数字视频监控技术在人防自动化系统中的应用

李绍甫

（中国电子科技集团第38 研究所 安徽省合肥市 230088）

所谓数字视频监控技术主要是凭借数字视频技术利用摄像机进行图像获取，结合声音监听设备对需要监控的区域进行探测，其具备安全防范作用，属于自动化监控系统范畴，是人防自动化系统的重要组成部分。作为新型智能监控系统，其能够配合人防自动化系统的其他功能，为人防指挥提供更加安全可靠的信息，并且实现多媒体通信功能，呈现出的高效传播信息的状态。如今，该技术已经在人防自动化系统当中占据越来越重要的地位，下文将具体讨论数字视频监控技术在人防自动化系统中的应用方案。

1 人防自动化发展现状

我国人防行业具备较长的发展历史，早在20 世纪60 年代默契，城镇就已经开始“深挖洞”的群众运动，各个单位以及街道的居民共同在地下挖洞，经过相互连通以后，组成了地道网，这就是早期的人防网络。随着时代的变迁，我国不断建设更多质量较高且更加科学的人防工程，人防工程已经不仅仅的停留在战时防空需求层面，而是根据人民生活需求，逐渐演化成多功能作用的人防系统。自动化技术水平不断提升以后，人们将其运用到人防工程当中，并且逐渐衍生出了自动化人防行业，其专门生产人防自动化设备，为人防自动化系统提供设备辅助。人防自动化在每个阶段的发展都需要更新核心监控技术，其在算法和芯片等方面都处于不断创新的状态，而人防产业系统处于不断优化的状态，不断的更新换代促使人防监控系统的功能更加齐全，且其应用范围也越来越广泛。人防自动化系统是智能监控时代的产物，其通过对数字视频监控技术、光电传感技术、人工智能技术等多种新型技术融合，从而达到人防自动化指挥的目的。据前瞻产业研究院在2019 年的调查结果显示，如今数字视频监控技术已经被运用到多个领域，在智慧楼宇方面的应用占比为16.00%，在智慧交通方面的应用占比是18.00%，在平安城市方面的应用占比是24.00%等。

2 数字视频监控技术在人防自动化系统中的应用必要性

人防自动化系统是防护人民群众生命及财产安全的重要系统，其所具备的监控功能能够满足对监控现场进行监督管理的需求。但目前人防自动化系统虽然注重自动化程度提升，其所安装的设备监控系统却呈现出功能不完善的问题，当前监控系统在运作过程中会因为其数字相机所具备的自检功能不稳定而出现故障，当数字相机接收到错误指令，相机出现自检情况，此时其将自动故障指令推送到人防自动化系统的控制端当中，而监控设备则会因此而出现连锁控制问题，对整个监控系统造成影响。且现有的人防自动化工程中的监控系统布线比较复杂，设备本身不具备防水或者是防潮的功能，比较容易受到电磁信号干扰，且设备价格也非常昂贵。

图1：人防自动化监控系统硬件结构

图2：人防自动化监控系统的软件结构设计

数字视频监控技术是目前人防自动化系统未来发展过程中的主流技术，主要是利用数字视频监控技术当中所具备的图像传输以及视频存储功能来辅助人防自动化系统进行图像分析，其促使人防自动化系统的智能程度提升。将数字视频技术运用到人防自动化系统以后，能够有助于计算机对视频信息进行处理。在对视频影像进行数字化处理以后，计算机对影响信息的压缩更加方便快捷，其在进行信息存储的时候也能够减少内存占有量。在数字技术的作用下，计算机对视频图像展开分析，能够快速发现监控影像的异常情况，并且即可联动报警。该种功能能够实现人防自动化系统的无人值守目的，只需要数字视频远程监控，就能够达到实时监控的目的。数字视频监控技术被运用到人防自动化系统当中以后能够达到视频信息远程传输的目的。以往的视频监控技术在传输信息过程中，传输信号很容易受到干扰，导致视频画面不够清晰。而数字视频监控技术排除信号干扰问题，其不会出现信号衰减的情况，且在传输过程中可以对视频图像进行加密处理，即便是监控站点在术前公里之外，也能够做到实时监控。如今我国很多地区的环境都比较恶劣，并不适合直接派遣工作人员进行现场监督管理，将数字视频监控系统运用到人防自动化系统以后，不需要亲临现场也能够观察到现场的图像情况，起到临场监控的效果，避免现场因为无人监督管理而出现被破坏的情况，且能够将现场画面真实记录下来。数字视频监控方式能够方便查找。利用数字监控技术时，计算机当中会建立对应的数据库，所监控到的视频画面会被实时传输到数据库当中存储起来。如果要观看现场画面，只需要通过计算机数据库的检索，就可以在几分钟之内找到对应的画面视频，从而了解到现场发生状况。

3 数字视频监控技术在人防自动化系统中的应用方案

3.1 人防自动化系统当中的数字视频监控方案设计

当前所构建的人防自动化系统主要是通过组播技术的方式将MPEG-4 格式进行编解码处理，此时系统将由客户端、监控服务器以及视频采集端等方面构成，达到视频图像采集、视频存储、视频回放、远程检索、报警等多种功能。此时视频采集端将受到监控服务器的辅助，实现数据传输与压缩，并且完成视频存储和报警检测。而客户端则在经过身份验证以后，监控人员能够对监控服务器进行访问，从而查询到以往的监控视频资源，客户端可以随时加入或者是推出系统，系统的整体规模能够进行动态变化，具备较强适应性。为了提升数字监控系统的职能化水平，进而提升人防自动化系统的程度，在方案设计过程中还需要针对前方数字相机的自检系统进行优化设计，保证自检系统的稳定性，利用软件模块设计来实现自动报警，在发现指令错误的情况下，将故障信息先推送到控制端，而控制端则展开设备运作信息分析，并且进行故障自检和评估，而控制端也将对软件报警模块进行检测，确定故障的准确性，然后再对前端数字相机设备发送自检指令。该种设计方式能够有效避免前端设备因为故障警报而出现联动指令紊乱情况，故障分析完成后所发送的指令信息只对数字相机起到指令效果，不会对其他的前端设备造成影响。

3.2 硬件结构设计

人防自动化系统当中的视频监控系统可以被划分为前端子系统、后端子系统以及客户端子系统三个主要部分。其中前端子系统主要包含了摄像头、摄像机、云台等。而后端的监控系统则主要包含解码器、服务器、存储设备以及视频综合平台与中心控制平台。客户端子系统主要包含了监控终端、终端显示设备以及工作站。具体如图1 所示。

如图1 中所示信息可以了解到，前端的数据采集系统最为重要，其主要包含了主控制模块、辅助控制模块以及诸多核心设备。

主控制模块主要的作用是对云台的控制指令进行翻译，从而控制摄像头的方向，对摄像头的监控范围进行调整，达到遥控摄像头的效果。通常情况下，监控人员采用云台译码器对摄像头进行调度，促使其保持周期循环坚实的状态，一旦发现监控现场有异常情况，可以将摄像头停留在该区域范围内进行长时间监控，此时监控系统终端能够对视频监控所在区域进行信号采集和分析，并且发出对应的处理指令。

前端系统当中的网络传输设备主要用于对音视频信号进行处理，还对监控现场的温度和湿度进行监督，如果传感器所传输的数据信息已经超过了限定值，此时传感器将会发出联动报警指令，而报警设备也会依据温度和湿度的变化信号将指令传输到监控终端，并且转化成为字幕来提醒监控人员。

图像采集模块的主要功能是将摄像头所获取的音频信号通过数字技术转化为数字信号，然后将其压缩成对应的编码，在人防专网的作用下远程传输到控制终端。

核心设备在人防自动化监控系统当中属于一款嵌入式工控机，其在视频监控系统的核心位置，因为系统需要保持长时间运作状态，且需要传输和分析的数据量比较大，因此监控系统对核心设备的主机性能提出较高要求。核心设备保持较高的稳定性，其运行速度也比较快，就能够满足人防自动化监控系统的数据处理需求，对于视频图像的存储也更完善。

3.3 软件结构设计

除了硬件系统的设置需要达到人防自动化控制系统的要求，在进行数字视频监控技术应用过程中，也需要保证软件结构设计的合理性。在视频监控系统当中，软件结构主要被划分为服务器和客户端两个部分，服务器主要是包含了视频处理模块、发送模块、控制模块，而客户端则主要包含了播放模块、控制模块等。在视频监控系统进行视频流发送过程中，服务器将会在视频数据的传输环节接受播放模块运行，此时客户端将接受视频流并且将其实时播放出来。此时数据监控系统的服务器和客户端都将和人防控制系统的专网联系在一起，从而实现专网及政府网之间的无延时通信。具体结构设计如图2 所示。

在软件结构设计中能够了解到整个软件结构包含了诸多模块，其中能够发挥出主要作用的模块有视频数据处理模块、视频数据发送模块、视频数据接受播放模块以及云台镜头控制模块等。

软件当中的视频数据处理模块主要被划分为视频图像的采集与存储和播放与控制两个部分。在对视频图像进行播放过程中可以实时完成图像的捕捉和存储。该模块在开发设计的时候附带了二次开发包，并且通过Microsoft Direct Media SDK 来实现视频采集和压缩功能。

数据发送模块则是由四层结构构成，第一层是物理网络结构，之后则是数据传送，再之后是网络层，最后则是应用层。在C/S 体系当中采用WinSock 技术，从而将客户机和服务器联系在一起，实现实时通信作用，并且应用层当中安装对应的通信程序。

数据接收播放模块的设计中，主要是构建两种通讯通道，一个通讯通道用于视频接受和播放控制，而另外一个通道则用于数据传输。控制通道将客户端和服务器联系在一起，达成通话功能，能够发送对应的数据请求信息和控制确认信息，该通道将会采纳TCP技术，该种技术的可靠性比较高。而数据通道主要同于完成数据图像信息的传输，主要利用UDP 技术。本次模块设计过程中利用了Windoes 多线程技术，其能够接受到前端多种路径的视频图像播放，并且每个线程都能够创建截面窗口，完成视频的接受和播放，做好视频流的解码。

云台镜头控制模块在设计的时候主要是安装了解码器，该解码器将会通过RS-232 和监控主机联系在一起，从而对云台及摄像头进行控制。模块将会依据监控现场的实际情况，对处于现场的设备进行控制，先从客户端发送对应的控制指令，而现场主机设备将该指令接收，经过解码器的处理，最终该控制指令将会被传达给摄像头或者是云台，从而达到操作摄像头范围和云台范围的目的。而此时对控制信号进行传输主要是利用了TCP 技术。

4 结束语

数字监控技术被运用到人防自动化系统当中，其能够强化人防内部专网建设，并且有效达成数据处理与存储功能，辅助人防自动化系统的完善，实现该系统智能化程度提升。在数字监控技术的作用下，人防自动化系统能够对监控区域加强控制，收集并分析视频信息，方便做好自动化指挥和决策。在数字监控技术被运用到人防自动化系统中以后，该系统的应用范围更加广泛，其能够作用于应急警员智慧或者是日常办公处理等多种领域。