摘  要：針對高校安防監控的現狀及監控系統發展的需求，闡述了IP監控相對于模擬系統的優勢及部署的要點，對高校安防系統的改造和建設提出了一套新的思路。
關鍵詞：IP監控；安防系統；網絡

     針對高校場地分散、面積大、管理人員少、學生人數眾多、防范意識差的治安形勢，各高校基本建成了符合自己保衛要求的安防系統。其中大部分高校的視頻監控系統都是以模擬矩陣加硬盤錄像機（DVR）為中心，前端布設模擬攝像機，通過視頻電纜或光纜進行信號傳輸。這種數模結合的系統在高校安防工作中發揮了重要的作用，但其缺點同樣明顯：圖像記錄清晰度差、系統擴展困難、無法實現基于數字視頻的增值應用（如智能視頻分析）。
    IP監控系統以網絡為依托，以數字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心，以智能實用的圖像分析為特色，引發了視頻監控行業的技術革命，是應對今后高校安防系統擴展的必然選擇。與當前高校數模結合的監控系統相比，IP監控具有如下優點：可在最短時間內利用現有資源對網絡監控進行組網，靈活方便；無需復雜繁瑣的同軸電纜布線，充分利用現有網絡資源，節約投資；傳輸距離可無限延長且不會造成信號衰減，圖像永遠一次編解碼；可布置在網絡可達的任何區域，方便的系統擴充；基于網絡實現遠程管理，可隨時隨地任意添加移除視頻錄像，可方便地部署多監控中心；可利用成熟而先進的網絡存儲技術實現多站點錄像冗余，安全性極大提高；模塊化的管理平臺便于增加視頻分析等高級功能，易實現系統集成[1]。
　根據市場研究公司iSuppli的預測，IP監控系統的各種設備的市場總額將在2010年達到71億美元，遠高于2006年的7.35億美元。而到2009年底，全球IP監控攝像機市場將超越傳統的閉路電視（CCTV）攝像機市場。而在中國，國家推動“兩化融合”（工業化與信息化）工作將創造新的機遇促進IP監控的發展。產品研發、設計、生產、管理、流通等的數字化、網絡化、智能化、信息化，為我國IP監控的發展創造了新的機遇[2]。
1 網絡化數字監控系統部署要點
1.1整體結構
　 圖1是一個目前常見的數模結合的視頻監控系統結構，包括前端攝像機、傳輸線路（電纜或光纜）、中心控制設備（視頻切換矩陣、硬盤錄像機、電視墻、管理服務器等）。

    可以對部分設備進行替換，如圖2所示，即得到一個IP監控系統：前端攝像機（添加編碼器或使用IP攝像機）、傳輸網絡（用網絡替換電纜、光纜）、中心控制系統（用解碼器替代視頻交換矩陣、SAN存儲設備替代硬盤錄像機、電視墻、管理服務器等）。可見IP監控系統部署更加靈活，系統功能得到進一步加強。

1.1.1 前端系統
    前端系統包括攝像機、監聽頭、對講設備、報警探頭和編碼器等設備，編碼器支持接入攝像機和監聽的視音頻信號，并將其轉換壓縮為數字信號傳送到監控中心。編碼器支持通過RS485口對云臺、球機的控制，支持接入對講設備和報警輸出設備，滿足監視監聽、云鏡控制、對講和報警接收聯動的基本需求。
1.1.2 網絡系統
　 所有編解碼器通過網絡系統和監控中心相連，實現各種信息的傳遞。網絡設備，包括接入交換機、匯聚交換機、核心交換機和路由器，這些設備為IP監控系統提供了一個安全、可靠、靈活和高性能的基礎網絡平臺。
1.1.3 監控中心
    監控中心的核心設備是管理服務器，可以對前端和中心的所有設備進行統一配置、注冊和網管，可以對所有用戶訪問進行統一認證，對報警、云鏡控制、解碼輸出控制的控制指令進行接收、轉發和聯動處理。
    Web服務器為用戶提供Web客戶端訪問服務，通過Web客戶端可以實現對前端編解碼器的統一配置和網管，還可以接收解碼前端編碼器傳輸過來的數字視音頻信號，實現圖像語音監視監聽、云鏡控制、圖像查詢回放、報警接收、電子地圖等功能。當前端報警時，Web客戶端可以產生圖像彈出、報警信息框、聲光提示等各種報警聯動動作。Web客戶端可以發送指令給中心解碼器解碼輸出視頻信號上電視墻，實現數字矩陣的功能。
　 錄像服務器可以接收指定的編碼器傳送上來的視頻流以提供高質量的存儲服務。所有的存儲和備份都可以事先設置計劃或手動啟動，同時支持前端編碼器外部觸發報警和移動幀測報警聯動中心存儲功能。
　 流媒體服務器支持遠程VOD點播服務、流轉存和實時流轉發服務，當前端帶寬有限時，通過流轉發服務可以降低現場設備負擔和對網絡帶寬的要求。
　 客戶端的人機界面接口可以接入顯示器、監視器、專業鍵盤和鼠標，方便監控中心操作人員監視、控制遠程圖像并進行歷史圖像查詢，支持報警聯動，還可以實現和現場人員的可視對講、廣播。
1.2 前端攝像機的選擇
    模擬攝像機理論上的最高分辨率是550～570線，即只能滿足D1分辨率（704×576）的標準，無法滿足需要某些特定需求的監控，因此產生了百萬像素的IP攝像機，分辨率可達1 280×720，甚至達到1 280×1 024，能夠輕易突破傳統模擬監控系統540電視線的清晰度，將細節表現推上一個新的臺階[3]。
    但高清攝像機將產生更高的碼流并需要更大的網絡帶寬，實際工程中可根據網絡資源的實際情況酌情部署。目前，IP監控的前端設備大多選擇模擬攝像機+視頻編碼器或D1分辨率的網絡攝像機。
1.3 圖像編碼技術的選擇
　 數字化圖像需要經過相應的視頻編碼后才能進行網絡傳輸和存儲。一般說來，圖像編碼技術分為單幀壓縮和多幀壓縮，并分別對應相應的技術標準。單幀壓縮技術：每幀都作為單獨的畫面進行壓縮，如MJPEG圖像壓縮技術。多幀壓縮技術：比較多個畫面,只對變化的畫面進行壓縮，如MPEG4、H.264圖像壓縮標準。這三種圖像壓縮技術的比較如表1所示。

    目前最具應用前景的是H.264壓縮算法，已有多種基于該標準的網絡攝像機面世。H.264標準中有多個閃光之處，如統一的VLC符號編碼，高精度、多模式的位移估計，基于4×4塊的整數變換，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量下，能夠比H.263節約50％左右的碼率。H.264的碼流結構網絡適應性強，增加了差錯恢復能力，能夠很好地適應IP和無線網絡的應用[4]。
1.4 流媒體技術的應用
    IP監控以數字視頻處理技術為核心，其信號傳輸具有以下特點：實時性，即視頻信號須實時處理，如實時壓縮、解壓縮、傳輸；同步性，即視頻信號具有分布性，但用戶終端顯示時須同步；分布性，即現場采集的圖像傳輸、接收、顯示的主機位于不同地點，通過網絡相連。網絡中廣泛應用的TCP/IP協議，由于實時傳輸能力較差，并不適合IP監控中的信號流傳輸。而流媒體技術能有效克服其他傳輸方式存在的局限性，其顯著優點主要表現為：流媒體實現低帶寬環境提供高質量音頻、視頻等；智能流技術可保證不同連接速率下的用戶得到相應質量的媒體播放效果；流媒體多址廣播技術可顯著減少服務器負荷，同時最大限度節約帶寬。顯然，無論從技術還是市場角度考慮，流媒體技術應用于IP監控都有其他方式無可比擬的優越性。
    視系統規模及客戶訪問的需求數量，IP監控系統需配置適當數量的流媒體服務器以滿足視頻流順暢地運行。
1.5 視頻存儲設備的選擇
　 視頻監控技術的發展過程分模擬視頻監控、數字視頻監控及網絡視頻監控3個階段，模擬視頻監控時代的存儲設備是磁帶錄像機（VCR）；數字視頻監控時代的代表產品是數字硬盤錄像機（DVR），內置或外掛硬盤是主要的存儲設備；網絡視頻監控時代，網絡攝像機、編碼器負責視頻的編碼傳輸，而存儲主要采用網絡視頻錄像機，即NVR，NVR具有多種存儲方式，如DAS、NAS、SAN可選。DAS是直連式存儲，存儲設備直接和服務器主機連接，接口為FC或者SCSI；NAS是網絡附加存儲，采用網絡技術，通過交換機網絡連接存儲系統（服務器），接口為TCP/IP；SAN是存儲區網絡，采用FC(光纖通道)，將存儲系統網絡化，接口為FC(光纖通道)，當然還有直接利用網絡的IPSAN架構[5]。
　 IP監控的視頻存儲主要是“寫”的過程，是將網絡上的視頻數據寫入到存儲設備進行保存或備份的過程，具有監控點多（攝像頭數量多）、視頻數據流大、存儲時間長、24小時連續不間斷作業的特點，因此為IP監控選擇適當的網絡存儲的方式就十分必要。目前最常見的存儲方式是編碼器/IP攝像機+NVR（網絡錄像服務器）+SAN存儲架構。此架構下，NVR連接到存儲區域網絡，NVR服務器負責將數據寫入到SAN中的相應的磁盤當中。特點是系統功能強大，可以實現多臺NVR主機共享磁盤陣列，實現高速數據傳輸，系統的擴展比較容易；另外，SAN設備具有RAID 工作模式，支持硬盤在線插拔更換，電源冗余，專業散熱等可靠技術，其高速通道及塊級存儲特點能夠滿足高寫入需求，以確保穩定、可靠的視頻存儲。
2 如何將目前高校監控系統進行改造升級
    既然IP監控具有極大的優越性和強大的系統功能，那么怎樣在充分利用現有資源的基礎上規劃今后的高校安防系統構架就顯得極為重要。本文提供了一種解決思路供管理者參考。
　（1）前端攝像機視使用年限予以保留，需要更換的攝像機及新增的攝像機則使用IP攝像機，在校門口、大廳、教室、圖書館等場所對畫質要求相對較高的場合考慮設置百萬像素高清攝像機；
   （2）全面評估學校現有的安防專用網絡，利用各節點間的主干光纖重新規劃網絡，更換百兆接入交換機為千兆接入（最好配置帶POE供電的交換機，實現IP攝像機的單纜接入），中心配置核心交換機；
   （3）如果前端分控有硬盤錄像機并與監控中心聯網，可將其更換為多路編碼器，實現中心集中存儲錄像；
　（4）監控中心設置數字管理平臺，增加相應數量的管理服務器、錄像服務器、存儲盤陣列及流媒體轉發服務器、Web客戶端，統一管理全部數字化圖像；
　（5）監控中心硬盤錄像機如果狀態良好，可保留并通過網關服務器并入數字化管理平臺（需要嵌入式DVR且提供接口協議）；
　（6）監控中心視情況保留模擬矩陣電視墻顯示，同時設置解碼器實現數字化圖像的解碼上墻顯示。
    隨著現代計算機技術、網絡技術的日新月異，高校網絡基礎設施的不斷完善，校園網帶寬的充足和網絡的四通八達已能夠滿足IP數字監控甚至高清視頻監控的需要，并帶來更多的功能應用。IP數字監控開放性的平臺、集中管理、遠程多用戶訪問的優勢，能夠節省大量人力成本并方便地整合不同的系統，必將成為今后高校安防技術發展的必然趨勢。
參考文獻
[1] 張新橋.圖說建筑智能化系統[M].北京:中國電力出版社,2009.
[2] 梁篤國.2009年中國IP監控市場的機會與挑戰[J].安全&自動化,2009，(4):102-105.
[3] 王丹,弓怡龍.探索高清監控解決方案[J].安防技術&設計,2009，(26):98-99.
[4] 西   子.深入淺出話MPEG-X與H.26X視頻壓縮技術－V.[DB/OL]http://xichazi.blog.163.com/blog/static/268657272008019111657790,2008-01-19.
[5] 歐陽東.數字安防監控系統設計及安裝圖集[M].北京：中國建筑出版社,2007.