【安防知識(shí)網(wǎng)】數(shù)字視頻實(shí)況組播（廣播）和監(jiān)控模塊是一套建立在標(biāo)準(zhǔn)的校園網(wǎng)基礎(chǔ)上的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于TCP/IP的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)等遠(yuǎn)程視頻實(shí)時(shí)編碼組播（廣播）和監(jiān)控、遠(yuǎn)程遙控?cái)z像機(jī)變焦和轉(zhuǎn)動(dòng)的功能。

1.引言
1.1概述
        數(shù)字視頻實(shí)況組播（廣播）和監(jiān)控模塊是一套建立在標(biāo)準(zhǔn)的校園網(wǎng)基礎(chǔ)上的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于TCP/IP的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)等遠(yuǎn)程視頻實(shí)時(shí)編碼組播（廣播）和監(jiān)控、遠(yuǎn)程遙控?cái)z像機(jī)變焦和轉(zhuǎn)動(dòng)的功能。

1.2背景
        遠(yuǎn)程視頻控制系統(tǒng)是綜合計(jì)算機(jī)IP視頻技術(shù)、視頻和音頻數(shù)據(jù)的壓縮及解壓處理技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)，它是以計(jì)算機(jī)為核心、結(jié)合IP視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)。是近年來網(wǎng)絡(luò)IP視頻應(yīng)用發(fā)展的一個(gè)新的方向，它涉及了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域多種前沿技術(shù)。遠(yuǎn)程視頻控制系統(tǒng)能將監(jiān)控信息從監(jiān)控中心釋放出來，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使其能夠到達(dá)桌面的計(jì)算機(jī)上，從而與信息管理系統(tǒng)融合在一起，更好的為管理服務(wù)，提高管理水平和效率。

1.3系統(tǒng)分為如下幾個(gè)部分：
1、管理服務(wù)端：可以設(shè)置用戶的帳號(hào)和權(quán)限，及實(shí)況編碼和組播工作站的參數(shù)
2、實(shí)況編碼和組播工作站:連接攝象機(jī)或其他視頻源，進(jìn)行實(shí)況編碼壓縮和組播服務(wù)
3、云臺(tái)轉(zhuǎn)向和變焦鏡頭控制器及軟件
4、畫面分割器和視頻切換矩陣

2.系統(tǒng)概述
        遠(yuǎn)程視頻控制系統(tǒng)是明顯優(yōu)點(diǎn)在遠(yuǎn)距離的控制方面。遠(yuǎn)程視頻控制系統(tǒng)已從傳統(tǒng)的圖像控應(yīng)用系統(tǒng)演變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程、數(shù)字媒介的綜合應(yīng)用。由于原有視頻及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的限制，視頻信息巨大的數(shù)據(jù)流量很難滿足網(wǎng)絡(luò)用戶的共享和使用需求。隨著IP視頻技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有視頻控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)的編解碼技術(shù)和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，使之區(qū)別于以往視頻控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)程視頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用涉及的領(lǐng)域非常廣泛，如遠(yuǎn)程教學(xué)圖像控制、小區(qū)保安監(jiān)控、工礦企業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控及環(huán)境監(jiān)控等。

2.1系統(tǒng)環(huán)境配置

2.2系統(tǒng)的性能及特點(diǎn)
        遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)鏡頭進(jìn)行光圈、焦距、景深距離的控制操作。[nextpage]

        對(duì)云臺(tái)可做全方位控制。系統(tǒng)可以對(duì)云臺(tái)的上下左右的轉(zhuǎn)動(dòng)以及配套的云臺(tái)護(hù)罩的相應(yīng)保護(hù)設(shè)備進(jìn)行全方位的控制。

        編碼/解碼器具有雙向通訊功能。編解碼器具有獨(dú)立的地址編碼，采用數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行尋址。語音、圖像全矩陣開關(guān)。對(duì)于音頻和視頻可以全矩陣切換和同步進(jìn)行切換。

        分布式計(jì)算機(jī)控制。系統(tǒng)由中心計(jì)算機(jī)和各級(jí)智能控制子站組成，通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成控制網(wǎng)。控制子站獨(dú)立完成某一區(qū)域的控制或?qū)崿F(xiàn)某一控制功能，使用中只需增加控制子站和在子站上增掛監(jiān)控點(diǎn)即可，所以監(jiān)控點(diǎn)的多少幾乎沒有限制且不增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，系統(tǒng)配置十分靈活，擴(kuò)展性好，極易實(shí)現(xiàn)對(duì)較大區(qū)域的控制。并且某一監(jiān)控子站本身的設(shè)備故障不影響其他子站的正常工作，系統(tǒng)整體的可靠性。

        計(jì)算機(jī)視窗圖形控制臺(tái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)文字控制鍵盤。操作人員只需鼠標(biāo)點(diǎn)按即可控制系統(tǒng)的各種設(shè)備，操作形象、簡(jiǎn)單，無須記憶各個(gè)煩瑣功能。并且控制面板和媒體播放器集成方式更加方面客戶端的操作。

        編碼控制節(jié)省控制線。系統(tǒng)各點(diǎn)均采用編碼方式總線控制，各監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備和控制設(shè)備，只需掛接在總線上即可，方便靈活；同時(shí)編碼控制提高了設(shè)備控制的可靠性，且命名控制線大大減少使布線、維修較為容易控制信號(hào)的傳輸采用RS-485（RS-442）協(xié)議，具有強(qiáng)抗干擾性、傳輸距離遠(yuǎn)。特別適合于環(huán)境惡劣的場(chǎng)所。

        易使用性。系統(tǒng)軟件在Windows下實(shí)現(xiàn)，人機(jī)界面友好，漢字菜單，圖形化標(biāo)識(shí)。無須記憶煩瑣的功能鍵盤，極易操作，使用人員幾乎不加任何培訓(xùn)，即可掌握。

        M-JPEG網(wǎng)絡(luò)視頻壓縮技術(shù)。采用國際流行的M-JPEG視頻編碼技術(shù)，壓縮比和幀率可調(diào)，動(dòng)態(tài)文件可供網(wǎng)絡(luò)用戶共享。

        大容量數(shù)字切換矩陣MCU?？山尤?2路遠(yuǎn)端E1進(jìn)行多點(diǎn)選擇和控制，具有快速切換控制視頻、語音和數(shù)據(jù)信號(hào)的能力，并將不同信號(hào)送入相應(yīng)單元。

        智能化的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理。系統(tǒng)提供支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)接口，充分滿足局域網(wǎng)內(nèi)用戶對(duì)遠(yuǎn)端站點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的統(tǒng)一控制管理，并交互使用數(shù)據(jù)、圖表、視頻等多種信息。

2.3系統(tǒng)的核心技術(shù)
        本系統(tǒng)結(jié)合目前比較先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，即圖像圖像壓縮技術(shù)、圖像控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。

2.3.1圖像壓縮技術(shù)
        視頻壓縮編碼的理論基礎(chǔ)是信息論。壓縮就是從時(shí)域、空域兩方面去除冗余信息。本系統(tǒng)采用的是MPEG編碼。MPEG是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/IEC下的一個(gè)制定動(dòng)態(tài)視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的組織，它為視頻壓縮編碼技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)用化作出了巨大貢獻(xiàn)。如針對(duì)1.5Mbps傳輸率的MPEG-1、針對(duì)HDTV的6Mbps以上傳輸速率的MPEG-2都已取得了應(yīng)用，并創(chuàng)造另外巨大的商業(yè)價(jià)值。

2.3.2圖像控制技術(shù)
        本系統(tǒng)的圖像控制意味著本地和遠(yuǎn)程端均可控制系統(tǒng)中的所有鏡頭的變化。通過矩陣轉(zhuǎn)換將多個(gè)云臺(tái)與服務(wù)器相連(多達(dá)64個(gè)云臺(tái))，云臺(tái)可控制鏡頭不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng),及變焦、聚焦、和光圈的變化，和自動(dòng)報(bào)警。從而達(dá)到本地和遠(yuǎn)程都可通過計(jì)算機(jī)控制鏡頭的目的。[nextpage]

2.3.3網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)
        采用RS-485，RS-232通訊接口以計(jì)算機(jī)為中心的監(jiān)控平臺(tái)。

        建立在TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)之上的圖像傳輸系統(tǒng)的線路可為DDN、CDMA、HDSL、ISDN、ATM、LAN、WAN、微波等。接口也可為703/V.35/RS449/網(wǎng)卡等。

3.系統(tǒng)目標(biāo)

4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.1運(yùn)行平臺(tái)
硬件平臺(tái)：系統(tǒng)主機(jī)為賽揚(yáng)以上CPU、128Ｍ以上內(nèi)存、4M以上顯存、4GB以上硬盤。接收工作站為同上。
軟件平臺(tái)：系統(tǒng)主機(jī)為中文Windows2000/NTSvr;接收工做站為windows98/NT/2000.

4.2IP視頻數(shù)字化處理單元
        視頻切換矩陣。切換矩陣的輸入可以直接與攝像機(jī)的輸出相連，實(shí)現(xiàn)了視頻的分配與全矩陣切換功能。采用差分放大使得視頻干擾降低到最小程度。此外，直接采用計(jì)算機(jī)通過串行總線進(jìn)行控制，其控制的速度達(dá)到毫秒級(jí)。切換板提供了32*16視頻切換矩陣和擴(kuò)展的接口。通過切換板之間簡(jiǎn)單的并聯(lián)就可以很方便的擴(kuò)展輸入輸出路數(shù)，擴(kuò)展后也不影響開關(guān)的控制速度。

        遠(yuǎn)程通信單元。提供了RS-485的通信接口，這是與編解碼器的接口，它具有通信速度高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。最高通信速度可達(dá)2MBPS，RS485采用差分的輸入,輸出方式，大大增強(qiáng)了抗干擾的能力。通信板上設(shè)有硬件發(fā)送和接收緩沖區(qū)可以保證通信線路上數(shù)據(jù)的可靠性，不會(huì)因?yàn)閾頂D而丟失數(shù)據(jù)。高速的通信速度，合理的緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)及高效率的編碼方式，使得單一總線上可以并入多個(gè)系統(tǒng)，而不至于通信線路顯得過分擁擠。由于總線上只限于控制指令的傳輸所以對(duì)線路的要求不高。因此，采用這種簡(jiǎn)便易行的串行總線結(jié)構(gòu)是最為現(xiàn)實(shí)可行的方法。

        數(shù)字化視頻壓縮卡。數(shù)字化視頻壓縮卡可以完成視頻的實(shí)時(shí)數(shù)字化壓縮存儲(chǔ)，然后由計(jì)算機(jī)直接處理。這樣通過軟件就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻的分屏顯示，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存，實(shí)時(shí)捕捉，資料庫查詢等功能。在系統(tǒng)中，把數(shù)字化處理單元的視頻輸出交由視頻壓縮卡處理，這樣從根本上解決了對(duì)于每一路視頻畫面進(jìn)行高質(zhì)量的壓縮，根據(jù)本中心的網(wǎng)絡(luò)帶寬情況，采用MPEG1編碼，圖像壓縮傳輸碼流帶寬可在256K-2M選擇，在１.5Ｍ帶寬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，使圖像質(zhì)量達(dá)到較高分辨率，采用標(biāo)準(zhǔn)交換格式（SIF），PAL/SECAM為352＊288像素，2路CD音質(zhì)，可處理各種大小的幀。

        編解碼器。編解碼器為最小的系統(tǒng)，它主要包括以下幾個(gè)部分：3路220V有源觸點(diǎn)開關(guān)，3路直流電源輸出，1路RS-485通信接口及云臺(tái)控制，鏡頭控制及雨刷，防護(hù)罩等的控制。實(shí)現(xiàn)的核心是單片機(jī)電路，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生相關(guān)動(dòng)作，并將信息編碼后向外發(fā)送，傳送給IP視頻監(jiān)控主機(jī)和數(shù)字化處理單元。

5.控制流程
5.1客戶控制流程[nextpage]

6．網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
        利用在中文平臺(tái)上的專用系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶與監(jiān)控系統(tǒng)的對(duì)話窗口;通過它了解本監(jiān)控系統(tǒng)所完成的多項(xiàng)功能及相應(yīng)措施,AVOnlineIP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在軟件上完成了系統(tǒng)模塊間總級(jí)聯(lián)和總管理功能.

        圖像壓縮與網(wǎng)絡(luò)發(fā)送軟件（圖像發(fā)送端），運(yùn)行在主機(jī)端的WindowsNT下，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻壓縮卡的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送應(yīng)用管理，把前端攝像機(jī)采集的視頻摸擬信號(hào)壓縮轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，同時(shí)又實(shí)時(shí)地通過特定的協(xié)議，將視頻信號(hào)以數(shù)據(jù)流的形式在局域網(wǎng)上傳輸廣播，發(fā)送給每臺(tái)工作站。對(duì)多路視頻壓縮卡，根具分配的通道序號(hào)分別管理，對(duì)視頻壓縮與傳輸?shù)拇a流帶寬可在256K-1.5M之間選擇，每路數(shù)據(jù)流又同時(shí)在網(wǎng)上發(fā)送，從而形成一個(gè)獨(dú)立管理又統(tǒng)一發(fā)送的多路視頻壓縮與發(fā)送的有機(jī)整體。

        網(wǎng)絡(luò)圖像接收軟件（圖像接收端），運(yùn)行在工作站的Win98下，可分為單路和多路接收軟件，它對(duì)發(fā)送來的視頻數(shù)據(jù)流，進(jìn)行接收與解壓，將監(jiān)視圖像呈現(xiàn)在用戶的眼前，畫面清晰而流暢，對(duì)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)有身臨其境的感覺。通過選擇通道可以接收一路或多路畫面，對(duì)每一通道的畫面都可任意放縮與移動(dòng)，是一個(gè)活動(dòng)的桌面監(jiān)視窗口，與其它管理信息窗口融一體。

        圖像壓縮與錄像軟件，運(yùn)行在主機(jī)的Winnt下,實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻的壓縮與錄制，對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)與捕捉，保存大量的視頻素材，以作為資料庫便于事后查詢。對(duì)視頻質(zhì)量同發(fā)送軟件一樣設(shè)置。

        圖像、云臺(tái)與鏡頭的控制軟件，分為主控端（主機(jī)）與分控端（用戶），使用戶對(duì)監(jiān)視圖像的各種需求得以實(shí)現(xiàn)。硬件級(jí)別上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)編解碼器和報(bào)警單元相對(duì)獨(dú)立的小系統(tǒng)功能,通過軟件,可以使得各部分聯(lián)成統(tǒng)一的整體,在軟件的控制和管理下,完成系統(tǒng)功能.編解碼器和報(bào)警單元可以向系統(tǒng)軟件報(bào)告自己系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài);同時(shí),系統(tǒng)軟件又可以控制編解碼器和報(bào)警單元完成系統(tǒng)相應(yīng)的動(dòng)作.從而實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻通道、云臺(tái)、鏡頭的控制，與接收軟件共同完成網(wǎng)絡(luò)用戶的全面監(jiān)視功能。

        綜所上述，主機(jī)、視頻壓縮卡、編碼器、圖像壓縮發(fā)送軟件、錄像軟件與主控軟件，構(gòu)成了監(jiān)視中心單元，攝像機(jī)及音頻、報(bào)警采集器為前端采集單元，網(wǎng)絡(luò)工作站及接收控制軟件為用戶接收單元，各部分協(xié)調(diào)工作，形成有機(jī)而完整的現(xiàn)代化監(jiān)視系統(tǒng)。

新型數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)功能介紹：
1、所有鏡頭均進(jìn)入矩陣,可切換任意鏡頭，并控制鏡頭上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)，及焦距變化，同一時(shí)間看到不同畫面。
2、多路輸出至TV及大屏幕上，4畫面分割可同時(shí)顯示不同畫面，并可同時(shí)進(jìn)行數(shù)字硬盤錄像。
3、可控制紅外線報(bào)警開關(guān)，報(bào)警控制。
4、通過編程實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)定時(shí)開關(guān)及智能報(bào)警切換鏡頭，立即錄像并使監(jiān)控者在報(bào)警同時(shí)看到現(xiàn)場(chǎng)，及控制鏡頭追蹤現(xiàn)場(chǎng)變化（報(bào)警機(jī)敏度小于100ms）。
5、通過局域網(wǎng)可使其他方（如主管）進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制切換，及遠(yuǎn)程錄像等功能。均為MPEG1或VCD效果。
6、對(duì)攝像頭及探測(cè)器具有可靠的保護(hù)措施.
7、系統(tǒng)性能指標(biāo)
A、視頻處理部分
B、數(shù)字錄像部分