數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化錄像以及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

    一、前言

    隨著光電信息、微電子、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字視頻、多媒體技術(shù)及傳感技術(shù)的發(fā)展，安防監(jiān)控技術(shù)已由傳統(tǒng)的模擬走向高度集成的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。由于數(shù)字信號具有抗干擾能力強(qiáng)、失真小、傳輸不受距離限制、存儲查詢便捷等優(yōu)點，因此各種數(shù)字視頻技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。傳統(tǒng)的安全防范系統(tǒng)已逐步向以圖像處理為核心的、融合了網(wǎng)絡(luò)、傳感、通信技術(shù)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)過渡。

    圖像的數(shù)字化首先是將系統(tǒng)中所有信息流（包括視頻、音頻、探測信號、控制信號等）由模擬轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，數(shù)字化從根本上解決了數(shù)據(jù)壓縮的問題，從而使安全防范設(shè)備能夠與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，可以利用各種網(wǎng)絡(luò)來傳輸信息，打破了傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控受區(qū)域和距離的限制。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過開放的協(xié)議，可以將視頻監(jiān)控系統(tǒng)與安防系統(tǒng)中其它各子系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接，并在統(tǒng)一的操作管理平臺上集中監(jiān)視、存儲、控制和管理，實現(xiàn)信息資源和軟硬件資源的共享。隨著現(xiàn)代高新技術(shù)在安防行業(yè)的不斷應(yīng)用，數(shù)字視頻技術(shù)的日趨成熟，互聯(lián)網(wǎng)寬帶技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)將朝著前端一體化、視頻數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化、傳感設(shè)備智能化等方向發(fā)展。

    二、數(shù)字視頻監(jiān)控的兩大關(guān)鍵技術(shù)

    模擬視頻設(shè)備發(fā)展至今，已無法滿足人們的更高要求，數(shù)字化是必由之路，數(shù)字信號是進(jìn)行壓縮處理和其它圖像處理的前提。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)字處理、編解碼和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能較好地克服模擬系統(tǒng)的局限性，其優(yōu)點首先表現(xiàn)為可在網(wǎng)絡(luò)中傳輸視、音頻及控制數(shù)據(jù)，不受距離限制，信號不易受干擾，可以大幅提高圖像品質(zhì)和穩(wěn)定性。其次，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，無須重復(fù)布線。再次，數(shù)字化存儲成為可能，經(jīng)過壓縮的視頻數(shù)據(jù)可存儲在磁盤陣列中或保存在光盤中，查詢方便快捷。實現(xiàn)視頻監(jiān)控的數(shù)字化要解決兩個關(guān)鍵技術(shù)，一是視頻數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，視頻圖像的信息量是巨大的。例如，1幅640*480中分辨度的彩色圖像(24bit／像素)，其數(shù)據(jù)量大約為0．9MB，如果以PAL制每秒25幀的速度播放，則數(shù)據(jù)量之大，是存儲、傳輸都難以承受的，顯然，視頻數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是數(shù)字化的關(guān)鍵。一般的壓縮方式主要是通過減少每幀圖像間時間上和空間上的冗余性和相關(guān)性信息來減少數(shù)據(jù)量。目前，常用的壓縮方案有H．263、H．264、MPEG—1、MPEG—2、MPEG—4、JPEG、小波等。

    二是視頻數(shù)據(jù)的實時同步傳輸技術(shù)。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻數(shù)據(jù)往往需要實時處理，另外，聲音與視頻也必須保持同步。作為視頻傳輸這樣的特例，對時間十分敏感，因此必須確保數(shù)據(jù)的實時性和同步性。

    三、網(wǎng)絡(luò)型嵌入式硬盤錄像機(jī)

    網(wǎng)絡(luò)型嵌入式硬盤錄像機(jī)是集數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化錄像及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)于一體的數(shù)字視頻監(jiān)控設(shè)備，它集成了矩陣、畫面分割器、錄像機(jī)、遠(yuǎn)程控制等諸多功能，將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入安防監(jiān)控行業(yè)。而嵌入式硬盤錄像機(jī)是指建立在嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)上，面向特定的用戶群所設(shè)計開發(fā)的安防監(jiān)控產(chǎn)品，具有穩(wěn)定、高效等特點。網(wǎng)絡(luò)型硬盤錄像機(jī)的功能主要為：視音頻信號的實時全硬件同步壓縮、壓縮數(shù)據(jù)流存儲在硬盤上、實時視頻和聲音預(yù)覽、視音頻信號的切換，攝像機(jī)和云臺控制、本地錄像文件回放，實時網(wǎng)絡(luò)傳輸，遠(yuǎn)程文件回放和下載，支持流協(xié)議（RTP/RTCP、RTSP），支持IE瀏覽和雙向語音對講等。

    四、應(yīng)用案例

    這里我們舉二個應(yīng)用上面技術(shù)的成功案例。案例中的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的是浙江大立科技的DM-60數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。DM-60數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是融合了數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化錄像及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的監(jiān)控平臺，該系統(tǒng)集視頻采集、壓縮、遠(yuǎn)程傳輸、視頻播放與檢索和報警等功能于一體，并可以融合紅外熱成像技術(shù)。該系統(tǒng)由大立科技自主研發(fā)的紅外熱成像儀、網(wǎng)絡(luò)型嵌入式硬盤錄像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、后端管理存儲設(shè)備等部分組成。它可以利用可見光和紅外兩種技術(shù)實現(xiàn)全天時、全天候監(jiān)控，通過多種傳輸手段實現(xiàn)監(jiān)視監(jiān)控，使后端監(jiān)控中心能夠直觀、實時地掌控現(xiàn)場情況，即使在夜間、霧天、煙霧、樹林等條件，也可以清晰地顯示現(xiàn)場情況，并可在監(jiān)控中心操縱前方設(shè)備，進(jìn)行重點監(jiān)控。目前該系統(tǒng)已廣泛用于國防、公安、消防、森林防火、交通管理、重點設(shè)施保衛(wèi)、海邊防監(jiān)控、港務(wù)監(jiān)管、機(jī)場監(jiān)管、堆場倉庫火災(zāi)預(yù)警等領(lǐng)域的全天時、全天候監(jiān)控。

    案例一：某市森林防火監(jiān)控系統(tǒng)

    隨著森林保護(hù)和林業(yè)建設(shè)的不斷發(fā)展，林地面積、林業(yè)蓄積量逐年增加，防火任務(wù)日益艱巨。森林火災(zāi)是林業(yè)重要災(zāi)害之一。森林火災(zāi)具有突發(fā)性、災(zāi)害發(fā)生的隨機(jī)性、短時間內(nèi)能造成巨大損失的特點。因此一旦有火警發(fā)生，必須以極快的速度采取撲救措施，撲救是否及時，決策是否得當(dāng)，大都取決于對林火的發(fā)現(xiàn)是否及時，分析是否準(zhǔn)確合理，決策措施是否得當(dāng)。為此無論國內(nèi)、國外都在預(yù)防、減少和控制森林火災(zāi)方面做了大量的工作。為了貫徹“預(yù)防為主，積極撲救的方針”，真正做到早發(fā)現(xiàn)，早解決。采用先進(jìn)技術(shù)，用高科技手段來加強(qiáng)森林防火工作，在最短的時間內(nèi)做出決策和調(diào)度，從而為森林滅火贏得寶貴時間，最大限度地減少損失是森林防火管理發(fā)展的必然趨勢。

    當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，尤其是森林火災(zāi)的情況下，火焰產(chǎn)生的煙霧很大，往往遮蓋了真正的著火點以及火災(zāi)的蔓延趨勢。紅外熱像儀有很強(qiáng)的穿透煙霧的能力，可有效地發(fā)現(xiàn)真正的著火點，以及火災(zāi)的蔓延趨勢，因此，可用于指揮救火，盡量減少經(jīng)濟(jì)、人員的損失。

    而森林火災(zāi)在地面火被撲滅的情況下，往往還存在地下火的情況，因此，經(jīng)常會出現(xiàn)死灰復(fù)燃的情況。紅外熱像儀可通過監(jiān)控火災(zāi)后森林地表的溫度，及時發(fā)現(xiàn)地表溫度的異常，確定地下火可能存在的地點。

    系統(tǒng)設(shè)計由兩部分構(gòu)成：監(jiān)控前端（監(jiān)控點）和監(jiān)控中心，圖2是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)設(shè)5個防火監(jiān)控前端（監(jiān)控點），在各監(jiān)控制高點架設(shè)紅外熱成像儀及低照度長焦距可見光攝像頭各一臺，覆蓋半徑為1-5km，采用市電及太陽能給前端設(shè)備供電，配備室外全天候云臺及紅外熱成像儀專用防護(hù)罩，紅外熱成像儀及可見光攝像頭共用一個云臺。監(jiān)控前端的任務(wù)就是負(fù)責(zé)各個林區(qū)視頻信號采集和控制實現(xiàn)，包含的其它設(shè)備還有：無線圖像發(fā)送設(shè)備、無線指令接收設(shè)備，數(shù)字光端機(jī)、太陽能供電設(shè)備；避雷設(shè)備等。

    監(jiān)控中心由監(jiān)控工作站、矩陣控制主機(jī)、電視墻、硬盤錄像機(jī)等設(shè)備組成，監(jiān)控工作站的圖像數(shù)據(jù)接入分局網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議，網(wǎng)內(nèi)經(jīng)授權(quán)的任何一臺計算機(jī)均能監(jiān)控各監(jiān)控點的信息，系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可擴(kuò)充性，可隨時增加撤減監(jiān)控點。 監(jiān)控中心實現(xiàn)錄像和視頻數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，主要的功能是預(yù)警、顯示、控制。

    案例二：某邊防部隊監(jiān)控系統(tǒng)

    我國有上萬公里的海岸線和邊境線，與多個國家毗鄰。準(zhǔn)確及時地掌握邊海防區(qū)域的軍事情況對于有效保衛(wèi)祖國的領(lǐng)海和領(lǐng)土，在未來戰(zhàn)爭中作出快速反應(yīng)、掌握戰(zhàn)爭主動權(quán)有著極其重要的意義。建立邊海防遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對關(guān)鍵口岸、哨所和敏感地區(qū)實施監(jiān)控，就能使我軍情報部門直觀、及時地監(jiān)視邊海防前線的當(dāng)面情況，提高情報獲取的實時性和綜合處理能力，也能有效防止偷渡、出逃、走私、販毒等非法行為。采用先進(jìn)技術(shù)，用高科技手段來加強(qiáng)邊境、口岸監(jiān)控，將人防和技防相結(jié)合，增加邊境監(jiān)控體系的科技含量，最大限度地減少突發(fā)事件的發(fā)生是邊防視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。由于一般的偽裝是以防可見光觀測為主。