城市道路监控系统解决方案
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广州德特信息技术有限公司 -
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基于翔视网络视频服务器的城市道路监控系统解决方案
文：广州德特信息技术有限公司
随着城市经济的快速发展，伴随而来的是交通车辆的急剧增加。虽然道路基础设施得到了很大改善，但是交通拥挤的状况却日趋严重，从而导致*部门的管理警力投入和单位警力工作负荷也在不断增加。
为改善上述局面，各城市正在逐步推广实施各重要交通道口区域实时交通状况图像监控系统计划，即在城市各重要交通道口区域安装图像监控设备，通过图像传输通道将各路面交通情况实时上传到道路监控指挥中心，中心值班人员可以据此及时了解各区域路面状况以便调整各路口车辆数量确保交通通畅，监控路面车辆违章情况，及时发现并安排处理道路交通事等等。
一、 各种道路监控模式的分析与比较
目前，比较成熟的城市道路监控系统解决方案基本上可分为三种模式，即：基于传统的模拟监控模式的城市道路监控系统，以硬盘录像机（DVR）为核心的第二代准数字化视频监控模式的城市道路监控系统，以网络视频服务器为核心的第三代全数字化远程视频集中监控模式的城市道路监控系统。
1、 传统的模拟监控模式
传统的模拟监控模式在国内大中城市刚刚引入道路监控应用时zui为盛行，而zui近几年则日趋衰微，其主要缺陷如下：
l 传输通道敷设费用过于昂贵
由于各道路监控点和监控中心之间通常相距几公里甚至几十公里，而有效传输距离仅300米左右的视频电缆显然无法达及，常规的解决办法是在监控点和监控中心之间敷设光缆作为传输通道，光缆两端接光端机作为视频/光信号转换设备。但这种解决方案实在过于昂贵，仅光缆敷设费用就占了整个监控系统总投资费用的80%以上。
l 系统结构复杂，监控中心设备繁多，操作烦琐
系统由摄像机、监视电视墙、录像机、控制矩阵、画面分割器、解码器及其它辅助设备组成，以同轴电缆为图像传输介质，以屏蔽双绞线为控制信号传输介质，设备繁多，结构复杂，扩容性差，而且多数设备是设备，要求操作者经培训方具备相应的操作能力。
2、 以硬盘录像机为核心的第二代准数字化视频监控模式
与传统的模拟监控模式相比，基于数字硬盘录像机的准数字化视频监控系统不亚于一次飞跃。在道路监控应用中，数字硬盘录像机放置在道路监控前端和摄像机相连，可以对视频源信号进行模拟/数字转化压缩后在本地硬盘录像，并可以通过城市里的电信数据网络或其它网络通道上传到监控中心，摆脱了传统模拟监控必须敷设光缆的局限性，使系统结构大为简化。
但是，由于其本身技术架构的局限性，数字硬盘录像机始终无法解决基于网络的远程集中监控应用中的图像传输延时过长、无法实现多路同时监控、集成性差等问题。
3、 以网络视频服务器为核心的第三代全数字化远程视频集中监控模式
第三代全数字化远程视频集中监控系统是以网络为依托，以数字视频处理技术为核心，综合利用光电传感器、数字化图像处理、嵌入式计算机系统、数据传输网络、自动控制和人工智能等技术的一种全新的数字监控模式，它不仅具有第二代准数字化视频监控模式所具有的计算机快速处理能力、数字信息抗*力、便于快速查询记录、视频图像清晰及单机显示多路图像等优点，而且依托网络，真正发挥了宽带网络的优势，通过IP网络，把监控中心和网络可以到达的任何地方的监控目标组合成一个系统，真正适应了目前对视频监控系统远程、实时、集中的需求，其核心技术产品就是网络视频服务器。
在城市道路监控应用中，这种监控模式可以利用周边环境中zui便捷、经济的网络路由实现交通道口摄像机和道路监控指挥中心的实时连接，网络路由可以是宽带ADSL、电信E1专线、ISDN、城域网、单位内部专网等等。道路监控指挥中心可以随时对各交通道口的路面状况进行的监视、录像、控制管理。而且，指挥中心区域之外的*部门领导及其他相关*人员，在获得*密码后，也可以随时或在突发事件时通过联网的办公电脑观看任何地段的路面情况。
二、 翔视网络视频集中监控系统
翔视网络视频集中监控系统属于目前上的基于网络的第三代全数字远程视频集中监控系统产品，是广州德特信息技术有限公司以数字压缩及网络传输技术为核心，采用目前的MPEG-4视频数字化技术研发的符合工业标准并适应中国客户需求的IP网络视频监控产品。本产品能够充分满足客户对远程视频监控方面的需求，在技术性能上体现了目前视频监控领域中数字化和网络化两大趋势，具有高可靠性、高集成度的鲜明特点，可广泛应用于诸如对电力无人驻守变电站、电信机房、银行、道路交通、学校、海关、连锁营业场所的远程视频监控以及本地局域网络方式下的监控。本系统核心部分主要由翔视DT1000系列网络视频服务器以及翔视网络视频集中监控系统管理软件组成。在城市道路监控应用中，前者安装在前端各交通道口，主要执行将摄像机抓取的视频图像编码压缩成IP数据包并上传网络以及接收指挥中心指令控制云台镜头的功能；后者安装在道路监控指挥中心的监控电脑上，主要执行将数据还原成视频信号以及执行一系列的控制、录像、管理功能。
翔视DT1000系列网络视频服务器已通过*部安全防范报警系统产品质量监督检验测试中心检验（公沪检：031367）以及广东省*厅生产登记批准书（粤1001027号），翔视网络视频集中监控系统管理软件获广东省*颁发的软件产品登记证书（粤DGY-2002-0578）。
与目前国内的同类产品相比，翔视网络视频集中监控系统不仅在功能上更加强大，而且具备一些*的性能技术。概述如下：
六项*性能技术：
ü 高图像压缩率！
采用自适应P帧及B帧压缩技术，传输动态实时图像（352＊288，25帧/秒）平均带宽需求仅250K，使用户在同样的网络条件下可传输的视频路数提高了数倍，无形中节约了用户的网络资源投入。
ü 低传输延时性！
采用MPEG-4加强标准编码技术，远程视频传送延时不到一秒，极大地改善了远程实时监控的效果。
ü 无限制位点远程实时监控录像！
采用*流技术，可同时对无限多个监控位点图像实施远程实时监控录像。
ü 超标准图像分辨率！
*采样技术，突破同类产品352＊288标准图像分辨率，zui高可达704＊576。
ü 报警预触发录像功能！
可设置记录报警触发录像前一段时间图像，有效加强了用户对报警事件的事后追踪判断的效果。
ü ADSL自动拨号功能
国内技术，在ADSL宽带网络应用环境下，前端无须专门配备电脑即可实现ADSL自动拨号接入INTERNET网络，节省用户投入。
系统优势：
ü 组网简单、扩容方便、标准开放、功能全面，特别适用于大中型的多点、远程、实时、集中监控系统；
ü 内置IP报告器，可实现在动态IP地址网络环境下的远程自动实时监控；
ü 无须画面分割器、控制矩阵，实现1、4、9、16画面远程同屏监控，多画面智能切换轮巡，远程云镜随意控制；
ü 智能感应技术，图像移动报警，感应区域可调；
ü 图像掩码技术，防止非法篡改录象资料；
ü 多种预警形式，实时、定时、报警触发、随时启停等多种录像方式，图片抓拍打印，智能快速录像回放查询；
ü 支持多用户同时对远程一个或多个监控点实施监控录像；
ü 支持PSTN、ISDN、XDSL、DDN等多种路由方式远程监控、录像；
ü 内置WEB服务器，实现远程软件升级和管理；
ü 基于专业嵌入式平台，系统稳定可靠免维护，全中文管理界面，*分级管理，强大日志管理功能；
三、 具体应用说明
根据城市道路集中监控应用的具体特点，结合翔视网络视频集中监控系统在城市道路集中监控的实际应用经验，提出以下道路监控系统全面解决方案说明，系统结构如图一所示。
1、 系统组成
本解决方案系统组成结构简单而功能强大，具备良好的可扩展性。各功能部分采用模块化结构，非常易于扩容、组网方便、配置灵活，并具有良好的用户接口。
l 在系统增加新的道路监控点时，只须将该监控点网络视频服务器接入网络并在中心做简单配置即可；
l 系统各项功能和运行状态不受扩建影响；
l 系统具备多级组网能力以至组建全地区乃至全省的道路监控网络。
图一：城市道路集中监控系统结构示意图
本系统基本上可分为道路监控前端、传输网络及端口设备、道路监控指挥中心三部分。
1．1、道路监控前端
道路监控前端部分设备主要包括摄像机及配套云台、护罩、解码器、雨刷、支架和翔视网络视频服务器。其中，网络视频服务器作为前端核心设备，通过BNC端口连接摄像机，RS232端口连接解码器或报警探头，RJ45端口连接网络端口设备，实现
l 采集道路现场的视频图像，压缩编码后经网络上传到道路监控指挥中心；
l 在需要时，接收道路监控指挥中心发出来的指令通过解码器控制视频切换、控制镜头聚焦、近景/远景、光圈调节、控制云台上下左右和自动巡视动作；
l 根据报警设备发出的报警信息，实现警视联动录像功能，自动启动告警照明灯、警铃等受控设备，自动以字幕、声光提示报警加以说明。
翔视网络视频服务器有多种型号分别支持一路、两路、四路视频信号源，并可以根据需要简单堆叠支持更多路数视频信号源，而且可以将各道路前端所有监控对象的视频图像实时上传到远程的道路监控指挥中心并同时显示在中心屏幕上。
1．2、传输网络及端口设备
传输网络方面可以根据系统对网络的带宽要求，系统周边的网络条件，以及经济性考虑，配置zui合适的网络路由。通常每个道路监控点有2-4台摄像机，建议采用宽带ADSL、电信E1专线、城域网等可以提供500K以上上行带宽的网络路由以保证图像效果。
端口设备则视具体网络类型配备，如ADSL则端口设备为ADSL MODEM，如专线光纤则端口设备为光纤收发器。
1．3、道路监控指挥中心
道路监控指挥中心作为整个道路监控系统的“大脑”，通过网络联接各道路监控前端，完成所辖道路监控点监控图像的实时显示、控制、存储、管理等功能，其硬件系统主要由监控主机、显示设备、存储设备、打印设备等组成，其核心是运行在监控主机上的“翔视网络视频集中监控系统管理软件”。
道路监控指挥中心的监控主机安装Windows操作系统以及翔视网络视频集中监控系统管理软件，并根据保存录像资料需要配备大容量硬盘或外置存储设备，主机硬件要求P4 2G以上CPU，256M以上内存，自带32M显存显卡的工控电脑。监控主机作为监控中心的系统操作平台，主要负责接收、存储、分析、统计和查询远端道路监控点上传的视音频、告警、数据信号，同时执行强大的系统管理功能，包括管理系统用户和设定用户权限、管理和配置系统设备、对报警信息进行联动处理、作为网络服务器管理网络用户和网络设备等等。而这一切功能都是以翔视网络视频集中监控系统管理软件为核心实施的。
2、 系统功能
本系统的主要功能模块包括集散式监控、报警、录像、智能化检索回放、系统管理等等。
本系统中的翔视网络视频服务器可以将多媒体数据流集成到基于以太网和TCP/IP协议的计算机网络上。它融合了目前的数字压缩技术，使用户能在标准的以太网上实时传输全色的图像、声音和全双工的数据，无论本地或远程，网络上的任意一台电脑经*后均可成为执行监控功能。此外，经*的多个远程用户可以实时监控或任意回放一个或多个监控现场，从而为道路监控系统的集散式管理提供了条件。
本系统采用了高度并行化的体系结构，能同时独立对每路图像声音作处理，相互之间没有任何影响，保证了多路网络视频服务器每路独享25帧/秒的高性能指标（而目前市场上的大多数多路网络视频服务器产品为多路共享25帧/秒）。同时，图像的显示与录像处理等*分离，因此用户可以随时打开关闭监控画面，在画面不显示的情况下同样可以执行报警、录像等任务，不会发生因关闭屏幕画面而导致本来打开的录像功能同时关闭的情况。
2．1．1、传输速率和分辨率
前端经翔视网络视频服务器输出的每一路图像信号的传输速率可达到25帧/秒（NTSC制式为30帧/秒），zui高分辨率可达到704＊576，并且可以根据用户的实际应用需求，向下平滑调整。除了一些特殊的应用场合外，通常建议采用352＊288(PAL制式)的分辨率，从而在保证实时监控效果的前提下，zui大程度地节省录像存储和网络带宽的资源。
2．1．2、压缩率
压缩率是数字视频系统的一个重要指标。
翔视网络视频服务器具有很高的视频压缩能力。根据图像压缩的工业认可标准，未经压缩的NTSC图像要求带宽为221Mbit／s，通过翔视网络视频服务器D进行压缩后，动态图像的平均带宽为250Kbit/s，其压缩率高达1000:1。
2．1．3、支持动态IP接入方式
对于诸如ADSL宽带接入应用环境中，监控中心有静态IP而每一个监控前端为动态IP接入方式或者监控中心及每一个监控前端均为动态IP接入方式的情况下，翔视DT1000系列网络视频服务器设备内置了自主开发的名为IP Report(IP报告器)的IP解析软件，能够向用户提供一套完整的基于动态IP的INTERNET的远程视频监控解决方案，配合翔视网络视频集中监控系统管理软件，可以很方便地建立监控指挥中心和各监控点之间的。
2．1．4、ADSL自动拨号功能
在基于常规的ADSL宽带网络应用环境中，常规的网络视频服务器必须通过和ADSL Modem相连的电脑驱动拨号上网。但是，如果该ADSL仅作远程监控接入用途，那么为了一个简单的ADSL拨号功能而专门在每一个监控前端配置一台电脑，无疑造成用户设备资源的极大浪费。翔视DT1000系列网络视频服务器提供了国内同类产品中*的“ADSL自动拨号功能”，只须在设备系统配置选项中设定ADSL自动拨号功能，并输入相应的ADSL帐号和密码即可实现自动拨号上网。
2．1．5、翔视网络视频集中监控系统管理软件
翔视网络视频集中监控系统管理软件系德特公司自主开发的、和网络视频服务器硬件设备配套使用的应用软件，可安装运行在监控主机及网络上任意一台PC上。安装在监控主机上的翔视网络视频集中监控系统管理软件是整个监控系统的控制中心，执行画面显示、报警、回放、计划、系统管理控制等功能。系统zui大可以同时单屏显示16路图像信号，监控256路甚至更多路的图像信号。
2．2、录像
系统默认的录像速率为25 帧/秒（PAL制式），但用户可对录像速率进行调整，以减轻硬盘与系统的负荷。每一路视频数据录像参数均可以独立设定，相互之间不会有任何干扰。
系统录像功能包括实时录像、定时录像、运动检测预触发录像，以及报警预触发录像。
2．2．1、实时录像模式
系统提供的实时录像功能，可在需要的时候，方便迅速地启动对监控通道的录像功能，直到用户解除录像为止。
2．2．2、定时录像模式
系统提供的定时录像功能，可按日期、时间设置任意监控通道录像启动和结束期限。用户可以根据自身行业特点与要求，分配每天的各个时间段内应该执行的录像动作，使系统自动按照预先设定的计划进行操作。该功能使得很多情况下系统可以无人值守，以减少用户的人力资源消耗。
2．2．3、运动检测预触发录像模式
翔视网络视频服务器内置图像运动传感器，可以自动检测监控图像框内物体的明显移动并且在其动作范围超出限定值之后触发报警。图像运动传感器的灵敏度可在菜单中设定以满足特定应用的要求。
本系统将图像运动检测触发报警与录像功能进行联动。用户启动运动检测预触发录像功能后，系统将录像动作与运动检测触发报警动作相联动。一旦用户的监控通道检测到有物体移动，系统就开始依照用户设定的录像参数对该监控通道进行录像，直到警报解除后停止录像。需要特别指出的是，本系统的运动检测预触发录像功能还保存有运动检测报警触发*秒钟的图像信号，这一功能对用户事后的事件跟踪判断具有特别的意义。
2．2．4、报警预触发录像模式
翔视网络视频服务器提供两路透明的全双工RS232接口数据通道，可与报警采集器相连，系统可以接收外界传感器（比如红外线探测）、手动报警按钮产生的报警信号，触发录像功能启动，并且可以向其他I/O 设备发出联动信号。
用户设定报警预触发录像模式后，系统将录像动作与I/O信号报警动作相关联。一旦用户的I/O 通道发生报警，系统就开始依照用户设定的参数对特定的监控通道进行录像，直到警报解除后停止录像。
和运动检测预触发录像模式一样，报警预触发录像模式保存有报警触发*秒钟的图像信号，这一功能对用户事后的报警事件跟踪判断具有特别的意义。
2．3、智能化检索回放功能
本系统提供了智能化快速检索回放录像资料的功能。回放录像资料时，可按时间、地点、摄像机、报警事件等要素进行检索，大大降低了检索时间和复杂程度，使用户可以迅速地查找到需要的录像，并且用正常速度、快速、慢速、逐帧回放等多种方式回放，回放速度任意可调，回放画面可以快速缩放至图像的原始大小及全屏，甚至可以图像拍照、将关键的画面打印下来，便于认定和取证。
由于采用了高清晰的视频数字压缩技术和每路zui大帧速为25帧/秒的录像技术，保证了画面回放清晰流畅，杜绝了图像马赛克、边缘锯齿等现象。
本系统具有强大的报警系统互动能力，可以通过翔视网络视频服务器内置的两个RS232接口的透明通道，与报警采集器相连，接收报警信号，触发报警录像，并执行报警动作。系统的报警功能包括视频入侵报警、手动报警、传感探测信号报警、视频信号中断报警和磁盘容量空间报警。其中磁盘容量空间报警特别针对道路监控应用而设计，具体功能：除非用户启动磁盘容量空间自动覆盖功能（即磁盘容量空间被录像资料用完后，新的录像资料将逐渐覆盖zui旧的录像资料以循环利用磁盘空间），一般情况下用户可以设定一个zui大磁盘容量空间比例值，当储存的录像资料空间和磁盘空间比值超过这一设定值时，系统将报警，届时用户可以有选择地将不再需要的视频录像资料删除，也可以将需要的视频录像资料转存到其他的存储设备如可录光盘中，以便于磁盘空间容纳新的录像资料。
当报警触发后，系统会根据用户的设定，执行相应的报警动作。本系统提供监控主机声光报警和自动拨号预设手机报警两种报警方式。
2．5、日志功能
系统的每个重要的操作和事件都有详细的日志记录。日志分为三个部分：报警日志、录像日志及用户操作日志。
2．5．1、报警日志
启动系统报警功能后，一旦发生任何报警事件，系统自动将报警时间、报警事件及监控通道号写入日志。发生事件后，用户可以通过查找报警日志中的记录，察看报警时间及报警时该监控通道视频图像，从而了解相关事件的详细情况。
2．5．2、录像日志
启动任何一种录像功能时，系统都会记录监控通道号、录像功能设置情况等信息并写入录像日志。通过录像日志功能可以进行系统的调试（检验录像功能是否正常），同时也起到所有录像存盘文件的总索引的作用。
2．5．3、用户操作日志
用户操作日志中记录了用户对系统所做的任何操作，包括正常登录，登录不正确，退出系统，各项配置变更等事件。通过用户操作日志检查相关人员的操作纪录，同时也能观察是否有人试图对系统非法入侵等。
日志功能仅供拥有系统管理员级权限的用户使用，以保证系统的安全性。
2．6、安全性
2．6．1、系统分级管理
系统将中心操作员的权限分为系统管理员和操作员两个级别。系统管理员不但可以对所有监控网点执行所有操作，而且其另外一项重要的职责是分配各类操作权限给各个操作员，即所有操作员的权限均由系统管理员分配，具体可设置的操作功能包括：开关实时录像程序、系统参数配置、实时监控、回放查看、日志查看等。
系统运行期间，如果需要更改用户，不必关闭系统，只需要使用重新登录功能就可以了。此时，系统仍然维持运行，当前的任何正在进行的动作（如录像等）不会受到任何影响。
2．6．2、防止非法修改录像资料
本系统的数据使用图像掩码技术，在压缩后的每帧图像中加入了特定的文字或图像数据，可以防止录像数据被篡改；
2．6．3、防死机看门狗
防死机看门狗（WATCHDOG）功能可以保障设备的持续正常运行。当网络视频服务器硬件设备出现异常死机时，看门狗功能可以自动重新引导设备恢复正常工作。
2．6．4、备份
本系统集成了信息备份功能。当系统发出磁盘容量空间报警，或者用户有重要的监控录像需要备份时，可以使用系统的备份功能，将所需的监控录像资料转储至其他的存贮介质。
系统支持如可擦写光驱、外接磁盘阵列等可以热插拔的存贮设备，用户无需中断系统的工作就可以完成备份操作。
2．7、云台镜头控制功能
将翔视网络视频服务器的RS232接口透明数据通道和摄像机云台解码器连接，在监控主机上通过翔视网络视频集中监控系统管理软件，可以实现对云台与镜头的控制功能。
在翔视网络视频集中监控系统管理软件的图形界面，分别有转动、拉近/远、调焦、光圈等命令按钮，当用户用鼠标点击按钮时，系统发出控制指令通过云台解码器传送给云台或镜头，实现对云台和镜头的控制功能。
2．8、系统管理功能
本系统的网络视频服务器是一台嵌入式设备，一般情况下无须用户的干预便可运行。
设备的管理是通过设备内置的WEB服务器实现。操作者利用IE浏览器访问设备的WEB服务，键入正确的用户名与密码后，便可以设置设备的一些参数。
网络视频服务器采用了目前的闪存技术来保存OS和系统参数，因此即使设备掉电，也不怕数据丢失，并且当需要升级系统时，也可以远程实现。