安防监控技术的应用

安防监控技术的应用

一、数字信道网络安全控制系统的网络传输主要集中在电源传输和信号传输上，或者两者结合传输。一般提到网络传输首先考虑的是信号传输,信号传输的基础是“信道”,因它是传输信息的必经之路,所以称为“信道”。从信道的传输介质来分,信道可以分为有线信道与无线信道,如图1所示;而按其频率来划分,可以分为窄带、话音频带、宽带;如果从所传输的信号类型来分,又有数字信道与模拟信道的概念。信道的网络拓扑结构有总线型、星型、环型和树型。总线型拓扑结构采用一个专用信道作为传输媒体,所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上。总线型结构的优点是结构简单,易于扩充;缺点是传输距离有限,故障诊断和隔离较困难,实时性较差。星型拓扑结构由中心节点和通过通信链路接到中心节点的各个端节点组成。星型结构的优点是故障诊断和隔离容易,便于管理;缺点是中心节点负担较重,容易形成瓶颈,传输信道的安装调试工作量较大。环型拓扑结构由节点和连接节点的链路组成一个闭合环。环型结构的优点是传输所需的物理媒介(电缆、光纤等)消耗较少,便于扩充;缺点是节点故障会引起全网故障,信道利用率较低。树型拓扑结构由从总线拓扑演变而来,形状类似一棵树。树型结构的优点是故障隔离较容易,便于扩充;缺点是子节点对父节点、根节点的依赖性较大。二、典型网络结构分析典型的安防传输网络有视频信号网、VPN网、以太网、RS-232/485/422串行总线等,以某银行一典型的网络结构为例,结合实际应用分析如下:某银行下辖10个储蓄网点,每个储蓄网点有8路视频图像,需通过网络传输同时传至银行的监控中心。1.视频带宽要求视频传输采用TCP/IP网络,实时传输,根据H.264压缩方式,D1格式分辨率720×576,实时图像每秒25帧,则每路视频要求带宽为:720×576/8×25=1.25M/s;8路视频要求带宽为:1.25×8=10M/s。因此,每个网点要求的网络连接带宽为10M,银行监控中心的网络连接带宽为80M。2.通过公用网络的安全机制为了保证传输数据的安全性,采用VPN网络。VPN(虚拟专用网络)是通过公用网络(通常是因特网)建立的一个临时的、安全的连接,是一条穿过公用网络的安全隧道,其核心就是利用公共网络建立虚拟私有网,使用虚拟专用网络可以对数据进行加密达到安全使用互联网的目的。VPN的优点主要有:(1)快速连接和建设用户只需将各网络节点采用专线方式接入公用网络,并对网络进行相关配置即可。(2)降低网络投资由于VPN是利用公用网络为基础而建立的虚拟专网,因而可以避免建设传统专用网络所需的高额软硬件投资。(3)节约成本用户采用VPN组网,可以大大节约链路租用费及网络维护费用,从而减少企业的运营成本。(4)采用用户数据加密实现VPN主要采用国际标准的网络安全技术,通过在公用网络上建立逻辑隧道及网络层的加密,避免网络数据被修改和盗用,保证了用户数据的安全性及完整性。(5)简化用户网络维护和管理大量的网络管理及维护工作由公用网络服务提供商来完成。3.系统各级授权用户已对本系统进行管理和运行系统具有以下功能:(1)在监控中心可以对前端图像进行实时调看,并对图像存储资料进行调用;(2)各级授权用户能通过PC客户端对本系统进行访问;(3)系统具有权限认证功能;(4)系统具有各项完善的图像管理、图像分析、图像调用功能;(5)系统具有完善的设备管理和自检功能;(6)通过视频解码器可建立监视器墙的显示。4.网络管理系统平台(1)监控综合处置系统集成平台依托IP网络,采用开放的网络架构及信息传输、交换协议,基于IP网络整合各种监控资源,构建集监控、综合研判等功能于一体的监控综合处置系统集成平台。集成平台以银行监控中心为核心节点,以各网点为接入节点,组建集成平台网络。可有效增强预警防控、综合处置效果,推动可视化指挥和监测能力,提高银行的整体安全管理能力。(2)视音频数据传输集成平台实现了不同设备及系统的互联、互通,实现视音频的采集、传输/交换、显示/存储;支持身份认证和权限管理,保证信息的安全;提供与其他业务系统的数据接口。(3)服务器管理在监控中心配备一台高性能PC服务器,安装管理中心软件,对整个系统内所有设备和用户进行统一管理。(4)控制中心软件在监控中心配备1台PC工作站,安装控制中心软件,作为监控中心值班员调用前端视频、控制云台镜头、接收报警信号、控制硬解码主机等的控制中心服务器。(5)流媒体服务器流媒体服务器配备高性能网卡、处理器接入局域网,为监控中心控制中心、硬解码主机等提供远程流媒体调用服务。并能支持多个远程领导查询终端用户调用流媒体服务器中的实时音视频流。使用流媒体服务器对于多用户同时访问前端数字录像/编码器图像的情况,可以大大缓解网络压力,具体实现功能如下:当多个客户端需要同时看某远程的相同画面时,势必会造成在一条网络线路上的同时点播,从而会占用多个相同带宽,严重浪费网络资源。流媒体服务器支持视音频流的多路转发,支持局域网内多用户对一个视音频流的访问,当有多个局域网客户端需要同时访问同一远程画面时,可以通过流媒体服务器进行转发,从而在广域网上只占用一个通道的资源,大大减轻了网络上由于远程视频监控而造成的网络带宽压力,如图2所示。三、数字视频的特点视频联网系统的视频信号由前端模拟摄像机采集,经过编码器编码后转换为数字信号,编码器接入网络交换机,通过网络将信号传输至监控中心。监控中心通过集成平台建立数字视频系统,实现系统的互联、互通,实现视频的管理、调用、交换、存储。从表面上看,数字视频只不过是将标准的模拟视频信号转换成计算机能够识别的位和字节,但这个过程包括视频的存储和播放,在技术上并不简单。但是,一旦视频是以数字形式存在的,那么它就具备了许多不同于模拟视频的特点,可以做许多模拟视频做不到的事情:(1)数字视频是由一系列二进位数字组成的编码信号,它比模拟信号更精确,而且不容易受到干扰。(2)视频信号数字化后,视频设备在加工数字视频时只涉及到视频数据的索引编排,对数字视频的处理只是建立一个访问地址表,而不涉及到实际的信号本身。这就意味着不管对数字信号做多少次处理和控制,画面质量几乎不会下降,可以多次复制而不失真。(3)可以运用多种编辑工具(如编辑软件)对数字视频进行编辑加工,制作许多特技效果,将视频融入计算机化的制作环境,改变了以往视频处理的方式。(4)数字信号可以被压缩,使更多的信息能够在带宽一定的频道内传输,大大增加了节目资源,而且数字信号的传输不再是单向的,而是交互式的。(5)模拟信号很难实现对信息的加密,而数字信号可以在编码时采用加密算法对媒体流进行加密,保障媒体流传输时的私密性,使媒体流即使被非法使用者获取也几乎不可能看到视频内容。加密过的媒体只能通过专用的解码设备或解密设备解密后方可正常播放观看。编码设备也可以提供可信的媒体流,防止图像被窜改。四、在国防监控中，视频监控的应用1.数字视频监控系统在以视频监控为主的安防监控系统中,IP监控正成为主流趋势,通过计算机网络技术、流媒体技术,网络化监控打破了地域的限制,基于国际互联网的应用也越来越多。流媒体是指在Internet上以数据流的方式实时发布音频、视频多媒体内容的媒体,而流媒体技术则是在IP网络上发布多媒体数据流的技术,它改变了传统互联网的呆板形象,丰富了互联网的功能,成为一种有强大吸引力的新媒体。由于流媒体技术在一定程度上突破了网络带宽对多媒体信息传输的限制,因此被广泛应用于远程教育、网络广告、视频点播、视频会议、视频监控等多种领域,并将为网络信息交流带来革命性变化。由于流媒体技术与网络息息相关,因此所应用的视频监控应是数字化网络化的视频监控,这种监控系统,由视频采集的摄像机、视频传输的网络、以及监控中心等部分组成。它以数字视频处理技术为核心,结合网络技术、流媒体技术、多媒体技术,彻底克服了模拟监控缺点,充分发挥了网络化数字视频监控的优点。并且,集视频切换、智能控制、远程传输、布防报警等功能于一身,并支持多种有线、无线传输介质。实际上,流媒体技术就是将视音频文件经过压缩处理后,放在网络服务器上进行分段的传输,而客户端计算机不用将整个的视音频文件下载到本地,便可以即时收听和收看。显然,将流媒体技术应用于远程网络视频监控是安防监控领域的巨大突破,因为它能有效地克服其他传输方式存在的局限性。其显著优点主要表现为:(1)流媒体技术可实现在低带宽环境下,提供高质量的音频、视频;(2)智能流技术可保证不同连接速率下的用户,得到相应质量的媒体播放效果;(3)流媒体多址广播技术可显著减少服务器负荷,同时能最大限度地节约带宽。2.流媒体在网络监控中的应用具体应用中,视频服务器把存储在存储系统中的视频信息以视频流的形式,通过网络接口发送给相应的客户,并响应客户的交互请求,保证视频流的连续输出。在视频服务器响应客户的视频流后,从存储系统读入一部分视频数据到对应于这个视频流的特定的缓存中,然后再将此缓存中的内容送入网络接口,发送到客户。目前,随着流媒体日趋丰富、用户对流媒体需求的增加,特别是流媒体技术的完善,其在视频监控等的应用中将会越来越广泛。流媒体信号是交互的、互动的,因此对网络提出了以下的应用要求:由于流媒体对网络的这些要求,因此,通过对网络结构的优化和调整对完成良好的流媒体监控十分必要,可采取以下措施:(1)如果条件允许,为安防流媒体监控建立专门的传输网络可大大提高系统稳定性、安全性。(2)网络交换设备支持组播功能,流媒体数据采用组播形式在网络内传输,可减少一定数量的转发服务器,降低网络骨干的传输压力;同时应用软件系统可更加健壮,避免TCP、UDP传输会话异常断开时回收工作带来的资源浪费。(3)网络交换设备如支持QOS(服务质量)控制将缩短云镜控制延时、流媒体传输延时,一般认为此类延时控制在1秒以内是非常必要的,否则操作者将感觉操作不便。(4)使用多级网络结构,通过划分不同的核心交换机、骨干交换机、接入交换机来实现层次化的应用。五、网络安全的新要求系统网络化从一定程度上已经对布防区域及设备拓展地域和数量产生了颠