像下降或延时，系统可靠性会降低，不推荐使用；②基于嵌入式系统和基于MPEG－4编码压缩技术可以实现在E1（2 M）线路上甚至更低带宽的线路上保证高质量的视频图像。当前采用此方案的较多。
2.3.3 远程录像和录像回放
录像和回放是视频监控系统不可缺少的功能，通常采用录像资料本地存放和在线实时回放相结合的方案。远程录像回放功能的实现必须充分考虑通信线路带宽的限制，一般采用较高标准的编码压缩技术。
2.3.4 系统应具有支持组播能力的网络交换机或路由器
系统要实现组播，应采用支持组播技术的网络交换机或路由器，能够有效利用网络带宽。
2.3.5 QOS（服务质量）的部署
QOS是网络的一种质量保障机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。
3 网络视频监控摄像机的选择
3.1 网络视频监控系统应用的摄像机类型
网络视频监控系统应用的摄像机有两类：①采用模拟视频摄像机，通过设在现场的视频服务器对模拟视频压缩编码，实现数字化，前端所示的摄像机；②采用网络摄像机或摄像机/编码器一体化的设备，前端所示的摄像机。
3.2 网络摄像机（内置编码器的IP监控摄像机）
网络摄像机主要包括一台标准摄像机和一个具有网络连接功能的视频服务器（Video server），并包括专用嵌入式硬件编码器、视频捕捉卡、网卡、操作系统、软件。每个网络摄像机都有自己的IP网址，并具有标准的模拟视频摄像机的所有功能，可以直接接入数据网络中。
网络摄像机通常包括镜头、声音传感器、A/D转换器、图像和声音控制器、外部报警控制接口等。镜头与模拟摄像机一样有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等功能。
3.3 网络摄像机的优势
网络摄像机的优势有：①应用范围广，只要有网络（包括Internet）就可以进行远程监控。由于基于网络传输，可实现远距离视频会议、远程教学、远程医疗监护、远程分支机构监控管理、交通监管等。②系统所需设备简单，前端只需一台摄像机，后端只需一套软件及其显示设备，利用综合布线网络传输图像，省去了大量同轴电缆。③扩展容易，如果需要增设监控点，只需增加摄像机或PC机，无需对布线进行改动，系统具有无缝扩展能力。④布控区域广阔，由于采用TCP/IP协议，网络所到之处在距离上几乎没有限制。⑤系统安装维护简单，软件安装使用容易，可实现远程维护。
3.4 网络摄像机同步方式
网络摄像机有电源同步和外同步两种方式：①电源同步方式是以交流电源频率作为场扫描频率，其优点是由于场扫描频率与电源频率一致，因而串入视频信号的交流电源杂音在画面上不会出现明显的干扰波。当采用随机隔行扫描或摄像机设置在大型变压器附近，或视频信号传输线随交流电源线一起敷设时，使用电源同步方式较好。②外同步方式多用于多台网络摄像机的系统，由于多台网络摄像机的信号需经切换器切换至一台监视器监视，或经切换器切换至一台录像机进行录像，或有几台摄像机的信号需要进行混合和编辑加工，这时就需要采用外同步来消除转换图像过程中所产生的画面混乱。当采用外同步方式时，需要向每台网络摄像机提供外同步脉冲信号。
3.5 网络摄像机主要技术指标
3.5.1 清晰度（分辨率）
通常用电视线（TVL）来表示，选用CCD彩色摄像机的水平清晰度要求在330线以上，黑白在420线以上。
3.5.2 灵敏度（照度）
在镜头光圈大小一定的情况下，摄像机获取规定的信号电平所需要的最低靶面照度。一般所选择摄像机的灵敏度为被摄像物体表面照度的1/10，或更低一些。
3.5.3 信噪比
即摄像机摄取的图像信号与噪声电压比值，用S/N表示。CCD摄像机的典型S/N值在45～55 dB之间，在视频监视系统中使用的摄像机一般要求应高于46 dB。
3.6 网络摄像机的供电方案
3.6.1 直接集中供电方式
直接集中供电方式是将电源变换器安装在监控中心内，通过网络线，直接经以太网向前端摄像机供电。系统特点：通过UPS集中供电和管理；用网络同时传输数据信号和电源，摄像机无需额外的电源线；适用于前端摄像机距离监控中心较近的系统。
3.6.2 远距离供电方式
远距离供电方式是将电源变换器设置在摄像机附近，适用于前端摄像机距监控中心较远，摄像机相对集中且较多的系统；或是将单台电源变换器分散设置在摄像机旁，就近直接供给摄像机电源，适用于摄像机距监控中心较远且分散的系统。
3.7 网络摄像机控制方式
网络摄像机的控制方式依据所采取的系统型式的不同，有直接控制方式、间接控制方式和编码微机控制方式。直接控制方式用于小型系统，视频信号由视频切换器或硬盘录像（DVR）直接切换；大型系统多由在各摄像机附近设置解码器将控制信号采取数据编码的方式，与图像信号一起通过传输网络线，以电流或电压方式实现对摄像机的功能控制。
3.8 网络视频监控系统的网络标准
网络视频监控系统利用标准的LAN/MAN/WAN/Internet公网、专网作为传输音频/视频和数据的中枢链路，与模拟（CCTV）和数字（DVR）监控系统不同，系统可利用企业已有的计算机网络，可在网络范围内任何终端调用图像。网络视频监控系统使用开放的标准协议和网络进行通信，不同的厂家设备都可以在同一个系统中使用。目前图像编码器标准主要有：MPEG－1、MPEG－2、H.261、H.263、MPEG－4等。MPEG－4是一种具有很高压缩率的标准，MPEG－2用于速率为4～10 Mbit/s下记录和传输音/视频。
4 视频监控系统在我国的发展趋势
（1）摄像机固体化。普通的黑白和彩色摄像机全部固体化，包括特种摄像机。并以CCD摄像机为主体，大力提高其灵敏度和清晰度。摄像管式摄像机将全部被市场淘汰。
（2）从过去的摄像机加云台等分离式发展为小型复合、一体化摄像机。
（3）计算机技术广泛应用于电视监视系统和设备制造，传输系统网络化，远程、集中控制、显示得到发展。
（4）图像、数据、声音和控制信息的传送综合化、数字化，图像、数据、声音和控制在同一媒体上传送。
（5）同轴电缆传输发展为光纤或两者并存的局面（小型系统、短距离系统仍以同轴电缆较经济）。
（6）控制系统模块化、智能化、自动化，视频监控图像显示与报警一体化。
参考文献：
［1］汪长峰.巢湖市治安网络视频监控系统的设计与实施［D］.合肥工业大学，2009.
［2］刘军民.基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计［D］.大连理工大学，2009.
（编辑：李敏）
Design and Application of Network Video Surveillance System
Wu Xuliang
Abstract: This paper describes the application of network video surveillance systems, network video surveillance system solutions, network video surveillance camera of choice.
Key words: video surveillance; solutions; design; camera; problem