上海深水港国际物流有限公司 上海 201308
摘要：随着科学技术的不断发展，近年来视频监控技术开始发展和成熟，并逐渐成为我国安防领域的主要技术，符合当前社会对监控行业的发展需求。本文首先论述了视频监控系统的工作原理及组成，最后对视频监控的传输模式及其应用进行了分析。
关键词：视频监控；传输模式；设计原则；方式选择
1视频监控系统的工作原理及组成
数字网络视频监控系统通常分为两类：一类是基于嵌入式数字监控录像系统，另一类是以PC机为基础的计算机多媒体工作方式。设计在两者的基础上结合各自优点提出基于计算机多媒体工作方式的嵌入式数字视频监控系统。视频监控系统的实现是通过前端采集芯片将采集区的视音频信号通过专用总线传输到编码压缩器，压缩后通过同轴视频电缆或网络将视音频信号传输到控制主机，控制主机再将视音频信号分配到各个所需监视设备进行显示与存储，同时也可以将需要传输的语音信号同步存储。
操作人员可以通过控制主机，向前端部分发出控制指令，控制云台上、下、左、右运动，并可以对镜头进行调焦操作，让事物更为清晰地呈现在观看者眼前。通过控制主机可以实现在多路摄像机及云台之间的切换。利用PC端软件的录像处理功能，可对视音频信号进行存储、回放、处理等操作，使视频监控效果达到最佳。视频监控系统有特定的电视墙显示模式，也有多画面的轮循播放效果。视频监控系统组成部分如图1所示，它由监控前端、监控管理中心服务器、无线网桥、客户端组成。
图1系统组成结构图
2智能视频监控系统设计原则
2.1开放性与标准化
本系统采用开放式的系统架构，支持构建统一的安防集成管理平台，系统设备及软件平台采用标准化接口和协议，并提供通用、标准的API接口，使其能方便与机场其他安防系统实现接口连接，并支持第三方应用产品的开发和使用，可真正实现多功能的安全防范集成管理系统应用。系统建设严格遵循国家及行业标准及规范，周全考虑系统在未来时间内可能的扩容及升级，各环节设备均支持扩容，并具备良好的互联及互操作性。
2.2经济性
在充分满足系统应用功能需求和系统性能要求，并保证系统安全可靠的情况下，同时考虑系统的经济性。以保证最少的投入能收获最大的效果。本系统在设备选型时选择性价比高的产品，合理控制工程造价。而系统的经济性还表现在系统后期的维护和发展上，选用更稳定的产品以减少后期的维护成本和运行成本，能以较低的费用、较少的人员投入来保证系统的正常运转，实现高效能和高效益。
2.3灵活性和可扩展性
本系统采用结构化设计，支持无限扩容和无缝集成，系统结构简单，可以根据飞行区各业务运行管理模式，管理体制及实际应用情况的需求进行灵活的功能配置和用户使用权限优先级控制，可通过网络灵活的对系统设备进行管理，各子系统全部采用基于网络传输的体系结构，保证了系统结构的灵活性，满足各部门不同业务开展的需要，突出应用功能上的综合性、丰富性和扩展性。集成系统可提供动态调度控制机制，可最大程度保证系统的安全，可靠。同时配置各种预案策略，来处理重大突发事件的应急处理方案及实施操作流程。
2.4可维护性
对于应用系统，使用模块化的结构，同时提供必需的各种工具包，可实现系统的易分析性、易更改性、易测试性。对于网络系统，通过网管系统提供了对网络系统的集中监控、管理、调试、诊断工具，保证系统维护管理简明、方便、有效。
2.5集中管理，前端现场设备、各分系统集中于中心统一控制，实施对所有远端设备的控制、设置，以保证系统的高效、有序性。系统按照硬件的功能模块可划分为4部分：前段信息采集部分、网络传输部分、控制处理部分、存储部分。
3同轴线缆传输
同轴电缆是较早使用，也是使用时间最长的传输方式。同轴电缆具有技术简单、施工简便、色彩还原度好等优点，所以，在小型的模拟监控系统中经常应用。但是，由于同轴电缆自身结构限制，其衰减量与传送距离成正比，距离越长，衰减越大。而超高层建筑垂直长度加水平长度一般会超过300m，同轴电缆敷设困难且衰减很大。另外，同轴电缆在监控系统中传输图像信号还存在以下缺点：
⑴耐候性不强：同轴电缆本身受气候变化影响大，图像质量受到一定影响；随着时间的推移，端接点氧化加重，图像画质下降，系统稳定性降低。⑵体积较大：同轴电缆线径较粗，在密集监控应用时布线困难，弱电通道占用率高。⑶抗干扰能力不强：同轴电缆抗干扰能力有限，无法应用于强干扰环境。⑷传输模式单一：同轴电缆一般只能传输视频信号，如果系统中需要同时传输控制数据、音频等信号时，一般需要另外布线。
4光纤点对点传输
光纤具有传输带宽宽、容量大、不受电磁干扰、受外界环境影响小等诸多优点。光纤和光端机应用在监控领域里主要是解决两个问题：提高传输距离；排除线路上的环境干扰。光端机分为模拟光端机和数字光端机。模拟光端机采用PFM脉冲频率调制技术实时传输图像信号，其传输距离很容易就能达到20km以上。
图像信号经过调制、传输后，具有较高的信噪比和较小的非线性失真，可以在一根光纤上实现图像和数据信号的双向传输。数字光端机一般采用MPEGII图像压缩技术和N×2Mbps的标准接口，能将活动图像压缩成N×2Mbps的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输，大大降低信号传输带宽。
点对点光纤传输模式每一台光端机均需独占物理光纤的全部资源，光纤的有效带宽利用率很低；在大型或超大型系统中，监控中心的光纤进线数甚多、所需光纤总长度很长、施工量巨大，且光纤铺设量较大，传输网络成本高昂，设备管理困难，而图像质量又取决于光端机设备。因此，该模式只适用于中小型系统或大型系统局部，对超高层建筑不适用。
5基于局域网的DVR传输
随着网络技术的发展和完善，很多区域的局域网已经建设得很完备，利用现有局域网及其设备完成监控的应用和服务，成为当前监控的一个重要模式。其传输原理是：根据监控需要设置前端摄像机，将模拟信号通过铜缆接入DVR；DVR另一端的RJ45口就近接入局域网中。这样就完成了对模拟视频信号的数字化采集、编码、压缩和存储工作，视频信号可以接入局域进行远程传输。
5.1基于局域网的DVR传输模式具有模拟视频监控系统不可比拟的优越性
5.1.1系统资源集中管理
通过网络远程进行用户管理、设备管理、存储管理以及图像调用，大大提高管理效率和调度能力。
5.1.2经济性强
DVR之后不需要自建传输网络，后台可以通过局域网管理数据、视频、音频和其他文件，节省了系统投资和施工成本。
5.1.3传输的安全性、可靠性提升
电信级架构产品，大大提高了设备稳定性和可靠性；基于数据库的统一用户认证，确保用户访问的合法性；电信级的病毒防范机制，极大提高了系统的安全性。
5.1.4传输系统扩容简单，智能化程度高
基于局域网的DVR传输模式提供了监控设备无限增加的可能性，在带宽允许的情况下，可以任意扩容，随时接入；信号制式及传输方式的数字化、标准化，使基于计算机技术的监控系统的智能化得以普及、应用。
5.1.6监控应用范围的扩展
经监控中心授权后，局域网内任何一台PC机均能具备监控中心的全部功能；彻底摆脱模拟监控中心的结构性束缚，极大拓宽监控系统应用范围，提高监控系统利用率。
5.2受局域网及系统结构自身的限制，基于局域网的DVR传输模式的缺点
5.2.1前端设备仍存在较长模拟线路，抗强干扰能力较差，实现报警联动、语音对讲、云台控制等附加功能均需另行敷设线路。
5.2.2对网络交换设备依附性较强，DVR附近要有接入交换机设备。c.对局域网带宽资源占用率高：大量的实时浏览需求会占用大量的带宽资源，尤其是高清摄像机推广应用后，带宽资源占用问题更为突出。
5.2.3图像实时性较差
前端信号在编码、交换、解码显示过程中有1s以上的网络延时，造成系统前端控制较为困难。
5.2.4存储设备分散，且存储设备本身安全性不高，不适用于高安全性场所。基于以上缺点，局域网传输模式基本属于数模混合结构，不适用于大型监控系统，如需大规模组应用，必须另行组建专网。
6基于局域网的IPC（IP摄像机）或DVS（视频服务器）传输
6.1同样基于局域网传输，IPC相对于DVR系统具有明显的技术优势
⑴图像质量较高：同样分辨率的摄像机，由于不存在模拟线路衰减，后端信号时效果更好。⑵前端设备功能增强：由单一的视频监控拓展出前端报警接入、联动控制等功能；前后端对讲、联动控制等功能。⑶设备升级简单：IPC系统更换高清设备时无需更换线路。⑷安装调试方便：IPC设备安装完成后，所有摄像机配置均可在后端监控室完成，并可实时调整。⑸系统运维简单：IPC设备实质是一台联网专用计算机，监控系统中全部设备基于标准TCP/IP协议，网管软件可实时发现设备及网络故障信息。
6.2大型IPC监控网络传输系统的限制
⑴接入层设备分散：IPC一般采用网络铜缆传输，距交换设备不超过100m；如采用光纤传输造价较高。⑵后期扩容需求高：系统一般分期建设，逐步联网，需求随时增加，规模确定存在难度。⑶网络带宽要求高：随着技术发展，监控图像质量要求不断提高，数据传输量也会不断增加。⑷网络延时要求严格：系统存在多级数据交换，网络延时需控制在0.2s以内。⑸网络安全性、可靠性要求高：传输系统规模大，节点多，网络风险较大。
7超高层建筑视频监控系统传输方式选择
结合超高层建筑的特点，基于局域网的IPC或DVS传输、基于EPON专网的IPC或DVS传输均可适应超高层建筑，其中在最劣建筑条件、最差合格施工工艺条件下，EPON专网的IPC或DVS传输满足高层建筑视频监控系统使用需求较好。
8结语
视频监控传输系统是一个综合性的系统命题，因为篇幅的原因，文章无法阐述每一个细节，但从中可见一斑：它往上深入至业务本身的传输设计，往下涉及网络基础设施的保障，横向拓展至与业务耦合的安全控制和防范，纵向包含网络管理的命题。这是一个保罗万象，需要我们仔细思考并充分创新的课题。
参考文献：
[1]GB50395-2007.视频安防监控系统工程设计规范[S].2007 [2]GB50348-2004.安全防范工程技术规范[S].2004
论文作者:陈俊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/17
标签：系统论文; 监控系统论文; 设备论文; 光纤论文; 信号论文; 同轴电缆论文; 局域网论文; 《基层建设》2018年第22期论文;