综合视频监控1课件讲解

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综合视频监控系统

视频监控是视频技术与通信技术相结合的产物，出于运输生产安全等的需要，近年来在铁路部门得到了广泛的应用和发展。第一节视频监控系统概述

铁路视频监控系统是铁路运输指挥、生产作业及治安防范的重要设施。

铁路总公司、铁路局、站段等各级用户根据需要可选择实时调用或回放各采集点视频图像，以确保行车安全，提高管理水平和效率。无论是在满足铁路行车指挥、生产组织、客货运输服务、设备监测、作业监控、抢险救援还是在治安防范方面都发挥了不可替代的作用。第一节视频监控系统概述

出于安全考虑，要求视频监控无死角的全覆盖，铁路视频监控系统按监控地点和使用方式，分为综合视频监控系统和专业视频监控系统，综合视频监控系统的监控区域包括铁路车站公共场所、重点作业场所、咽喉区、重要机房以及线路重点区段等处所。

第一节视频监控系统概述第一节视频监控系统概述第一节视频监控系统概述第一节视频监控系统概述第一节视频监控系统概述第一节视频监控系统概述

一、发展概况

视频监控系统经过短短几十年时间，从最早的模拟监控到数字监控再到网络视频监控，发生了巨大变化。从技术角度看，视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统（CCTV），到第二代数字视频监控系统（DVR），到目前广泛应用的第三代基于IP网络视频监控系统（IPVS）。第一节视频监控系统概述（一）模拟视频监控

第一代视频监控是传统模拟闭路视频监控（ClosedCircuitTelevision，CCTV）CCTV主要由摄像机、监视器和录像机等组成，摄像机通过视频同轴电缆输出视频信号，电缆连接到卡带式录像机（VCR）及视频监视器等。系统的视频、音频信号的采集、传输和存储均为模拟形式。第一节视频监控系统概述CCTV特点：1.模拟方式传输，传输距离有限，通常只有几百米，应用于小范围内的监控，适合点对点的方式监控；2.模拟信号易受干扰，稳定性差；3.系统的施工复杂，维护麻烦，扩展性差；

第一节视频监控系统概述4.模拟视频数据存储的信息量巨大，但录像机存储容量有限，且用户必须从录像机中取出或更换新录像带保存，录像带也容易丢失、被盗或无意中被擦除。5.查询取证烦琐。

当然，CCTV不管是上世纪80年代，还是现在，都是一个基本的但又成熟的视频监控系统。第一节视频监控系统概述（二）数字视频监控

第二代视频监控是基于计算机与多媒体的“模拟-数字”监控系统（DigitalVideoRecorder，DVR），即数字视频录像机，也称为硬盘录像机。“模拟-数字”监控系统是以数字硬盘录像机DVR为核心半模拟-半数字方案，从摄像机到DVR仍采用同轴电缆输出视频信号，通过DVR同时支持录像和回放，并可支持有限IP网络访问。第一节视频监控系统概述DVR特点：1.依靠电缆作为传输介质，传输方式依旧是模拟方式，监控服务仍有限；2.以本地存储为主，网络传输能力较弱；3.图像显示为模拟视频或无损压缩视频，较清晰；第一节视频监控系统概述4.早期的DVR图像存储为数字化存储，存储能力增强，数字化程度仍不够，需要外部服务器和管理软件来控制多个DVR或监控点；5.视频多采用MPEG-1、MPEG-2压缩方式；6.不能从任意客户机访问任意摄像机，只能通过DVR间接访问摄像机。第一节视频监控系统概述（三）网络数字视频监控

第三代视频监控是网络视频监控系统（IPVideoSurveillance，IPVS）。IPVS的摄像机内置Web服务器，提供以太网端口，视频从摄像机设备输出时即为数字信号，生成H.264或MPEG-4数据文件，可供经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、记录并打印。

第一节视频监控系统概述

基于国际标准TCP/IP协议，IPVS实现视频在网上的多路复用传输，并通过设在网上视频流服务器，完成视频流的转发、报警等操作，以实现整个监控系统的指挥、调度、存储、授权控制等功能。第一节视频监控系统概述网络数字视频监控IPVS具有如下特点：1.全数字化音频、视频信息，可充分利用计算机对其进行压缩、分析、存储和显示。支持智能分析和智能处理，可及时发现异常情况并进行联动报警，从而实现无人值守。第一节视频监控系统概述2.多样化远距离传输，突破地域空间的限制，支持有线、无线等传输方式，利用现有的网络资源，可实现高效的远程监控。

3.在数字视频监控系统中，利用计算机建立的索引，在很短时间内就能找到相应的现场记录。第一节视频监控系统概述4.利用计算机可图像进行去噪、锐化等处理，改善图像质量，提高监控效果。

5.整个系统是模块化结构，体积小，易于安装、使用、管理和维护，维护成本低。第一节视频监控系统概述6.存储量大且存储方式灵活，支持前端存储与服务器存储。

7.分散监控、集中管理，组网灵活，只要增加监控点设备便可扩展新的监控点。第一节视频监控系统概述

由于数字视频监控具有传统模拟监控无法比拟的优点，而且符合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的发展趋势，数字视频监控正在逐步取代模拟监控，广泛应用于各行各业。

铁路综合视频监控系统采用网络化、数字化视频监控技术和IP传输方式构建。第一节视频监控系统概述第一节视频监控系统概述二、视频技术（一）视频压缩与编解码技术

通常，视频图像数据具有极强的相关性，即有大量空间冗余信息和时间冗余信息的冗余信息。为将视频图像中的冗余信息去掉，需进行视频压缩。

视频压缩技术利用帧内压缩技术去除空域冗余，利用帧间压缩技术去除时域冗余，利用熵编码压缩技术对空域和时域模型的输出参数进行压缩，消除统计冗余，仅存储连续帧即视频图像之间有差别的地方，从而达到较大的压缩比。第一节视频监控系统概述

通过对视频图像的压缩编码，在不降低质量的情况下，可减小码率，降低存储空间，同时也减轻网络带宽的负担。

铁路综合视频监控系统规范要求视频编码器支持MPEG4、H.264视频编解码标准。第一节视频监控系统概述1.MPEG-4MPEG-4（MovingPicturesExpertsGroup）是动态图象专家组于1999年颁布的视频编码国际标准。MPEG-4是为满足网络实时传输视频音频信号和交互式多媒体通信制定的低速率、高压缩比的视频音频编码压缩标准，在视频监控中大量应用。第一节视频监控系统概述

MPEG-4标准是面向对象的压缩方式，根据图像的内容，将其中的对象（人物、物体、背景等）分离出来，分别进行帧内、帧间编码，并允许在不同对象之间灵活分配码率，可对重要的对象分配较多的字节，从而提高压缩比，压缩比最高可达200：1，在较低的码率下获得较好的效果。

第一节视频监控系统概述MPEG-4兼容MPEG-1、MPEG-2，支持其中的绝大部分功能。MPEG-4在提供高压缩比的同时，对数据的损失较小。MPEG-4的应用能大幅度的降低存储容量，同时获得较高的清晰度，适用于视频监控系统中的长时间实时录像的需求，也可在低带宽上进行良好的网络传输。第一节视频监控系统概述2.H.264H.264

是ITU-T的视频编码专家组（VideoCodingExpertsGroup,VCEG）和ISO/IEC的MPEG（活动图像编码专家组）的联合视频组开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10

部分。

第一节视频监控系统概述H.264采用了统一的VLC符号编码，高精度、多模式的位移估计，基于4×4块的整数变换、分层的编码语法等，使得H.264算法具有很高的编码效率，在相同的重建图像质量下，能够比H.263节约50％左右的码率。第一节视频监控系统概述（二）分辨率

目前视频监控领域常见的分辨率有CIF（352×288）、2CIF（704×288）、4CIF（704×576）、D1（720×576），高清分辨率有720P、1080P等。

CIF分辨率是主流分辨率，其存储量较低，能在普通宽带网络中传输，能被大部分用户所接受。第一节视频监控系统概述

4CIF和D1分辨率相差不多，图像清晰但存储量也较大，网络传输带宽要求相对较高。

随着视频监控需求的增长和对视频图像质量要求的提高，伴随着计算机处理能力的提高、存储设备的发展和网络带宽的扩展，高清720P（1280×720）、1080P（1920×1080）将成为未来的主流选择。第一节视频监控系统概述（三）视频存储技术

视频监控系统中由于摄像头数量众多，而且视频图像资料需要存储一定的时间长度，因此存储容量需求巨大。

视频监控系统中，磁盘阵列主要用于视频的存储及视频回放检索。第一节视频监控系统概述1．磁盘阵列

磁盘阵列RAID（RedundantArraysofInexpensiveDisks）是由很多容量较小、稳定性较高的独立硬盘，以不同的方式组合成一个容量巨大的磁盘组，提供比单个硬盘更高的存储性能和读写速率，通过数据校验提供容错功能，提供数据冗余和数据备份。利用磁盘阵列技术，可以将数据切割成许多区段，分别存储在各个硬盘上，保障用户数据的安全性和可靠性。第一节视频监控系统概述第一节视频监控系统概述2．存储方式

视频监控系统中，存储形式根据需要可选择集中存储、分散存储、相对集中存储等模式，常用的是基于Windows等开放式操作系统的外挂存储形式，有DAS、NAS和SAN等存储方式。第一节视频监控系统概述（1）DAS（DirectAttachedStorage直连式存储）DAS是比较传统和常见的存储方式，存储设备被直接连接到应用的服务器（计算机）上。

DAS适用于小型网络、地理位置分散的网络和特殊服务器。

DAS已经存在了很长时间，并且在很多情况下仍是一种不错的存储选择。第一节视频监控系统概述第一节视频监控系统概述（2）NAS（NetworkAttachedstorage网络附加存储）NAS采用独立于服务器，将存储设备通过文件服务器连接到基于IP的网络中，自形成一个网络，这样数据存储就不再是服务器的附属，而是作为独立节点存在于网络之中，为所以网络用户共享。

第一节视频监控系统概述NAS是一种文件共享服务，拥有自己的文件系统，通过文件存储协议（NFS、CIFS等）进行文件访问、数据存储等。NAS是文件级的存储方式，数据是以文件作为操作对象。NAS通过网络连接存储系统，为设备提供统一的存储空间，使用网络进行数据备份和恢复，当然备份过程中就会引起带宽的消耗。NAS存储做到了即插即用，部署也相对灵活第一节视频监控系统概述第一节视频监控系统概述（3）SAN（StorageAeraNetwork存储区域网络）SAN存储设备组成一个单独、专用的存储网络，大多利用光纤连接，采用光纤通道协议（FiberChannel,FC），服务器与存储设备之间可以任意连接，具有更高的带宽和很好的传输速率，服务器与存储设备之间可以有更远的距离，当然设备的价格昂贵。第一节视频监控系统概述SAN是数据块级的存储方式，数据是以数据块的形式访问，视频流不需经过文件格式的转换，数据访问的效率较高。

SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储设备，不管数据放在何处，服务器都可以直接存储所需的数据，适合于大规模监控系统的集中存储。第一节视频监控系统概述NAS和SAN都是集中存储方式。集中存储方式下，若网络中断时，可能引起监控视频缺失，视频监控系统中应考虑集中存储和前端保活备份存储相结合，即在网络故障时，前端根据要求保存一定时间的数据存储，网络恢复后再将数据备份至中心存储。第一节视频监控系统概述第一节视频监控系统概述（四）管理技术1．用户认证与权限

用户的操作关系到整个视频监控系统的安全，错误操作可能导致视频资料缺失，严重的可能导致整个系统无法正常工作，这样就要求用户登录视频监控系统时需要相应的认证才能进行相应的操作。用户的权限可以被赋予，也可以被收回，由管理员统一设定。一般情况下，系统要求采用分级用户管理机制，根据用户的不同身份，给予不同的操作权限。

第一节视频监控系统概述

权限分为系统管理、视频浏览、云镜控制、报警管理、录像管理和用户管理等几种。

为了安全性考虑，系统为每一个操作或查看监控图像的用户分配一个账号。用户账号在确定的时候，即被赋予一个角色，获得此角色的相应权限。用户应该以正确的用户名和口令登录系统。第一节视频监控系统概述2．优先级

视频监控系统中应设置优先级，网络上的设备及其所代表的用户可以被管理员分为多个控制权限等级。当多个用户同时操作时，优先级高的用户有优先控制权。当优先级高的用户不控制后，优先级低的用户才获得控制权。第一节视频监控系统概述（五）智能分析技术

实际的视频监控系统中，监控点会越来越多，工作人员根本无法顾及所有监控场景及实时高效准确地监控，导致视频监控是一个事后调查取证的被动工具且人工录像回放取证方式效率不高，引入智能图像分析技术可有效解决这一问题，且便于大规模部署。

第一节视频监控系统概述

智能图像分析技术是计算机图像技术在安防领域的应用，是一种基于目标行为的智能监控技术，通常采用背景减除技术先将场景中的背景和目标分离，去除背景干扰（如光线变化），识别出真正的目标，再分析、跟踪和提取场景内的目标行为，进行规则判定，当发现存在符合某种规则的行为发生时，触发报警（如声光报警），采取对应措施进行人工干预。第一节视频监控系统概述

通过智能图像技术可实现图像只在需要时才上传，甚至只在需要时才录像。这样可极大地缩减网络上的图像流量，减少所需的录像空间资源，极大地节省投资，降低运营维护成本。

铁路视频监控系统中，视频分析主要应用在重要场所的防盗检测、车站的拥挤度检测、重要区段的入侵检测和弃置物体检测等。第一节视频监控系统概述1.防盗检测

重要场所的防盗检测是指在重要场所（如枢纽机房）的贵重物品、设备设施被移动或取走时，发出报警。第一节视频监控系统概述2.拥挤度检测

拥挤度检测是指在特定区域（如车站的售票厅、候车室）内目标进行统计，当目标数量超过设定的范围时产生报警或给出提示。第一节视频监控系统概述3.入侵检测

当有人、车或任何物体进入或突然出现在预定区域（如车站站台警戒线内、高铁沿线）及区域的边界时，触发报警。

入侵检测有运动行为模式、绊网穿越模式和围栏入侵模式三种检测模式。运动行为模式基于防区进行检测，绊网穿越模式基于绊线进行检测，围栏入侵模式则是专门针对攀越或穿越围栏周界而提供的检测模式。第一节视频监控系统概述4.弃置物体检测

将物体遗弃于预定区域内，且在预定的时间内未被取走，即触发弃置报警。如铁路沿线铁轨间的遗弃物、车站候车室/站台的行李/包裹等。第一节视频监控系统概述三、系统的互联及联动

（一）与其他系统互联

当网络数字视频监控系统需要与模拟视频监控系统互联时，通过新增视频编码器将模拟信号进行压缩编码，转换成符合规定的数字信号，接入到综合视频监控系统，实现对其视频的调用。第一节视频监控系统概述

与其它数字视频系统互联时，若两者编码标准一致时，可直接纳入综合视频监控系统，实现对其图像的调用和控制功能；若两者的编码标准不一致，且需接入全部视频资源时，可在节点处设置接入网关，实现系统间控制协议的转换和图像的调用。第一节视频监控系统概述

综合视频监控系统与应急通信、GIS、TDCS、CTC、电力SCADA、旅客服务信息等系统互联时，可通过接入网关实现与其他应用系统之间的信息互通，并通过防火墙、路由器等设备实现两个系统间的安全隔离。第一节视频监控系统概述

（二）与其他系统联动

综合视频监控系统与应急通信、电力SCADA、公安、旅客服务信息等系统进行联动时，在满足联动响应时间的要求下，可采用前端联动或中心联动的方式。将外部系统产生的告警信息发送给综合视频监控系统，触发摄像机按照预定位置锁定目标，实现联动。第二节铁路综合视频监控系统组成

铁路综合视频监控系统采用网络化、数字化视频监控技术和IP传输方式构建。

系统应具有视频图像的采集、处理、存储、回放、云镜控制、视频分发/转发、视频分析及告警、系统互联和联动、系统和用户管理等主要功能，满足调度、安监、客运、货运、机务、车辆、工务、电务、公安、电力、救援抢险、应急管理等部门的多种需求，实现视频图像资源共享和信息交互。

第二节铁路综合视频监控系统组成

铁路综合视频监控系统由视频节点、视频采集点、承载网络和终端设备组成。

其中，视频节点包括视频核心节点、视频区域节点、I类视频接入节点和II类视频接入节点。

视频终端包括用户终端（含显示设备）和管理终端。第二节铁路综合视频监控系统组成第二节铁路综合视频监控系统组成

一、视频节点（一）视频核心节点视频核心节点设置在铁路总公司。

具体功能有：1.实现本地视频终端的接入。2.实现视频信息的调用、控制、分发，系统和用户管理，并可对重要视频图像信息进行存储，实现与其他系统的互联等。第二节铁路综合视频监控系统组成3.对节点内用户和设备进行统一管理，并对管理信息进行存储，根据需要对核心节点和区域节点的管理信息进行备份。4.节点内的用户终端在正常情况下，只有对实时监视和存储图像进行调用的权限；经授权可对前端摄像机进行云台镜头控制。第二节铁路综合视频监控系统组成

（二）视频区域节点

视频区域节点设置在铁路局/调度中心。

具体功能有：1.实现本地视频终端的接入。2.视频信息的调用、控制、分发、转发、上传，系统和用户管理，并可对节点内的告警信息和重要视频信息进行存储，实现与其他系统的互联等，。第二节铁路综合视频监控系统组成3.对辖区内的用户和设备进行统一管理，负责辖区内的所有用户和设备的认证、鉴权，并对信息进行存储。同时把管理信息上传至视频核心节点、下发到辖区内的视频接入节点。第二节铁路综合视频监控系统组成4.网管可以对辖区内设备的配置进行修改、增加和删除，具备对设备告警处理的最高权限。

5.节点内的用户终端在正常情况下，只有对辖区内的实时监视和存储图像进行调用的权限，经授权可对该辖区内前端设备进行云台镜头控制。第二节铁路综合视频监控系统组成

（三）视频接入节点

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