網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成

網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的原理和組成制作人：*****第四章1可編輯版單元前言網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的概述以及運營級網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的簡介組成與工作原理2可編輯版4.1監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展演變視頻監(jiān)控以直觀、方便、信息內容豐富而應用于各個行業(yè)視頻監(jiān)控經歷了三個階段：

模擬視頻監(jiān)控、數(shù)字視頻監(jiān)控、網絡視頻監(jiān)控

下一步將向運營級規(guī)模化視頻監(jiān)控的方向發(fā)展書頁p41有關于介紹這三種監(jiān)控的特點3可編輯版4.11模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)20世紀九十年代以前的監(jiān)控以模擬設備為主的閉路監(jiān)控系統(tǒng)，其為一代監(jiān)控視頻主要用于安保、生產管理的場合。模擬視頻監(jiān)控主要由：攝像機、視頻切換矩陣、監(jiān)視器、錄像機等組成。第一代系統(tǒng)中音視頻信號的采集、傳輸、存儲均為模擬模式。其優(yōu)點是：圖像質量最高、技術成熟、系統(tǒng)功能完善。缺點是：對點使用、系統(tǒng)擴展能力差、維護工作繁瑣、監(jiān)控僅限于監(jiān)控中心、傳輸距離短、難以進行遠程訪問、錄像資料可靠性差、管理性差、錄像質量隨時間推移下降。4可編輯版CCTV監(jiān)控系統(tǒng)5可編輯版4.2數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)20世紀九十年代中期因計算機處理能力的提高和視頻技術的發(fā)展，計算機的數(shù)據(jù)處理能力提高從而提高了圖像質量，增強了視頻監(jiān)控功能。出現(xiàn)的以DVR為代表的視頻監(jiān)視系統(tǒng)的應用稱為第二代監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由：模擬攝像機、各類采集設備、PC/工控機、采集卡、視頻壓縮卡、通信接口卡、PC監(jiān)控設備、錄像機（模擬或數(shù)碼）等組成依賴于通信網絡以計算機最為硬件平臺，Windows操作系統(tǒng)+應用軟件方式來實現(xiàn)。優(yōu)點：功能較強、便于現(xiàn)場操作缺點：采用pc的前端處理較為復雜、成本高、布線復雜、可靠性不夠高、環(huán)境適應能力差。6可編輯版數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)圖7可編輯版4.1.3網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)進入21世紀后，出現(xiàn)了網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)這就是第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，最早出生于2001年。網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點：可以實現(xiàn)圖像傳輸、遠程控制、現(xiàn)場信號采集、功能強大、可靠性高、功耗小、環(huán)境適應能力強、軟件擴展升級方便等。8可編輯版網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖9可編輯版4.1.4運營級網絡監(jiān)控系統(tǒng)網絡監(jiān)控系統(tǒng)的分類：企業(yè)級網絡監(jiān)控系統(tǒng)、運營級網絡監(jiān)控系統(tǒng)其用戶群體為：專網用戶、公網大客戶、普通個人用戶10可編輯版優(yōu)點大容量特性可運營特性可擴展特性可互通特性安全特性11可編輯版缺點系統(tǒng)的穩(wěn)定性差、可靠性較差系統(tǒng)的靈活性和開放性較差網管能力較弱12可編輯版4.4運營級監(jiān)控中心管理平臺構架和工作流程4.4.1平臺構架本節(jié)以中國電信“全球眼”系統(tǒng)為例，詳細介紹中心管理平臺的構架。平臺由固網側網元和移動側網元組成。固網側網元包括中心管理服務單元（CentralManageService,CMS）、媒體分發(fā)服務單元（VideoTransferDispatchUnit,VTDU）、存儲服務單元（NetworkRecordUnitNRU）、AAA服務器、網管服務單元等；移動側網元包括移動視頻網關（VideoAccessUnit,VAU）、移動業(yè)務應用門戶（MobileServiceProtal,MSP）、移動側流媒體服務器(Packet-switchedStreamingService,PSS)、移動客戶端單元（MobileClientUnit,MCU）等，其中PSS為可選網元。13可編輯版中心管理服務器（CMS）中心管理服務器（CMS）包括一組服務器，在中心平臺的系統(tǒng)構架中，除了VTDU、NRU、AAA服務器之外的一切功能都由中心管理服務器負責。CMS是視頻監(jiān)控中心平臺的核心單元，可實現(xiàn)前端設備、后端設備、各單元的信令轉發(fā)控制處理，報警信息的接收與處理以及業(yè)務支撐信息管理。CMS由以下幾個部分組成：前段接入服務器、客戶端服務器、告警服務器、平臺管理服務器、業(yè)務管理服務器、調度服務器等。14可編輯版中心管理服務器（CMS）15可編輯版媒體分發(fā)服務器（VTDU）媒體分發(fā)服務器（VTDU）媒體分發(fā)服務器（VTDU）是網絡視頻監(jiān)控中心平臺系統(tǒng)的媒體處理單元，實現(xiàn)音視頻的請求、接收、分發(fā)。VTDU僅接受本域CMS的管轄，在CMS的控制下為用戶或其他域提供服務。VTDU可實現(xiàn)多級級聯(lián)，可實現(xiàn)分布式部署，即可向前端或其他VTDU發(fā)起會話請求，接收NRU、CU（客戶端設備）或其他VTDU的會話請求。音視頻分發(fā)服務是指VTDU接收并緩存媒體流，進行媒體流分發(fā)，將一路音視頻流復制成多路。16可編輯版網絡存儲服務器（NRU）網絡存儲服務器是網絡視頻監(jiān)控中心平臺系統(tǒng)的網絡錄像服務器，為媒體分發(fā)服務器提供海量遠端存儲，可實現(xiàn)視頻存儲、檢索，支支持視頻回放，可實現(xiàn)分布式部署，錄像存儲的載體主要有多硬盤組合、磁盤陣列等。17可編輯版型號：DV-NR310018可編輯版AAA服務器AAA服務器為用戶認證/授權/認賬服務器，提供用戶使用本業(yè)務的認證/授權/認賬服務，并提供相應的用戶受理界面及用戶信息導入方式。19可編輯版AAA服務器20可編輯版網管服務器網絡服務器提供網絡設備管理的應用支持，完整的網管功能即ITU規(guī)定的FCAPS管理能力，包括：配置管理、安全管理、計費管理、故障管理、性能管理。21可編輯版應用服務器應用服務器提供基于圖像的智能服務以及其他業(yè)務，用戶可以在CMS上定義業(yè)務觸發(fā)點，當這些觸發(fā)點的條件滿足時，CMS將向這些應用服務器請求相關的業(yè)務。22可編輯版移動視頻網管（VAU）視頻網管的主要作用是將網絡視頻監(jiān)控的視頻流轉換成適合移動視頻監(jiān)控的視頻流。23可編輯版移動業(yè)務應用門戶（MSP）移動業(yè)務應用門戶（MSP）主要實現(xiàn)移動業(yè)務統(tǒng)一的接入訪問入口，用戶認證入口，用戶監(jiān)控權限列表展示，并通過與監(jiān)控中心平臺的SM/CMS進行信息交互，協(xié)同完成用戶認證、監(jiān)控列表查詢、用戶賬戶信息同步及業(yè)務輔助管理等功能。24可編輯版移動客戶端單元（MCU）MCU即產品的移動終端客戶端軟件，該單元主要完成業(yè)務請求/認證等發(fā)起、監(jiān)控列表解析、視頻流的解碼和播放、發(fā)送PTZ控制消息等。25可編輯版流媒體服務器（PSS）PSS主要響應從WAP網關（WirelessApplicationProtocolGateway,WAPGW）發(fā)送過來的客戶端MCU業(yè)務請求消息。與MCU、VAU協(xié)同完成從VAU實時獲取流媒體內容到MCU得流媒體分發(fā)過程，為系統(tǒng)的可選網元。26可編輯版4.4.2工作流程4.4.2.1PC監(jiān)控流程本節(jié)介紹同一個CMS管理域范圍內的客戶端和前端設備的視頻瀏覽、錄像回放、云臺控制和報警聯(lián)動等基本工作流程以及兩級CMS管理域范圍內的客戶端視頻瀏覽流程，其余流程與其類似。27可編輯版(1)視頻瀏覽流程(2)錄像回放流程(3)云臺控制流程(4)報警聯(lián)動流程28可編輯版4.4.2.2手機監(jiān)控的流程用戶通過手機進行瀏覽時，通過手機客戶端軟件（MCU）登陸業(yè)務應用平臺（MSP）進行認證和瀏覽所屬的監(jiān)控列表，選取監(jiān)控點后MCU發(fā)起監(jiān)控視頻請求。下面介紹通過PSS的使用流程29可編輯版(1)視頻瀏覽流程(2)錄像回放流程(3)云臺控制流程30可編輯版4.4.2.3兩級平臺跨域使用流程對于分級大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)，需要兩級CMS級聯(lián)，即通過兩個域間的CMS傳遞，全國級CMS注冊為每個省級CMS的超級用戶權限，供全國平臺用戶訪問省級區(qū)域時使用，并且在全國級區(qū)域設置各省CMS的直達路由。31可編輯版4.5視頻服務器的原理與構成

4.5.1視頻服務器的分類（1）DVS（DigitalVideoServer，數(shù)字視頻服務器）

DVS可以把模擬的視頻、音頻或者語音信號轉換為數(shù)字信號并通過IP網絡傳送出去，同時網絡視頻服務器還具有報警、云臺控制等很多輔助功能。32可編輯版（2）DVR（DigitalVideoRecorder,數(shù)字視頻硬盤錄像機）

DVR分為PC插卡式和嵌入式兩種，按照存儲路數(shù)可以分為4路、8路、16路等。33可編輯版（3）NVR(NetworkVideoRecorder,網絡視頻服務器)NVR的功能與特色(1)部署與擴容的靈活性。(2)便捷、低成本的布線。(3)即插即用的安裝設置。(4)多樣化并可靠的存儲。(5)安全性高。(6)端到端的全網管理34可編輯版(4)混合DVR混合DVR也叫HybridDVR,就是DVR同時支持IP設備如編碼器或網絡攝像機接入，傳統(tǒng)的DVR支持8-32路的模擬接入，視頻的采集編碼壓縮由板卡DSP或主機CPU完成。35可編輯版（5）智能DVS智能視頻服務器除提供智能分析功能外，保留視頻服務器固有基本功能，支持視頻信號和音頻信號的硬件同步壓縮功能，壓縮碼流通過網絡進行傳輸，可進行網絡實時視頻和音頻預覽，支持流協(xié)議（RTP/RTCP），支持IE預覽，支持雙向語音對講等。用戶可預先設置報警規(guī)則，智能酷實時分析視頻信號，有效分離目標物體，通過軌跡跟蹤、行為分析、對比檢測等智能算法，對符合報警規(guī)則的運動物體進行報警及信息反饋。36可編輯版4.5.2視頻服務器的組成與工作原理網絡視頻服務器通常有單片機、一個或多個模擬視頻輸入口、控制接口、壓縮芯片和網絡連接所構成。37可編輯版以某視頻服務器為例，其硬件組成主要包括以下:單片機DSP編碼芯片PS485接口視頻輸入和輸出10/100Mbit/s以太網接口外部時鐘、PCI總線、內存數(shù)據(jù)線、FlashMemory、SDRAM、硬盤。38可編輯版此外，對于智能視頻服務器還提供功能擴展板，如車牌識別擴展板、行為分析擴展板、人臉檢測擴展板等。39可編輯版視頻服務器主要實現(xiàn)以下功能

視音頻采集云鏡控制畫質調節(jié)畫面輪巡預置位字幕疊加報警采集和控制40可編輯版4.5.3視頻服務器的技術指標DVS、DVR、NVR、混合DVR、智能DVS等由于功能定位的不同，其技術指標略有不同，一般來說，可以分為視音頻輸入指標、外部接口指標和物理指標。其中，因為有存儲功能,DVR、NVR和混合DVR還具有如存儲尺寸、錄像速率（IPS）、錄像清晰度、硬盤接口等存儲硬盤技術指標和相應的存儲溫度、存儲濕度之類的物理指標。41可編輯版智能DVS除了包括DVS的技術指標之外，還具有智能分析能力的指標，如處理速度、目標檢測率、最大目標檢測數(shù)目、目標最小像素、單設備單路同時檢測的最大功能數(shù)目等。對于用戶選用視頻服務器而言，主要關心的是如清晰度、存儲量(帶寬)、穩(wěn)定性還有價格，而采用不同的壓縮技術，將很大程度影響以上幾大要素，下面介紹視頻服務器的幾個主要技術指標。42可編輯版*（1）視音頻輸入指標視音頻輸入指標包括視頻輸入接口、視頻輸入路數(shù)、視頻壓縮標準、音頻輸入接口、音頻輸入路數(shù)、音頻壓縮標準、語音對講輸入。此外，對于混合DVR而言，視音頻輸入指標同時支持模擬視頻輸入（如16路/BNC接口/PAL/NTSC自適應）和網絡視頻輸入（如最多支持16路普通或8路高清IPCamera）技術標準。43可編輯版（1）視頻輸入接口（2）視頻輸入路數(shù)（3）視頻壓縮標準（4）音頻輸入接口（5）音頻輸入路數(shù)（6）音頻壓縮標準（7）語音對講輸入44可編輯版（2）視音頻輸出該指標包括分辨率、視頻幀率、視頻壓縮輸出碼率、視頻輸出接口、音頻輸出碼率、音頻輸出接口、碼流類型。分辨率視頻幀率視頻壓縮輸出碼率碼流類型視頻輸出接口音頻輸出碼率音頻輸出接口45可編輯版（3）外部接口串行控制接口報警輸入報警輸出外部接口包括網絡接口、串行控制接口、報警輸入/輸出以及USB接口等。46可編輯版（4）物理指標物理指標包括電源、功耗（不含硬盤）、工作溫度、工作濕度、機箱尺寸、重量（不含硬盤）等，DVR還包括存儲溫度、存儲濕度之類的指標。47可編輯版4.5.4視頻服務器的接口綜合DVS、DVR、NVR、混合DVR四類設備的接口和參數(shù)指標可以看出視頻服務器通常包括視頻、音頻的輸入及輸出，報警輸入及輸出，以太網接口、RS485接口以及顯示器的輸出等端口。（1）視頻接口。（2）音頻接口。（3）通信接口。48可編輯版4.5.4.1DVS4.5.4.2DVR4.5.4.3NVR4.5.4.4混合DVR4.5.4.5智能DVS49可編輯版4.6模擬攝像機的原理與構成在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像頭是最前端、最基礎、投資數(shù)量最大的一個產品，也是最關鍵設備，它負責對監(jiān)控區(qū)域進行攝像并轉換成電信號，再進一步用于傳輸，其質量直接影響視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體應用，同時還關系到工程造價。4.6.1模擬攝像機的分類50可編輯版攝像機可以按照三個方面分類：按色彩分類：分為彩色和黑白攝像機按感光器件分類：分為CMOS、CCD和3CCD三種按云臺運動方式分類：分為槍式攝像機、半球攝像機、快球攝像機。51可編輯版綜合云臺和功能，攝像機大致分為：槍機、球形攝像機（中速球、智能中速球、高速球）、一體化攝像機、紅外日夜兩用攝像機等幾類。（1）槍機價格便宜，但不具備聚焦和旋轉功能，只能完成一個角度固定距離的監(jiān)視，隱蔽性較差。52可編輯版球形攝像機具有一定的隱蔽性，同時外形小巧、美觀，可以吊裝在天花板上，彌補了槍機的某些不足。53可編輯版高速球攝像機高速球攝像機一體化攝像機和云臺與一身，具有快速跟蹤、360度水平旋轉、無監(jiān)視盲目區(qū)和隱私區(qū)域遮蔽等特點。54可編輯版一體化攝像機內置攝像頭，可以自動聚焦，對鏡頭控制方便，安裝和調試簡單。博尼BN-318IR紅外一體化攝像機參數(shù)產品尺寸120×62×65mm

產品重量225g55可編輯版紅外日夜兩用攝像機它將攝像機、防護罩、紅外燈、供電散熱單元綜合成為一體的攝像設備，具有夜視距離遠、隱蔽性強、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。56可編輯版高清攝像機一般來說，對于模擬攝像機而言，水平清晰度在540線（彩色狀態(tài)下）及以上，才能叫高清攝像機。對于一臺日夜型高清攝像機來說，可以達到彩色狀態(tài)下540線、黑白狀態(tài)下570線水平清晰度。而對于數(shù)字攝像機而言，已有一些廠家推出了百萬像素級的高清數(shù)字攝像機，最高分辯率可達300萬像素。57可編輯版1080P網絡高清紅外陣列品牌：艾唯型號：IV-B950NC58可編輯版4.6.2模擬攝像機的組成與工作原理攝像機包括各類攝像頭、定焦或變焦變倍鏡頭，實現(xiàn)攝像機上下左右運動及旋轉掃描的云臺，保護攝像機與鏡頭的防護罩等。在一個監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機總處于前端位置，而護罩、云臺或和攝像機連為一體，或和攝像機搭配使用，處于一種從屬的地位，常被看作是攝像機的一部分。59可編輯版鏡頭是安裝在攝像機前端的成像裝置，主要完成焦距、光圈的變化功能。普通槍式攝像機沒有特殊說明一般不包含鏡頭，需要根據(jù)攝像機的安裝位置和監(jiān)控目標的物理距離選配合適的鏡頭。智能快球以及一體攝像機一般自含一定變焦能力的鏡頭，但是不同廠家的配置方法不完全一樣。60可編輯版常用的鏡頭包括光圈定焦鏡頭和光圈變焦鏡頭兩種。定焦鏡頭又分為手動/自動光圈。云臺是安裝、固定攝像機的支撐設備，可分為室內云臺和室外云臺兩種。61可編輯版云臺還可以分為固定和電動云臺兩種。防護罩是對攝像機進行防護的設備，一般分為室內和室外防護罩。室外防護罩應具有降溫、加溫、防雷、防雪、可控雨刷等功能，目前較好的全天候防護罩是采用半導體器件加溫和降溫的防護罩。攝像機是一種把景物光像轉變?yōu)殡娦盘柕难b置，其結構大致可分為三部分：光學系統(tǒng)（主要指鏡頭）、光電轉換系統(tǒng)（只要指攝像管或固定攝像器件）以及電路系統(tǒng)（只要指視頻處理電路）。62可編輯版從能量的轉變來看，攝像機的工作原理其實就是一個光—電—磁—光的轉換過程。光學系統(tǒng)相當于攝像機的眼睛，光電轉換系統(tǒng)是攝像機的核心，攝像管或固體攝像器件便是攝像機的“心臟”。光學系統(tǒng)的主要部件是光學鏡頭，它由透鏡系統(tǒng)組合而成，而被攝對象經過光學系統(tǒng)透鏡的折射，在光電轉換系統(tǒng)的攝像管或固體攝像器件的成像面上形成“焦點”。光學轉換系統(tǒng)中的光敏元件會把“焦點”外的光學圖像轉變成攜帶電荷的電信號，這些電信號的作用是微弱的，必須經過電路系統(tǒng)進一步放大，形成符合特定技術要求的信號，并從攝像機中輸出。63可編輯版清晰度（分辨率）照度（分辨率）信噪比同步電源與工作溫度自動增益控制（AGC）自動白平衡（ATW）自動亮度控制/電子亮度控制（ALC/ELC）逆光補償（BLC）強光抑制功能64可