1、系统方案选型3.1数字监控介绍 数字监控系统是指在网络环境中，以计算机为核心，结合传统安防监控的实际要求及多年来不断完善的安防理论和经验，建立的一套软硬件相互结合、数字化、智能化的安防体系。此系统综合运用了多媒体视频技术、计算机网络技术、工业控制技术和人工智能技术，实现了视频、音频信号的数字化，整个系统的网络化，应用的多媒体化以及管理的智能化。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，实现了集中监控、集中管理。3.2数字监控系统的组成整个数字监控系统由前端系统、远程传输系统、中心控制系统三部分构成，具体的组成图如下： 前端系统 前端系统主要由各种信号采集设备、可遥控动
2、作设备和各种解码器几大部分构成。 信号采集设备包括视频、报警信号采集及其他模拟量采集设备，主要由摄像机、红外/微波报警探测器、温度探测器、湿度探测器以及水浸探测器等采集设备，这些设备负责采集监控现场的视频图像、非法侵入、温度、湿度等数据和模拟数字信号； 可遥控动作设备包括电动变焦镜头、全方位云台、室外防护罩，射灯开关等其它可控机电设备，这些设备按照中心控制端发来的遥控行动指令进行动作。 解码器负责将云台、报警等模拟信号编码、压缩为数字信号，按照标准的通讯协议通过网络传输。同时，还可以将控制中心的监控管理计算机下发的数字控制命令转化为模拟信号指令发给相应的前端设备。远程传输系统 传输系统负责各种
3、信号和指令的上传下达。本系统可以通过现有以太局域网、Internet完成数据传输，也可借助数字光纤、数字微波、无线扩频、DDN等多种远程数字传输媒介。中心控制系统 中心控制系统是整个数字化远程监控系统的大脑，负责整个系统的管理和控制工作，有选择的接收来自各远端监控现场的监视图像、接收报警信号和各种设备的状态数据，并向远端监控现场的各种遥控动作设备发送动作指令。 中心控制系统的核心是安装管理软件的数字监控主机，在监控主机上对各个子系统进行设置、集成、管理。监控管理应用最新的多媒体计算机视频监控理论，结合先进的计算机软、硬件技术和网络技术，提供了优秀的软件操作管理界面，不仅继承了传统监控系统的所有
4、功能，并且在此基础上实现了许多全新的技术突破，将监控系统所涉及的图像、报警、设备状态和控制数据进行智能化综合管理，建立了基于TCP/IP通讯协议，应用局域网技术的多级分控管理体系，实现了与现有计算机网络技术的完美结合和高度的资源共享。3.3数字监控与模拟监控的对比新一代数字化监控系统与传统模拟监控系统相比，有许多优势。3.4 数字监控的几种视频压缩技术 在大量远程监控系统的方案设计中，经常会遇到的问题是如何远程传输监控现场的模拟视频信号。如果使用同轴电缆传输模拟视频信号，在距离上会受到很大限制，超过几百米便需要加放大中继设备。因此，常规的视频监控系统只适合在一座建筑物内或一定区域范围内使用。此
5、外，常规系统在一路同轴电缆上只能传输一路视频信号，传输控制信号和音频信号需要单独敷设电缆。 远程监控和硬盘录像系统的关键是图像的数字化处理和压缩技术，其核心是图像压缩算法。与传统的视频电缆传输或光缆传输不同，数字化监控系统采用数字化处理技术，将摄像机的模拟视频信号转换成计算机所能处理的数字视频信号，通过网络或其他媒介将数据传输到另计算机或一个数字化设备上，然后再将数据还原成视频图像。数字化处理后的视频图像可在同一线路上传输多路。对视频图像进行压缩的方法有很多种,下面做一些简单的介绍：1.MJPEG MJPEG 是指 Motion JPEG，即动态JPEG，按照25帧/秒（PAL制）的速度使用J
6、PEG 算法压缩视频信号，完成动态视频的压缩。是由JPEG专家组制订的，其图像格式是对每一帧进行压缩，通常可达到6：1的压缩率。就像每一帧都是独立的图像一样。MJPEG图像流的单元就是一帧一帧的JPEG画片。因为每帧都可任意存取，所以MJPEG常被用于视频编辑系统。动态JPEG能产生高质量、全屏、全运动的视频，但是，它需要依赖附加的硬件。而且，由于MJPEG不是一个标准化的格式，各厂家都有自己版本的MJPEG，双方的文件无法互相识别。MJPEG的优点是画质比较清晰，缺点是压缩率低，占用带宽很大。一般单路占用带宽2M3M左右。2. H.263 H.263 视频编码标准是专为中高质量运动图像压缩所
7、设计的低码率图像压缩标准。H.263 采用运动视频编码中常见的编码方法，将编码过程分为帧内编码和帧间编码两个部分。在帧内用改进的DCT 变换并量化，在帧间采用1/2 象素运动矢量预测补偿技术，使运动补偿更加精确，量化后适用改进的变长编码表（VLC）地量化数据进行熵编码，得到最终的编码系数。 H.263标准压缩率较高，单路占用带宽几百K，缺点是画面质量相对差一些。3. MPEG-1 VCD标准。制定于1992年，为工业级标准而设计，可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM、Video-CD、CD-I。它用于传输1.5Mbps数据传输速率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码，经过MPEG-1标准压缩
8、后，视频数据压缩率为1/1001/200，影视图像的分辨率为36024030（NTSC制）或36028825（PAL制），它的质量要比家用录像系统（VHS-Video Home System）的质量略高。音频压缩率为1/6.5，声音接近于CD-DA的质量。MPEG-1允许超过70分钟的高质量的视频和音频存储在一张CD-ROM盘上。VCD采用的就是MPEG-1的标准，该标准是一个面向家庭电视质量级的视频、音频压缩标准。 MPEG-1的编码速率最高可达4-5Mbits/sec，但随着速率的提高，其解码后的图象质量有所降低。MPEG-1也被用于数字电话网络上的视频传输，如非对称数字用户线路（ADSL
9、），视频点播（VOD），以及教育网络等。同时，MPEG-1也可被用做记录媒体或在INTERNET上传输音频。4.MPEG-2 DVD标准。制定于1994年，设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输速率，主要针对高清晰度电视（HDTV）的需要，传输速率在3-10Mbits/sec间，与MPEG-1兼容，适用于1.560Mbps甚至更高的编码范围。分辨率为72048030（NTSC制）或72057625（PAL制）。影视图像的质量达到广播级的质量，声音也是接近于CD-DA的质量。MPEG-2是家用视频制式（VHS）录像带分辨率的两倍。MPEG-2的音频编码可提供左右中及两个环绕声道,以及一个
10、加重低音声道，和多达7个伴音声道（DVD可有8种语言配音的原因）。由于MPEG-2在设计时的巧妙处理，使得大多数MPEG-2解码器也可播放MPEG-1格式的数据。除了作为DVD的指定标准外，MPEG-2还可用于为广播，有线电视网，电缆网络以及卫星直播 （Direct Broadcast Satellite） 提供广播级的数字视频。MPEG-2的另一特点是，其可提供一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画面质量，存储容量，以及带宽的要求。对于最终用户来说，由于现存电视机分辨率限制，MPEG-2所带来的高清晰度画面质量（如DVD画面）在电视上效果并不明显，倒是其音频特性（如加重低音，多伴音声道等）更
11、引人注目。 MPEG-2的画质质量最好，但同时占用带宽也非常大，不太适于远程传输。5. MPEG-4 如果说，采用MPEG-1标准压缩后的视频图像“文件小，但画面质量差”；而采用MPEG-2标准压缩后的视频图像则“质量好，但文件更占空间”的话，那么MPEG4标准则很好的结合了前两者的优点。它于1998年10月定案，在1999年1月成为一个国际性标准，随后为扩展用途又进行了第二版的开发，于1999年底结束。MPEG4标准是超低码率运动图像和语言的压缩标准，它不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG-4标准主要应用于视像电话（Video Phone），视
12、像电子邮件（Video Email）和电子新闻（Electronic News）等，其传输速率要求较低，在4800-64000bits/sec之间。MPEG-4标准利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求以最少的数据获得最佳的图象质量。与MPEG-1标准和MPEG-2标准相比，MPEG-4标准为多媒体数据压缩提供了一个更为广阔的平台。它更多定义的是一种格式、一种架构，而不是具体的算法。它可以将各种各样的多媒体技术充分利用进来，包括压缩本身的一些工具、算法，也包括图像合成、语音合成等技术。 MPEG-4标准的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控。MPEG-4标准是第一个使你由被动变
13、为主动（不再只是观看，允许你加入其中，即有交互性）的动态图象标准；它的另一个特点是其综合性：从根源上说，MPEG-4标准试图将自然物体与人造物体相溶合（视觉效果意义上的）。MPEG-4标准的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。各压缩标准性能参数对比表：（数据仅供参考）3.5我们的方案 本着前面所述的系统设计原则，我们设计了一套数字化监控方案。在我们的方案中，将采用最先进的基于H.264视频标准的数字化监控方案。系统中的核心设备数字硬盘录像机将采用本公司的新一代产品“益融”YR-10XX数字硬盘录像机。详细的系统设计方案见下一章。4、方案设计根据用户的要求和视频监控领域的发展方向，我们设计了一套
14、数字化视频监控系统，具体描述如下：4.1益融数字监控概述4.1.1益融数字监控的定义 数字监控是指在网络环境中，以计算机为核心，结合传统安防监控的实际要求及多年来不断完善的安防理论和经验，建立的一套计算机软硬件相互结合、数字化、智能化的安防体系。此系统将传统的视频、音频及控制信号数字化，以IP包的形式在网络上传输，视频图像在控制中心的计算机设备上显示、记录。整个系统由计算机控制和管理。4.1.2益融数字监控的核心设备 数字监控系统的核心设备是数字硬盘录像机。系统由监视监听设备、信号传输设备、主机设备、显示设备、标准机柜和网络及报警接口等组成。 1.主机设备硬件构成工业控制主机：主系统工作平台,
15、单机支持1-16路全实时系统。数字化视频处理卡：完成视频图像多媒体数字化处理。防死机卡：保证系统长期连续自动运行。报警输入输出卡：具有报警信号采集和报警输出接口。网络通讯卡及视频远程传输卡：具有远程网络通讯接口。大容量硬盘：用于数据的的存储。系统软件构成：运行平台：中文WINDOWS2000/NT，及更高版本主系统软件包：YRSoft2.0本地主机版网络系统软件包：YRSoft2.0 网络版采用著名工控机品牌，保证系统稳定可靠运行。已通过公安部质检中心检测认定。摄像、拾音设备构成：摄像机及报警器每个门各设置1套，用于图象的采集和非工作时间的情况侦测。信号传输部分：主要由电源电缆、视频电缆和音频
16、电缆组成。显示设备:客户自行选择。6.报警接口：系统具有了报警输入输出接口。7.视频远程传输接口:系统具有有视频远程传输接口。8.标准机柜:系统配置了标准机柜，用于监控系统本身的安置和防护。4.1.3益融数字监控在应用中的典型结构整个数字监控系统的结构图如下：根据物流仓库管理的需求，我们设计了如下监控方案：1、在仓库外：在仓库的大门口安装一台固定彩色摄像机（带红外夜视功能的），用于记录每天的进出来往车辆。2、在仓库门口：在每个仓库的门口都安装一台彩色摄像机，对每天的来往车辆以及货物进行监控。并在每个门口都安装上红外报警器，以便非工作时间对采仓库的探测报警和报警联动。3、在仓库里：在仓库里的主道
17、上安装一对云台和彩色摄像机，对仓库工作人员进行监看，记录。（建议用快球，这样能监看到更大的范围）4、在值班室： 在值班室里安装一台彩色摄象机,监视值班室里的情况,防止人为破坏录象原始资料事件的发生。5、在经理室：安装硬盘录象机客户端软件，以便随时查看仓库的情况。4.1.4益融数字监控控制软件功能介绍 我们设计的益融数字视频监控系统，需要在控制中心的计算机上，安装我们开发的监控软件来进行视频监控、视频录像、录像播放等各项监控操作。监控软件的主要功能包括： * 实时监视功能系统可满足单路或多路音视频同步实时监控，每路均可达到25帧/每秒;可单、多路图象同屏显示、切换及缩放。每路均可单独设置图像清晰
18、度、灰度、亮度、色饱和度、色度、和音亮等。 * 实时监听功能系统可直接监听现场声音。 *可调整影像参数在录影当中可以调整输入信号的参数，例如：亮度，对比，饱和度、色调和音量等。 *控制与网络系统除音视频监视、同步录象、视频报警功能外，可直接接入各类防盗报警探测器，控制云台和声光报警器等。配置了远程网络接口。 *实时录象N路系统配置N路音视频卡，完全能够满足单路或多路同步实时（25帧/秒/路）录象。可设置每路的录像和录音模式：单视频、单音频、混合同步。 *预警录象在报警录像时，当报警触发时，系统将从报警前的5秒钟（可调）的图象记取资料。 *报警功能：支持活动图像报警、硬件故障报警、存储空间过小报
19、警、视频丢失报警、输入/输出报警、远程报警、电话语音报警等。，具有远程撤布防功能等 *警报发生记录表：系统会自动记录警报发生时间，以利使用者寻找状况发生当时的影像。（分为本地端和远端警报记录表两种） *电子地图：支持多层次立体电子地图，在监视范围出现异常状况自动弹出电子地图，并在警报区域显示红灯警示。主控端报警时，支持网络端电子地图，主控机报警时分控端电子地图可自动上传，可实现在分控端支持自动锁屏功能，电视墙及矩阵系统 ，十六画面回放等多种功能。报警图像上传，手动撤/布防，双向对讲等多种功能。 *多种录象方式系统具有正常实时录象、视频或探测器报警自动录象、预设时间段录象等多种智能工作方式，对时
20、间、摄象机的命名等重要信息一并记录，以利于检索和回放方便。显示回放分辨率均能达到704288，符合一级图象标准。 *预约录像与无人职守提供自动预约录影功能，亦即可以根据节假日、作息时间对每个摄象机分别设定开始与结束录影的时间，当到达设定的时间系统即自动开始录影，到达结束时间则自动停止录影，使用者可以设定每日执行，每周执行或每月执行，并可同时设定多个录影行程。 配合系统独有的自动开、关机等功能，真正实现无人职守。 *可调整的影像品质（14个等级）允许调整录影影像品质，有14个等级的影像品质可选择，较低的影像品质有较高的压缩比，较高的影像品质则压缩比低。 *硬盘采用大容量硬盘作为存储介质，80G/
21、路。能够保证存储300小时音视频资料。说明：系统录象品质由80480M/H间选择，例如选择250M/H方式，存储300小时图象，需要75G硬盘空间。因系统可在节假日和午休等时间段设置为视频侦测录象等方式，所以，实际中还可以选择较高的标准，以达到更好的效果。） *录象回放及备份系统回放资料时，能达到25帧/秒，704288标准；音视频同步播放；回放不影响系统正常录象;回放帧速:逐帧或1350帧可调；图象放大及局部放大功能；对重要资料可进行转储、抓拍、剪切片段；硬盘、磁带机及光盘刻录等多种备份、图象打印和“书签”标记。 *报警功能系统支持视频侦测报警、探测器报警及误操作提示功能；故障（包括短路、断
22、路、视频丢失等）报警；具有任意时段的自动布防和撤防功能；当警报发生时,系统将自动启动硬盘录象,并能够语音提示、控制声光报警、报警输出联动和报警远传。 *即时动态侦测（ITMD）在某些时候，可采用专有的即时影像移动侦测技术ITMD（In-Time Motion Detection）来侦测监看区域的影像变化。假如在监看区域当中有物体移动，系统即被触发将此影像录下来，假如影像没有变化，则立即停止录影，不需强迫设定固定录影时间。它能节省很多硬碟储存空间，在有限的硬碟空间内储存更长时间。并可改善一般影像移动侦测的缺点，有效减少警报误报机率。 *可调整画面大小 *可调整录影速度允许使用者调整录影速度；录影
23、速度最设置为0.225幅/秒。 *可以对摄影机命名可以对每一个镜头独立命名并显示在画面上，可依实际状况选择字体颜色。拍照提供监视、录像、回放时拍照及打印功能。 *可调整录影时间长度当录影时，每个镜头皆会有独立的档案。可以调整每个录影档案的录影时间，每个档案的录影时间。 *提高录影速度当警报被触发时，系统可以自动提高录影速度。 *播放警报声自动拍照当警报被触发时，系统可以发出警告声音，产生吓阻作用，警告入侵者。每一支镜头可以有自己的特定之警报声，当警报被触发时，系统可以自动执行拍照功能。 *远程报警监控系统可以利用Modem经由一般电话线通知远方的电话或者是呼叫器，告知事件发生，并作妥善处理。每
24、个支镜头都可以有特定之警报声或讯息。也可将影像即时传送到远方之电脑同时在远端电脑播放指定的警告声音及调阅相关文字资料。 *警报发生记录表 *预约报警启动时间使用者可以针对每支镜头预设警报功能工作时间，并可同时设定多个启动时刻表。若未到达警报启动时间，则警报功能不会被触发。 *远程网络接口将音视频信号数字化并压缩以后，所能得到最大的好处并不只是资料量缩小，而是可以将影像作传输，经由影像压缩后，使用者可以很轻易地将影像透过一般电话线（PSTN），网际网路，或者是区域网路（LAN），轻易地将影像传输至另一方，达到远端监看的目的。当使用者想进行远端监看与控制，只需要选择想监看的地点，画面就会传到使用者
25、眼前。可以使用一般市面上买到的数据机（MODEM）即可进行远端影像监看，录影，与设备控制。可以透过区域网路进行远端监看，录影，与设备控制。本公司提供 Server 的程式供系统连线用，当所有系统连线到 Server时，用户可以同时监看所有连线到server 的系统的所有画面。使用者可以利用Internet来进行远端监看，录影，与设备控制。即可透过Internet进行多电点远端监看。当警报发生时，亦可将即时画面传输到多个远端电脑，将影像同时录在多个远端电脑上，当本地端电脑遭到破坏时，远端亦同时保存完整影像资料。 *多样化取证使用者可以将远方之录影档直接透过PSTN Internet,LAN而取回
26、，也可将录影资料片段化通过软盘转存，另可将资料直接转为VCD光盘或录像带。 *系统扩容系统增加容量或扩展功能时无须更换主机，只需直接增加系统模块，系统自动辩识。*用户权限设置使用者可以通过系统配置里，进行权限分配，根据不同的权限，添加不同的用户。4.2系统功能具体的说，该监控系统建成以后，具有如下功能：1）视频管理 在监控中心的监控计算机上可以随时调用和查看前端所有摄像机的视频图像，并且可以抓拍图片和进行视频录像。2）控制管理通过监控管理主机的设置，可以调整每台摄像机的亮度、对比度、色度、饱和度和视频图像的压缩质量、帧速率等。 通过监控管理主机可以设置每路视频图像所占用的带宽，控制网络中视频传
27、输的流量。3）警报管理 设置每路视频监控通道的视频移动侦测报警，当有人非法进入监控区域时发生报警。 红外报警探头发生报警时，监控计算机自动开始录像。发生报警时，可以自动通知监控计算机开始录像。 警报联动设置，发生报警时，驱动现场的报警设备例如警号等通知保卫部门。4）系统查询 录像资料查询，可以根据录像起始时间，录像触发原因查询。 历史报警记录查询，可以按时间段查询，报警触发类别查询。 操作日志查询5）用户管理 用户账号管理，可以设立多个具有不同使用和管理权限的用户。监视中心管理 多级监视权限、多级监控中心集中授权管理4.3前端监控点每个门口安装彩色摄像机1台，在值班室安装数字硬盘录像机2台。摄
28、像机和数字硬盘录像机之间通过视频电缆和控制电缆连接，数字硬盘录像机通过网络交换机接入网络，起到向网络发送视频数据的作用。4.3.1前端监控点的功能每个前端监控点具有如下功能： 彩色摄像机完成视频图像的采集，把视频图像转化为模拟信号输出。数字硬盘录像机负责把本监控点摄像机采集的模拟视频信号压缩编码后转为数字信号，并在网络上传输。可以设置每路视频通道的视频移动报警，在布防时有人非法进入监控区域，就会产生视频移动报警。报警时以报警通道画面放大或者弹出电子地图的方式发出警示，如果在监控现场安装有报警输出设备，还可以同时驱动现场的报警设备报警。4.3.2前端监控点主要设备简介：摄像机 是视频图像采集的关键设备，它的选型直接影响到整个监控系统的性能质量。摄像机应选择具有较高的灵敏度、清晰度和超低照度，并根据现场实际环境考虑逆光补偿和高亮度抑制功能。4.3.3 系统的抗干扰措施 电视监控系统中有多种因素造成影响图像质量，由于视频频带在06MHz的宽带范围内，同轴电缆在传输过程中较易受到各种干扰，影响图像质量，出现网纹、斜纹、滚道等现象。常见的干扰主要来自交流50Hz电源干扰和中波广播电台干扰，反映在图像上分别为滚道和网纹。产生干扰是由于传输电缆设置不当而造成的，如传输电缆与交流电源线平行敷设，电缆和系统前端设备安装时与
