全數字化監控系統的監控中心解決方案
一、綜述
寬帶網絡應用的日趨普及以及數字技術在安防產品中的應用，為整個安防產業帶來革命性的改變。在圖像監控產品領域，數字網絡技術的導入大大拓寬了產品的應用范圍，使得以往費用代價高昂或難以實現的遠程監控應用變得輕而易舉，遠程醫療會診、遠程幼兒看護、連鎖店遠程監控管理、街道治安遠程監控、考場遠程監控、海關進出口遠程監控、網吧遠程監控等新興應用脫穎而出，市場前景日益廣泛。
從發展的角度而言，數字監控部分取代乃至*取代模擬監控、準數字監控，僅僅是一個時間問題。根據某安防專業媒體的調查分析資料顯示：2003年國內安防業監控產品市場總額大約為30億元（不含工程費用），其中以網絡視頻服務器為代表的全數字監控產品在其中所占份額為5%；今后三年國內監控產品市場總額將會以20%的增速發展，而其中的網絡視頻服務器類數字監控產品將會以75%的增速發展，從而在三年后使其在監控產品市場中所占比例由目前的5%份額擴大到15%左右。數字監控系統不僅符合信息產業的未來發展趨勢，而且代表了監控行業的未來發展方向，蘊藏著巨大的商機和經濟效益。
作為第三代全數字化監控系統的核心產品，網絡視頻服務器正日益受到安防工程商以及zui終用戶的關注。通過網絡視頻服務器，可以將傳統攝像機捕捉的圖像進行數字化編碼壓縮處理后，通過局域網、廣域網、無線網絡、Internet或其它網絡方式傳送到網絡所延伸到的任何地方，千里之外的網絡終端用戶通過普通電腦就可以對遠程圖像進行實時的監控、錄像、管理。
但是，在基于網絡視頻服務器產品的監控系統應用解決方案設計過程中，我們經常遇到的來自安防工程商或zui終用戶的一個問題就是：如何構建基于網絡視頻服務器的全數字監控系統的監控中心解決方案？
二、傳統的模擬監控系統的監控中心架構
監控中心的主要功能是監視、控制管理和錄像。在傳統的模擬監控系統中，前端攝像機攝取的圖像通過視頻電纜或光纖傳送到監控中心。為實現圖像的監視、控制和錄像功能，監控中心配備了包括監視電視墻、錄像機、視頻切換矩陣、畫面分割器等繁多設備，系統結構復雜、操作繁瑣且占用空間（如圖一所示）。
圖一 傳統的模擬監控系統的監控中心結構示意圖
但是，或許是模擬監控系統在用戶心目中的形象慣性使然，即使在數字化時代設備愈加精簡智能化的今天，我們的監控中心大廳一個比一個大而壯觀，監控中心的屏幕一個比一個大，監控中心的監視器數量一個比一個多，媒體對這些系統的宣傳也一個比一個來勁。然而,這恰恰是用戶的舍本逐末，追求表面的監控中心的壯觀而忽略了監控中心的實際功能效果。其實，在國外，許多監控中心往往在一間不太大的屋子里,有的甚至沒有大屏幕,有的還無人值守,但功能效果不錯。而且，處于網絡時代的現代用戶，其實每個人都可以通過自己的計算機終端部分地執行監控中心的功能。
三、全數字監控中心解決方案說明
1、全數字監控系統模式
由于采用不同的網絡視頻服務器設備類型，其組建的全數字監控系統的系統結構差異較大，因此在談及全數字監控中心解決方案時，首先介紹目前主流的兩種全數字監控系統模式。
系統模式一，硬件編碼、硬件解碼。采用這種方式構建的全數字監控系統，其前端采用編碼型的網絡視頻服務器（下簡稱“編碼器”）將模擬圖像信號數字化編碼壓縮后，通過網絡傳送到監控中心；在監控中心，一方面利用電腦主機執行錄像、管理控制等功能，另一方面通過解碼型的網絡視頻服務器（下簡稱“解碼器”）將數字壓縮信號還原成模擬視頻信號在模擬監視器上顯示。其系統結構圖如圖二所示（為保證可比性，假設條件前端共有16個監控攝像機，要求監控中心配備4臺監視器每臺監視器4畫面分割顯示，下同。）。
圖二 純硬件編解碼的全數字監控系統結構圖
系統模式二：硬件編碼，軟件解碼。采用這種方式構建的全數字監控系統，其前端采用網絡視頻服務器將模擬圖像信號數字化編碼壓縮后，通過網絡傳送到監控中心。在監控中心，利用電腦運行的后臺監控管理軟件，執行信號解碼還原顯示、錄像、控制等功能，需要特別指出的是：后臺監控管理軟件將數字壓縮信號解碼成數字視頻信號并通過電腦顯示器進行數字化顯示。其系統結構圖如圖三所示。這里，電腦的數量通常根據顯示器數量對等配備。
圖三 硬件編碼、軟件解碼的全數字監控系統結構圖
2、優劣分析
l 系統中心造價
根據我們的估算，采用系統模式一組建的監控中心設備投資要高于模式二至少30%以上。以下是兩種類型網絡視頻服務器產品組建的監控中心投入設備對比表：
| | 解碼設備 | 顯示設備 | 控制管理設備 | 錄像設備 |
| 模式一 | 解碼器，與系統前端編碼器數量對等配備。 | 模擬監視器，如果需要多畫面同屏顯示，則需增加畫面分割器。 | 電腦 | 電腦數字錄像 |
| 模式二 | 軟件解碼 | 電腦顯示器 | 電腦 | 電腦數字錄像 |
| 備注 | 模式二的解碼軟件通常由廠家免費提供，因此投入為零。 | 模式二需要配備等量電腦主機，因此投入大于模式一。 | 兩種模式的投入費用基本一致。 | 模式二電腦數字錄像設備和顯示電腦主機兼用，因此投入為零。 |
l 系統顯示效果
從以上分析我們知道，系統模式一通過編碼器（即編碼型網絡視頻服務器）將前端的模擬信號數字化壓縮后傳輸至監控管理中心，在中心再通過解碼器（即解碼型網絡視頻服務器）將數字信號解壓縮并轉換成模擬信號在監視器上顯示；而系統模式二通過網絡視頻服務器將前端的模擬信號數字化壓縮后傳輸至監控管理中心，在中心通過監控主機上運行的后臺監控管理軟件將數字信號解壓縮后直接在電腦顯示器上數字化顯示。
一方面，模擬信號轉換成數字信號之后再將數字信號還原成模擬信號，必然會出現明顯的失真、衰減等；另一方面，模擬監視器的顯示效果本身就遠不如數字化高分辨率的顯示器。因此，從圖像效果上而言，系統模式一遠不如系統模式二。
l 系統功能的可操控性
無論模式一或模式二，基本上都會采用電腦作為系統控制操作設備。但是，系統模式二電腦主機運行的后臺監控管理軟件，可執行信號解碼還原顯示、畫面分割、分組輪巡、錄像、前端云鏡控制、前端網絡視頻服務器參數設置等功能，所有需要的控制功能均可以通過一臺電腦主機完成。與系統模式二相比，系統模式一電腦主機的操控功能就少了很多，比如畫面分割、分組輪巡等功能，除非再增加模擬畫面分割器、矩陣主機等設備，否則根本無法實現。
l 監控中心的可擴容性
系統的擴容主要包括前端監控點的增加、監控中心顯示畫面（顯示設備的增加以及單顯示設備上顯示畫面的增加）的增加。對于系統模式二，根據不同的擴容要求，監控中心僅需要增加顯示電腦即可。而對于系統模式一，不同的擴容要求將會導致監控中心設備的較大程度調整，除了解碼器和監視器數量的增加外，還需要增加或更換畫面分割器設備，甚至要對監控中心的系統布線進行較大程度的改造。
從以上分析比較可以看出，無論系統造價、顯示效果、功能的可操控性還是中心的可擴容性方面，系統模式二均比系統模式一更勝*。為了更清楚地說明系統模式二的監控中心結構和功能，以下以具體項目應用為例進行介紹。
四、實際應用案例說明
作為2003年廣州明星樓盤之一的廣州星河灣花園小區，其開發商從系統應用的實際需求出發，在綜合比較分析國內監控市場上各種監控模式及解決方案的基礎上，同時吸取前幾年小區一、二期工程中所采用的基于硬盤錄像機的準數字視頻監控管理系統的經驗教訓的前提下，決定在小區第三期一區樓盤中采用基于網絡視頻服務器的第三代全數字網絡視頻監控管理系統。
廣州星河灣花園小區第三期一區視頻監控管理系統工程項目，按照實際需求規劃配置108臺攝像機，分別對小區內部樓道、樓內大堂與電梯口、地下室停車場、小區周邊出入口等重要地點進行視頻圖像監控。系統共配備27臺“翔視”DT-1004V四路網絡視頻服務器，分別安放在各樓棟的弱電房內。樓棟內以及附近地下車庫的監控攝像機每4臺攝像機就近接入弱電房內的網絡視頻服務器。網絡視頻服務器連入小區內部局域網將數字圖像信號發送到監控中心。
開發商要求：系統監控中心通過電腦實現高度智能化控制管理，包括前端攝像機云臺鏡頭控制、多畫面同屏分割顯示、畫面分組自動輪巡切換、圖片抓拍、電子地圖等功能；提供實時、定時、報警觸發、隨時啟停等多種錄像模式以及對錄像資料的智能化快速回放查詢；系統監控中心要求以“電視墻”方式實時顯示所有108路圖像，并且可以任意調用、放大的圖像；系統網內的主控管理電腦可以任意調用視頻圖像的錄像資料。
根據上述要求，系統設計單位和設備廠家協商做出以下解決方式：
l 由于翔視網絡視頻服務器后臺的“翔視網絡視頻集中監控系統”管理軟件具備zui多16畫面分割顯示功能，而本系統總共有108路視頻圖像，全部要求實時錄像和顯示，因此，監控中心配置8臺電腦并安裝配套的“翔視網絡視頻集中監控系統”管理軟件，其中1臺作為監控主機，執行系統管理以及對前端網絡視頻服務器設置的功能，實時調用顯示任意一路視頻圖像或回放任意一路的歷史錄像資料，執行對任意監控點攝像機云臺鏡頭的控制，但不執行錄像功能；另外7臺電腦作為監控副機（其中6臺每臺負責系統內的16路視頻圖像的顯示、錄像功能，另外1臺負責系統內余下的12路視頻圖像的顯示、錄像功能。）執行視頻圖像的顯示、錄像功能。
l 7臺監控副機均配備17英寸顯示器，顯示器固定安放在電視墻柜里，全屏顯示直接組合成監視墻（即電視墻）；監控主機的顯示器直接擺放在操作臺上以便于日常操作管理；監控電腦機箱全部放置在機柜里。
l 考慮到操作臺空間的有限性，再加上日常控制操作以監控主機為主，因此所有電腦通過切換器共用一套鼠標鍵盤實現控制管理操作。
l 監控電腦配置為：CPU P4 2.4G，內存512M DDR，顯卡GFORCE4 128M，工控主板及機箱電源，每臺電腦內置3個120G硬盤，用于存儲錄像資料（要求保存所有視頻錄像資料1周每天24小時，之后錄像資料自動覆蓋更新。）。
通過以上“7+1”的監控中心電腦管理解決方式，不僅*實現了系統的功能要求，在圖像顯示效果上更勝于傳統方式（傳統的模擬監視器的圖像清晰度遠不如數字顯示器），而且監控中心無須配備復雜、昂貴的大路數矩陣切換系統、畫面分割器等就可以實現畫面分割、切換、調用放大等功能。
