视频监控教案

视频培训资料通信公司工程项目部

2009年7月一、通信公司视频业务的发展2006年，以陆经理为核心的通信公司领导班子，高瞻远瞩，抓住有利时机，决定率先在英台采油厂实现油井视频监控系统，从此迈出了通信公司视频业务发展的成功一步，是通信公司发展重要的里程碑。英台采油厂视频监控系统为油井管理提供可视化平台，采取在线实时监控，真实地记录第一现场的影象资料，全部监控数据都可在室内实时获得，管理人员在总控中心或监控中心可以看到所有抽油机由点到面的工作情况，通过激活管理模块和预留接口的扩展，使计算机能及时、准确、全面、直观、高效、连续地反映生产动态，并随时录制、保存、打印、传送被监控油井的影像，及时掌握生产情况，油井工作状况。在发生盗油、破坏生产设备设施时，系统会自动录像，为侦破提供有力证据。随着英台油井视频监控的成功应用，视频业务在吉林油田其它领域逐步得到推广，2006年底-2007年初，利用我们的网络优势，在镜湖、锦江、青松小区实现了小区模拟球机视频监控系统和油田公司重大危险点源视频监控系统，为我们今后的视频业务走向数字时代打下了重要的基础，2007年中期-2008年底，油田公司矿区服务事业部决定在油田33个住宅小区实现平安小区视频监控系统，开创了吉林油田视频领域数字化时代。继语音、数据后，视频成为通信公司第三大发展业务，为公司发展提供了广阔的发展前景。二、视频监控系统介绍通信公司视频业务的发展经历了两个重要的发展阶段英台采油厂油井视频监控系统的建立、平安小区视频监控系统的建立。视频监控系统由三个子系统组成：即前端视频采集系统、网络传输系统、监控中心系统（包括主控中心和分控中心）油井视频监控系统组成图如下所示：平安小区视频监控系统建设架构图平安小区视频监控是智能小区重要的子系统，可以辅助保安对小区内的环境，小区重要区域24小时监视，并实时录像。前端视频采集部分采用全数字化技术，实现全天候、多方位、定时或移动侦测的方式进行监视，输出信号为全数字信号，并基于TCP/IP协议，以光网络为传输媒介。采用流媒体技术实现视频的多路复用传输，并通过后台管理中心来实现对整个监控系统的数据管理、存贮、授权控制等功能。平安小区监控系统是计算机网络技术、控制技术、通信技术等高新技术有机结合。整合了IP网络、视频、存储、信令等领域的技术，采用开放的架构，标准的技术实现。系统将信令控制与媒体流交换分离的先进理念引入视频监控系统。前端采用网络摄像机作为视频采集前端，各种信息流（视频、音频，数据控制）全部采用的是数字化控制技术，通过对视音频信号进行数字化压缩，将压缩码流组成IP报文，通过TCP/IP协议，把这些IP报文传到监控中心实时解码出视频图像，进行集中监控，并采用先进的关键技术。两大系统的不同之处网络摄像机数字技术网络摄像机作为视频采集前端，各种信息流（视频、音频，数据控制）全部采用的是数字化控制技术，图像清晰可达FullD1级、实时性好，根据网络带宽情况，传输速率可以在10－25帧/秒间自适应调整；也可以在512K-3M的网络带宽内，灵活设置各个网络摄像机的传输带宽。所有视频信号经过处理后转化为基于TCP/IP的数据包，使摄像机信息流通过以太网接口直接传送到IP网络上，图像清晰，分辨率高，不受环境，传输条件的干扰。先进的网络存储技术系统中网络存储是采用IPSAN架构，通过iSCSI协议来实现存储数据在服务器和存储设备之间高速传输。它继承了IP网络标准化、高性能、高可靠性、易管理性、可扩展性优点，实现存储与用户现有网络的无缝连接。实现集中管理、跨域共享、平滑扩容、兼容互通等，确保了可靠海量视频信息的安全。同时由于端到端的IPSAN存储是基于数据块的存储模式，克服了传统监控模式中文件存储容易损坏文件和无法查询最近图像的弊端，提高系统可靠性，大大缩短了系统的图像回放响应时间。基于流媒体分发的大规模联网监控技术单台流媒体服务器的带宽在1-2G左右，可以满足300路用户的点播请求。这样前端设备只需发送一份数据到流媒体服务器上，再由流媒体服务器进行缓冲转发，客户端则统一连接到流媒体服务器获取视频数据，真正实现多路用户的并发访问，节省了前端设备宝贵的带宽。同时，采用流媒体服务器技术来分离视频压缩和分发业务，各级用户可根据网络流量分布和业务优先等级从后台管理中心的流媒体服务器上动态获取视频资源，充分利用流媒体系统的传输优势，扩展系统的能力。光纤接入技术整个系统中，从核心到接入端完全以单模光纤作为传输介质。单模光纤具信号强，带宽高、传输距离远优势。采用光缆交接箱和室内光配线架相结合的模式，配线光缆接入方式采用星形配线方式，来实现到楼、到户光纤以太网接入（FTTX），主干网络传输带宽可以达到G级，足以满足海量数据传输以及前端各种信息流向各级控制中心的汇聚型传输。三、主要视频监控设备介绍1、摄像机介绍安全防范系统中，图像的生成当前主要是来自CCD摄像机,CCD是电荷耦合器件（chargecoupleddeice)的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像机元件，以其构成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗振动和撞击之特性而被广泛应用。CCD摄像机的工作方式被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像CCD摄像机大致可分为下列几大类：成像色彩划分(1)彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。(2)黑白摄像机：适用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。依摄像机分辨率划分

(1)影像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率420线左右的低档型。

(2)影像像素在25万~38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型

(3)影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率，570线以上的高分辨率。

依摄像机灵敏度划分

(1)普通型：正常工作所需照度为1~3Lux

(2)月光型：正常工作所需照度为0.1Lux左右

(3)星光型：正常工作所需照度为0.01Lux以下

(4)红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像监控摄像机参数介绍

监控摄像机的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号，按规格可分为1/3″、1/2″和2/3″等种类，安装方式有固定和带云台二种。常用的摄像机介绍普通变速云台摄像机红外一体摄像机防爆一体化摄像机防爆云台摄像机半球摄像机高倍摄像机高速球形摄像机高速网络球形摄像机2.1定义：视频服务器是专为远程监控而设计的嵌入式数字监控产品，采用嵌入式实时多任务操作系统（RTOS）和嵌入式CPU处理器，完全脱离PC平台，系统调度效率高，代码固化在FLASH中，系统运行更加稳定可靠。有视频信号和音频信号的硬件同步压缩功能，压缩码流通过网络进行传输，通过网络可进行实时视频和声音预览，支持流协议（RTP/RTCP）、支持IE浏览、支持双向语音对讲、多种语言支持等功能。2、网络视频服务器2.2主要功能介绍视音频压缩技术：采用H.264视频压缩技术及OggVorbis音频压缩技术，压缩比高，且处理非常灵活；网络功能：支持完整的TCP/IP协议簇，支持视频、音频、报警、语音数据、串行设备数据通过TCP/IP网络进行传输，内置WEB浏览器，可进行IE访问。PTZ控制功能：云台与电动镜头的控制，可以进行预置位、巡航、轨迹的设置与调用，支持众多解码器及球机类型；报警功能：报警输入信号、移动帧测报警、报警联动输出、网络联动输出；语音对讲：双向、双工语音对讲，单向语音广播；数据采集：串行设备数据采集；用户管理：多级用户权限管理方式。一个管理员可以创建多个操作员，每个操作员的权限可以定制，系统安全性更好。什么是H.264？H.264是一种高性能的视频编解码技术。H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。举个例子，原始文件的大小如果为88GB，采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB，压缩比为25∶1，而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB。2、网络视频服务器物理接口连接说明视频输入(VIN)连接摄像机视频电缆，标准BNC接口。音频输入(AIN)连接拾音器音频电缆，标准BNC接口音频输出(AOUT)连接音频设备，如喇叭等用于语音对讲输出语音输入(LINEIN)连接语音输入设备，如麦克风RS-232接口连接RS-232设备如调制解调器、电脑等RS-485接口连接RS-485设备，如解码器等，可使用RJ45接口的1、2线连接解码器。UTP网络接口连接以太网络设备，如以太网交换机、以太网集线器(HUB)等报警输入(IN)接报警输入。4路开关量报警输出(OUT)接报警输出。2路开关量电源5VDC视频服务器的接口介绍3、无线网桥无线网桥顾名思义就是无线网络的桥接，它可在两个或多个网络之间搭起通信的桥梁（无线网桥亦是无线AP的一种分支）。无线网桥除了具备上述有线网桥的基本特点之外，无线网桥工作在2.4G或5.8G的免申请无线执照的频段，因而比其它有线网络设备更方便部署。网桥属于第二层设备，负责将网络划分为独立的冲突域获分段，达到能在同一个域/分段中维持广播及共享的目标。网桥中包括一份涵盖所有分段和转发帧的表格，以确保分段内及其周围的通信行为正常进行。无线网桥通常是用于室外，主要用于连接两个网络，功率大，传输距离远（最大可达约50km），抗干扰能力强等，不自带天线，一般配备抛物面天线实现长距离的点对点连接。

目前我们主要用的就是:BreezeACCESSVL中心端（BSE）和AU-D-BS-5.8-120-VL客户端

BreezeACCESSVL中心端设备(AU)安装在系统中心位置，提供远端点设备所有必需功能与通信，并且与中心服务提供设备连接。每个中心设备服务一个扇区，以54Mbps速率服务于远端点。

BreezeACCESSVLAU以低成本费用安装设计，设备包括简单的室内单元，利用低馈线CAT-5电缆连接室外单元和天线。数据、电源、管理和控制信号通过低馈线CAT-5电缆在室外和室内单元间传输。所有的接入设备都可以通过符合IEEE8022.3标准的以太网接口连接。我们用的主要是以色列奥维通公司生产的。目前主要用于英台、红岗、扶余采油厂油井视频监控系统中。ESSID的含义ESSID：ESSID标识一个无线网络，防止两个共存的无线网络之间无意的入侵。每个SU只能跟具有相同ESSID的AU连接。注意:在一个无线局域网中，为中心设备和它所连接的所有远端点设置完全相同的ESSID是非常重要的。ESSID值区分大小写。(缺省值:ESSID1)强烈建议在安装设备之前修改此参数，不要使用缺省值。4、光纤收发器

光纤通信以其信息容量大、保密性好、重量轻、体积小、无中继、传输距离长等优点得到了广泛的应用，光纤收发器正是利用了光纤这一高速传播介质很好的解决了以太网在传输方面的问题。在一些规模较大的企业，网络建设时直接使用光纤为传输介质建立骨干网，而内部局域网的传输介质一般为铜线，如何实现局域网同光纤主干网相连呢？这就需要在不同端口、不同线形、不同光纤间进行转换并保证链接质量。光纤收发器的出现，将双绞线电信号和光信号进行相互转换，确保了数据包在两个网络间顺畅传输，同时它将网络的传输距离极限从铜线的100米扩展到100公里（单模光纤）。

光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元，在很多地方也被称之为光电转换器。产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，且通常定位于宽带城域网的接入层应用；同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。

通常分为两类：双纤收发器、单纤收发器。平安小区视频监控系统的小区内的监控点全部光纤化传输，在吉林油田监控领域率先使用了先进的单纤传输技术，采用单纤光纤传输，GT-WS01／02

-xx

10／100M

自适应以太网单模单纤双向光纤收发器，必须成对使用，即一台WS01必须与一台WS02配对连接使用，定货时也以对为单位。WS01发射光波长

1310nm，接收光波长1550nm；WS02发射光波长1550nm，接收光波长1310nm。光纤最大距离有20、40、60、80、100KM等款，型号中的XX为距离数。5、IP存储网络本系统IP存储网络采用的是华为OceanStorV1500存储系统是一款企业级、典型的SAN存储设备。应用服务器、应用服务器集群和V1500通过以太网交换机互联组成IPSAN。主要功能描述：灵活主机接口、一体化UPS电源模块、大容量、全面数据保护等功能特点。支持集中式、分布式及混合式视频监控存储组网模式。4/8个GE接口，支持链路聚合和故障切换，充分满足各种组网需求；磁盘、电源等组件支持在线热插拔；支持全局热备盘；一体化UPS电源，保证掉电时Cache数据可安全写入磁盘；支持RAID0,1,5,10；高性能、大容量、低成本—250GB/500GB/750GB大容量SATA磁盘；磁盘预拷贝功能与热备盘结合使用，规避RAID组失效和数据丢失的风险；方便接入：基于iSCSI架构，提供灵活的业务接入，与IP网络同步部署，实现LAN或WAN应用；配置方便：通过图形化界面，可对存储设备各项功能（如RAID划分，快照，LUN分组等）配置和管理。用户只需将V1000系列存储设备连接到IP网络，无需添加其它任何专用设备。通过统一的OSM存储管理软件，对设备硬件健康状况（如风扇，电源，磁盘，关键芯片的温度和工作电压）进行监控6、监控领域中的分辨率介绍目前监控行业中主要使用QCIF（176×144）、CIF（352×288）、HALFD1（704×288）、D1（704×576）等几种分辨率，QCIF全称Quartercommonintermediateformat。QCIF是常用的标准化图像格式像素.在H.323协议簇中，规定了视频采集设备的标准采集分辨率。QCIF=176×144像素。CIF是常用的标准化图像格式（CommonIntermediateFormat）。在H.323协议簇中，规定了视频采集设备的标准采集分辨率。CIF=352×288CIF录像分辨率是主流分辨率，绝大部分产品都采用CIF分辨率。目前市场接受CIF分辨率，主要理由有四点：1、目前数码监控要求视频码流不能太高；减轻对磁盘存储的负担。2、视频传输带宽也有限制；3、使用HALFD1、D1分辨率可以提高清晰度，满足高质量的要求，但是以高码流为代价的。在现阶段，出现了众多D1的产品，但市场份额非常小；4、采用CIF分辨率，信噪比在32db以上，一般用户是可以接受的，但不是理想的视频图像质量。目前业内人士正在尝试用HALFD1来寻求CIF、D1之间的平衡。但随着单块硬盘的容量达到750GB甚至1000GB，而国内的大部分DVR已经可以做到连接8块1000GB的硬盘，故D1逐渐会变成时常的主流。什么是D1？

做闭路电视监控系统这一行久了，大家都以为D1是硬盘录像机显示、录像、回放的分辨率，实际上不是的，D1是数字电视系统显示格式的标准，共分为以下5种规格：

D1：480i格式（525i）：720×480（水平480线，隔行扫描），和NTSC模拟电视清晰度相同，行频为15.25kHz，相当于我们所说的4CIF（720×576）

存储系统采用华为IP存储网络系统。图像存储容量的计算以512Kbps单路视频图像码流，视频图像分辨率为CIF级别PAL25帧,变化运动率保持在视频图像70％左右，计算图像存储容量。512Kbps=512×1024=524288比特/秒512Kbps÷8(8bit=1B)=64KB/秒每小时容量=3600秒×64KB/秒=230400KB=230MB每路图像一天24小时一天容量=24Hour×230MB/Hour=5520MB/天=5.52GB/天视频数据存储需要大量的存储空间。按照500个监控点视频数据存储可按以下方式计算：512K码流500点存储7天=5.52GB/天*500点*7天=19320GB=19.32T所以从上诉数据看出500个监控点实际需要存储空间19.32T的容量。7、视频监控点的存储容量计算8、以太网交换机为来充分考虑到网络提供综合信息与资讯服务的能力，网络的先进性、扩展性、性价比，网络传输系统必须做到具备足够的带宽资源及交换能力。在英台采油厂、平安小区视频监控网中，汇聚层交换机采用三层以太网交换机，利用交换机的高密度接口、VLAN交换，实现点到点和点到多点的以太透传业务，实现IP城域网节点链路互连、用户互联网接入、用户综合业务接入、IP城域网中各个节点信息流汇聚等。在核心管理层采用华为8512交换机和6502交换机实现来上行达到万兆。有效避免的海量视频流数据上传中的瓶颈问题。主监控中心需要浏览和回放所有前端视频监控点的视频信息，所以需要足够的带宽，通过我们的网络，在监控中心接入端交换机都采用三层交换机，带宽达到千兆，在小区监控中心采用二层交换机，带宽达到百兆，最终在监控中心可以浏览流畅、高清晰的画质。9、网络摄像机IPH5407E网络高速球机主要由摄像机、内置网络服务器、防护罩组成，是监控领域的高端产品，它配备高性能H.264编码芯片、智能云台、宽幅电源板组件，可实现360度无线位旋转、180度自动翻转、模式路径、花样扫描、屏幕菜单、远程升级、移动侦测和隐私遮挡等功能。其内置的WEB服务器，可使用IE浏览器访问。它的云台采用稳定稳定可靠性高的步进电机，具有捕捉目标准确，速度级别多的特点，适用于对大面积区域活动目标的监视，可实现多台固定摄像机达不到的效果。通过附送的控制软件，可实现专业级别的集中管理，可实现大型的网络监控系统。目前越来越多地应用于城市、机场、车站、道路、大型商场、政法机关、监狱、银行、企业、仓库等重要领域，标准H.264或MPEG4视频压缩格式

支持D1分辨率优质元器件、高细分步进电机、长寿命导电环、进口钢丝齿型皮带可内置录像存储器、自定义录像策略移动侦测报警功能图像屏蔽功能，实现隐私保护守望功能、自动扫描、自动巡航、自动寻迹高清晰画面、低网络带宽占用视频监控主要设备介绍三层交换机8512万兆核心路由交换机S6502高端多业务路由交换机·OceanStorV1500存储系统单纤光收发器二层交换机（一）前端视频采集系统

前端视频采集系统包括摄像头（红外定焦摄像头、变焦摄像头、夜视变焦摄像头）、视频服务器、无线网桥设备、云台等组成。前端设备主要完成视频图像的采集、压缩、编码和为远程访问提供WEB服务器及传输提供接口。根据监控需求的不同，采用三种方式实现前端视频信号的采集。1、定点监控利用夜视摄像机对油井或重点要害部位实施定点监控。可以实现24小时监控，应用于重点高产油井比较合适。该摄像机采集的信号利用无线网桥通过IP网络传送到二级监控中心。采油厂本地监控光纤网监控终端流媒体服务器磁盘阵列定点监控示意图四、视频监控网介绍

2、小区域监控利用带云台的夜视摄像机对周围较近的一些油井或重点要害部位实施小区域监控。该方案可以实现24小时监控，应用于高产油井相对比较集中的地区。云台具有预置位功能，可对监控目标进行巡航监视。

3、区域监控利用带云台的摄像机对周围较大区域的油井或重点要害部位实施区域监控，主要用于白天对区域内油井、道路、施工现场等进行监控。观察油井的生产情况及施工作业情况，云台具有预置位功能，可对监控目标进行巡航监视。

采油厂本地监控光纤网监控终端服务器磁盘阵列区域监控示意图4、前端连接示意图（二）网络传输系统

网络传输系统是整个系统的平台，采用基于IP网络架构。是视频监控信号传输的通道，整体设计思路是干线通过光纤传送，分支利用无线方式传送。组建一个基于IP的数据网络用于视频信号的传输。从监控中心至采油厂分监控中心直至作业区内的无线基站架设光缆，各摄像机通过无线设备与基站相连。光纤骨干为1000兆，无线基站为54兆，无线接入端不低于2兆。

通信公司光纤骨干网无线基站采油厂（三）监控中心系统在采油厂建立二级监控中心，分为厂级监控中心，区（队）级监控点。厂级监控中心：直接同本单位监控用光纤网连接，完成本单位所属的监控目标的监控。安装一台或多台监控终端，同时配置2台流媒体服务器和磁盘阵列用来运行监控系统软件和图像存储。安装大屏幕电视墙作为显示。大屏幕电视墙根据监控中心的空间情况进行设计。作业区监控中心：设在必要的作业区，安装一台监控终端，直接同本单位监控用光纤网连接，负责相应区域监控目标的监控。采油厂本地光纤网通信公司光纤骨干网各通信站管理平台作业区1作业区n流媒体服务器影像存储阵列扶余采油厂监控中心1、监控中心网络拓扑图平安小区视频监控住宅小区内的监控网络拓扑图平安小区视频监控系统分层管理架构图五、系统主要功能

视频监控功能图像录像图像回放及检索图像备份图像丢失告警电子地图用户管理日志功能视频服务器和网络摄像机的各种参数介绍1、默认格式：CIF格式是指352*288的图像分辨率格式（PAL制）

图像清晰度视码流大小而不同一般为2Mbps以下

大约相当于VCD清晰度

适合网络中传输，可以在有限的带宽中获得尽可能好的清晰度2、分辨率：分辨率越高，图像清晰度越高。从低到高的分辨率