打印本文打印本文 关闭窗口关闭窗口

分布式数字视频监控系统

作者:李卫东 来源:本站原创 发布时间:2011年04月01日

  关键词  数字化视频监控系统 视频传输 网络化 数字化记录 矩阵

  1 DVX系统的技术要素

  DVX(Digital Video MatriX)是采用以太网传输技术与视频编解技术实现的全新的数字化视频监控系统(DCTV),可以实现模拟视频矩阵(MatriX)、数字视频记录(DVR)、数字视频传输(Transmit)的功能,是一个数字化、网络化、一体化的数字视频监控系统(DCTV)。

  一个基本的DVX系统是由与摄像机数量相同的编码设备DVX-S及与监视器数量相同的解码设备DVX-M组成的。键盘是完成各种功能如视频切换、云台控制、录像调看的控制设备。

  在DVX系统中,采用MPEG-4/MPEG-2 编码技术实现视频信号的数字化输入和模拟输出,用D1(720×576)分辨率对图像进行MPEG-4 /MPEG-2 编码、存储、传输并解码输出,解码输出与模拟视频监控系统相当的图像质量,最高可达450 电视线,完全满足了现有监控系统的技术要求。

  DVX 完全基于以太网传输技术,并实现网络化数字视频传输。充分利用以太网面向无连接的传输特点实现模拟矩阵的视频切换功能,将视频传输与切换有机结合,在传输网络上实现矩阵切换功能---在采用DVX构成的监控系统中,当操作台选择某摄像机信号输出至指定监视器时,DVX 系统在相应的摄像机和监视器之间建立传输通道,将所需的视频信号传输到网络上,并在操作端解码输出摄像机的模拟视频信号并在监视器上显示,对于操作台没有监看的摄像机信号,则不在网络上传输——这种操作模式与模拟视频矩阵是完全相同的。对于模拟矩阵监控系统而言,DVX 系统的视频信号输入设备即为模拟矩阵的视频输入板(接摄像机信号)、DVX 系统的视频信号输出设备即为模拟矩阵的视频输出板(接监视器),矩阵的输入板与输出板之间是采用以太网技术不受地域限制连接在一起的,并在切换视频信号的同时传输视频信号。这种方式充分发挥了以太网传输技术的优势,可方便地实现一点对多点、多点对一点、多点对多点的视频监控需求。

  DVX 系统采用与模拟矩阵相同的操作控制方式---键盘控制,DVX 系统的控制键盘在外观、功能、操作模式上与模拟矩阵控制键盘相同——一个用于控制云台的控制杆、用于控制监视器切换显示摄像机图像的操作键、用于基本功能设置的功能键——它的操作模式与模拟矩是完全相同的,对于CCTV 监控系统的操作人员而言,这种方式使他们面对数字化、网络化的新型监控系统,无需了解更多的专业知识,就可熟练的使用,这对一个能稳定、长期工作的CCTV 监控系统是至关重要的。

DVX 系统构成

  DVX 系统在实现与传统模拟监控系统相同功能的同时,很方便的实现了图像的数字化记录,这种图像记录功能是与DVX 系统紧密结合的,DVX 系统的视频输入设备在完成视频信号的数字化编码的同时即可完成视频信号的数字化记录,而主控中心可以通过操作键盘查询、调看录像资料,并在监视器上播放分布在系统中的所有录像资料。

  DVX 系统是采用数字技术实现的CCTV 监控系统,建立在全嵌入式系统之上。DVX 系统的运行无需任何PC机系统的支持。而对于需采用PC实现临时或随机的监控需求,可以通过在系统中随时接入PC机实现全部监控功能。由于PC机系统对于DVX 全数字化视频监控系统运行不是必须的,PC机本身的可靠性与稳定性不会对DVX 系统的稳定性和可靠性造成任何影响。虽然系统运行不需PC机的支持,但系统中可以随时加入PC机,形成以PC机为终端的视频监控系统,而且PC机工作状态不会对DVX 系统本身造成任何影响。

  2 DVX系统的主要功能

  全数字化、网络化的DVX 数字视频监控系统的功能众多,可以实现模拟矩阵切换系统的全部功能、DVR 的全部功能以及其他现有系统所不具备的功能。

  2.1 矩阵功能

  矩阵功能是DVX 系统的基本功能。DVX 系统主要由两种设备组成,完成视频信号数字化输入的DVX-S 与完成数字化信号模拟输出的DVX-M。DVX-S 设备与DVX-M 设备通过以太网连接。这样构成的DVX系统通过主控键盘的操作,具有模拟矩阵系统全交叉完全矩阵切换的全部功能。

  2.2 报警联动功能

  DVX 系统具有多种报警联动功能,如报警联动录像、报警联动继电器输出、报警联动视频切换、报警联动云台预置点等,所有这些联动功能无需增加硬件,通过系统设定即可完成。

  2.3 音视频同步功能

  DVX 系统中提供与视频相对应的音频通道,音视频可以同步切换,方便实现对前端的音频监听。

  2.4 数字图像记录功能

  DVX 系统内置的数字图像记录具备DVR 的全部功能,可以实现手动录像、定时录像、报警录像、移动检测录像等多种功能,对于录像资料的查询、回放既可在本地完成,也可在网络中任意一点完成,是一个分布式的图像记录系统。这种分布式的图像存储功能,可以有效降低DVX 系统对传输网络带宽的要求,有效地降低系统的整体成本。

  2.5 控制功能

  DVX 系统中集成了多种云台、球机协议,可以在主控中心通过操作台键盘控制接入DVX 系统的球机、云台。DVX 系统中甚至可以接入模拟矩阵系统,实现对模拟矩阵系统的远程控制,保护用户原有的投资。

  2.6 方便实现多级监控

  DVX 是建立在以太传输网络上的全数字视频监控系统,而在以太网中各设备并没有级别的区别,可以方便的设置每一台设备可以接入的摄像机图像,实现真正意义上的分级控制。对于级别最高的主控中心,只需一次切换即可观看全部摄像机的图像,而级别较低的分控中心,只能观看本级别的可以观看的摄像机图像,而且这种级别是可以交叉的。如主控中心可以观看全部的图像,而另一分中心可以观看所有分控中心的某几路图像,这种灵活结构可以使视频监控更加适应用户的需求。

  3 DVX系统的特色功能

  DVX 系统是一个全数字化的监控系统,采用数字化技术可以使DVX 方便地实现模拟视频监控系统无法实现的一些功能

  3.1 智能数据处理功能

  DVX 系统采用的嵌入式处理器和嵌入式操作系统具有强大的数据处理能力,可以分析接入DVX-S 设备的各种低速数据,并将分析结果以字符方式叠加在视频上同时传输,成为视频图像中不可分割的部分,也可将分析结果发送到接入网络的其他终端处理。这种技术可以以一种十分灵活的方式处理数据,例如:可以将被监控对象的参数如温度、湿度、电压、电流、车流量、门禁信息等等大量适合以字符方式显示的内容叠加在相应的视频图像,控制中心通过视频图像可以快速、方便的了解被监控对象的运行状态。

  3.2 时间同步功能

  在DVX 构成的CCTV 监控系统中,集成了时间同步功能,无论设备安装的位置如何分散,他们均可工作在同一个时钟下,保持各设备之间时间地严格一致。

  3.3 音视频对讲

  DVX 系统为每一个编码设备DVX-S 提供一个反向的音视频通道,通过使用这一反向音视频通道,可以实现不同地点间的音视频对讲。并可利用音视频对讲实现简单的视频会议。

  3.4 布署可移动监控

  通过采用各种移动通信技术,可以实现移动视频监控,这不仅是摄像机的移动,也可以是主监控中心的移动,在局域网、城域网任意结点都可以快速扩展DVX系统的临时性应用,这对于一个大地域范围的应急指挥调度系统应该是必不可少的需求。

  3.5 方便的扩充和升级

  DVX 数字视频监控系统采用的分布式结构使系统的扩充和升级非常简单,对于摄像机数量的增加,只需增加相应的编码设备DVX-S 即可,无需重新敷设大量的视频电缆。对于增加分控中心,只需简单地接入网络、增加相应的解码输出设备DVX-M 即可完成。这种扩充和升级对于用户来说是低成本和快速的。

  3.6 多种应用环境

  DVX 系统强大的功能和灵活的结构可以布署在多种应用环境中,如城市道路、高速公路、校园、企业、园区、智能建筑、石油、电信\电力基站等。能提供网络接入的环境都是DVX 良好的应用环境。

  3.7 系统的兼容和集成

  DVX数字化视频监控系统可以兼容所有传统模拟视频监控系统原有资源,只需将原系统的视频信号(来自摄像机或矩阵输出端)接入DVX编码设备DVX-S便可使原有系统融入数字化视频监控网络。

  数字化和网络化形成了DVX优秀的系统集成性能,这一方面体现在DVX本身可以集成综合安防系统的诸多子系统,成为综合安防的系统平台;同时也可以在基于SIP协议的大型综合网络中与GIS、GPS、CDMA等实现无缝集成,构建城市监控报警联网系统、城市应急指挥调度系统等。

  4 DVX系统的带宽占用

  对于一个数字化、网络化的监控产品,如何有效利用网络带宽是系统成功应用的关键。如果不能很好的管理、使用传输网络所能提供的有效带宽,则系统规模就会受到限制,甚至无法使用。在DVX 数字视频监控系统中,有两个关于带宽的定义:

  每路视频所需带宽——视频码流
  DVX 系统所需带宽——系统带宽

  4.1 视频码流

  视频码流是在视频信号的数字化编码过程中,为提供更好的清晰度而设定的一个数值,DVX-S 设备根据设定的码流对每一路视频信号进行数字化编码。在DVX 系统中,每路视频的码流可以在64K~3000K的码流范围内设定,不同的码流提供不同级别的图像清晰度。

  在DVX系统中每路视频码流可以根据网络资源配置情况和对监控图像清晰度的需求而设定。

  4.2 系统带宽 

  在DVX 实现的数字视频监控系统中,所需带宽并不是由摄像机数量×视频码流所决定。DVX 的系统带宽是由监视器数量确定,即系统中监视器数量×视频码流决定DVX 的系统带宽。我们知道,在一个视频监控系统中,监视器的数量是远低于摄像机数量的,因此在采用DVX 构建大型数字视频监控系统时,并不需要十分巨大的网络带宽。

  5 DVX系统的安全保障

  涉及网络,安全可靠问题是不可回避的,依托于网络传输的数字化视频监控系统应用于技术安全防范领域,必须很好地解决系统的安全可靠性问题,DVX系统在每一个环节上都充分完善了系统的可靠安全性能。

  5.1 嵌入式系统

  系统的所有编解码、控制等核心设备均采用全嵌入式系统,系统的运行无需PC机和Windows的支持,采用VXWORKS嵌入式操作系统,具有强实时性、内核小、稳定性高、无攻击端口的优点,特别适合无间断性的安防监控系统。

  5.2 转发服务器

  当系统传输通道受限或者多用户同时访问同一路图像的时候,会造成网络局部拥堵,对前端相关设备造成比较大的压力,这在数字化视频网络分布式应用系统中是普遍存在的问题。DVX系统根据自身网络结构特点采用视频转发服务器完美解决此类问题,视频转发服务器直接与热点视频源建立网络通道,向多用户分别转发,即保障了前端设备的正常工作,又给多用户同时提供了清晰流畅的图像。

  5.3 分布式系统

  分布式系统保证了前端编码存储设备在网络连接中断的情况下,离线运行,依然可靠记录监控现场的全部图像资料,在线运行状态下也可与监控中心的录像资料互为备份冗余,提高系统数据存储的可靠性。

  5.4 强制时钟同步

  系统自动强制同步接入系统所有设备的时钟,所有设备工作在同一时间点内,恶意修改时间将被屏蔽掉,可有效防止内部人员作弊。

  5.5 授权和认证

  系统支持软件控制方式(C/S,B/S),方便远程操作,但所有接入系统的相关用户必须经过严格的授权管理和系统的安全权限认证。

  5.6 网络的隔离

  由DVX构成的一般系统,基本运行在局域网范围内,局域网的所有安全隔离措施均可应用于DVX监控网络,如采用多层VLAN技术划分特定的广播域等,在需要广域网连接的情况下可通过网关、防火墙、端口安全设置等网络技术手段保障DVX系统的安全可靠。

  DVX的技术和成本优势在构成大型视频监控网络方面尤为突出,而大型视频监控网络如平安城市系统或跨地区的行业监控系统,一般运行在专网内部,具有完备的抵御网络侵入的安全性能。

打印本文打印本文 关闭窗口关闭窗口