数字高清视频监控系统的应用与传输方法研究

刘鹏 北京市轨道交通运营管理有限公司

最近几年来，数字高清监控技术在我国各个领域都得到了有效应用。特别是随着高清编码和高清存储等技术地进步，视频监控系统的传输方式也得到了创新和完善，在司法、教育和企业等民用领域得到了广泛应用。基于此，需要对数字高清视频监控系统的发展情况进行深入分析，进而实现对视频监控系统的数字化设计。

一、高清数字视频监控的发展现状

“高清”也就是我们平时所说的高分辨率，还被叫作“HDTV”。在高清数字视频监控技术不断发展的背景下，数字高清视频监控系统的应用范围也越来越广，其在建筑和商业分析等多个行业发展中都得到了有效应用，此系统本身的应用功能也在不断完善，提供了大量视频压缩标准，用户在数字高清视频监控系统中能够更加灵活地对其中的视频格式进行调整，进而实现对带宽和图像质量的优化设置[1]。

一般情况下，主要以广电标准的1080p、720p和1080i三种分辨率为基础，保证监控领域中高清标准的科学性和有效性，但是传统的4CIF和FullD1都不能称为高清。当前，由于我国视频监控领域所涉及多个技术层面，要想真正实现高清视频，还存在一定的问题。通常情况下，需要采用百万高清的CCD，或者是CMOS摄像机就可以实现视频的高清标准，但是监控系统在实际的运行还需要视频编解码、回放和存储等内容，并且在此期间的视频信息量也会倍增。

因此，如果要求视频监控系统中的每个环节都支持高清，仅依靠高清网络的摄像机是不行的，需要实现其他环节的“高清”，加强数字化技术在其中的有效应用，进而在根本上实现数字高清视频监控。

二、数字高清视频监控系统的应用

（一）系统构成

技术人员为了进一步扩大数字高清视频监控系统的应用范围，结合此系统的不同传输方式，可其主要划分为三种类型。（1）网络型。主要由 IP 网络对视频中的信号进行传输。（2）非网络型。此结构的特点，一般是由除 IP 网络以外的其它方式，对视频的信号进行有效传输。（3）混合型。此类型系统是网络型与非网络型的组合，所以其实际的应用模式是比较多的。在对常规的数字高清视频监控系统的组成部分进行分析时，发现其一般由前端采集模块、显示模块、存储模块以及控制模块等内容所组成，并且不同模块的功能也是不同的。

例如，前端的采集模块主要为数字高清摄像机，所以其负责采集各种的图像信息，而传输模块的设备为电缆和 数字传输设备等，主要功能作用是对高清摄像机中所采集到的信号进行准确传输，缩短延迟的时间。

（二）有线网络传输

由于数字高清视频监控系统不同组成部分的功能特点不同，所以在对其进行应用前，需要分析不同组成部分的主要功能特点。其中有线网络传输就是主要特点之一，并且前端高清摄像机在采集图像信息时，需要通过有线网络对其进行传输。

同时，要想保证信息传输的准确性，必须确保信息的延迟时间要满足如下的要求：（1）注意监控中心中和高清摄像机的关键，两者之间的端到端信息延迟时间不可以超过 0.8s。（2）同时，还要注意视频监控中的报警联动响应时间，不能让其超过 2.0s，从而保证信息传输的高效性（见表1）。

表1 监控中心与监控点内容表

除了有线网络传输外，无线网络传输也是信息传输的主要方式，并且在应用此方式对相关信息进行传输时，其延迟时间还满足以下要求：首先前端的高清摄像机和监控中心的信息延迟时间，不可以超过 5.0s。其次就是其与用户终端设备之间的信息延迟时间，不能够不超过 10s。最后，还要注意对视频监控报警联动响应时间的分析和控制，不可以让其超过 10s，只有这样才能在提高信息传输效率的基础上，保证数字高清视频监控系统的稳定运行。

（三）系统功能

数字高清视频监控系统本身的信息采集性是非常强的，此功能主要是由设置在前端的高清摄像机对其进行实现，并且要求技术人员所选用的摄像机光学分辨率，还要达到高清标准。同时，此设备在具体的应用中能够更好地适应现场照明条件，然后采用防护措施，与现场的环境相协调。此外，信息传输也是此系统的主要功能，主要是以有线传输方式对系统在运行过程中所产生的信息进行传输，然后采用专网，如VLAN独立网段等，保证传输距离的合理性，让此距离与选用的传输介质相匹配[2]。

如果要想利用公共网络实现对不同信息的传输，为了保证信息的准确性和安全性，这个时候还要采用数据加密技术。在此过程中，如果系统以无网络对音视频进行传输的时候，要对前端高清摄像机中的重要数据信息处理，对其进行严格加密，避免无线络因故障中断，对信息传输的安全性带来影响。同时，如果出现意外情况，数字高清摄像机还能够启动本地存储机制，对所采集的信息进行及时存储，避免信息泄露等问题的发生。

（四）高清和智能的融合技术

现如今，视频监控的分辨率得到了显著提高，但是这并不能代表数字高清视频监控系统就已经在我国的各个领域都得到了应用。因此，需要在高清视频监控系统中，融合智能化技术，实现原有标清系统不能实现的效果，如对车牌进行智能识别等，可以说促进高清和智能技术的融合应用，进一步扩大了数字高清视频监控系统的应用范围。

三、数字高清视频监控系统的传输方式

（一）网络视频

在对网络方式传输视频的特点进行分析时，发现其具有传输带宽小和组网灵活等优势，属于当前数字高清视频监控中的主要传输模式之一。但是，由于大多数的视频都会经过压缩，视频本身的画质细节和运动过程的清晰度都会受到影响，所以其会比非压缩的视频要差一些。某些对视频质量比较高的监控场合一般不会应用这种传输方式。再加上，网络方式的安全性不高，所以系统在实际的运行中非常容易受到非法访问等因素的影响，这就需要技术人员在组网设计上对此部分内容进行重点考虑（见表2）。

表2 组网设计表

（二）HD-SDI摄像机

合理应用HD-SDI方式对信息和视频进行传输，图像的质量不仅能够得到提高，还不会出现编解码延时等情况，并且此系统的安全性也是非常好的，适合一些对图像质量以及安全性有着比较高要求的场合应用。然而，HD-SDI视频的传输带宽一般都是1.485Gbps。特别是在大路数传输的过程中，此方式会比网络方式成本要高不少，并且组网方式也会受到限制，这个时候需要采用点对点的光纤传输方式[3]。

当前，为了解决HD-SDI带宽占用大等问题，技术人员对其进行了深入研究，并出现了视觉无损编码技术。此技术在接口上使用HD-SDI接口，并且在具体的传输时，还可以对高清视频进行视觉无损编码，将带宽降低到原来的1/6。此外，视觉无损编码技术还会不影响高清视频的主观感受，降低了传输成本，更保证了视频传输的高清性。

（三）光纤点到点传输

在这种传输方式中，需要明确其中的关键传输设备为网络交换机和光纤收发器，然后通过对此设备应用优势的分析，完善传输方案。同时，这种方式还具有传输数据量大、技术成熟和性价比较高等特点，比较适合在监控网络工程中应用。

（四）PON 传输

PON 是对无源光网络的一种简称，其在数字高清视频监控系统中的应用，可以实现一点到多点的光纤接入。在对 PON的上行特点进行分析时，发现其所采用的是时分多址接入方式，下行应用了广播方式，整体的网络拓扑结构是非常灵活的。

此外，无源介质在这种传输方式中的有效应用，不仅可以防止了电磁干扰，还能够大幅度降低故障发生的几率，保证信息传输的安全性和可靠性。由于PON 传输网络本身具有扁平化的特点，所以其还可以降低成本，简化的网络结构，强化设备的集成度。再加上，这种传输方式所占用的空间较小，设备本身的功耗低，能够实现节能的效果[4]。

为了进一步提高PON 传输的有效性，技术人员可以通过对关键设备的冗余保护，让 PON 的传输可靠性能够大幅度提升。在此过程中，还要借助网管功能，对其中的故障进行准确的定位和判断，从而不断减轻日后维护的工作量。

（五）无线传输

除了上述几种方式外，无线传输的优势也是比较多的，其可以一次性投资，不需要布线，本身的扩容能力强，为日后的维护工作提供了方便。特别是在一些地理环境不好的区域，无线传输方式可以说是数字高清视频监控系统的首选传输方式。但是，无线传输这种方式还存在一定的局限性，其造价高，比较容易受到磁场的干扰，所以其本身的安全性并不是特别很高，如果不是在特殊情况下，一般不会将此传输方式作为首选。

总之，不同传输方式，它们的优点也不同。因此在应用数字高清视频监控系统的过程中，用户要结合具体的情况，科学选择传输方式，减少意外事故的发生。

四、展望

新时期，随着数字化等先进技术在我国各个发展领域的有效应用，对高清视频传输提出了更高的要求，此行业在具体的发展中还面临着一定的挑战。在未来两年内，数字化高清视频传输已经成为主要发展趋势，主要是因为其画面清晰度高，智能化程度好，受到了社会群众的青睐。但是，实现对数字高清视频监控系统的建设，其挑战是非常大的[5]。

首先要有更高解像力的镜头，至少要达到800万的解像力，但是当前能够达到这个标准的设备是非常少的。同时，还需要更高的网络传输带宽，并且其本身还要具有比较大的储存容量，特别是在安防中的应用，一般需要传输1080P高清H.264码流，只有这样才能满足数字高清视频监控系统应用和运行的要求。

其次，还需要具有更高性能的编码芯片和显示能力，主要是及时发现信息在传输中的问题，呈现无损图像。但是，在对当前的应用技术和视频处理能力等进行分析时，发现相关技术数字化和自动化程度并不高，影响了对视频监控系统的数字高清设计。尤其是在日后的发展中，随着人们生活质量和需求不断地提高，对视频的清晰度和质量要求也会越来越高。

因此，更高清和数字化的视频处理和监控技术才是未来发展的大方向。但是，随着数字高清视频监控系统的不断高清化和数字化，所带来了储存空间也越来越大，那么如何在更高清的此基础上，减少储存容量也是当前技术人员和相关学者所要研究的问题。此外，在解决完节省储存空间问题后，还要重视信息之间的互联互通问题，主要是因为我们处在大数据时代下，信息的互通互联也是非常重要的，所以对数字高清视频监控系统的应用与传输的研究，要在这个大背景的基础上进行，进而为人们提供更加高清的视频[6]。

五、结束语

由此可见，技术人员在对数字高清视频监控系统进行设计和应用时，不仅要满足用户在发展的基本需求，还要保证传输方式选择的合理性和科学性，促进信息之间的安全传输。同时，在未来发展的一段时间内，还需要重点加大对数字高清视频网络传输技术的分析，创新当前的传输技术，加强对新技术地开发，保证视频图像的清晰度，进而为数字高清视频监控系统的稳定运行提供高质量的传输服务。