模拟、数模监控是否被IP监控取代?

视频监控技术在中国市场的发展历程,如果用一个关键词来概括,那就是“IP化”。模拟监控从上世纪80年代兴起,以模拟矩阵作为代表;数模结合监控 从2000年之后,经历了高速的发展,以DVR作为代表,完成了监控系统局部的数字化;而IP监控在2005年以后的兴起,将监控系统进行了端到端的数字 化,以业界最标准、最广泛、成本最低的IP平台进行承载,传统的高成本小规模的CCTV变为低成本大规模多应用业务。
  那么,模拟、数模监控是否就被IP监控所取代,它们之间是怎样的演进关系呢? 下面将从技术的角度就此进行详细介绍。
  模拟时代
  安全技术防范最早在民用领域兴起,早期的安防系统,以视频监控为主要技术防范手段的。由于技术的限制,只能部署小范围的视频监控。
   模拟监控图像传输采用视频同轴电缆或双绞线,直接将视频图像从前端监控点传回监控室,并逐一显示在监视器上,同时通过磁带设备对监控信息进行记录。这种 监控解决方案的问题随着应用的发展很快就暴露出来了。由于视频线缆只适合短距离的模拟视频传输,传输距离的增加会导致视频信号衰减、失真,如果通过线缆制 造工艺的提高来屏蔽,又会增加使用成本,因此,无法实现大范围的监控。同时随着监控规模的增大,视频显示设备和录像设备的大幅增多,也加大了管理难度。此 外,采用模拟盒式磁带录象机进行录像,录像容量有限、质量较差,且磁带会因为环境因素而难于保存。
  光端机和视频矩阵技术的出现,解决了 视频传输和分配问题。光端机通过光/电转换,将模拟视频信号调制到光纤上进行传输。最早的光端机以模拟光端机为主,由于模拟视频信号采用调幅或调相波进行 传输,容易受到电磁辐射的干扰,加上多膜光纤的色散等问题无法解决,视频传输的距离仍然有限。随着数字光端机时代的到来以及单模光纤的出现,模拟视频传输 不再受到技术的制约,由于视频信号在发射到光纤上传输之前已经转化为数字信号,因此衰减和失真大幅度降低,传输距离大大增加。同样,视频矩阵解决了模拟监 控的另一个难题,大量视频图像的切换显示和分配输出等问题,通过实现视频图像多个输入通道到多个输出通道的任意切换,减少了中心监控室显示器的部署。视频 联网监控概念的提出,使得人们不得不考虑如何突破现有的产品和技术制约,实现多个视频监控系统资源共享的需求,矩阵联网成了主流的解决方案。矩阵作为各个 视频监控系统的核心单元,通过串口通信实现系统控制数据交互,矩阵之间的视频图像则通过光端机(光纤通道)进行传输,视频监控系统随即被扩展到一个更大的 范围。

 

图1  传统监控方案基本组网架构图
  图1是一个传统监控方案的基本组网,包含视频源、传输、切换和控制、视频显示、视音频存储这五部分功能模块, 采用了模拟的采集、传输和显示系统,其中监控存储部分已经数字化了,采用DVR(数字硬盘录像机,见下文数字监控部分描述)。
数字时代
  1.数字监控
  以上方案虽然解决了模拟图像的远距离传输和切换共 享,但是,图像的存储的问题仍然得不到解决。直到上世纪90年代,硬盘录机(DVR)进入了视频监控领域,标志着监控系统数字化时代的来临。视频压缩技术 是硬盘录像机最核心的技术,大量模拟视频信息经过数字化压缩后保存在硬盘中,图像的存储效率和安全性能得到了大幅度的提升。目前在视频监控领域,主流的压 缩标准采用H.264,其高效率的编码性能,在视频监控领域得到了广泛应用,至此,图像信号以数字码流的形式进入了监控领域。然而DVR最初的设计是为存 储服务,因此他的网络性能就相对较弱,无法满足大量并发业务实时访问和点播需求。
  数字流媒体技术应用于视频监控,弥补了DVR提供远程服务性能上的弱点,支持单播、组播等多种网络访问方式,支持码流的复制、分发、转发等,支持多种网络协议,可以为大量并发访问提供视频服务、存储点播,可以为广域网提供视频服务。
  2.IP监控
  随着数字视频技术的发展和网络应用的普及,人们又迎来了数字化监控的另一个时代--网络监控。
   网络监控是以IP技术发展到一定阶段的产物,以网络为媒体承载,采用网络视频编解码器、网络交换设备、网络存储设备、网络视频管理平台所构建的基于IP 网络的全数字网络监控平台,IP网络监控使得视频监控成为网络上的一种应用,其显著优势在于充分发挥了数字技术和网络技术的特性,在很多方面解决了模拟矩 阵技术无法解决的难题,例如:视频的无损交换、复制与集中存储;无距离监控与任意扩展;支持任意网络拓扑结构;同时还实现了全网统一的管理平台,为系统组 件的统一管理和后台的灵活集成提供了统一的出口。采用基于IP的监控解决方案,可以拥有更加灵活的接入方式,更加简易的设备部署和扩容、更加有效的系统管 理、更加多元化的用户体验和更加开放的系统架构。
  需要指出的是作为网络监控最具代表性的产品,网络摄像机的产生标志着从视频信源采集、 压缩编码、信号处理进入全数字化。由于网络摄像机采用全数字处理技术、具有高度集成一体化等特点,在国外应用较为普及,然而其兼容性差、增值应用少、成本 又较高,目前在国内还是无法取代模拟摄像机+网络编码器组成的网络编码系统。但可以看到前端IP化是一种趋势,随着技术的提升和设备成本下降,可以预见, 网络摄像机的未来市场空间是非常巨大的。
  3.IP智能监控
  现阶段的监控是广义的监控,发展是需求、是驱动,技术发展是平台、是依托。后续发展方向是智能监控(包括了数字监控的智能监控和网络监控的智能监控),这和以前的监控定义有很大差别。
  智能视频监控采用领先的计算机视觉、人工智能等技术,对视频进行周界监测与异常行为分析,为用户提取视频图像中的关键信息。智能视频监控摆托了传统监控只能“监”不能“控”,只能备事后取证而不能事前预警的被动状态,将智能化、自动化引入视频监控领域。

智能监控要求实现智能视觉深度发展和安防监控应用极大丰富,这包含了监控的基本需求、智能监控和整个监控体系的结合以及和越来越丰富的应用进行融合。
  

图2  IP监控方案基本组网架构图
  图2是一个典型的IP监控方案的基本组网,包含视频源、传 输、切换和控制、视频显示、视音频存储这五部分功能模块, 除了采集和显示系统是模拟的,接入、传输、存储、管理是全IP的。传统的模拟系统是无法支撑数字化智能应用的,只有基于IP的数字网络监控平台才能实现智 能化系统的兼容和整合。
通信、IT和安防产业聚合
  随着当前中国经济的高速发展,安防产业的业务需求也随之快速扩张, 由于国内信息技术水平的发展和众多外资企业进入中国市场,市场竞争格局进行了的重新洗牌,围绕安防的关联产业和产业链形成有机的分工与协作,并逐渐在社会 形成了聚合效应,其中以通信、IT和安防产业近几年历史性的会合为代表,对以IP监控为代表的安防市场发展和成熟产生了重大的影响。
  至此,安防系统既融入了通信和IT产业中规化、标准化、智能化,又有效实现了安防的业务需求,图3为三者的关系示意图。因此,安防IT化标志着实现安防产业化。  

  4、无法实现远程监控及调度功能
  采用网络化的视频监控技术,就可以解决模拟监控存在的以上问题,大大提高监控效率和管理水平,同时也大大提高了监控系统整体投资的经济性。我们 假设高速公路沿线已经铺设了数字化的光纤传输网络,在各监控点可以提供10/100/1000M的以太网接口,整个方案构成如下:
  收费站监控:
  收费站点主要负责对来往车辆的类型进行记录,同时对收费人员的收费过程进行监督和记录。用网络摄像机通过以太网口接入高速公路的专用数据网进行传输。该管理功能由路段监控分中心或更上一级的监控中心统一负责。
  视频监控路段监控分中心
  路段监控分中心负责高速公路该路段的各收费站及道路监控。对道路监控,因为每隔一定距离,需要部署一台摄像机,各监控点相对比较分散,只需要根据各监控点的IP地址或已定义的域名,通过以太网进行远程信息提取和显示。
  在路段监控分中心的管理分机上,可以实现对该路段设备的配置、图像监控、录像查询、回放、云台控制、存储管理等功能。
  省监控中心
  省监控中心负责对整个高速公路的收费及道路情况进行监控。基于网络化的视频监控技术,可以使得省监控中心的管理功能大大加强。
  省监控中心的管理主机上,装有卓扬科技VSTAR视频管理软件,不但可以对任意一个监控点的信息进行实时监控、查询、回放,还可以实现统一的用户管理、设备管理、故障管理、存储管理等功能,真正实现分布式监控,集中化管理。
  省监控中心的认证服务器,负责对用户统一进行帐号生成、授权、认证,杜绝非法用户对网络的入侵和非法监视。利用卓扬科技VE2004、VE2016多路视频解码器,可将以太网传输过来的图像进行解码,接入模拟监视器或者电视墙进行监控。
  省监控中心也可以对部分重要监控点的视频信息进行远程录像或备份。
  视频监控系统功能
  1、用户管理模块
  (1)该模块主要完成用户集中管理、用户权限分配和用户集中认证功能。
  (2)用户集中管理主要包括增加用户、删除用户、更新用户和用户查询的功能,可以对所有的视频设备上的用户进行管理。
  (3)用户权限分配指对整个视频监控系统中每一个用户的权限,包括管理权限和业务权限的分配。一个用户可以根据层级不同,被授予不同的监控和管理权限,一个用户可以管理多个设备,一个设备也可以被多个用户管理。
  (4)用户集中认证指所有用户,无论在网络的什么位置,当对网络视频服务器提出访问要求后,都被要求输入用户名和密码,该用户名和密码经过Radius认证服务器认证通过后,用户才可以对视频图像进行监控、浏览和管理。
  2、设备管理模块
  (1)IP地址设置
  (2)网关设置
  (3)网络协议设置
  (4)数字水印设置
  (5)画面输出方式选择

 
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