隨著我國 “國家應(yīng)急體系”“平安城市”、“平安社會(huì)”、“平安校園”等各類安防項(xiàng)目工程在全國大量的展開及擴(kuò)展應(yīng)用，以學(xué)校安全工作為重點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)校管理，共建和諧校園，已成為當(dāng)前構(gòu)建和諧社會(huì)的整體建設(shè)目標(biāo)之一，充分體現(xiàn)了國內(nèi)社會(huì)公共安全的重要性。同時(shí)，隨著“數(shù)字校園”的建設(shè)，安防產(chǎn)品在校園中的應(yīng)用也越來越廣泛，已成為數(shù)字化校園建設(shè)的一個(gè)主要部分，幾乎包括了安防所有方面的產(chǎn)品。學(xué)校尤其是高校，面積大，建筑規(guī)模大、樓多，人群密度大。按區(qū)域來劃分的話，高校重點(diǎn)防范區(qū)域一般有教學(xué)區(qū)、生活區(qū)、公共區(qū)等，涉及到的包括校園一卡通系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)、校園緊急求助系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。

　　IP監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲(chǔ)和播放為，以智能實(shí)用的圖像分析為特色，引發(fā)了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術(shù)革命，是應(yīng)對(duì)今后高校安防系統(tǒng)擴(kuò)展的必然選擇。與當(dāng)前高校數(shù)模結(jié)合的監(jiān)控系統(tǒng)相比，IP監(jiān)控具有如下優(yōu)點(diǎn)：可在短時(shí)間內(nèi)利用現(xiàn)有資源對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控進(jìn)行組網(wǎng)，靈活方便；無需復(fù)雜繁瑣的同軸電纜布線，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，節(jié)約投資；傳輸距離可無限延長且不會(huì)造成信號(hào)衰減，圖像永遠(yuǎn)編解碼；可布置在網(wǎng)絡(luò)可達(dá)的任何區(qū)域，方便的系統(tǒng)擴(kuò)充；基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，可隨時(shí)隨地任意添加移除視頻錄像，可方便地部署多監(jiān)控中心；可利用成熟而先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)錄像冗余，安全性極大提高；模塊化的管理平臺(tái)便于增加視頻分析等功能，易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。

　　1 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)部署要點(diǎn)

　　1.1整體結(jié)構(gòu)

　　圖1是一個(gè)目前常見的數(shù)模結(jié)合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括前端攝像機(jī)、傳輸線路（電纜或光纜）、中心控制設(shè)備（視頻切換矩陣、硬盤錄像機(jī)、電視墻、管理服務(wù)器等）。

　　可以對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行替換，如圖2所示，即得到一個(gè)IP監(jiān)控系統(tǒng)：前端攝像機(jī)（添加編碼器或使用IP攝像機(jī)）、傳輸網(wǎng)絡(luò)（用網(wǎng)絡(luò)替換電纜、光纜）、中心控制系統(tǒng)（用解碼器替代視頻交換矩陣、SAN存儲(chǔ)設(shè)備替代硬盤錄像機(jī)、電視墻、管理服務(wù)器等）。可見IP監(jiān)控系統(tǒng)部署更加靈活，系統(tǒng)功能得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

　　1.1.1 前端系統(tǒng)

　　前端系統(tǒng)包括攝像機(jī)、監(jiān)聽頭、對(duì)講設(shè)備、報(bào)警探頭和編碼器等設(shè)備，編碼器支持接入攝像機(jī)和監(jiān)聽的視音頻信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換壓縮為數(shù)字信號(hào)傳送到監(jiān)控中心。編碼器支持通過RS485口對(duì)云臺(tái)、球機(jī)的控制，支持接入對(duì)講設(shè)備和報(bào)警輸出設(shè)備，滿足監(jiān)視監(jiān)聽、云鏡控制、對(duì)講和報(bào)警接收聯(lián)動(dòng)的基本需求。

　　1.1.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

　　所有編解碼器通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和監(jiān)控中心相連，實(shí)現(xiàn)各種信息的傳遞。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括接入交換機(jī)、匯聚交換機(jī)、交換機(jī)和路由器，這些設(shè)備為IP監(jiān)控系統(tǒng)提供了一個(gè)安全、可靠、靈活和高性能的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

　　1.1.3 監(jiān)控中心

　　監(jiān)控中心的設(shè)備是管理服務(wù)器，可以對(duì)前端和中心的所有設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一配置、注冊和網(wǎng)管，可以對(duì)所有用戶訪問進(jìn)行統(tǒng)一，對(duì)報(bào)警、云鏡控制、解碼輸出控制的控制指令進(jìn)行接收、轉(zhuǎn)發(fā)和聯(lián)動(dòng)處理。

　　Web服務(wù)器為用戶提供Web客戶端訪問服務(wù)，通過Web客戶端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)前端編解碼器的統(tǒng)一配置和網(wǎng)管，還可以接收解碼前端編碼器傳輸過來的數(shù)字視音頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)圖像語音監(jiān)視監(jiān)聽、云鏡控制、圖像查詢回放、報(bào)警接收、電子地圖等功能。當(dāng)前端報(bào)警時(shí)，Web客戶端可以產(chǎn)生圖像彈出、報(bào)警信息框、聲光提示等各種報(bào)警聯(lián)動(dòng)動(dòng)作。Web客戶端可以發(fā)送指令給中心解碼器解碼輸出視頻信號(hào)上電視墻，實(shí)現(xiàn)數(shù)字矩陣的功能。

　　錄像服務(wù)器可以接收指定的編碼器傳送上來的視頻流以提供高質(zhì)量的存儲(chǔ)服務(wù)。所有的存儲(chǔ)和備份都可以事先設(shè)置計(jì)劃或手動(dòng)啟動(dòng)，同時(shí)支持前端編碼器外部觸發(fā)報(bào)警和移動(dòng)幀測報(bào)警聯(lián)動(dòng)中心存儲(chǔ)功能。

　　流媒體服務(wù)器支持遠(yuǎn)程VOD點(diǎn)播服務(wù)、流轉(zhuǎn)存和實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，當(dāng)前端帶寬有，通過流轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)可以降低現(xiàn)場設(shè)備負(fù)擔(dān)和對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求。

　　客戶端的人機(jī)界面接口可以接入顯示器、監(jiān)視器、鍵盤和鼠標(biāo)，方便監(jiān)控中心操作人員監(jiān)視、控制遠(yuǎn)程圖像并進(jìn)行歷史圖像查詢，支持報(bào)警聯(lián)動(dòng)，還可以實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)場人員的可視對(duì)講、廣播。

　　1.2 前端攝像機(jī)的選擇

　　模擬攝像機(jī)理論上的分辨率是550～570線，即只能滿足D1分辨率（704×576）的標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足需要某些特定需求的監(jiān)控，因此產(chǎn)生了百萬像素的IP攝像機(jī)，分辨率可達(dá)1 280×720，甚至達(dá)到1 280×1 024，能夠輕易突破傳統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)540電視線的清晰度，將細(xì)節(jié)表現(xiàn)推上一個(gè)新的臺(tái)階[3]。

　　但高清攝像機(jī)將產(chǎn)生更高的碼流并需要更大的網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)際工程中可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)際情況酌情部署。目前，IP監(jiān)控的前端設(shè)備大多選擇模擬攝像機(jī)+視頻編碼器或D1分辨率的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

　　1.3 圖像編碼技術(shù)的選擇

　　數(shù)字圖像處理又稱為計(jì)算機(jī)圖像處理。它是指將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理的過程。早期圖像處理的目的是改善圖像的質(zhì)量，它以人為對(duì)象，以改善人的視覺效果為目的。圖像處理中，輸入的是質(zhì)量低的圖像，輸出的是改善質(zhì)量后的圖像。常見的圖像處理有圖像數(shù)字化、圖像編碼、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像分割與圖像分析等。圖像編碼是對(duì)圖像信息進(jìn)行編碼，可以壓縮圖像的信息量。多幀壓縮技術(shù)：比較多個(gè)畫面，只對(duì)變化的畫面進(jìn)行壓縮，如MPEG4、H.264圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。這三種圖像壓縮技術(shù)的比較如表1所示。

　　目前應(yīng)用前景的是H.264壓縮算法，已有多種基于該標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)面世。H.264標(biāo)準(zhǔn)中有多個(gè)閃光之處，如統(tǒng)一的VLC符號(hào)編碼，高、多模式的位移估計(jì)，基于4×4塊的整數(shù)變換，分層的編碼語法等。這些措施使得H.264算法具有很高的編碼效率，在相同的重建圖像質(zhì)量下，能夠比H.263節(jié)約50％左右的碼率。H.264的碼流結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，增加了差錯(cuò)恢復(fù)能力，能夠很好地適應(yīng)IP和無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用[4]。

　　1.4 流媒體技術(shù)的應(yīng)用

　　流媒體是指在網(wǎng)絡(luò)中使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時(shí)基媒體，如音頻、視頻或多媒體文件。而流式傳輸技術(shù)就是把連續(xù)的聲音和圖像信息經(jīng)過壓縮處理后放到網(wǎng)站服務(wù)器上，讓用戶一邊一邊收聽觀看，而不需要等待整個(gè)文件到自己的機(jī)器后才可以觀看的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。

　　IP監(jiān)控以數(shù)字視頻處理技術(shù)為，其信號(hào)傳輸具有以下特點(diǎn)：實(shí)時(shí)性，即視頻信號(hào)須實(shí)時(shí)處理，如實(shí)時(shí)壓縮、解壓縮、傳輸；同步性，即視頻信號(hào)具有分布性，但用戶終端顯示時(shí)須同步；分布性，即現(xiàn)場采集的圖像傳輸、接收、顯示的主機(jī)位于不同地點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)相連。網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用的TCP/IP協(xié)議，由于實(shí)時(shí)傳輸能力較差，并不適合IP監(jiān)控中的信號(hào)流傳輸。而流媒體技術(shù)能有效克服其他傳輸方式存在的局限性，其顯著優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為：流媒體實(shí)現(xiàn)低帶寬環(huán)境提供高質(zhì)量音頻、視頻等；智能流技術(shù)可保證不同連接速率下的用戶得到相應(yīng)質(zhì)量的媒體播放效果；流媒體多址廣播技術(shù)可顯著減少服務(wù)器負(fù)荷，同時(shí)限度節(jié)約帶寬。顯然，無論從技術(shù)還是市場角度考慮，流媒體技術(shù)應(yīng)用于IP監(jiān)控都有其他方式無可比擬的優(yōu)越性。

　　視系統(tǒng)規(guī)模及客戶訪問的需求數(shù)量，IP監(jiān)控系統(tǒng)需配置適當(dāng)數(shù)量的流媒體服務(wù)器以滿足視頻流順暢地運(yùn)行。

　　1.5 視頻存儲(chǔ)設(shè)備的選擇

　　視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展過程分模擬視頻監(jiān)控、數(shù)字視頻監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控3個(gè)階段，模擬視頻監(jiān)控時(shí)代的存儲(chǔ)設(shè)備是磁帶錄像機(jī)（VCR）；數(shù)字視頻監(jiān)控時(shí)代的代表產(chǎn)品是數(shù)字硬盤錄像機(jī)（DVR），內(nèi)置或外掛硬盤是主要的存儲(chǔ)設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、編碼器負(fù)責(zé)視頻的編碼傳輸，而存儲(chǔ)主要采用網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)，即NVR，NVR具有多種存儲(chǔ)方式，如DAS、NAS、SAN可選。DAS是直連式存儲(chǔ)，存儲(chǔ)設(shè)備直接和服務(wù)器主機(jī)連接，接口為FC或者SCSI；NAS是網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)系統(tǒng)（服務(wù)器），接口為TCP/IP；SAN是存儲(chǔ)區(qū)網(wǎng)絡(luò)，采用FC（光纖通道），將存儲(chǔ)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，接口為FC（光纖通道），當(dāng)然還有直接利用網(wǎng)絡(luò)的IPSAN架構(gòu)[5]。

　　IP監(jiān)控的視頻存儲(chǔ)主要是“寫”的過程，是將網(wǎng)絡(luò)上的視頻數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行保存或備份的過程，具有監(jiān)控點(diǎn)多（攝像頭數(shù)量多）、視頻數(shù)據(jù)流大、存儲(chǔ)時(shí)間長、24小時(shí)連續(xù)不間斷作業(yè)的特點(diǎn)，因此為IP監(jiān)控選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的方式就十分必要。目前常見的存儲(chǔ)方式是編碼器/IP攝像機(jī)+NVR（網(wǎng)絡(luò)錄像服務(wù)器）+SAN存儲(chǔ)架構(gòu)。此架構(gòu)下，NVR連接到存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，NVR服務(wù)器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)寫入到SAN中的相應(yīng)的磁盤當(dāng)中。特點(diǎn)是系統(tǒng)功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)NVR主機(jī)共享磁盤陣列，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)的擴(kuò)展比較容易；另外，SAN設(shè)備具有RAID 工作模式，支持硬盤在線插拔更換，電源冗余，散熱等可靠技術(shù)，其高速通道及塊級(jí)存儲(chǔ)特點(diǎn)能夠滿足高寫入需求，以確保穩(wěn)定、可靠的視頻存儲(chǔ)。

　　2 如何將目前高校監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)

　　既然IP監(jiān)控具有極大的優(yōu)越性和強(qiáng)大的系統(tǒng)功能，那么怎樣在充分利用現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上規(guī)劃今后的高校安防系統(tǒng)構(gòu)架就顯得極為重要。本文提供了一種解決思路供管理者參考。

　?。?）前端攝像機(jī)視使用年限予以保留，需要更換的攝像機(jī)及新增的攝像機(jī)則使用IP攝像機(jī)，在校門口、大廳、教室、圖書館等場所對(duì)畫質(zhì)要求相對(duì)較高的場合考慮設(shè)置百萬像素高清攝像機(jī)；

　　（2）全面評(píng)估學(xué)?，F(xiàn)有的安防專用網(wǎng)絡(luò)，利用各節(jié)點(diǎn)間的主干光纖重新規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，更換百兆接入交換機(jī)為千兆接入（配置帶POE供電的交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)IP攝像機(jī)的單纜接入），中心配置交換機(jī)；

　　（3）如果前端分控有硬盤錄像機(jī)并與監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)，可將其更換為多路編碼器，實(shí)現(xiàn)中心集中存儲(chǔ)錄像；

　?。?）監(jiān)控中心設(shè)置數(shù)字管理平臺(tái)，增加相應(yīng)數(shù)量的管理服務(wù)器、錄像服務(wù)器、存儲(chǔ)盤陣列及流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、Web客戶端，統(tǒng)一管理全部數(shù)字化圖像；

　?。?）監(jiān)控中心硬盤錄像機(jī)如果狀態(tài)良好，可保留并通過網(wǎng)關(guān)服務(wù)器并入數(shù)字化管理平臺(tái)（需要嵌入式DVR且提供接口協(xié)議）；

　?。?）監(jiān)控中心視情況保留模擬矩陣電視墻顯示，同時(shí)設(shè)置解碼器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化圖像的解碼上墻顯示。

　　隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日新月異，高校網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，校園網(wǎng)帶寬的充足和網(wǎng)絡(luò)的四通八達(dá)已能夠滿足IP數(shù)字監(jiān)控甚至高清視頻監(jiān)控的需要，并帶來更多的功能應(yīng)用。IP數(shù)字監(jiān)控開放性的平臺(tái)、集中管理、遠(yuǎn)程多用戶訪問的優(yōu)勢，能夠節(jié)省大量人力成本并方便地整合不同的系統(tǒng)，必將成為今后高校安防技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。