董向华， 杨 勇

（①91469部队，北京 100841；②海军驻成都地区通信军事代表室，四川 成都 610041）

0 引言

随着计算机技术、网络通信技术及视频压缩编码技术的飞速发展，各行各业的信息化建设不断深入，纷纷加快了信息网络平台的建设，网络已经渗透到了社会生活的各个方面。人们正逐步转向利用计算机和网络资源来提高工作效率和工作质量，甚至利用网络资源完成传统方法难以实现的梦想。基于网络平台的多媒体通信应用开始进入实用和普及化阶段。网络视频监控以强大的联网功能、灵活的使用方式受到许多行业用户的热情欢迎。

1 网络视频监控系统的概念

网络视频监控系统是以计算机（视频服务器）为核心，以现有的网络为承载平台，利用局域网高宽带、高速度的特性，集中调度和控制各种前端设备及子系统[1-2]。该系统除了能够完成对设防区域的可视监控、对前端视频/音频采集设备的远程控制等传统功能外，其最大的特点就是数字化、网络化、智能化。

视频监控系统的网络化在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限，使网络上的任何一台授权分控计算机不受时间及地域的限制，可通过网络来实现对整个大型网络监控系统的分控。系统的网络化将使整个网络系统硬件和软件资源的共享以及任务和负载的共享，这也是系统集成的一个重要概念。

2 网络视频监控系统的设计及其实现功能

网络视频监控系统，完全构架在网络平台上。硬件上采用嵌入式视频服务器技术，软件上采用图像数据库技术，符合国际数字视频、音频通讯标准和互联网（INTERNET）标准。该系统极大的发挥了网络资源共享的优势，可根据不同部门的需要，实时调用所需图像。该系统也有很强的安全管理功能，确保数据的安全性。该系统广泛用于电力、电信、交通、部队等行业。

本设计方案根据组网方式分为本地监控系统和网络监控系统两个主要部分，原理示意图如图1所示。整个系统建立在多媒体网络应用环境，同时支持TCP/IP网络传输，具有操作简便、控制灵活、弹性配置、扩充方便、保密性强等特点[3]，对每一个监控点都可进行24小时的实时监视，并可进行硬盘录像或重放，还可以根据时间日期进行录像检索。

图1 网络视频监控系统原理示意

2.1 本地视频监控系统的设计

本地监控系统主要包括前端系统和嵌入式视频服务器，如图2所示。

图2 本地监控系统示意

1）前端系统：由高分辨率彩色CCD摄象机、电动镜头、云台、防护罩、多功能解码器、视频多媒体端机等设备组成。所有前端设备均按标准监控系统前端设备规范配置，其中视频多媒体端机可实现对现场信号及音频信号的采集，还可以通过前端解码器采集报警信号，并向解码器发出控制指令，控制云台及电动镜头做各种旋转及变焦距等。采集的视频信号可以按MPEG-4或H.264压缩方式存储到硬盘上，供事后查证。在网络视频设计中，摄像机的选择需要根据现场监控距离和监控范围选用相应的定焦或变焦摄像机作为视频采集设备，同时使用室内或者室外防护罩保护摄像机。由于网络视频监控系统的监控点相对比较分散，摄象机到多媒体端机之间的距离均小于 1km，所以摄像机可直接采用通过视频电缆、音频电缆及通信控制电缆连接到插有多块视频采集卡的多媒体端机上，监控终端将捕获的视频信号转换为基于TCP/IP标准的数据包，通过RJ-45以太网接口发送到监控终端上。

2）视频服务器：前端视频压缩系统这里采用模块化的 VC3200系列嵌入式视频服务器，该系统完全脱离 PC平台，建立在嵌入式处理器和嵌入式操作系统上（而不是PC处理器和PC操作系统）。同时具备嵌入式数字硬盘录像机和嵌入式视频服务器的功能（DVR+DVS）。该系列嵌入式视频服务器，主要任务是实现对多路视音频信号的切换，并通过网络通信线路对指定的前端设备进行各种控制。其可接入多路视频图像，具有视频信号和音频信号的实时H.264全硬件同步压缩、压缩码流记录硬盘、实时视频及音频预览、视频信号和音频信号的切换、本地录像文件回放、实时网络传输、远程文件回放和下载、支持流协议（RTP/RTCP、RTSP）、支持双向语音对讲、支持IE浏览等功能。

VC3200系列嵌入式视频服务器具有这些优点：①系统功能完善，网络功能强大；②采用先进的H.264视频压缩算法，画面清晰流畅，网络带宽占用低；③采用TCP/IP技术，与现有网络完全兼容；④录像占用资源少，可长时间、大规模实时录像。

2.2 网络视频监控系统

网络视频监控功能的实现主要是通过网络视频系统软件来实现的，该系统为B/S结构[4-6]，采用SQL 2000数据库对用户权限、登录认证和图像调用等操作分别进行认证。该系统主要分为图像监控服务器和客户端两部分。

1）图像监控服务器：是网络视频监控系统的数据处理中心，主要负责用户身份认证，控制权限管理，录像处理，报警信息处理和联动时间出发等功能。主要由服务器、数字硬盘录像机（DVR）、WINDOWS NT/2000操作系统、SQL Server数据库服务器、图像数据库，WEB服务器软件及远程视频监控系统服务器软件组成。其主要有密码保护，系统访问认证，远程设备监控，多画面监视，画面全屏，多画面轮巡，控制优先权机制，系统分组，远程录像查询和回放，手动抓图，远程报警及联动控制，用户管理，电子地图等功能。

2）客户端：用户可利用连接在网上的任何一台台式机或笔记本电脑当作客户端。在安装相关监控软件之后，即可成为一个监控客户终端，用户完全摆脱了地域的限制，随时随地都能监视到本系统各监控点位的图像，并可进行控制。该用户操作界面为标准的互联网（INTERNET）浏览器。监控终端通过网络登录到系统服务器后，即可进行授权的各种视频图像监控操作，其主要具有实时图像监控，矩阵控制(可选功能)，录像的设置和操作，设备管理（仅限于系统管理员），用户管理（仅限于系统管理员），电子地图等功能。客户端建立在局域网的基础上，实际上相当于整个监控系统中的一个分控，它可以选择某一台多媒体端机，并从中选择某一个监控点的图象进行监看，还可以对其该点位的云台及电动镜头进行控制。在以太网环境下，通过TCP/IP通信协议可实现网络多级分控[7-8]，网络上的任何授权客户端都可以通过系统主机来调看任意监控现场的图像，并向前端解码器发布指令，对云台镜头进行控制。多个监视现场的图像可以在同一网络分控端的屏幕上同时显示出来。在SDH环网上，经由2 Mb/s的E1信道传输还可以实现远程多媒体监控，在控制中心可以监看数百公里以外的现场图像及监听该现场的声音，并对其摄像机的云台及镜头进行各种控制。

2.3 监控中心设备构成

本系统中的视频监控中心，拟配置Web服务器、视频监控服务器、视频交互服务器、数据库服务器各一台，配置视频终端、值勤管理终端各一台，安装电视墙（含12个监视器，大屏幕显示设备1套）及控制设备一套，如图3所示。其中监视器可采用液晶显示器，中间大屏幕显示设备采用大屏背头方式。

图3 监控中心组成

通过双绞线将这些服务器、终端连接到1台以太网交换机上，以太网交换机通过防火墙连接到路由器上，通过路由器与上级管理中心和下级监控中心互联。

3 结语

文中设计的系统——基于网络实现的视频监控系统，是集全动态视音频信号采集、监视、连续实时记录以及前端摄像机及其他辅助设备控制于一体的数字视频监控系统。它采用计算机多媒体技术、数字视频处理技术、网络通信技术以及成熟的视音频压缩技术，以计算机（工控机）为平台，以硬盘为存储介质，实现视音频信号的实时同步采集、压缩和记录，替代了传统的模拟录像及监控设备。该系统安装成本低，操作简便，全数字理念，易扩展，易升级，对于已经完成网络综合布线的区域在实施监控时不需重新布线，可充分利用现有网络资源。

该系统是构架在网络系统平台上的新一代数字视频监控系统，实现了网络化、智能化、一体化的远程视频监控[9-10]。随着网络技术的不断发展，基于网络的视频监控系统传输质量更高，传输速度更快，此系统必将广泛应用于各行各业，有很好的发展前景。

[1] 宋东球,李燕.基于 Internet技术的网络视频监控系统[J].计算技术与自动化,2012,31(01):121-125．

[2] 耿艳明,王宏远.一种基于 IP的视频监控系统设计[J].电视技术,2004(03):75-77.

[3] 吴国勇.网络视频－流媒体技术与应用[M].北京:北京邮电大学出版社,2001.

[4] 杨磊,李峰,付龙,等.电视监控实用技术[M].北京:机械工业出版社,2002.

[5] 黄凯.IP网络视频监控前端接入解决方案的研究[J].通信技术,2007,40(11):394-395.

[6] 石友康.软交换网络中的视频多媒体业务[J].电信网络技术,2003(10):6-9.

[7] 陈峰,郭爽,赵欣.基于 QT和嵌入式的视频监控系统[J].通信技术,2011,44(10):109-111.

[8] 郝光烨.基于 VPN的视频监控系统建设[J].信息安全与通信保密,2009(12):102-103,106.

[9] 唐旭辉,方勇.基于.NET的下一代网络视频监控系统的设计[J].微型计算机,2002(01):49-50．

[10] 王津琳,赵满胜.网络监控系统在局域网中的应用[J].信息安全与通信保密,2004(02):58-59.