城市视频监控系统的设计实现

李阳德

【摘要】 我国城市化进程加快，在大中城市里，由于大量的流动人口涌入，贫富差距的加速等社会矛盾的陆续上升，就业与城市接收能力的限制，导致各地在经济发展过程中出现交通、治安、资源等大量的新的城市管理难题，因此运用现代化电子技术、通信技术，新的城市视频监控系统已成为社会管理的重要工具之一。

【关键词】 视频监控 摄像机 编码 IP-SAN

一、视频监控技术发展过程

几十年的时间，视频监控系统从最初的模拟视频监控到数字视频监控再发展到现在的网络视频监控。从技术角度出发，视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统（又称闭路电视监控系统）（Closed Circuit Television，简称CCTV），到第二代基于“计算机+多媒体卡”的数字视频监控系统（DVR），到第三代完全基于IP网络的视频监控系统（IPVS）。

1.1第一代模拟视频监控系统

第一代模拟视频监控系统是传统模拟闭路视频监控系统。该系统是在1970年左右出现，并得到了大力推广和充分应用。第一代模拟监控系统的设备由四个部分组成，即前端的信号采样、中间的信号传输、后台的切换控制和显示部分。

1.2第二代视频监控系统

第二代视频监控系统又称为数字视频监控系统，其核心设备是硬盘录像机（DVR）。硬盘录像机是在1990 年初面世的，其在21世纪初获得了广泛的应用。

1.3 第三代视频监控系统

第三代视频监控系统又称为网络视频监控系统，在近十年里，其发展势头可谓迅猛，已得到市场的普遍接受。其系统构成的主要组件有网络摄像枪、编码（解码）器、监控平台、存储服务器。

二、视频监控系统关键技术介绍

视频监控系统涉及的技术很多，关键技术主要有六大类：数字视频压缩与编码技术、数字视频的网络传输技术、海量视频数据的存储技术、视频监控场景中的人/物体的识别与跟踪技术、视频监控场景中的运动检测与告警技术、IP-SAN存储技术。本文主要涉及数字编码技术和视频存储技术。

2.1 MPEG编码技术

视频编码是指利用某些压缩技术来实现不同视频格式的转换。视频传输的编码标准主要有三个：互联网应用标准、M-JPEG 标准、MPEG 标准，其由运动图像专家组制定，属于国际标准化组织。

MPEG4 支持音频和视频两种形式的编码。音频编码方面，MPEG4 通过于一定的编码工具，使混合声音与自然声音以及混合视觉与自然视频的编码得以实现。MPEG4最明显的特点是图像分辨率高而且压缩率高。

2.2 IP-SAN 存储技术

直接附加存储、网络附加存储以及存储区域网络是监控系统主要的三种存储基础架构。存储区域网络（Storage Area Networks，简称SAN），将各种存储设备集中起来形成一个存储网络，以便于数据的集中管理。

IPSAN 具有优势：

（1）建设低成本；（2）协议通用型强；（3）易于综合应用；（4）易于扩展。

三、视频监控系统传输设计与实现

3.1 传输实现方案

1）几种主要的传输方式

视频监控系统中视频信号的传输方式主要有以下几种方式。

（1）光纤传输（2）网络传输（3）无线传输（4）双绞线传输

平安城市类视频监控摄像头的安装位置一般离监控中心较远，对带宽需求更大，对网络稳定性要求更高，故采用光纤传输的方式

2）光纤传输系统的组成及实现原理

在光纤传输系统中，图像质量与三个要素有关，分别是镜头、环境和监视器。传输系统的电光信号转换器，它可以将镜头采集到的电信号转换为光信号，被载在光波上，再经光缆传输，被光电信号接收/转换器接收。此接收/转换器将接收到的光信号再次转换为电信号，并经过解调后，供监视器显示。

3.2社会治安类传输网络方案

派出所机房接入网完成对监控点多台高清网络摄像机的互联，采用接入网IP地址，通过光纤将数据汇聚至派出所监控机房。视频专网完成平台服务器、专用图像客户端等中心设备互联。

社会治安类派出所机房接入网传输网络如图1所示：

前端由一台高清摄像机与光纤收发器互联，通过光缆传输网络，打通上行链路，每个监控点需占1芯光缆，汇集至机房分中心的光信号由机架式光纤收发器还原为网络信号后上传至派出所接入网交换机。

3.3 卡口电警类传输网络方案

高清治安卡口网络传输由路口局域网、接入网和中心视频专网三部分组成。卡口电警传输网络如图2所示。前端由一部工业交换机将路面高清抓拍单元与全景球机互联，组成路口局域信息交换系统，交换机连接光纤收发器打通上行链路，每个卡点占用1芯光缆，汇聚至监控中心的光信号由光纤收发器转换信号后上传至接入机房汇聚交换机。

四、总结与展望

随着新科技的发展，在视频监控系统建设中，越来越多相关数字技术将会得到更好的普及与应用，平安城市建设目前在技术应用上也是不断创新，特别是物联网技术的高速发展，必将为城市治安视频监控系统带革命性的变化。

参 考 文 献

[1]李民英. 城市监控报警联网系统管理平台解决方案[J]. 中国安防， 2007（5）

[2]赵刚， 吴超. 浅谈视频电子警察工程系统集成[J]. 中国交通信息化， 2011（4）