系统集成与数字化监控系统

文｜ 南京科安电子有限公司 徐大宇 张海晶 张宝秀

1 一体化系统集成

自从1984年在美国出现了第一幢为世人公认的所谓智能化大楼以来，世界各国都先后出现了智能建筑热潮。中国也早在20世纪80年代末、90年代初就开始研究建设智能建筑，至今已有20多年的历史。如今，智能建筑的建设已成为我国国民经济的一个新的增长点。而同时，智能建筑技术水平也是一个国家综合国力和科技国力的一种体现。

在我国，智能建筑技术和智能建筑建设发展非常迅猛，现已开始从低水平的从无到有向高水平的纵深发展迈进。

在我国，人们对建筑智能化，尤其是建筑智能化的一体化系统集成的认识有一个发展的过程。

早在1998年，原建设部在上海召开的全国智能建筑技术研讨会上，有两种观点是绝对对立的。一种观点认为没有实现一体化系统集成的智能建筑就称不起为实质上的智能建筑；笔者所持的就是这一观点。另一种观点认为，在我国，实现一体化系统集成既无需要也无可能，各子系统能开通就不错了；当时持此种观点的人占绝对多数。

1999年，原建设部在北京召开的智能建筑系统集成技术研讨会上，韩国来宾介绍了韩国人参烟草专卖局大楼一体化系统集成的案例，促使与会的国人取得了共识，即一体化系统集成在甲方需要时是有必要的，也是可行的，但不能一味地追求一体化系统集成。

2000年，原建设部在北京召开的智能建筑技术研讨会上，人们不再讨论需不需要和可不可能进行一体化系统集成了；中心议题变成了一体化系统集成采用何种技术，LonWorks技术和BACnet技术成为大家关注的焦点——系统集成的发展向前迈进了一大步。

2001年，原建设部在北京召开的研讨会上，已经出现了一些我国自己的一体化系统集成案例。

短短几年间，人们的认识发生了很大的变化。

而人们对于一体化系统集成的投入和产出的认识也发生了很大的变化。前几年，人们普遍认为实施一体化系统集成要增加10%～15%的投资；而现在的认识则是实施一体化系统集成可以在整个智能建筑的生命周期内减少投资10%～15%，原因是减少了重复建设投资，以及操作和维护费用。

一体化系统集成对整个建筑智能化系统功能和性能的提升作用更是显而易见的，可以实现“1+1>2”的效果。例如，处理一次火灾报警或一次盗警突发事件，一体化集成系统可以调动整个建筑智能化系统的管理中心、指挥中心、通信系统、监控系统、报警系统、广播系统、门禁系统、电梯控制系统、照明系统、供配电系统、给排水系统、消防系统等所有相关子系统，很可能由此挽回一次重大的经济损失和政治损失。

所谓一体化系统集成是将建筑智能化各子系统集成在一个局域网（LAN）平台上，然后再利用交换器使之同广域网（WAN）相联。一体化系统集成在节能和节省人力方面的效益十分明显。

电视监控系统作为建筑智能化系统的一个重要的子系统，当然应该满足一体化系统集成对其功能和性能的要求，而具有了相关的功能和性能，当然也就具备了远程监控的所有功能。

2 远程监控系统

所谓远程监控系统，就是能通过计算机网络，尤其是广域网读到、看到或听到监控系统的信息或状态，以及向监控系统发送监控命令或设置系统状态。

早期纯模拟式的监控系统无法实现远程控制功能——其采用同轴电缆传输模拟音像信号的模式在传输距离上受到限制；而由于没有联网功能，也无法接受远程控制命令。

前些年，为了克服模拟监控系统的缺点，在4C（即Computer、Communication、Control、CRT）技术高度发展的基础上，出现了数字监控系统、多媒体监控系统、网络化监控系统、远程监控系统、硬盘录像监控系统等监控系统。然而从技术角度上看，这些不同名称的监控系统实质上都是由模拟系统数字化而产生的，其不同的名称只是强调了某一方面的功能或性能而已。

目前能实现上网或实现远程监控功能的监控系统基本上有两种形式（结构），即模拟与数字技术相结合的监控系统和纯数字化的监控系统。

2.1 模拟与数字技术相结合的监控系统

模拟与数字技术相结合的监控系统技术上已经成熟，产品化程度也很高——通常所称的多媒体监控系统、远程监控系统、硬盘录像机监控系统等都属于此类。此类系统的共同特点是对模拟音视频信号进行A/D变换，实现数字化数据压缩、数字图像处理、数字图像传输，甚至是数字视频移动目标检测和报警等功能。

此类模/数混合监控系统的物理系统结构如图1所示。

图1 模/数混合监控系统物理结构示意图

各种模/数混合监控系统在结构形式上有所不同，但技术措施基本上大同小异。例如许多多媒体监控系统，就是在模拟监控系统的基础上加上多媒体计算机，实现数字化图像处理、存储、传输等功能。又如硬盘录像系统，是将模拟和数字系统一体化集成在一台主机中。一些称为视频服务器、网络服务器或代理服务器的产品也都是名称虽然不同，技术措施却大同小异——都是通过对模拟系统的数字化实现远程监控功能。

数模结合的监控系统大多采用在系统中心进行模数转换的结构；但由于模拟传输存在诸多弊端，也有一些数模结合的监控系统采用采集模拟信号后将之转换成数字信号再进行传输的系统结构。

2.2 数字监控系统

如图2所示，所谓数字监控系统，其本身就是一个网络——不但可以是专用网、网段、局域网，甚至在理论上也可以是广域网，其每一个系统设备基本上都是直接上网或联网的，通过有线或无线IP网络进行数字化形式的视频信息传输。对于这种监控系统而言，只要是网络可以到达的地方就一定可以实现视频监控和记录。此外，这种监控系统还可以与很多其他类型的系统进行完美的结合。

图2 网络化监控系统示意图

数字监控系统不需要传统的模拟视频切换矩阵和音频切换矩阵；由于其每个系统部件或系统设备都有一个唯一的网址，因此每个系统部件或设备都具有上网功能，可通过各种IP协议实现数字监控功能。

数字监控是计算机、网络、通信以及视频编解码等多项高新技术整合的产物。与传统的监控相比，数字监控系统更易于实现计算机的视频信息的压缩、储存、分析、显示以及报警等自动化处理，从而实现无人值守；通过网络平台可实现远距离监控，即使是对数千千米外的监控点也能获得亲临现场般的效果；利用先进的软件系统不仅在几分钟内便可完成大量的数据分析，实现监控效率的提高，而且能获得更为逼真、清晰的数字化图像，实现更为便捷、实用的监控管理和维护。

数字监控的优势主要有六个方面的具体体现：

（1）可利用既有局域网，无需另行布设视频线

传统监控系统的实施是要专门铺设视频线、音频线、控制线的。而大型企事业单位通常占地面积很大，铺设这些线路费时、费力、费钱。数字监控系统可以利用企业既有的局域网来传输视频、音频以及控制信号，因此实施中无需专门布线，较传统监控系统方便得多。

（2）可高效实现远程监控

要实现跨地域远程监控，采用数字视频监控系统是首选。尽管某些硬盘录像机也具有网络传输的功能；但硬盘录像机功能侧重于本地录像，远程传输的效率远不及网络摄像机、网络视频服务器，软件功能也不大完善。而网络摄像机、网络视频服务器是专为实现远程监控而设计的，网络传输效率非常高，而且客户端软件也比录像机的软件要专业、易用得多。

（3）无需设置监控中心，支持多人同时监控

传统监控系统需要专门设置一个监控中心，管理者如果要查看监控画面或录像资料，必须前往监控中心。而通过数字视频监控系统，管理者可以在自己的办公室，用自己的电脑监控实时画面或查看录像资料；而且多位管理者均可各自监控，互不影响。

（4）可实现多路图像集中管理

传统监控系统中，每台硬盘录像机最多只能管理32路图像。而数字视频监控系统则大大跨越了这个限制，可通过一台电脑主机管理多达上千路的图像，充分发挥出集中管理的优势。

（5）采用分布式架构，易安装、易扩展

传统监控系统采用集中式架构，将所有视频线、音频线、控制线集中到监控中心；如要增加摄像机，则需再布线；如果想搬迁监控中心，则工程浩大。而数字视频监控系统采用分布式架构，各个网络摄像机、视频服务器分布在单位中的不同位置，监控录像主机也可设在单位内的任何地方——只需连接网线即可；摄像机的增加、监控主机的转移可以随意进行，完全没有制约。

（6）集成了监听、广播、报警、远程控制等功能

数字监控系统除了视频监控外，还集成了监听、广播、报警、远程控制等多项功能；而相关信号的传输全部通过网络完成，无须另外布线。

实现了监听功能，监控中心可以监听多个前端设备采集的声音；实现了广播功能，监控中心可选择通过多个前端设备对相应现场喊话；实现了对讲功能，监控中心可与任何一个前端设备进行双向语音对讲；实现了报警功能，可以通过中心管理软件对前端设备进行布撤防管理，可实现报警的同时联动相应的视频窗口弹出、录像、电子地图闪动，甚至联动摄像机转到相应角度的功能；实现了远程控制功能，监控中心可以控制网络摄像机、网络视频服务器上的报警输出端口的输出信号，从而控制相应设备。

近几年，数字监控系统得到了飞速的发展，网络产品和网络平台在技术上已逐渐趋于成熟，一些数字监控系统工程也已相继建成。由于较传统监控系统拥有巨大优势，数字监控系统的普及是大势所趋，数字监控系统必将在建筑智能化领域发挥越来越重要的作用。

综上所述，数字监控系统本身已具备了建筑智能化系统集成所需的网络接口功能，只要满足系统集成的信息交换的要求就可以进行系统集成。集成系统的功能和性能，由系统集成软件来决定。近些年来，系统集成软件的开发已有很大的进展，也有一些成功案例。但要人们接受一体化集成系统，还要有一个过程。一体化系统集成软件还需进一步完善。