数字高清网络监控系统的探析及建设

黄河啸

（海峡之声广播电台厦门分台，厦门 361024）

数字高清网络监控系统的探析及建设

黄河啸

（海峡之声广播电台厦门分台，厦门 361024）

高清数字网络监控系统是当今主流的监控系统解决方案，由于高清监控摄像机传输码流对网络带宽和存储要求较高，所以网络建设必须合理规划。文章以本单位高清数字系统建设为实例，阐述了整个高清监控系统的网络架构、拓扑结构。

高清；数字监控；架构

1 引言

近年来，超大规模集成电路技术应用、音视频编解码算法技术、软件技术、信息存储调用技术等监控技术的快速发展，视频监控高清化、网络化已成为当今安防监控系统发展的主流与趋势。高清网络监控系统有以下技术优势：

⊙ 可多人同时上网，监看不受时间、地点限制。

⊙ 语音和视频数字化，画质清晰且压缩比高。

⊙ 监控功能强大，并可以集成辨识、搜索、追踪等科技。

⊙ 录像文件管理及储存容易，可同时异地备份。

⊙ 安装容易，可放置在任何地方。

⊙ 网络基础建设成熟，无需增加额外的布线成本，大幅降低成本。

⊙ 操作简单，扩充及整合性高；系统稳定，容易更新及升级。

⊙ 百万像素分辨率比模拟视频看得更清。

⊙ 可将智能分析集成到前端降低了对后端设备性能要求。

⊙ 通过网络控制，双向音频交流，报警输入输出。

⊙ 数字视频可加密传输比模拟视频更安全。

⊙ 数字视频通过IP网络传输更灵活距离更远更经济实用。

⊙ 数字化后避免多次模数转换降低图像质量。

本单位为广播发射单位，结合工作实际，自行组织力量，设计、采购、安装、调试数字视频监控系统，实现视频图像监控、实时监视、多画面分割显示、云台控制监视、录像、画面切换、视频报警、报警联动、回放检索等多功能，锻炼了队伍，节约了经费。

2 系统需求改造与设计原则

随着单位的不断建设和发展，原有模拟监控系统落后，易受干扰，不能满足需求，我们决定停用原有的模拟监控系统，组建数字监控系统，方便统一管理和查看。我们在单位院内重要位置设置16路监控摄像头，在播音值班室和单位门卫值班室设立监控中心，保证了24小时有人值班执勤，随时监控、调用和查看每个摄像头的即时图像，同步查看实现视频的录制、回放、抓拍等功能。

遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则，综合考虑施工、维护、操作等因素，并为日后的发展、扩建、改造等留有扩充的余地，具有科学性、经济性、实用性、安全性、可操作性和可扩充性。

3 高清视频监控的组成

3.1 高清视频监控架构

高清数字监控系统一般由前端部分、控制部分、传输部分、存储部分及综合管理平台组成。

（1）前端视频源部分：前端网络高清摄像机（IPC）完成视频信号的输入功能，同时具备音视频采集及编码，完成监控信号的音视频输入，把视频、音频信号压缩编码，形成IP数据包，利用网络传送到指定的目的地址。通过后端控制平台可以进行实时查看，满足实时监控的需求。现行单位安装的所有摄像头有定焦枪式摄像头、定焦半球式摄像头及半球云台摄像头三种（见图1）。

图1 摄像头种类

（2）交换网络部分。

（3）存储部分：所有的存储设备可以根据需求灵活部署不同地点，本单位在监控网络中根据部门的需求，划分为三个高清硬盘录像机分别存储不同区域的视频流。授权管理用户可以通过访问录像机方便查看、下载视频数据。

（4）显示部分：视频显示部分完成视频信号的解码及输出显示，这部分主要包括电脑显示器、高清平板电视。把来自前端IPC设备传送过来的组播IP数据包进行数字化解码，还原成视频信号后输入到电脑显示器及高清平板电视。

（5）控制及管理部分：这部分完成对所有监控设备、业务的管理及控制，提供对设备、用户、数据统一管理功能。此外，数字视频监控平台软件可以实现友好的人机界面，通过B/S架构的Web客户端实现。Web客户端集管理、报警、监控业务于一体，可以实现完善的监、控、查、管、用日常业务操作和管理功能，并通过完善的用户权限机制，对用户提供不同的功能界面。

3.2 高清视频监控网络拓扑

监控单位划分为院内办公楼区域和播音发射机房两个部分，在各个重点区域总共加设到15个摄像单位。

（1）院内办公楼（14个）：A办公楼入口（1）、B单位大门（1）、C大门入口（1）、D公寓楼后（1）、E篮球场（1）、F加油机（2）、G晒衣场（1）。

图2 高清视频监控网络拓扑图

（2）发射机房（7个）：H机房入口（1）、I机房大厅（3）、J机房低压柜（1）、K机房高压柜（1）、L天线倒换闸（1），见图2。

3.3 硬件组成

整个局域网要对15个摄像头的统一查看管理，就需要带宽够用的高清硬盘录像机，我们根据现有条件分别用三台某型号的高清硬盘录像机，网口带宽200M，公用硬盘大小为6TB，这样就可以保存720p一个月的监控画面覆盖存储，经测试200M的LAN带宽带动15个摄像头未达到扩展上限。

4 硬件初始化

4.1 硬盘录像机的初始化

由于都是基于网络的数字设备，所以接下来就是设置自己网络的IP段。通常都会有两种设置方法：一是直接在高清硬盘录像机软件系统输出显示器设置；二是用PC或笔记本访问Web设置。

接上显示器打开录像机电源就会显示登录界面（见图3），登录后就到了功能主界面，大部分设置都在这里操作（见图4）。进入“系统配置”来设置自己网络段的IP参数，点击“通道管理”这个选项，就可以完整地管理和设置整个IP段里上线的摄像头。首先是保证摄像头都在的地址段里，非常方便的是只要点击“搜索”，就可以搜寻到段里所有摄像头，全选勾上“快速添加”，所有摄像头都添加进了管理框。这样就可以对每个摄像头的图像参数进行设置，如“OSD配置”、“图像配置”、“云台配置”三项主要的参数配置，配置完就可以预览16画面图像。在预览画面也可以点击鼠标右键出来的菜单栏进入功能界面；点击“回放”就可以查看硬盘录像机保存的录像日志，自动覆盖保存将近一个月的录像回放。在一个局域网段里，任何一台PC终端都可以通过Web访问管理修改任何一个摄像头。

图3 录像机登录界面

图4 录像机功能主界面

4.2 IP摄像机初始化

IP摄像机登录IPWeb管理，把电脑笔记本IP和摄像机初始IP设为一个段内，网线连接后访问摄像机初始IP，一般默认192.168.1.1，登录用户名及密码默认admin。点击“配置”，摄像机的IP参数修改都在这里面。点击“图像”就可以修改摄像机自身的显示效果的各种参数，如聚焦模式、曝光模式、日夜转换、背光补偿等。

5 监控软件功能

（1）多画面监视：1/4/6/8/9/16画面分割模式，支持不规则画面分割，可以通过简单操作实现放大、还原、全屏、图像交换等操作，可以通过拖放摄像机图标实现对不同摄像机图像的监视，简单易用，并且可以拍照、设置图像循环播放等。

（2）录像和回放：为增强录像的灵活性，软件同时提供了多种录像方式，有自动录像、手动录像、预置点录像等。

自动录像是指在软件中设置服务器的录像时间段，当客户端软件所运行的电脑系统时间进入设定的时间段后，自动把这一时间段的图像记录下来。

使用手动录像方式时，只能通过人为地去控制才能起作用。

预置点录像是在软件中预先设定摄像机的观测点，当服务器接受到报警信号时，触发摄像机快速准确地回到预先设定的状态。一台球机一般最多可以设定63个预置点。

（3）断电后自动连接功能：当软件处在播放或者录像状态时，如果此时视频服务器停止供电，那么软件将停止播放图像或录像，但是如果视频服务器正常供电后，软件将自动连接服务器，同时恢复原来的播放或录像，无须人工干预。

（4）远程控制配置查看调节码流：远程控制云台的上下左右转动，镜头光圈、焦距、变倍的调节，也可以进行远程灯光的控制。还可以远程登录到服务器上，配置服务器的各项参数，如修改用户名、密码、IP地址、调节码流等。

（5）双向语音对讲：即通过电脑可以与远程视频服务器安装的修理点进行双向的语音交流。

（6）报警功能：视频服务器可以输入4个报警信号开关，如红外报警，烟感报警等，输出4个报警信号开关，如警笛等。

（7）多播功能：在LAN环境下，每一个摄像机允许无限多用户同时访问，并且只占用一个通道的带宽。

（8）自动巡检及跟踪功能：对某一摄像机设置一些预置点，程序可以控制摄像机在这些预置点不停地做巡检。跟踪功能，当出现运动物体或人时摄像机将自动跟踪。

（9）软件界面（见图5）。

图5 软件界面

6 结束语

综上所述，高清数字监控系统建设在前期就要充分论证，包括系统的科学性、经济性、实用性、安全性、可操作性、可扩充性；在系统建设中期根据实际情况不断完善和优化网络架构，并注重产品硬件的选型，软件的功能深化设计；系统建设后期做好安全策略的配置和人员的权限规划控制。

Analysis and Construction of HD Digital Network Surveillance System

Huang Hexiao
(Voice of strait broadcasting station, Xiamen, 361024)

Nowadays HD digital network surveillance system is the mainstream solution of monitoring system. The transmission of code stream from HD monitoring cameras requires sufficient network bandwidth and storage，therefore it’s necessary to make rational planning for network constructions. With the construction of HD digital system in the writer’s company as an case, the paper elaborates the network architecture and topological structure of the entire HD surveillance system.

HD; digital surveillance; architecture

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.09.012

TN919.8 文献标示码：B

1672-7274（2015）09-0049-04