網絡視頻監控

網絡視頻監控即IP監控， IP是Internet Protocol（因特網協議）的縮寫，它是通過計算機網絡進行交流的最常用的協議之一。

網絡視頻監控的發展經歷了三個階段：

1、初期，由安防產品演化而來的閉路視頻監控系統是我國第一代模擬視頻監控系統。

2、中期，到了九十年代中期，一種基於PC機插卡式的視頻監控系統的出現，儘管初步實現了數字化，但由於圖像質量、穩定性以及遠程傳輸監控等技術方面的不足，使這種第二代視頻監控系統仍僅作為安防產品應用於某些特定行業的日常監控。

3、直至九十年代末，隨着計算機、網絡、通信技術的日趨成熟，各種實用型視頻技術的不斷完善，以嵌入式技術為依託，以網絡、通信技術為平台，以智能圖像分析為特色的網絡視頻監控系統才從根本上使視頻監控從幕後走向了前台。

網絡視頻監控組成部分：網絡視頻監控系統總體上分為前端接入、媒體交換以及用户訪問三個層次，具體由前端編碼單元、中心業務平台、網絡錄像單元、客户端單元以及解碼單元組成。

前端編碼單元位於前端接入層，它通過數據通信網絡接入中心業務平台，用於實現監控點視音頻信息和報警信息的採集、編碼、傳輸以及外圍設備(如攝像機、雲台、矩陣等)的控制。前端編碼單元具體設備包括視頻服務器、網絡攝像機、DVR等。

中心業務平台位於媒體交換層，是整個網絡視頻監控系統的核心，邏輯上需要實現用户接入認證、系統設備管理、業務功能控制以及媒體分發轉發等功能。在分級應用環境下，中心業務平台需要支持多級級聯功能。中心業務平台在實現上可以基於“服務器+平台軟件”方式，也可以基於嵌入式硬件方式。

網絡錄像單元位於媒體交換層，用於實現網絡媒體數據的數字化錄像、存儲、檢索、回放以及管理功能。網絡錄像單元可以通過中心業務平台外接存儲設備的方式來實現，也可以通過“服務器+錄像軟件+存儲設備”的方式來實現。網絡錄像單元需支持分佈式部署。

客户端單元是遠程圖像集中監控和維護管理的應用平台，是基於PC的監控客户端業務軟件，可採用B/S或C/S架構，主要實現用户登錄、圖像瀏覽、錄像回放、輔助設備控制、碼流控制等業務功能。

解碼單元即視頻解碼器，主要負責在客户端單元的控制與管理下，實現前端監控信號解碼輸出，輸出後的模擬視頻信號可直接送至監視器、電視機等圖像顯示設備。

在PSTN網上,利用用户現有的電話線進行多媒體(尤其是視頻信號)傳輸可以採用幾種不同的方式：

1、MODEM接入，採用低數據速率的H.263會議電視視頻壓縮標準，將幾十K的數據流通過28.8Kbps的V.34 MODEM接入PSTN網，傳輸CIF、QCIF每秒5～15幀的圖像。33.5Kbps至56Kbps的Modem已很普及，這種傳輸方式有利於低速率的視頻傳輸，幀率也可以進一步提高；

2、XSDL接入，主要包括ASDL(下行速率1.5～9Mbps，上行速率16～640Kbps，傳輸距離5.5KM)，主要用於視頻點播和視頻廣播；HSDL使用一對兩對雙絞線，雙向速率為1.5～2Mbps，傳輸距離約為5KM，可作電視會議或雙向視頻控制。

3、DDN方式，DDN是利用數字通道提供半永久性連接電路，以傳輸數據信號為主的數字傳輸網絡。它主要提供中、高速率，高質量點到點和點到多點的數字專用鏈路，以便向用户提供租用電路業務。其線路的通信速率為2.4～19.2Kbps，N×64Kbps(N=1～32)。它也可提供VPN業務。我國郵電部門已在全國範圍內建成並開放了DDN業務，通信帶寬為64K～2.048M(E1)。

4、ISDN方式，ISDN的信道類型分為信息信道與控制信道。 ISDN用户/網絡接口有兩種結構：基本速率接口(BRI)和基羣速率接口(PRI)，基本速率接口是將現有電話網中的普通用户線作為ISDN的用户線而規定的接口，它由2個B和一個D信道組成，成為2B+D口，傳輸速率為144Kbps；PRI接口則是由30個B信道和一個D信道組成成為30B+D口，傳輸速率為2Mbps相當於一個E1口。

5、光纖信道，傳輸質量高，信道穩定。光通信端機包括PCM基羣復接設備、二次羣、三次羣、四次羣等跳羣復接設備。其中PCM基羣復接設備向用户提供符合G.703標準的64Kbps接口，可以將低速率的視頻數據直接送入PCM終端進行傳輸。而復接設備直接向用户提供符合G.703標準的E1接口，其速率為2.048Mbps的傳輸信道帶寬，經G.703/V.35 E1通信卡將視頻監控終端 ^[1]  接入光纖線路。

6、無線傳輸，無線傳輸主要是指數傳電台和無線擴頻傳輸，在大多數企業單位都有自己的無線專網，無線專網可以支持多點遠端接入，它們一般可以提供64K～42Mbps的信道帶寬。同時，這些無線專網在建設規劃時，大都已預留出用作傳輸視頻圖像的帶寬，只要將視頻終端以IP方式接入並與原來的數據、話音業務作無縫連接，即可實現多媒體通信。

7、VSAT衞星線路，衞星傳輸系統覆蓋地域廣，施工量少，是其它傳輸系統無法替代的，特別是對移動的VSAT站，具有機動性，是軍隊國防部門通信的重要手段，衞星甚小口徑地面站也是偏遠地區的主要通信手段，一般用户可以向衞星運營公司租用衞星線路，如將64Kbps串行數據轉換為V.35接口建立視頻連接。

與傳統的視頻監控相比，網絡視頻監控更便於計算機進行視頻信息的壓縮、儲存、分析、顯示以及報警等自動化處理，從而實現無人值守;通過網絡平台實現了遠距離監控，即使是數千公里外也能達到親臨現場的效果;利用先進的軟件系統不僅在幾分鐘內便可完成傳統視頻監控中大量的數據分析，提高了監控效率，且能獲得更為逼真、清晰的數字化圖像質量與更為便捷、實用的監控管理和維護。

總之，網絡視頻監控是一項集計算機、網絡、通信以及視頻編解碼等多項高新技術的整合產品。通常模擬攝像機後面需要連很多的線，分別傳輸視頻、音頻信號。模擬信號在後端的處理和管理也存在諸多弊端。在數字化管理平台中，模擬信號需要首先被轉化成數字信號存儲、歸檔、查詢，到調閲查詢時，又往往需要被還原成模擬信號。面臨實時查詢、跨部門實時信息共享等複雜需求時，模擬視頻監控數據處理的低效之弊更是暴露無遺。

網絡視頻監控主要的優勢：

如果需要實現跨地域遠程監控，就應該首選網絡視頻監控系統。當然，某些硬盤錄像機也具有網絡傳輸的功能，但硬盤錄像機是着重於本地錄像，遠程傳輸的效率遠不及網絡攝像機、網絡視頻服務器，軟件功能也不大完善。

而網絡攝像機、網絡視頻服務器，是專為實現遠程監控而設計，網絡傳輸效率非常高，而且其客户端軟件也比錄像機的軟件要專業、好用得多。

傳統監控系統的實施是要專門鋪設視頻線、音頻線、控制線的。而大型企事業單位，通常佔地面積很大，鋪設這些線路費時、費力、費錢，而網絡監控系統則無需專門佈線，可以利用企業原有的局域網來傳輸視頻、音頻以及控制信號，安裝方便多了。

傳統監控系統需要專門設置一個監控中心，單位的管理者如果要查看監控畫面或查看錄像資料，必須跑去監控中心。如果安裝了網絡視頻監控系統，則管理者可在自己的辦公室，用自己的電腦監控實時畫面或查看錄像資料。而且多位管理者均可各自監控，互不影響。

傳統監控系統中，每台硬盤錄像機最多隻能管理32路圖像。而網絡視頻監控則大大跨越了這個限制，一台電腦主機可以管理上千路圖像，充分發揮出集中管理的優勢。

傳統監控系統採用的是集中式架構，將所有視頻線、音頻線、控制線拉到監控中心，如要增加攝像機則需再佈線。如果想搬遷監控中心，則工程浩大。而網絡視頻監控系統是採用分佈式架構，各個網絡攝像機、視頻服務器分佈在單位中的不同地方，而監控錄像主機也可設在單位內的任何地方，接上網線即可。要增加攝像機、轉移監控主機，可以隨意進行，完全沒有制約。

網絡視頻監控產品不僅只傳輸圖像，還集合了多項功能，而這些信號全部通過網絡傳輸，無須另外佈線。

具體功能如下：

監聽——監控中心可以監聽多個前端設備的聲音

廣播——監控中心可選擇對多個前端設備進行喊話

對講——監控中心可與任何一個前端設備進行雙向語音對講

報警——網絡攝像機、視頻服務器均有報警輸入端口，在中心管理軟件中可以對前端的設備進行布撤防管理，報警時可以聯動相應的視頻窗口彈出、錄像、電子地圖閃動，甚至還可以聯動攝像機轉到相應的角度

遠程控制——網絡攝像機、網絡視頻服務器均有報警輸出端口，監控中心可以控制輸出端口輸出信號，可用於控制電器的通斷

教育：遠程監控學校的操場、走廊、大廳以及教室，也包括對一些建築物的監控；

交通：遠程監控火車站、鐵路軌道、高速公路以及機場的安全；

銀行：應用於銀行各分支機構或者是街頭的ATM取款機，替代繁冗的傳統安全監視手段；

政府：安保和監視應用，通常集成到已有的系統中；

商場：對各大型超市的分支機構進行安全監視和遠程管理，方便快速高效的管理；

工業：對生產線、後勤部門、庫房存儲系統進行監控，提高了廠區的安全性。

IP視頻監控系統包括網絡視頻服務器監控系統和IPCamera監控系統，其中IPCamera是系統的前端處理部分。CCD/CMOS圖像傳感器把場景的光信號轉變為電信號，這些電信號轉換為數字信號後通過數據接口傳輸到DSP存儲器。

DSP作為IPCamera的數字圖像處理和壓縮以及操作系統運行的主處理器芯片,完成圖像壓縮、編碼的同時把數據流送到硬盤或其他存儲設備中保存。可以想見，前端設備對視頻圖像質量好壞有極大影響。因此，處理器的選擇在開發人員如何能夠成功地滿足數字視頻監控產品的設計需求上扮演了重要角色。

市場上，ASIC、FPGA與傳統的DSP是常見的幾種方案，每種都有自己的特點。其中，ASIC比較適合沒有算法基礎的研發隊伍採用，因為ASIC芯片本身的壓縮算法可以幫助加快產品研發進度。

但是，隨着音/視頻格式和標準的不斷演進，這種方案的靈活性對它在視頻監控領域的廣泛應用又成為一種限制。相比之下，傳統的DSP處理具有更加靈活的處理能力，在數據處理方面也

更加強大。然而，DSP傳統的處理架構的重點還是集中在數據運算能力上面，對於視頻監控應用來説不夠優化。對於那些具有複雜的控制能力和更高速媒體流需求的系統級應用來説，傳統的DSP並不理想——DSP中更多的系統資源被浪費掉了。

由於具有強大的並行處理能力，在要求複雜和密集的視頻信號處理的高端視頻監控領域，理論上FPGA應該具有很大優勢。遺憾的是，FPGA的產業生態環境、較大的功耗以及高昂的成本拖了它的後腿，使它很難成為這個應用領域的競爭者。

還有一種方案是採用MCU（ARM核）+DSP。由於ARM採用RISC指令集，適合處理控制代碼，對視頻編解碼則力不從心。DSP則能彌補ARM的不足，其運算能力能夠滿足人們對視頻流暢程度的需求。這種方案的思路是發揮ARM核的控制作用和DSP處理器的處理能力。但是，研發人員需要對MCU和DSP這兩套代碼進行掌握和維護，研發成本和對研發人員的要求都比較高。

顯而易見，如果能夠有一種處理平台，將MCU和DSP的性能融合起來，不但能克服ARM核+DSP所存在的瑕疵，同時能保留兩則的優勢特性。Blackfin處理器平台正是這樣的匯聚平台，它給視頻監控產品開發帶來了新的力量。匯聚處理器將MCU和DSP的性能融合在一起，在單核上對uCLinux、協議棧和媒體流進行處理，將實時多媒體數據流及以控制為導向的任務進行優化。

Blackfin家族使用了MSA（MicroSignalArchitecture）架構，在一個單核架構中提供可編程的16/32位MCU和DSP功能，能夠對控制、網絡、多媒體以及信號處理區域進行劃分。同樣的開發環境適用於所有的Blackfin產品線，使IP視頻監控產品的上市時間加快，成本大大降低。

由於安防立法工作的滯後使得中國的安防市場還不完全規範，還未形成成熟統一的全國安防市場管理體系。市場監管不到位，許多地方政府及用户未嚴格執行相關標準、規範;企業缺乏品牌意識、市場競爭混亂、“假冒偽劣產品，品牌產品的偽劣代理商、惡性削價”等現象不同程度地依仍然存在。再加上行業規模擴大，企業競爭激烈，市場上的山寨產品像雨後春筍一般漸漸的冒出來，這些產品普遍存在着嚴重的質量問題而且很少存在售後服務的保障。

正是由於這些以次充好安防產品擾亂了消費者的正確判斷能力，導致許多“監控攝像頭成睜眼瞎”的新聞事件頻頻發生，也影響到高端安防產品的正常發展。

低價競爭造成整個市場上的產品質量良莠不齊，生產企業為了降低產品的生產成本，在市場競爭中取得價格優勢，偷工減料，造成產品質量下降。個別企業更為了逃避國家有關部門的檢查，進行不正當的競爭，誤導消費者，使得高端產品市場被擠壓。

安防產品價格一路走低，銷售額增大卻未能帶來利潤擴大。安防產品進入市場早期競爭較少，早期進入市場的品牌呈壟斷之勢，用户主要是政府機關和一些大的企業，產品價格高昂，利潤豐厚。但隨着安防業的迅速發展，競爭加劇，卻未形成有序的市場，惡性價格戰帶來整個行業價格走低。由此，利潤空間大幅減小，雖然市場開拓成效顯著，卻並沒有帶來利潤的增長。

產品同質化嚴重，亟需開發新技術、研發新產品，這樣才可能贏得更大的市場和利潤空間。安防產品種類繁多，看起來琳琅滿目，但是各個廠家的同類產品卻是大同小異，缺乏自身風格和獨特之處，使得工程商和用户難以從中選擇。同時由於缺乏行業自律公約，產品極易被別人模仿製造。很多企業想走高端市場，但開發一種新產品就被模仿一種。

業內人士對日益成風的模仿感到擔憂，認為這不利於整個產業的升級。一味地模仿別人，企業根本無法形成自己的創新思維，也無法打造出有知名度的品牌。公眾對品牌的認知度低，長久下去就變成企業的困局。企業要提高創新能力，獨闢蹊徑才能創造出偉大的業績。

市場發展不均衡，安防領域涉及到智能監控、防盜報警、門禁識別等多個領域，產品十分豐富，但是隻有視頻監控設備運用面廣，佔據了安防市場的半壁江山，而其他的防盜報警產品、門禁識別產品運用範圍比較窄，在市場上的安防產品所佔比重相對較小，遠不如視頻監控產品，整個行業發展不均衡。

原來受制於安防監控的發展歷程及行業背景，現狀的一個問題是網絡視頻監控行業沒有統一的標準，從2012年6月1日正式發佈實施《安全防範視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》，各網絡攝像機廠家進行平安城市建設有了共同的標準。GB/T是指推薦性國家標準，並不強制所有產品都遵循。但平安城市項目是有利潤的項目，在平安城市大力發展的時代，不參與競標，會失去大量商機。因此，符合GB/T28181協議，構建開放式的視頻管理平台，在該平台上實現不同廠家不同應用系統的互聯互通，最終實現統一管理、統一調度將是整個行業未來發展的方向。

用户可以通過在場景中預設報警規則，一旦目標在場景中出現了違反預定義行為規則的情形，系統會自動發出報警，監控工作站自動彈出報警信息併發出提示音，用户可以通過點擊報警信息，實現報警的視頻場景重構並採取相關措施。即所監控的視頻圖像，經過前端智能網絡攝像機的分析識別後，可只將有異常的圖像傳輸到後端去記錄與顯示，因而可大大減輕網絡的負擔。VCA技術對傳統的視頻監控技術是一個“顛覆性”的創新，改變了多年來人們應用視頻監控系統的習慣。智能化高清網絡攝像機，其人性化的設計，得到廣大消費者認同。 ^[2] 

高清網絡攝像機相比於模擬攝像機、普通網絡攝像機具有高清晰度、百萬像素級的傳感器，可以獲得更多的視頻信息;逐行掃描技術可以讓畫面更清晰、自然流暢、減少丟幀:減少、增加監控點方便，機器軟件升級方便。一個高清攝像機可以代替多個普通攝像機對相同範圍場景的監控，節省線纜、安裝及維護成本。

監控在人們的觀念中只用於重要部門,例如銀行、政府等。隨着視頻監控系統技術的不斷髮展，功能不斷完善，以及人們安防觀念的轉變，網絡視頻監控的應用範圍已遠遠超出了傳統的專業“安防監控”的範疇，在企業運營、工廠安全生產、交通道路管理、學校監考等領域不斷得到擴展應用併發揮越來越大的作用。

而未來的視頻監控系統，將會在民用住宅等場所得到越來越多的應用，系統的架構方式將會如同民用“互聯網接入”的方式，由專門的運營公司提供設備和服務，而用户僅僅需要提供“月租金”而己，從而實現家庭遠程視頗監控。

無線網絡視頻監控綜合成本低，只需一次性投資，無須挖溝埋管，特別適合室外距離較遠及已裝修好的場合。維護費用低，無線監控維護由網絡提供商維護，前端設備是即插即用、免維護系統。可以廣泛應用於範圍廣、分佈散的安全監控、交通監控、工業監控、家庭監控等眾多領域。