文｜無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息技術(shù)學(xué)院 侯立功

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

視頻監(jiān)控系統(tǒng)先后經(jīng)歷了模擬、數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)三個(gè)不同的技術(shù)發(fā)展階段[1]。以同軸電纜為介質(zhì)，采用基帶傳輸方式，控制主機(jī)只能接收處理模擬信號(hào)是第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng)的典型特征。模擬監(jiān)控系統(tǒng)以磁帶為存儲(chǔ)媒介，磁帶重復(fù)利用10次以后，所存儲(chǔ)圖像的清晰度會(huì)逐步下降，而且模擬系統(tǒng)的控制主機(jī)與信息系統(tǒng)無(wú)法交換數(shù)據(jù)，應(yīng)用靈活性較差。

數(shù)字監(jiān)控是繼模擬監(jiān)控之后的第二代監(jiān)控技術(shù)。目前市場(chǎng)上的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要還是采用模擬/數(shù)字混合式的技術(shù)，即前端圖像采集和傳輸仍采用模擬方式，在后端監(jiān)控中心由視頻矩陣或硬盤錄像機(jī)（DVR）對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字處理、切換與控制。該方式的圖像質(zhì)量、保存時(shí)間以及可靠性均較模擬監(jiān)控有大幅度的提升，系統(tǒng)可以與信息系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的保存、查詢和檢索方便，應(yīng)用靈活性較好，是目前主流的應(yīng)用模式，適合傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的改造和中等規(guī)模視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控基于國(guó)際通用的TCP/IP協(xié)議；前端圖像采集設(shè)備采用數(shù)字化攝像機(jī)，直接將傳統(tǒng)的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；采用流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻在互聯(lián)網(wǎng)上的傳輸。這種方式可以充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控；并且系統(tǒng)擴(kuò)展能力強(qiáng)，只要在有網(wǎng)絡(luò)的地方增加監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備、加載客戶端軟件并授予相應(yīng)權(quán)限就可擴(kuò)展新的監(jiān)控工作站。全數(shù)字化視頻資源便于保存和檢索，應(yīng)用靈活，適合大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程項(xiàng)目應(yīng)用。

然而，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展仍然存在如下一些問(wèn)題[3]：

①缺乏統(tǒng)一的，具有強(qiáng)制約束力的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。由于我國(guó)相關(guān)行業(yè)部門的管理制度比較滯后，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)法律法規(guī)尚待完善，導(dǎo)致了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)并存，多種廠商聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)并存等現(xiàn)象。市場(chǎng)上存在多種不同的安防監(jiān)控產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，并且互不兼容、各自為政。

②跨行業(yè)合作困難。安防監(jiān)控系統(tǒng)主要是整合音視頻、通信、IT、控制等各行業(yè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。然而，我國(guó)目前的社會(huì)化合作體系還不夠健全，各行業(yè)受傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)觀念和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的影響，都想在本行業(yè)甚至其他行業(yè)占得先機(jī)，擴(kuò)大自己的市場(chǎng)份額，不愿公開(kāi)產(chǎn)品技術(shù)接口和相關(guān)通信協(xié)議。

③用戶對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)不斷提升的期望與項(xiàng)目實(shí)施之間存在一定的落差。雖然基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)受益于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化，擴(kuò)展能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)由運(yùn)營(yíng)商提供保證；但該模式經(jīng)常受制于網(wǎng)絡(luò)帶寬限制，監(jiān)控圖像質(zhì)量得不到保證，及時(shí)性和流暢性不夠，另外還需要網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和電腦等設(shè)備的支持，不能隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)視點(diǎn)的監(jiān)控。

2 3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用

3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在中國(guó)移動(dòng)、電信、聯(lián)通三大運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)和推廣下遍布全國(guó)各級(jí)市縣和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，并占據(jù)了國(guó)內(nèi)移動(dòng)終端主流市場(chǎng)。3G與前兩代移動(dòng)通信的主要區(qū)別是大幅提升了傳輸數(shù)據(jù)的速度，能夠處理圖像、音樂(lè)、視頻等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。三大運(yùn)營(yíng)商憑借多年的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)以及3G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)勢(shì)，可以為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商以及最終用戶創(chuàng)造便捷的交互，彌補(bǔ)視頻監(jiān)控行業(yè)發(fā)展的欠缺。

目前，三大運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)可以提供3G可視電話業(yè)務(wù)，可以應(yīng)用于家庭、汽車、店鋪等小范圍場(chǎng)所的日常監(jiān)控。該業(yè)務(wù)具有監(jiān)控、錄像、自動(dòng)報(bào)警和雙向?qū)χv等功能，并且實(shí)施簡(jiǎn)單。用戶只需在家里、車內(nèi)或店鋪放置一臺(tái)3G視頻監(jiān)控終端，就可隨時(shí)隨地了解現(xiàn)場(chǎng)情況。只需用3G手機(jī)給3G視頻監(jiān)控終端撥打視頻電話，就可以在3G手機(jī)上觀看到監(jiān)控圖像，并且還可以通過(guò)手機(jī)的數(shù)字鍵控制監(jiān)控圖像的轉(zhuǎn)動(dòng)。該業(yè)務(wù)還提供彩信、短信等多種報(bào)警方式，支持用戶在出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)借助雙向?qū)χv功能警示不法分子，或與監(jiān)控點(diǎn)人員進(jìn)行交流，適用于防火防盜、安全護(hù)衛(wèi)、人員監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程管理等。

該應(yīng)用采用了H.264視頻壓縮算法、流媒體視頻處理等技術(shù)。系統(tǒng)對(duì)攝像機(jī)采集到的圖像進(jìn)行視頻壓縮編碼；通過(guò)3G智能無(wú)線通信模塊，把實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像傳輸?shù)骄嚯x用戶最近的運(yùn)營(yíng)商的3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；使用戶可方便地通過(guò)計(jì)算機(jī)、手機(jī)監(jiān)控實(shí)時(shí)圖像；在總體上實(shí)現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)的編解碼、加解密、交互和遠(yuǎn)程控制等功能。圖1為目前市場(chǎng)上應(yīng)用的3G無(wú)線視頻監(jiān)控示意圖[4]。

相比數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用3G技術(shù)的無(wú)線視頻監(jiān)控完全可以脫離固有架構(gòu)，利用3G智能移動(dòng)終端，不受地域、時(shí)間限制地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，提供更便捷、更穩(wěn)定的監(jiān)控服務(wù)和更廣泛、更靈活的，突破時(shí)空限制的監(jiān)控使用感受。

3 基于3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案

隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的興起和發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)了很多基于3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，主要集中在應(yīng)急指揮、公交監(jiān)控[6]、家庭監(jiān)控、公共多媒體服務(wù)等領(lǐng)域。但是，3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)意義上的安防視頻監(jiān)控弱電系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用還不多見(jiàn)，僅有部分系統(tǒng)集成公司在進(jìn)行這方面的嘗試。圖2展示了一種基于3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

該方案采用了有線、無(wú)線一體化解決策略，選擇具備3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信功能的嵌入式DVR作為監(jiān)控中心核心設(shè)備。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能，如實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)記錄、錄像回放、遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)等仍以有線方式實(shí)現(xiàn)，確保在出現(xiàn)意外情況（比如無(wú)線或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)運(yùn)營(yíng)商設(shè)備故障或設(shè)備檢修）時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)仍能發(fā)揮作用。

通過(guò)給DVR加載3G無(wú)線路由器，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的3G通信。目前的3G無(wú)線路由器除支持3G無(wú)線信號(hào)的發(fā)送和接收外，還具備動(dòng)態(tài)域名解析、靜態(tài)地址分配、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換等功能，支持手機(jī)遠(yuǎn)程控制。用戶可以隨時(shí)隨地使用手持設(shè)備通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)來(lái)瀏覽視頻、查看監(jiān)控圖像、監(jiān)聽(tīng)現(xiàn)場(chǎng)聲音，同時(shí)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊跟蹤和放大功能。

DVR通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口與中心機(jī)房連接，只需要給DVR配置一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的IP，就可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的連接。通過(guò)安裝在中心機(jī)房的各類功能性服務(wù)器[6]，可實(shí)現(xiàn)對(duì)3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控服務(wù)功能的支持，各服務(wù)器的具體作用如表1所示。通過(guò)在管理服務(wù)器上安裝安防系統(tǒng)管理軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)整套系統(tǒng)前端視頻采集設(shè)備、監(jiān)控報(bào)警設(shè)備、平臺(tái)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等資源以及授權(quán)用戶的管理。流媒體服務(wù)器用來(lái)完成流媒體信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)前端圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)視及錄像的調(diào)看和轉(zhuǎn)發(fā)。存儲(chǔ)服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻監(jiān)控信息的長(zhǎng)時(shí)間保存和查看。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置的報(bào)警狀態(tài)被觸發(fā)時(shí)，報(bào)警服務(wù)器可以提供通過(guò)短信網(wǎng)關(guān)和彩信網(wǎng)關(guān)給用戶發(fā)送短信、彩信以及打電話等信息提示服務(wù)。經(jīng)過(guò)授權(quán)的相關(guān)安保和管理人員不僅可以在監(jiān)控中心通過(guò)DVR控制手柄，還可以通過(guò)3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用智能手機(jī)遠(yuǎn)程控制智能高速球的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)遙控監(jiān)視，隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)了解監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)情況；還可以用3G智能手機(jī)或任意一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的電腦調(diào)用、訪問(wèn)系統(tǒng)服務(wù)器存儲(chǔ)的各現(xiàn)場(chǎng)記錄畫面。

表1 基于3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器一覽表

在管理服務(wù)器上安裝智能分析軟件，利用強(qiáng)大的服務(wù)器資源和軟件智能算法自動(dòng)進(jìn)行人臉識(shí)別和行為分析。在一些主干道和重要的公共場(chǎng)所設(shè)置智能高速球，使監(jiān)控系統(tǒng)可以在發(fā)生緊急情況，如突發(fā)性群體事件時(shí)，及時(shí)抓拍現(xiàn)場(chǎng)圖像進(jìn)行分析檢測(cè)，并通過(guò)3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短信提醒和現(xiàn)場(chǎng)圖片彩信給相關(guān)安保人員。相關(guān)管理人員可以隨時(shí)隨地主動(dòng)撥打電話連接現(xiàn)場(chǎng)畫面進(jìn)行進(jìn)一步的確認(rèn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的技術(shù)方案在實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控傳統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合了3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)短信提醒、彩信報(bào)警、手機(jī)呼叫和手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控，帶來(lái)更加方便和智能化的安防管理。然而，目前3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的帶寬與頻率資源較為有限，當(dāng)終端設(shè)備處于移動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可用帶寬和誤碼率指標(biāo)之比有較大幅度下降，加上3G無(wú)線傳輸?shù)馁Y費(fèi)較高[2]，導(dǎo)致安防監(jiān)控與3G的順暢結(jié)合目前仍受到一定的限制。

盡管存在一定的發(fā)展瓶頸，但智能化一定是安防監(jiān)控未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。隨著國(guó)家“平安城市”的建設(shè)和“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用”的推廣，大規(guī)模的安防監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)對(duì)智能化解決方案提出了迫切需求[5]。相信隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，基于3G甚至4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安防監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)將會(huì)愈發(fā)突出，成為智能化安防系統(tǒng)一個(gè)主流的應(yīng)用平臺(tái)。

1 吳建國(guó).視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)[J].云南警官學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（3）：67-70

2 劉力群.基于3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)[C].第二十五屆中國(guó)（天津）2011年IT、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、電子、儀器儀表創(chuàng)新學(xué)術(shù)會(huì)議.2011：42-45

3 侯立功.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)構(gòu)想[J].數(shù)字通信，2011（6）：33-35

4 安防知識(shí)網(wǎng).3G技術(shù)攜手監(jiān)控，助力安防[EB/OL].（2011-04-08）[2012-05-30].http://www.asmag.com.cn/technic/th-41691-new-6.shtml

5 比特網(wǎng).叫好不叫座——淺談智能視頻監(jiān)控發(fā)展前景[EB/OL].（2010-07-02）[2012-05-30].http://network.chinabyte.com/42/11406042.shtml

6 俞云平.視頻監(jiān)控技術(shù)變革推動(dòng)平安城市深入建設(shè)[EB/OL].（2011-01-06）[2012-05-30].http://www.hikvision.com/Cn/SuccessStory_list_more.asp?id=229