视频一体化在智能建筑中的应用

闻 锋

(上海建筑设计研究院有限公司，上海 200041)

视频一体化在智能建筑中的应用

闻 锋

(上海建筑设计研究院有限公司，上海 200041)

本文从当今智能建筑的发展趋势引出视频一体化的需求,及目前智能建筑中视频及多媒体应用的现状,并提出实现视频一体化的关键要素,列举了视频一体化的应用实例。

视频一体化 智能建筑 网络

0 引言

在当今信息化社会,计算机通信技术和网络技术的不断发展,自动化信息处理能力的逐渐提高，使得信息化技术在社会生产和生活中的各个领域得到了广泛的应用。

在信息发布、视频会议、视频监控和数字电视系统中都存在视频信息的传输，然而由于不同程度的技术瓶颈和行业垄断的缘故，各系统独立运行，视频资源不可共享。然而信息化社会需要的是一个集成、统一、一体化的视频通信服务平台，通过系统整合可以实现现有资源的最大化利用，大规模的高清视频通信将是未来信息化和数字化建设的核心。

视频一体化是建立在高速网络、云计算及智能终端等先进技术的基础上,其核心是用户在不同环境中,通过网络与云端交互,获取所需要的信息和应用服务。视频一体化能够实时传输大规模的、高品质的视频流媒体。

1 现状及挑战

1)视频监控系统

视频监控系统在智能楼宇安全防范中意义非常重大，传统的模拟视频监控系统逐渐暴露出缺陷，如图像质量较差、施工维护复杂、扩展难度大等。

越来越多的用户希望能够通过电脑或手机等终端进行远程监控，并要求高质量的图像和实时显示，这就需要数字图像网络化，最好能采用现有的内部局域网，若距离较远，无法铺设宽带网，则需要采用电信ISDN网络进行远程视频监控。通常用户都希望能够将所有远端视频画面实时传回到控制中心进行集中监控，但需要巨大带宽，不可实现。

2)视频会议系统

视频会议系统主要由多点控制单元MCU、会议终端设备、网关、网守(可选项)、传输信道及网络接口等组成。会议终端一方面接收会议现场的模拟音视频和VGA输入，通过压缩编码与控制信息一起复用打包成数据流，通过网络传输到MCU或其他会议终端；另一方面,接收其他会议终端的数字码流信号,通过解压缩分别输出其他会议现场的音视频和VGA信号到本地会场的显示设备和音响设备。

传输通道是将图像、声音及各种图表、数据等信息可靠、高质量地传输给视频会议的与会人员的通信网络。通信网络主要采用TCP/IP网络传输，高清视频会议系统对带宽要求较高，以便支持1 920×1 080分辨率、30帧/s(1 080p)的高清视频，核心设备应设置QoS带宽保证，确保电视会议实时带宽需求，不会因瞬间或一段时间其他应用系统占用消耗网络带宽而无法确保高清视频会议质量。

3)多媒体信息发布系统

多媒体信息的多样化和海量存储是当今时代的信息化特性，面对各种媒体信息的极速增长，将各种多媒体内容(文字、图片、音视频、动画及文档等)整合在一个动态、有效、互动式的多媒体平台上，同时达到便捷的组织管理、发布演示和存储检索。

2 关键要素

1)视频数据编码及压缩解压缩技术、视频处理运算技术

在视频一体化过程中，所占用的宽带和视频图像质量的矛盾从始至终，如果要解决存在的矛盾，需要在保证视频图像质量的前提下，想方设法降低宽带占用,如采用更有效的压缩编码方式。

目前视频流传输中最为重要的编解码标准有运动静止图像专家组的M-JPEG、国际标准化组织运动图像专家组的M-PEG系列、以及标准国际电联的H.264标准。视频监控和多媒体领域中的编码方式以MPEG-4、H.264为主。

H.264标准是一个新的数字视频编码标准，集成了以往编码标准的优点,采用统一的VLC符号编码，多模式、高精度的位移估计，具有较高的容错能力、高质量的网络应用,基于4×4块的整数变换、分层的编码语法等,继承了以往编码标准积累的经验，压缩比效率显著提高,具有很高的编码效率，系统更完善，比H.263减少50%的比特率。H.264的码流结构具有较强的网络适应性和差错恢复能力，因此能够较好的适应当今IP技术及无线网络的实际应用,目前监控行业多采用H.264标准。另外，在某些特殊场合也会使用M-JPEG以便获得最好的图像质量。

一些先进的编解码技术还没有应用在视频编码中，如可伸缩视频编解码、多视点视频编码等。需要进一步加强对编解码前沿技术的研究。

2)宽带网络技术

基于多个功能的一体化视频系统必然要面对大规模的多媒体及视频流。当网络过载或拥塞时，要确保重要业务量不受延迟或丢弃并且网络的高效运行，就需要设置完善的QoS服务，包括专用带宽、抖动控制和延迟、丢包率的改进以及不同WAN下的指定网络流量等，同时确保为每种流量提供的优先权不会阻碍其他流量的进程。

在视频一体化架构下，需保证的关键指标包括带宽、时延和丢包率，这需要根据实际情况分配合适的带宽。语音和视频图像是非常不能容忍时延的，当延时达到200～250ms时，交互式会话是比较困难的，为了提供高质量的语音及视频服务，网络设备必须保证低延时。同样，图像丢包率严重时将会造成图像的干扰和卡顿。

3)智能处理技术的成熟运用

近年来，伴随着安防系统技术的发展，网络数字视频监控逐渐替代了传统模拟式视频监控，安防业与IT业不断交叉融合，促使智能视频分析技术不断发展。采用视觉图像分析技术,根据用户需求定制视频内容分析功能项,将摄像机场景内目标与场景分离并追踪,实现报警及一系列联动措施；以人员身份信息和行为事件为核心,对人员活动、物品流动、信息交互和应急事件等自动进行监控管理。实际场景中目标运动轨迹的无规则性、场景的凌乱程度、光照的不同都会给视频分析增加难度，数字化视频监控对现场状况进行快速判断和智能分析,对符合设定条件的状况给予放行,对不符合设定条件的状况给予拒绝，并自动发出报警信号，以供决策者参考。

安防的智能化分析不仅能提供车型、车牌、人脸、轨迹的识别，还能实现方向跟踪、滞留分析、统计和丢失报警等功能,能全方位地记录现场复杂场景、不同报警信息、历史事件等，并将各种行为事件及报警信息以数字化方式存储，用户可以通过网络化方式实现不同功能类型的服务需求。

3 应用

视频一体化服务平台可以容纳视频监控、信息发布、互动电视、视频会议、ICU探视、视频教学等子系统，可以实现视频、音频、数据的统一管理和灵活使用。视频一体化可以在多种功能建筑中应用，如医院、学校及办公楼等，下面列举两个典型的实例。

1)数字化医院

视频一体化应用于医院及相关医疗工作可以较好地帮助医院实现数字化目标，将医院内信息发布、数字电视、远程医疗、排队叫号、VOD点播、视频监控等统一在一个管理平台上实现。将医疗信息及管理信息以数字化方式采集、传输、处理及存储，建立数字化运作的医院信息体系和业务流程。

数字化医院的一体化视频平台包含医疗视频服务系统、公共信息服务系统及智能监控系统。所有的功能和服务可以在局域网内任意一个终端授权实现，医疗视频服务是数字化医院的一个重要环节，通过在智能化病床的终端实现视频通讯、远程陪护、ICU探视及其他各种提醒服务。公共区域的信息服务包括排队叫号、候诊区信息发布、挂号信息查询等。智能监控可以通过桌面电脑或其他终端实时了解任何监控区域的图像，便于领导掌握情况作出管理决定。

视频一体化在医疗卫生领域的充分应用，有助于提高服务质量、工作效率和管理水平，实现医院资源整合、流程优化，降低运行成本。

2)数字化学校

在各类教室、实验室设置监控点，用于记录实验过程和授课过程，可保存作为今后的授课资料。在学术讨论区、讨论室、报告厅、展览厅设置监

控点，用于记录在此开展或举办的学术讨论会、学术发表会及学术成果展等，作为今后教学或者宣传及展示的资料。充分利用网络技术和视频多媒体技术将整个学校变成以学生为中心的学习环境。通过网络及资源的融合，不断改善教学资源和环境，教师可以开展可视化教学，也可以通过交互、写作的资源引导学生互动式学习，实现学校资源的最大化利用，职能管理最大整合优化,给师生创造出最便利的生活学习环境。

4 结束语

视频一体化呈现出不断发展的趋势，在一个平台上实现所需要的所有视频服务，并可以根据需要不断地扩展新的服务。其中，用户的体验最为重要，因此从根本上解决通信网络和多媒体技术的融合尤其重要。

[1] 陈于平.多媒体视频会议系统的关键技术与核心设备[J].智能建筑,2008,11: 53-58.

[2] 杜明芳.智能建筑系统集成[M].北京：中国建筑工业出版社,2009.

闻 锋

毕业于华中科技大学，硕士学位。曾获现代建筑设计集团优秀电气专业设计一等奖，浦东新区2013年度建设工程设计质量综合优秀奖等。负责的项目有厦门国际中心，上海国际金融中心等。

《绿色建筑检测技术标准》发布

中国城市科学研究会日前发布《绿色建筑检测技术标准》(CSUS/GBC05-2014)，自2014年7月1日起实施。 该标准由国家建筑工程质量监督检验中心、上海国研工程检测有限公司主编，中国城市科学研究会绿色建筑研究中心、中国建筑科学研究院认证中心等单位参编，可作为我国开展绿色建筑检测工作的技术依据。 该标准的主要技术内容是：总则、术语和符号、基本规定、室外环境检测、室内环境检测、围护结构热工性能检测、暖通空调系统检测、给水排水系统检测、照明系统与供配电检测、可再生能源系统性能检测、监测与控制系统性能检测、建筑年采暖空调能耗和总能耗检测。

The Application of Video Integration in Intelligent Buildings

Wen Feng

According to the current trend of intelligent buildings, this paper introduces the present situation of video and multimedia applications in intelligent buildings, the key elements in video integration and some examples are proposed.

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