李紹甫

（中國(guó)電子科技集團(tuán)第38 研究所 安徽省合肥市 230088）

所謂數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)主要是憑借數(shù)字視頻技術(shù)利用攝像機(jī)進(jìn)行圖像獲取，結(jié)合聲音監(jiān)聽設(shè)備對(duì)需要監(jiān)控的區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，其具備安全防范作用，屬于自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)范疇，是人防自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。作為新型智能監(jiān)控系統(tǒng)，其能夠配合人防自動(dòng)化系統(tǒng)的其他功能，為人防指揮提供更加安全可靠的信息，并且實(shí)現(xiàn)多媒體通信功能，呈現(xiàn)出的高效傳播信息的狀態(tài)。如今，該技術(shù)已經(jīng)在人防自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中占據(jù)越來越重要的地位，下文將具體討論數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)在人防自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用方案。

1 人防自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)人防行業(yè)具備較長(zhǎng)的發(fā)展歷史，早在20 世紀(jì)60 年代默契，城鎮(zhèn)就已經(jīng)開始“深挖洞”的群眾運(yùn)動(dòng)，各個(gè)單位以及街道的居民共同在地下挖洞，經(jīng)過相互連通以后，組成了地道網(wǎng)，這就是早期的人防網(wǎng)絡(luò)。隨著時(shí)代的變遷，我國(guó)不斷建設(shè)更多質(zhì)量較高且更加科學(xué)的人防工程，人防工程已經(jīng)不僅僅的停留在戰(zhàn)時(shí)防空需求層面，而是根據(jù)人民生活需求，逐漸演化成多功能作用的人防系統(tǒng)。自動(dòng)化技術(shù)水平不斷提升以后，人們將其運(yùn)用到人防工程當(dāng)中，并且逐漸衍生出了自動(dòng)化人防行業(yè)，其專門生產(chǎn)人防自動(dòng)化設(shè)備，為人防自動(dòng)化系統(tǒng)提供設(shè)備輔助。人防自動(dòng)化在每個(gè)階段的發(fā)展都需要更新核心監(jiān)控技術(shù)，其在算法和芯片等方面都處于不斷創(chuàng)新的狀態(tài)，而人防產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)處于不斷優(yōu)化的狀態(tài)，不斷的更新?lián)Q代促使人防監(jiān)控系統(tǒng)的功能更加齊全，且其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。人防自動(dòng)化系統(tǒng)是智能監(jiān)控時(shí)代的產(chǎn)物，其通過對(duì)數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)、光電傳感技術(shù)、人工智能技術(shù)等多種新型技術(shù)融合，從而達(dá)到人防自動(dòng)化指揮的目的。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院在2019 年的調(diào)查結(jié)果顯示，如今數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到多個(gè)領(lǐng)域，在智慧樓宇方面的應(yīng)用占比為16.00%，在智慧交通方面的應(yīng)用占比是18.00%，在平安城市方面的應(yīng)用占比是24.00%等。

2 數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)在人防自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用必要性

人防自動(dòng)化系統(tǒng)是防護(hù)人民群眾生命及財(cái)產(chǎn)安全的重要系統(tǒng)，其所具備的監(jiān)控功能能夠滿足對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督管理的需求。但目前人防自動(dòng)化系統(tǒng)雖然注重自動(dòng)化程度提升，其所安裝的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)卻呈現(xiàn)出功能不完善的問題，當(dāng)前監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)作過程中會(huì)因?yàn)槠鋽?shù)字相機(jī)所具備的自檢功能不穩(wěn)定而出現(xiàn)故障，當(dāng)數(shù)字相機(jī)接收到錯(cuò)誤指令，相機(jī)出現(xiàn)自檢情況，此時(shí)其將自動(dòng)故障指令推送到人防自動(dòng)化系統(tǒng)的控制端當(dāng)中，而監(jiān)控設(shè)備則會(huì)因此而出現(xiàn)連鎖控制問題，對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)造成影響。且現(xiàn)有的人防自動(dòng)化工程中的監(jiān)控系統(tǒng)布線比較復(fù)雜，設(shè)備本身不具備防水或者是防潮的功能，比較容易受到電磁信號(hào)干擾，且設(shè)備價(jià)格也非常昂貴。

圖1：人防自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

圖2：人防自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)是目前人防自動(dòng)化系統(tǒng)未來發(fā)展過程中的主流技術(shù)，主要是利用數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)當(dāng)中所具備的圖像傳輸以及視頻存儲(chǔ)功能來輔助人防自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行圖像分析，其促使人防自動(dòng)化系統(tǒng)的智能程度提升。將數(shù)字視頻技術(shù)運(yùn)用到人防自動(dòng)化系統(tǒng)以后，能夠有助于計(jì)算機(jī)對(duì)視頻信息進(jìn)行處理。在對(duì)視頻影像進(jìn)行數(shù)字化處理以后，計(jì)算機(jī)對(duì)影響信息的壓縮更加方便快捷，其在進(jìn)行信息存儲(chǔ)的時(shí)候也能夠減少內(nèi)存占有量。在數(shù)字技術(shù)的作用下，計(jì)算機(jī)對(duì)視頻圖像展開分析，能夠快速發(fā)現(xiàn)監(jiān)控影像的異常情況，并且即可聯(lián)動(dòng)報(bào)警。該種功能能夠?qū)崿F(xiàn)人防自動(dòng)化系統(tǒng)的無人值守目的，只需要數(shù)字視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控，就能夠達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)被運(yùn)用到人防自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中以后能夠達(dá)到視頻信息遠(yuǎn)程傳輸?shù)哪康?。以往的視頻監(jiān)控技術(shù)在傳輸信息過程中，傳輸信號(hào)很容易受到干擾，導(dǎo)致視頻畫面不夠清晰。而數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)排除信號(hào)干擾問題，其不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)衰減的情況，且在傳輸過程中可以對(duì)視頻圖像進(jìn)行加密處理，即便是監(jiān)控站點(diǎn)在術(shù)前公里之外，也能夠做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。如今我國(guó)很多地區(qū)的環(huán)境都比較惡劣，并不適合直接派遣工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理，將數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用到人防自動(dòng)化系統(tǒng)以后，不需要親臨現(xiàn)場(chǎng)也能夠觀察到現(xiàn)場(chǎng)的圖像情況，起到臨場(chǎng)監(jiān)控的效果，避免現(xiàn)場(chǎng)因?yàn)闊o人監(jiān)督管理而出現(xiàn)被破壞的情況，且能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)畫面真實(shí)記錄下來。數(shù)字視頻監(jiān)控方式能夠方便查找。利用數(shù)字監(jiān)控技術(shù)時(shí)，計(jì)算機(jī)當(dāng)中會(huì)建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，所監(jiān)控到的視頻畫面會(huì)被實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫當(dāng)中存儲(chǔ)起來。如果要觀看現(xiàn)場(chǎng)畫面，只需要通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫的檢索，就可以在幾分鐘之內(nèi)找到對(duì)應(yīng)的畫面視頻，從而了解到現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生狀況。

3 數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)在人防自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用方案

3.1 人防自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)字視頻監(jiān)控方案設(shè)計(jì)

當(dāng)前所構(gòu)建的人防自動(dòng)化系統(tǒng)主要是通過組播技術(shù)的方式將MPEG-4 格式進(jìn)行編解碼處理，此時(shí)系統(tǒng)將由客戶端、監(jiān)控服務(wù)器以及視頻采集端等方面構(gòu)成，達(dá)到視頻圖像采集、視頻存儲(chǔ)、視頻回放、遠(yuǎn)程檢索、報(bào)警等多種功能。此時(shí)視頻采集端將受到監(jiān)控服務(wù)器的輔助，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與壓縮，并且完成視頻存儲(chǔ)和報(bào)警檢測(cè)。而客戶端則在經(jīng)過身份驗(yàn)證以后，監(jiān)控人員能夠?qū)ΡO(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行訪問，從而查詢到以往的監(jiān)控視頻資源，客戶端可以隨時(shí)加入或者是推出系統(tǒng)，系統(tǒng)的整體規(guī)模能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化，具備較強(qiáng)適應(yīng)性。為了提升數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的職能化水平，進(jìn)而提升人防自動(dòng)化系統(tǒng)的程度，在方案設(shè)計(jì)過程中還需要針對(duì)前方數(shù)字相機(jī)的自檢系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證自檢系統(tǒng)的穩(wěn)定性，利用軟件模塊設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，在發(fā)現(xiàn)指令錯(cuò)誤的情況下，將故障信息先推送到控制端，而控制端則展開設(shè)備運(yùn)作信息分析，并且進(jìn)行故障自檢和評(píng)估，而控制端也將對(duì)軟件報(bào)警模塊進(jìn)行檢測(cè)，確定故障的準(zhǔn)確性，然后再對(duì)前端數(shù)字相機(jī)設(shè)備發(fā)送自檢指令。該種設(shè)計(jì)方式能夠有效避免前端設(shè)備因?yàn)楣收暇瘓?bào)而出現(xiàn)聯(lián)動(dòng)指令紊亂情況，故障分析完成后所發(fā)送的指令信息只對(duì)數(shù)字相機(jī)起到指令效果，不會(huì)對(duì)其他的前端設(shè)備造成影響。

3.2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

人防自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以被劃分為前端子系統(tǒng)、后端子系統(tǒng)以及客戶端子系統(tǒng)三個(gè)主要部分。其中前端子系統(tǒng)主要包含了攝像頭、攝像機(jī)、云臺(tái)等。而后端的監(jiān)控系統(tǒng)則主要包含解碼器、服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備以及視頻綜合平臺(tái)與中心控制平臺(tái)?？蛻舳俗酉到y(tǒng)主要包含了監(jiān)控終端、終端顯示設(shè)備以及工作站。具體如圖1 所示。

如圖1 中所示信息可以了解到，前端的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)最為重要，其主要包含了主控制模塊、輔助控制模塊以及諸多核心設(shè)備。

主控制模塊主要的作用是對(duì)云臺(tái)的控制指令進(jìn)行翻譯，從而控制攝像頭的方向，對(duì)攝像頭的監(jiān)控范圍進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到遙控?cái)z像頭的效果。通常情況下，監(jiān)控人員采用云臺(tái)譯碼器對(duì)攝像頭進(jìn)行調(diào)度，促使其保持周期循環(huán)堅(jiān)實(shí)的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)有異常情況，可以將攝像頭停留在該區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控，此時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)終端能夠?qū)σ曨l監(jiān)控所在區(qū)域進(jìn)行信號(hào)采集和分析，并且發(fā)出對(duì)應(yīng)的處理指令。

前端系統(tǒng)當(dāng)中的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備主要用于對(duì)音視頻信號(hào)進(jìn)行處理，還對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)督，如果傳感器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息已經(jīng)超過了限定值，此時(shí)傳感器將會(huì)發(fā)出聯(lián)動(dòng)報(bào)警指令，而報(bào)警設(shè)備也會(huì)依據(jù)溫度和濕度的變化信號(hào)將指令傳輸?shù)奖O(jiān)控終端，并且轉(zhuǎn)化成為字幕來提醒監(jiān)控人員。

圖像采集模塊的主要功能是將攝像頭所獲取的音頻信號(hào)通過數(shù)字技術(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后將其壓縮成對(duì)應(yīng)的編碼，在人防專網(wǎng)的作用下遠(yuǎn)程傳輸?shù)娇刂平K端。

核心設(shè)備在人防自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中屬于一款嵌入式工控機(jī)，其在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心位置，因?yàn)橄到y(tǒng)需要保持長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作狀態(tài)，且需要傳輸和分析的數(shù)據(jù)量比較大，因此監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)核心設(shè)備的主機(jī)性能提出較高要求。核心設(shè)備保持較高的穩(wěn)定性，其運(yùn)行速度也比較快，就能夠滿足人防自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理需求，對(duì)于視頻圖像的存儲(chǔ)也更完善。

3.3 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

除了硬件系統(tǒng)的設(shè)置需要達(dá)到人防自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，在進(jìn)行數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用過程中，也需要保證軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，軟件結(jié)構(gòu)主要被劃分為服務(wù)器和客戶端兩個(gè)部分，服務(wù)器主要是包含了視頻處理模塊、發(fā)送模塊、控制模塊，而客戶端則主要包含了播放模塊、控制模塊等。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行視頻流發(fā)送過程中，服務(wù)器將會(huì)在視頻數(shù)據(jù)的傳輸環(huán)節(jié)接受播放模塊運(yùn)行，此時(shí)客戶端將接受視頻流并且將其實(shí)時(shí)播放出來。此時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器和客戶端都將和人防控制系統(tǒng)的專網(wǎng)聯(lián)系在一起，從而實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)及政府網(wǎng)之間的無延時(shí)通信。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2 所示。

在軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中能夠了解到整個(gè)軟件結(jié)構(gòu)包含了諸多模塊，其中能夠發(fā)揮出主要作用的模塊有視頻數(shù)據(jù)處理模塊、視頻數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、視頻數(shù)據(jù)接受播放模塊以及云臺(tái)鏡頭控制模塊等。

軟件當(dāng)中的視頻數(shù)據(jù)處理模塊主要被劃分為視頻圖像的采集與存儲(chǔ)和播放與控制兩個(gè)部分。在對(duì)視頻圖像進(jìn)行播放過程中可以實(shí)時(shí)完成圖像的捕捉和存儲(chǔ)。該模塊在開發(fā)設(shè)計(jì)的時(shí)候附帶了二次開發(fā)包，并且通過Microsoft Direct Media SDK 來實(shí)現(xiàn)視頻采集和壓縮功能。

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊則是由四層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，第一層是物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，之后則是數(shù)據(jù)傳送，再之后是網(wǎng)絡(luò)層，最后則是應(yīng)用層。在C/S 體系當(dāng)中采用WinSock 技術(shù)，從而將客戶機(jī)和服務(wù)器聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信作用，并且應(yīng)用層當(dāng)中安裝對(duì)應(yīng)的通信程序。

數(shù)據(jù)接收播放模塊的設(shè)計(jì)中，主要是構(gòu)建兩種通訊通道，一個(gè)通訊通道用于視頻接受和播放控制，而另外一個(gè)通道則用于數(shù)據(jù)傳輸。控制通道將客戶端和服務(wù)器聯(lián)系在一起，達(dá)成通話功能，能夠發(fā)送對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求信息和控制確認(rèn)信息，該通道將會(huì)采納TCP技術(shù)，該種技術(shù)的可靠性比較高。而數(shù)據(jù)通道主要同于完成數(shù)據(jù)圖像信息的傳輸，主要利用UDP 技術(shù)。本次模塊設(shè)計(jì)過程中利用了Windoes 多線程技術(shù)，其能夠接受到前端多種路徑的視頻圖像播放，并且每個(gè)線程都能夠創(chuàng)建截面窗口，完成視頻的接受和播放，做好視頻流的解碼。

云臺(tái)鏡頭控制模塊在設(shè)計(jì)的時(shí)候主要是安裝了解碼器，該解碼器將會(huì)通過RS-232 和監(jiān)控主機(jī)聯(lián)系在一起，從而對(duì)云臺(tái)及攝像頭進(jìn)行控制。模塊將會(huì)依據(jù)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，對(duì)處于現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行控制，先從客戶端發(fā)送對(duì)應(yīng)的控制指令，而現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)設(shè)備將該指令接收，經(jīng)過解碼器的處理，最終該控制指令將會(huì)被傳達(dá)給攝像頭或者是云臺(tái)，從而達(dá)到操作攝像頭范圍和云臺(tái)范圍的目的。而此時(shí)對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行傳輸主要是利用了TCP 技術(shù)。

4 結(jié)束語

數(shù)字監(jiān)控技術(shù)被運(yùn)用到人防自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，其能夠強(qiáng)化人防內(nèi)部專網(wǎng)建設(shè)，并且有效達(dá)成數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)功能，輔助人防自動(dòng)化系統(tǒng)的完善，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)智能化程度提升。在數(shù)字監(jiān)控技術(shù)的作用下，人防自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)ΡO(jiān)控區(qū)域加強(qiáng)控制，收集并分析視頻信息，方便做好自動(dòng)化指揮和決策。在數(shù)字監(jiān)控技術(shù)被運(yùn)用到人防自動(dòng)化系統(tǒng)中以后，該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍更加廣泛，其能夠作用于應(yīng)急警員智慧或者是日常辦公處理等多種領(lǐng)域。