网路影像监控系统.doc

网路影像监控系统一、 前言 IEI威达电为工业计算机研发领导厂商，其本身在硬件方面拥有完整的研发团队与优良的生产线，在软件方面除了完整的网络多媒体研发团队、还有研发出多款网络储存设备(NAS)的研发团队。使其不只在硬件上拥有研发与生产的优势，更在软件上拥有影像与储存的综效优势，软件与硬件的精良研发与高度整合，造就了威达电大型网络影像监控系统(IEI Network DVR System)。威达电网络影像监控系统为一数字化、网络化、模块化的影像监控系统，基础设备应用Linux系统建立，使用者接口利用Windows系统整合，集合了Linux操作系统的稳定性和多任务性、Windows的普及性与多样性为一体。其中包含了影像伺服模块(Linux)、资料储存模块(Linux/Windows)、监控显示模块(Windows)及系统管理模块(Windows)，包含影像监控系统所需的完整功能，架构出具有弹性、稳定与多任务特性的威达电大型网络影像监控系统。二、 系统概念高阶大型网络影像监控整个影像监控系统的研发方向以提供传统监控系统所无法达到的高阶功能为核心，提供一连串传统监控系统所无法作到的高阶功能。简化影像系统设备的复杂度、提高系统运作的稳定、增加系统架构扩充的便利、提供便捷的影像管理功能、减少重复的布线与施工方式，更是已定型的传统监控系统所无法达成的目标。相较之下，传统监控系统在摄影机影像的浏览上藉由低阶的四或十六分割多任务器输入处理或由昂贵的模拟式矩阵进行选择，所有的影像经由制式化的安排，无法弹性变更顺序与画面组合，储存的影像资料无法有效的保存与管理，影像回放仅能限制于控制室或特定地点，昂贵且功能阳春的图控系统，不稳定的单机封闭式架构，分散的管理功能等。就功能面与建置成本而论，显示传统监视系统无法发展更高度整合性的产品，更无法整合出大型的监控系统。资料数字化影像的数字化加速模拟式系统淘汰的速度，以更高的分辨率与品质提供使用者更多便利性和用途。模拟影像储存方式一成不变，经由影像多任务器的压缩处理储存于磁带上，最常见的即为应用VCR录像机为记录装置，录像带为储存媒体。而磁带最为人垢病的缺点为储存时间有限、需要藉由人工更换磁带、体积庞大、保存不易、重复使用性低、寿命短、数据备份不易、录像画质不佳及调阅数据不便等，多重缺点。数字化影像应用成熟且普级率高的装置硬盘为影像储存媒体，以录像带一半的体积可取代数十卷录像带的容量，重复储存亦不会有磨损现象。威达电即应用开发安全稳定储存装置的经验，应用数字化技术开发数字DVR系统，影像数字化的优点如下: 数字分辨率最高可达640x480像素 影像撷取速率可依需要调整 影像画质与清析度不受硬盘重复读写影响 搜寻画面可依日期时间、事件记录快速搜寻及自动播放 定格操作方便，冻结画面清晰 硬盘可自动重复循环储存 可结合网络与通讯进行管理 影像输出可用一般打印机或直接烧录成光盘 同步监控放影及影像处理 可远程监控及影像放大 系统网络化传统同轴缆线式监控系统需将所有的模拟式摄影机影像藉由同轴电缆将所有讯号线路布线施工至中控室，小型的监视系统施工问题尚不明显，但面对大型监控系统时常常会面临到许多工程施作上和多台DVR控制主机相互整合控制的问题。另外，视讯用同轴缆线、相关配件与施工费用，也随着摄影机的数量与距离的增加而成等比级数上涨。如要增设副控端，其成本不是网络影像监控系统多一条网络线和增加一部计算机的费用，而是新增一个房间、大量的模拟影像分配器、同轴缆线及相关施工费用等，如果有图控系统更需另行支付软件版权费用，多点监看的增设成本往往让使用者却步。并且应用同轴缆线的系统，需要在建置初期即有详细的计画，倘若施工完毕后如要再扩充，其施工难易度往往加大许多，其影像边际扩充成本，往往会高于原先的每路影像建置成本。所有同轴缆线式系统的难处及缺点，在威达电网络化的影像监控系统下都可得到完美的解决。威达电网络影像监控系统以普及率极高的以太网络为骨干，基础的网络建设可依不同的建筑物特性作不同的弹性设计，其施工弹性比起将所有的同轴电缆经由不同楼层、不同位置拉线至中控室大大的提高许多。因为模拟摄影机的影像可经由同一条网络线传送回控制室或监控点，其缆线及配件的成本和施工的费用便大幅减少了许多。在副控点的扩充上，威达电网络影像监控系统的扩充成本可说是几乎没有，仅需一条网络线及原本使用的计算机设备即可。当网络影像监控系统建置完毕后，如要扩充摄影机路数或是延伸监控系统范围，因为使用与延伸的是原本即建置好的以太网络系统上，每路摄影机的边际扩充成本小于原始系统每路影像建置成本。功能模块化整个监控系统由模块化的概念将一般单机DVR的主要功能分离，设计成”监控系统即为大型影像监控主机”，因此模块化具备许多利于大型系统的特性。模块化的设计让整个大型影像监控系统分工更为精细，每个功能模块只执行单一工作以强化稳定性；当任何模块发生问题均可实时予以维修或替换分散系统风险，不需像传统的整机式架构得停机维修，让整个系统停摆。而模块设计的方式让系统拥有升级性，当新的影像技术、压缩技术、储存技术或管理功能推出后，便可以较低的升级成本实时升级系统，不需像整机式系统完全更换DVR主机。威达电网络影像监控系统可概分为影像伺服模块、资料储存模块、监控显示模块及系统管理模块，所有模块都可依照需求扩充，相互之间没有绝对的关联性，增加摄影机路数不需再增加显示模块及管理模块，提高录像储存天数只需增加数据储存模块。整个系统以影像伺服模块为核心，由IEI自行开发的VioGate与VioCard为主动式控制单元，替代使用者整合与监看其它模块状态并及时回报。资料储存模块可依需求，使用内建的储存装置、NAS、Unix/Linux NFS server、FTP server或Windows PC。监控显示模块可利用现有的任何计算机经过网络将整个系统影像及相关信息显示至屏幕上。系统管理模块为具备高阶管理功能的中央图控监控软件，经由此管理模块，管理者可以以单一的接口、同一台计算机操控整个大型系统的数百路影像，克服管理多套小型系统时，往返多台DVR主机监看、操作、设定的困扰，并可藉由人性化的视觉图型管理功能、有效的管理整个网络影像监控系统。三、 系统综合特点大型架构设计影像路数无上限、储存天数无上限、副控端无上限威达电网络影像监控系统以大型系统为设计架构，因此在摄影机路数上并无绝对上限，依据网络系统的规划可持续增加，目前实际运作案例最高到达420路影像。而当有Internet联机需求时，也只要透过一个正式实体IP便可以从Internet浏览所有420路摄影机的影像。在影像资料的储存方面，也可无限制的扩充资料储存模块，储存装置的增加不再受限于DVR主机硬件本身的先天设计，并可于远程加入异地备援用数据储存模块，本地网域内的第二备援储存模块等。以NAS-4300为例，安装8台300GB的硬盘机即可达到2.34375 TB = 2,400 GB = 2,457,600 MB的容量，以相同于传统模拟式监视系统的录像品质，可供使用者储存四年的历史影像资料。至于副控端，也可依需要增设无限多个监控点，每个监控点可具有和控制室相同的功能，亦可针对每个副控点设定其浏览与管理的权限，让网络内的任何地点均可以成为威达电网络影像监控系统的控制中心。系统扩充轻而易举扩充简便、影像边际扩充成本低有别于传统监控系统的昂贵边际扩充成本扩充一路摄影机可能必需增加影像多任务压缩器、一台录像设备、视讯缆线及配件成本、高昂的施工费用，扩充监控系统单一路数的花费平均高于每路影像初始建置成本。威达电网络影像监控系统在扩充上拥有施工简便、系统边际扩充成本低的特性。当新增摄影机时，无需重新拉数十至数百公尺的同轴缆线，只要将数公尺的影像讯号线连到DVR主机，再将线路线拉到最近的局域网络节点即可完成。施工不用请专业布线人员，仅需要会在家中拉有线电视缆线与一般网络线的能力，线材市面均有廉价的现成品，只需将接头插上即完成系统扩充。稳定与多任务的模块化运作由许多小型整机式DVR主机集合成的监控系统，在面临大型架构的长时间运作时，系统功能中某一功能发生不正常的状况，整个监视系统运作便宣告中断，如:影像撷取卡发生故障造成DVR主机当机，同时间会影响同一台主机内的录像功能、储存功能及监看功能，在系统维修完毕、恢复作业前，对于外来的入侵与录像存证完全没有防备。由于以小型整机式DVR主机负担了大型系统的所有运作，在长时间DVR主机同时处理影像撷取、资料储存、画面显示及系统管理，随时处于全负载的情况下，系统很容易发生问题。而威达电网络影像监控系统在模块化的设计架构下，其系统主要功能分散于各个模块，功能单一化能提高设备运作的稳定性，适于长时间运作的应用。且由于采用Linux为系统核心，其稳定度无庸置疑的高于以Windows系统开发的任何产品，不用过多说明，相信大家常常看到计算机出现蓝底白字的当机画面。整个模块化的架构在异常状况的排除上也只要实时将发生问题的模块加以替换即可，且某一模块就算发生问题，也不会影响到其它模块运作的正确性。整个系统最初的设计即是以长期运作、低相互依赖性的优良架构进行规划，可确保整个大型系统长时间的正常运作，并将可能的伤害减至最低。四、 产品独特功能威达电网络监控系统功能利用不同模块间的特性组合而成，以下依模块分类介绍所具有的功能。影像撷取模块VioGate, VioCard1. 网络功能 支持基本动态IP(DHCP)、固定IP(Static IP)功能。 支持PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet)应用于宽频网络，让VioGate/VioCard直接连接ADSL Modem上网，无需透过Router。适用于分布式地点，如:路口监控。 支持DDNS(Dynamic Domain Name Service)免费动态转址服务，应用于浮动IP的ADSL(固定IP亦可)，节省线路租用成本。目前支持:DynDNS, ODS, DHS, DyNS。 支持Multicast功能威达电DVR产品三大核心功能之一，可强化网络效能、节省频宽，实际可应用于LAN或相同ISP，Internet因部份ISP不提供此服务，无法保证完全可应用于Internet。 2. 安全设定 提供最简单亦是最安全的保障，可只接受特定IP联机及拒绝特定IP联机，让安装于网络上的监视系统保护自己，同时也保障使用者的权利。3. 权限管理支持多种使用者帐号及权限管理4. 摄影机设定提供使用者可自由弹性的设定摄影机的相关参数，包括分辨率、影像撷取率、亮度、彩度、饱和度及对比等多种不同功能，还包括多种不同PTZ摄影机控制Protocol的设定。 分辨率:可设定高达640x480 (4:3)，模拟式摄影机最高只到480 TV Line。 影像撷取率:总数为60 fps，每路可单独设定不同的速度。 PTZ摄影机:支持Sony、Panasonic、Dynacolor、Merit Lilin、Honeywell。 5. 录像功能影像撷取模块不只提供全时录像更具备了多时段录像，可设定每日多时段且每日均可为不同设定。6. 快照功能快照功能可配合其它系统进行整合，如:结合门禁系统或是考勤系统，使用者于刷卡或是进出的同时，可利用GPIO传送讯号到影像撷取模块拍摄影像存盘，增加门禁/考勤系统的可信赖性。7. 储存功能威达电开发的影像撷取模块广泛地支持各种储存设备种类与操作系统，含:内建硬盘机、NAS、Windows OS、Unix/Linux OS、FTP Server。储存功能支持双储存路径的设定，提供备援功能，让使用者的录像资料不中断。应用方式如下:网络储存装置故障主要网络储存装置故障可自动切换至网络上第二储存路径。网络断线或内建硬盘损坏网络断线无法进行资料储存时，可自动切换至内建的储存装置。内建的储存装置故障时可自动寻求网络上的储存设备进行录像。同时，无需担心储存装置存满，可设定循环模式或磁盘空间警告，让使用者省去更换录像带的困扰。8. 事件警报事件种类: 位移侦测、影像中断、网络中断、系统错误、储存失败、磁盘已满、警报输入(GPI)。位移侦测 可以同时设定多达256个侦测范围，提供5种灵敏度应用于不同场合，例如:低灵敏度应用于室外的光线变化或风吹草动，可避免误判；高灵敏度应用于室内较固定的侦测内容。警报输入 可连接紧急按钮、红外线感应器、震动感应器、磁簧开关、近接感应器、门禁卡片阅读机、POS系统等，多种数字输入设备。警报方式: 激活录像、拍摄快照、寄发电子邮件、发出简讯、发出警报声、显示事件通知、警报输出(GPO)。激活录像 事件驱动录像模式可设定预录事前发先前30秒及事件结束后30秒，前后共一分钟的事件内容并同时激活多支摄影机进行录像。寄发电子邮件 事件警报发生时影像撷取模块(VioGate-100/120, VioCard-100)可自动经由预先设定好的邮件服务器寄发电子邮件并夹带快照画面通知管理者或使用者。(建议可搭配IEI WMS进行说明/销售)发出简讯 支接简讯服务，使用者可于事件发生的同时收到通知，无需担心离开监控场所即无法得知现场情况。并可设定发送简讯的时间间隔，持续通知使用者及管理者尽速前往处理。警报输出 可外接其它硬设备，如:开门按钮、灯光回路、门禁主机等，不同的系统。9. 记录查询威达电网络影像系统可自动记录使用者清单、使用者记录、事件记录供事后管理者进行查询。各种记录包含了使用者名称、IP位置、使用动作、登入时间、事件内容、事件开始时间、事件结束时间。所有事件记录均可另外存为Log File，供使用者备份或例印。10. 系统工具更新系统版威达电持续开发DVR监控主机(VioGate-100/120, VioCard-100)的新功能与增加可控制的PTZ摄影机种类，使用者可于威达电网站上免费下载最新版本的Firmware升级网络影像监控系统。备份及恢复组态设定:使用者可自行备份还原DVR主机的设定文件或是还为系统默认值，让多台DVR主机均可有相同设定，无需重复进相同步骤。远程开关机：系统内建看开狗程序(Watch-Dog)，当系统出现当机时可自动重开机。使用者亦可透过网络进行手动关机或是重新激活。硬件设定：可透过软件让硬件上的Reset钮失效，即使有心人打算重置DVR主机，亦无法透过硬件Reset键对系统进行更改。磁盘工具：内建磁盘工具让使用者可对内建磁盘驱动器进行格式化与磁盘检查，以确保录像资料能完整和安全的保存。个人化设定：提供可客制化的欢迎画面，建立监控系统的独特性，如:登入时出现XX公司监控系统或是XX保全监控系统及服务电话。简易式电子地图可提供使用者了解各台摄影机的相对位置，不须再以名称进行猜测，即使第一次看到摄影画面亦可立即了解现场状况。系统管理模块VioGate-Master1. 单一接口监看与管理 管理者透过威达电VioGate-Master系统管理模块可直接设定整个影像监控系统的各种设定。当使用者同时管理数十台影像撷取模块时，可经由同一个画面进行监看，新增使用者、系统升级、更改设定均可利用系统管理模块VioGate-Master统一套用至全系统，无需管理者反复设定多台DVR主机，减少人为设定上的疏失。2. 客制化页面式影像管理使用者可依需要自行编辑/排列所欲浏览的画面，每一个摄影机影像均可自由组合，而每一画面最多为20分割影像，画面页数编辑则无上限。此功能可将所有相关画面有系统的整合，让管理者更轻易的管理及监看整个系统。3. 管理端警报显示客户端警报显示为威达电所开发出的高阶功能之一，开启此项功能后当系统发生任何事件(位移侦测、影像中断、网络中断、储存装置发生问题、系统发生错误、警报输入等)时，任何透过网络联机的主控端、副控端皆会于画面上显示警示、发出警报声、并显示实时画面。4. 电子图控系统管理威达电系统管理模块提供最人性化的管理方式电子图控系统。透过系统的电子地图，管理者可以不再需要牢记摄影机编号，仅需看着每张地图，很轻易的即可选择所欲浏览的影像，并很清楚的了解到其摄影机位置，当事件发生时也可以马上很清楚的了解事件发生的确切位置与实际的影像。使用者可以自行上载最通用的BMP或JPEG档案为底图，以拖拉的方式拉动摄影机图标到所需的地点，再点选摄影机清单中的连结，即可轻易完成电子图控的布置。五、 系统整合威达电影像撷取模块VioGate, VioCard随机提供系统整合商开发软件用的*ActiveX组件，利用ActiveX组件可直接接收VioGate, VioCard传送而来的影像，亦可进行回放录像及影像相关的功能与设定。ActiveX组件和说明书可于IEI网站上免费下载取得。硬件方面可利用GPIO功能进行整合设定，利用多套不同系统间讯号互相驱动，让不同的系统能够相互沟通。*ActiveX技术请参考DVR Sales Kit内的技术文件门禁/考勤系统市售卡片阅读机系统最大缺点为无法得知卡片使用者为何，调阅门禁/考勤资料时仅能得知卡号、持卡人姓名、时间、卡片阅读机编号，无法得知实际刷卡人与持卡人是否相同，结合影像撷取功能，可于刷卡时利用快照方式取得影像资料，调阅记录时可比对与持卡人存盘的照片资料，整合影像撷取功能即可提高门禁/考勤系统的可靠度。停车场管理系统附加影像辨识功能之停车场管理系统为最新趋势，不仅可在取票卡时监控进出车辆，亦可同时拍摄驾驶及车牌影像，加强停车场安全管制。配合威达电提供之ActiveX组件整合入原有停车场管理系统软件及整合入光学办识功能(OCR)即可连带进行车牌辨识，管理人员可于车辆出场时同时比对票卡及车辆是否相符，提升停车场管理系统功能性与价值。中央监控系统中央监控系统配合影像资料的取得可协助管理人员更快速了解现场状况，传统中央监控仅能取得监控点启停状态或是取得监控数值，当监控点出现异常时，管理人员无需亲自至难以即刻到达的现场，可透过实时影像资料先行判断是否是感应器故障、误触，或是了解事件发生种类，可提前于至现场前联络相关单位处理。POS系统一般POS系统仅能读取条形码再传送至后台服务器，所传送的资料内容仅仅只有数据资料，无法明确取得产品之实际外观与相关影像资料，POS系统整合入威达电影像撷取模块即可于取得条形码的同时撷取产品影像信息，对照后台数据库进行存盘或比对，应用于仓储盘点、连锁商店收银台可大幅减少货品进出时的错误率，清点货品时亦可调阅每项货品影像存盘提高进、退货的正确性。六、 应用范例新竹风城购物中心东南亚最大的Shopping Mall，新竹风城购物中心已正式开幕。整座购物中心占地约4万平方公尺，新竹风城大型数字监控系统架设420支摄影机(包含高速球型摄影机、室内/室外摄影机、半球型摄影机)，110处紧急压扣，提供24小时录像，录像数据保存至少15天以上。必需预留约500支以上的摄影机扩充空间，录像数据保存天数需可扩充到30天以上。监控范围内需设置中控室及多处副控点供警卫人员随时监看，并提供电子图控系统方便管理高达420支摄影机，且购物中心内之高速球型摄影机必需可透过网络进行控制。紧急事件发生时必需能即刻跳出离事件发生场所最近之摄影机画面，并发出警示声通知驻卫警备队。使用模块化概念建构起之大型数字监控系统，提供了容易扩充及管理简便的优点，故可轻易达到新竹风城数字监控系统所要求之可扩充500支摄影机且录像达30天以上的条件；配合具有电子图控的 VioGate-Master X01M网络监控软件，建立新竹风城商圈的多点多层次使用者图形接口。并且透过网络传输，设置第二、第三监控点仅需1部计算机，建置成本十分低廉且可弹性扩充。知名娱乐场所高路数监控某知名大型连锁娱乐场所，因出入份子复杂且营业时间为24小时，为了维持营业场所的安全及保存完整事件记录，必需安装可靠性较高的视讯监控系统。原本此大型连锁娱乐场所已安装传统CCTV系统，因监控系统功能过于阳春，且监视设备架设需要大量空间及资料存放空间严重不足，故想以监控系统数字化的方式减少空间的浪费。此数字监控系统为集中式架构，各分店的监控点约为200路摄影机，沿用原有之模拟式摄影机直接升级为数字监控系统，监控设备所需求之空间以最小为原则。传统PC Base数字监控系统16 路摄影就需要4U高度的空间，200路摄影机即需要13台机架型PC，占满52U的机柜空间且录像时间既不长且无法扩充更多时间，另行购买磁盘阵列系统又必需浪费更多建置成本与摆放位置。同时使用13台PC不仅管理不便且无法整合，更必需为每台PC购买键盘、鼠标等输入设备，多占用13U的高度。利用威达电的VioCard-100即可轻易解决空间不足与建置成本高昂的问题。以威达电自行生产的7U工业机箱，搭配足够的电源供应与VioCard-100模块，组成40路模块式数字监控主机，200路的影像仅需5台即可完成建置，并且不需使用键盘与鼠标。整体高度只需要35U，仅约传统PC Base监控设备的一半空间。楼宇自动化系统威达电新建之中兴三厂为一高科技电子制造业厂房，整栋大楼水、电、备用发电机、备用燃料、进出口门禁控管、电源启停等多种设备分散于整栋大楼各楼层，部份设备状态无法由外观判定或无法随时查看，因此必需有一套方便的自动化系统进行监视及控制。为了提高大楼管理人员的效率及提供非专门管理人员随处可监看且易于了解的管理系统，因此必需建立起方便的使用者图形接口，亦即电子图控