关于港口现有模拟化视频监控系统数字化改造设想

关于港口现有模拟化视频监控系统数字化改造设想 摘 要：为了在保留现有设备的情况下，对秦皇岛港口 SOLAS 模拟监控系统转数字化监控 改造。采用模拟与数字化相混合的数字监控系统，即前端摄像机仍保留为传统的 模拟摄像机，模拟摄像机通过 BNC 线连接到编码设备，视频信号经过编码压缩后， 由流媒体服务器将数字信号发送到存储设备上进行数据存储备份，如有上墙需求 流媒体也会将数字信号发送到解码设备上，解码后进行解码上墙。 关键词：视频采集，图像处理，数字改造 Digital reconstruction of analog video surveillance system Abstract: in order to keep the existing equipment, to digital monitoring transformation of Qinhuangdao port SOLAS simulation system. The analog digital monitoring system is mixed with a digital camera, which is still reserved for traditional analog camera, camera connected to the coding device via a BNC cable, video signal after compression, the streaming media server will be digital signal is sent to the storage device for data storage and backup, such as a wall of streaming media on demand will digital signal is sent to the decoding device, decoding decoding on the wall. Keywords: video capture, image processing, digital transformation 一、监控技术的发展现状 视频监控业务具有悠久的历史，在传统上广泛应用于安防领域。近年来，随着数字图 像处理技术和数字电路技术的飞速发展，监控系统的技术水平已经从模拟信息传输与控制 发展到数字化、网络化信息传输与控制，并被广泛应用于金融系统、交通系统、公安系统、 教育系统和医疗系统等众多领域。 1、 模拟监视系统：最早的视频监控系统，主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等 组成，由视频电缆、控制电缆等连接。监视系统以模拟方式传输，一般传输距离不能 太远，主要应用于小范围内的监控，监控图像一般只能在控制中心查看。控制部分采 用模拟电路与中、小规模数字集成电路制成的控制器，以直接控制、间接控制、频率 分割控制的方法通过手动方式对云台、摄像镜头进行各种控制。 2、 数字监控系统：基于 PC 机的多媒体主控台系统。数字式视频监控系统可以利用计算机 图像处理的方法来实现监控系统的智能化，可以基于 PC 机或嵌入式设备构成监控系统， 并进行多媒体处理。采用数字监控系统，对目标范围实时监控，并以此为中心建立一 整套软硬件结合的完整体系，减少不必要的环节和操作，提高了整个系统的反应速度 和效率。同时引入模块化管理，将监控所涉及的视频信息的采集、处理，视音频切换， 云台、摄像镜头控制，报警采集和处理等内容模块化，相互关联。 3、 网络化多媒体监控系统：随着宽带网络的普及，视频监控逐渐从本地监控向远程监控 发展，出现了以网络视频服务器为代表的远程网络视频监控系统。通过网络视频服务 器解决传输问题，从图像采集开始进行数字化处理、传输，这样使得传输线路的选择 更加多样性，只要有网络的地方，就提供了图像传输的可能。 二、设计背景 目前秦皇岛港 SOLAS 监控系统，东西港共有 124 个点位，其中有 23 个点位于 2004 年 开始使用，其余 101 个点位于 2008 年开始投入使用，整个监控系统属于模拟监控系统，至 今已经不间断运行将近 10 年。目前系统运行方式为：模拟摄像机采集的视频信息经过光端 机传输到终端机房，图像信息到达中心机房之后，还需要再经过矩阵、视频分配器、画面 处理器、硬盘录像机等设备，才可以将图像投影到监视器及电视墙上。系统图如图 1： 图 1 矩阵 电视墙 画面处理器 控制键盘 视频分配器 硬盘录像机 光端机 模拟摄像机 模拟摄像机 监视器 目前系统的缺陷： 1、 操作性差：系统组成设备繁多，通过专属矩阵键盘才可以实现一些简单操作，而且中 间设备过多，增加了故障点； 2、 扩展性差：矩阵、视频分配器、画面处理器及硬盘录像机已无多余端口，如需增加监 控点位，就必须增加一套设备，安装调试及维护较为复杂，成本较高； 3、 管理性差：建立分控，往往是牵一发而动全身，除了需要增加另一套监控中心设备之 外，新的设备也很难添加到原有的系统之中，还无法设置权限，导致无法合理管理， 增加故障率； 4、 数据保存性差：每一个监控点位的录像只保存于相应的一台硬盘录像机中，如果该硬 盘录像机损坏，录像将无法调取； 5、 联动性差：无法形成有效的报警联动 在模拟监控系统中，由于各部分独立运作， 相 互之间的控制协议很难互通，联动只能在有限的范围内进行。 三、改造思路： 前端摄像机并未达到报废年限，为了节约成本，我决定采用模拟与数字相混合的数字 化监控系统，混合数字监控系统的优势主要体现在投资适中、前端模拟摄像机便于维护和 更换便利、前端摄像机不受网络 90 米链路限制。总结以往的使用经验，室外采用 IP 摄像 机时，受 IP 网络摄像机的网线传输链路的限制，需要在室外安装交换机，但是受室外的环 境、温湿度变化等自然条件影响，需要为交换机配置室外型箱体，极不便于管理维护。而 采用模转数监控技术，由于模拟视频信号传输距离和技术远远比网络传输便利，编码器及 交换机等核心设备就可以放在环境较好的室内，提高系统整体稳定性。 具体措施：前端摄像机保留现有的模拟摄像机，经由视频线连接到编码设备上，编码 设备对模拟信号进行压缩处理后，实现网传、存储等功能。在指挥中心采用综合管理软件， 实现对各监控点多画面实时监控、录像、控制、报警处理和权限分配，部署在中心机房的 网络存储设备采用集中存储模式，集中为监控中心和分控客户端提供资料检索与回放服务， 显示控制子系统实现总控中心对全网视频统一调用、控制及显示，实现对模拟视频的远程 访问、视频流接收、模拟视频的解码显示和大屏幕视频显示，以显示电子地图的形式，展 示可用的视频资源，通过点击电子地图上视频标识的方式，查看该处的视频，以图形化的 操作方式，实现了视频的统一调用及管理。 四、改造所需设备介绍 1. 管理服务器：是整个系统的核心组件，提供统一的认证、授权、管理服务。作为管理 服务器，对系统内的用户、角色、权限、视频监控设备、报警设备、各种服务器进行 集中配置管理；作为应用服务器，提供各类安防监控业务。提供完善的日志管理和审 计功能。 2. 编码器：对前端采集的模拟信号进行压缩处理。 3. 流媒体服务器：支持实时视频数据的转发及分发；支持存储数据的回放点播(VOD)；支 持 QoS 管理，对带宽进行合理使用；支持用户和事件的优先级管理；支持级联和分布 式部署；支持视频流相关的统计信息。 4. 电视墙服务器：支持软件解码大屏输出，支持解码卡、解码器、模拟/模拟矩阵控制输 出，支持键盘、3D 摇杆控制，支持高清解码输出，支持文件回放上墙，支持报警联动 上墙；支持对其它标准客户端软解码 VGA 输出的协同控制。 5. WEB 服务器：为系统管理、流媒体、报警转发、集中存储检索等所有应用服务器提供 统一 WEB 访问配置界面，为前端监控设备提供统一远程监视、查询、系统管理预维护、 参数设定、设备监测等 B/S 访问界面。 6. 存储服务器及 IP SAN：支持监控中心 IP SAN 集中存储管理模式，也支持 DVR 存储的 分布式存储方式；支持 PB 级海量音视频数据存储、快速检索及智能后检索；支持灵活 的备份策略。 7. 报警服务器：为系统实现所有报警（触发）事件的管理、分发以及与技防联网报警系 统等集成信息的分发及上传服务。支持的联动方式有客户端联动（视频图像、声光显 示、信息叠加） 、云台联动、通道录像、报警输出联动、EMAIL 通知、短信发送、通道 抓图等方式。并提供完善的报警日志管理，方便事后查询检索。 8. 客户端：实时监控。认证访问监控所有现场设备，可以实现轮循预览、电子地图等功 能，支持简单的矩阵解码卡输出控制。 系统改造后的优势： 1、 操作性：通过计算机对管理软件进行操作，实现监控系统功能，设备简洁，使系统结 构大为简化，便于操作，可靠性高。 2、 扩展性：需要新增点位时，只需要前端增加摄像机和编码器，通过网线即可与中心机 房连接，即使无剩余网口，也只需要更新交换机，无需购置一套系统设备。 3、 管理性：通过管理软件就可设置相关用户的权限，避免由于误操作引起的故障。 4、 数据保存：新系统采用集中储存方式，即便控制主机损坏，也可用其他计算机登陆管 理软件，进行相关操作，确保存储的先进性和录像的稳定性； 五、结束语 改造后的系统，不仅可以满足视频录像事后取证的功能，最为重要的是有一定的预警 功能，根据预警信息采用适当措施把事态控制在萌芽状态，而减少意外事故的仿生。视频 监控系统中心平台能实现对系统资源的集中统一管理，分级授权使用。监控中心出现任何 故障时，不应影响整体系统的正常使用。 六、系统拓扑图 控制主机 电视墙 解码器存储管理服务器 中心管理服务器 流媒体服务器 网络 交换机 编码器 编码器 模拟摄像机 模拟摄像机 参考文献： 1 张亮. 数字视频远程监控J.现代通信.2001(10):22-2