城市道路監控系統解決方案
隨著城市經濟的快速發展，伴隨而來的是交通車輛的急劇增加。雖然道路基礎設施得到了很大改善，但是交通擁擠的狀況卻日趨嚴重，從而導致*部門的管理警力投入和單位警力工作負荷也在不斷增加。
為改善上述局面，各城市正在逐步推廣實施各重要交通道口區域實時交通狀況圖像監控系統計劃，即在城市各重要交通道口區域安裝圖像監控設備，通過圖像傳輸通道將各路面交通情況實時上傳到道路監控指揮中心，中心值班人員可以據此及時了解各區域路面狀況以便調整各路口車輛數量確保交通通暢，監控路面車輛違章情況，及時發現并安排處理道路交通事等等。
一、各種道路監控模式的分析與比較
目前，比較成熟的城市道路監控系統解決方案基本上可分為三種模式，即：基于傳統的模擬監控模式的城市道路監控系統，以硬盤錄像機（DVR）為核心的第二代準數字化視頻監控模式的城市道路監控系統，以網絡視頻服務器為核心的第三代全數字化遠程視頻集中監控模式的城市道路監控系統。
1、傳統的模擬監控模式
傳統的模擬監控模式在國內大中城市剛剛引入道路監控應用時zui為盛行，而zui近幾年則日趨衰微，其主要缺陷如下：
傳輸通道敷設費用過于昂貴
由于各道路監控點和監控中心之間通常相距幾公里甚至幾十公里，而有效傳輸距離僅300米左右的視頻電纜顯然無法達及，常規的解決辦法是在監控點和監控中心之間敷設光纜作為傳輸通道，光纜兩端接光端機作為視頻/光信號轉換設備。但這種解決方案實在過于昂貴，僅光纜敷設費用就占了整個監控系統總投資費用的80%以上。
系統結構復雜，監控中心設備繁多，操作煩瑣
系統由攝像機、監視電視墻、錄像機、控制矩陣、畫面分割器、解碼器及其它輔助設備組成，以同軸電纜為圖像傳輸介質，以屏蔽雙絞線為控制信號傳輸介質，設備繁多，結構復雜，擴容性差，而且多數設備是設備，要求操作者經培訓方具備相應的操作能力。
2、以硬盤錄像機為核心的第二代準數字化視頻監控模式
與傳統的模擬監控模式相比，基于數字硬盤錄像機的準數字化視頻監控系統不亞于一次飛躍。在道路監控應用中，數字硬盤錄像機放置在道路監控前端和攝像機相連，可以對視頻源信號進行模擬/數字轉化壓縮后在本地硬盤錄像，并可以通過城市里的電信數據網絡或其它網絡通道上傳到監控中心，擺脫了傳統模擬監控必須敷設光纜的局限性，使系統結構大為簡化。但是，由于其本身技術架構的局限性，數字硬盤錄像機始終無法解決基于網絡的遠程集中監控應用中的圖像傳輸延時過長、無法實現多路同時監控、集成性差等問題。
3、以網絡視頻服務器為核心的第三代全數字化遠程視頻集中監控模式
第三代全數字化遠程視頻集中監控系統是以網絡為依托，以數字視頻處理技術為核心，綜合利用光電傳感器、數字化圖像處理、嵌入式計算機系統、數據傳輸網絡、自動控制和人工智能等技術的一種全新的數字監控模式，它不僅具有第二代準數字化視頻監控模式所具有的計算機快速處理能力、數字信息抗*力、便于快速查詢記錄、視頻圖像清晰及單機顯示多路圖像等優點，而且依托網絡，真正發揮了寬帶網絡的優勢，通過IP網絡，把監控中心和網絡可以到達的任何地方的監控目標組合成一個系統，真正適應了目前對視頻監控系統遠程、實時、集中的需求，其核心技術產品就是網絡視頻服務器。
在城市道路監控應用中，這種監控模式可以利用周邊環境中zui便捷、經濟的網絡路由實現交通道口攝像機和道路監控指揮中心的實時連接，網絡路由可以是寬帶ADSL、電信E1專線、ISDN、城域網、單位內部專網等等。道路監控指揮中心可以隨時對各交通道口的路面狀況進行的監視、錄像、控制管理。而且，指揮中心區域之外的*部門領導及其他相關*人員，在獲得*密碼后，也可以隨時或在突發事件時通過聯網的辦公電腦觀看任何地段的路面情況。
二、網絡視頻集中監控系統
網絡視頻集中監控系統屬于目前上的基于網絡的第三代全數字遠程視頻集中監控系統產品，是以數字壓縮及網絡傳輸技術為核心，采用目前的H.264視頻數字化技術研發的符合工業標準并適應中國客戶需求的IP網絡視頻監控產品。本產品能夠充分滿足用戶對遠程視頻監控方面的需求，在技術性能上體現了目前視頻監控領域中數字化和網絡化兩大趨勢，具有高可靠性、高集成度的鮮明特點，可廣泛應用于諸如對電力無人駐守變電站、電信機房、銀行、道路交通、學校、海關、連鎖營業場所的遠程視頻監控以及本地局域網絡方式下的監控。本系統核心部分主要由網絡視頻服務器以網絡視頻集中監控系統管理軟件組成。在城市道路監控應用中，前者安裝在前端各交通道口，主要執行將攝像機抓取的視頻圖像編碼壓縮成IP數據包并上傳網絡以及接收指揮中心指令控制云臺鏡頭的功能；后者安裝在道路監控指揮中心的監控電腦上，主要執行將數據還原成視頻信號以及執行一系列的控制、錄像、管理功能。
與目前國內的同類產品相比，網絡視頻集中監控系統不僅在功能上更加強大，而且具備一些*的性能技術。概述如下：
六項*性能技術：
高圖像壓縮率！
采用自適應P幀及B幀壓縮技術，傳輸動態實時圖像（352*288，25幀/秒）平均帶寬需求僅250K，使用戶在同樣的網絡條件下可傳輸的視頻路數提高了數倍，無形中節約了用戶的網絡資源投入。
? 低傳輸延時性！
采用H.264加強標準編碼技術，遠程視頻傳送延時不到一秒，極大地改善了遠程實時監控的效果。
無限制位點遠程實時監控錄像！
采用*流技術，可同時對無限多個監控位點圖像實施遠程實時監控錄像。
? 超標準圖像分辨率！
*采樣技術，突破同類產品352*288標準圖像分辨率，zui高可達704*576。
? 報警預觸發錄像功能！
可設置記錄報警觸發錄像前一段時間圖像，有效加強了用戶對報警事件的事后追蹤判斷的效果。
ADSL自動撥號功能
在ADSL寬帶網絡應用環境下，前端無須專門配備電腦即可實現ADSL自動撥號接入INTERNET網絡，節省用戶投入。
系統優勢：
組網簡單、擴容方便、標準開放、功能全面，特別適用于大中型的多點、遠程、實時、集中監控系統；
內置IP報告器，可實現在動態IP地址網絡環境下的遠程自動實時監控；
無須畫面分割器、控制矩陣，實現1、4、9、16畫面遠程同屏監控，多畫面智能切換輪巡，遠程云鏡隨意控制；
智能感應技術，圖像移動報警，感應區域可調；
圖像掩碼技術，防止非法篡改錄象資料；
多種預警形式，實時、定時、報警觸發、隨時啟停等多種錄像方式，圖片抓拍打印，智能快速錄像回放查詢；
支持多用戶同時對遠程一個或多個監控點實施監控錄像；
支持PSTN、ISDN、XDSL、DDN等多種路由方式遠程監控、錄像；
內置WEB服務器，實現遠程軟件升級和管理；
基于專業嵌入式平臺，系統穩定可靠免維護，全中文管理界面，*分級管理，強大日志管理功能；
三、具體應用說明
根據城市道路集中監控應用的具體特點，結合網絡視頻集中監控系統在城市道路集中監控的實際應用經驗，提出以下道路監控系統全面解決方案說明。
1、系統組成
本解決方案系統組成結構簡單而功能強大，具備良好的可擴展性。各功能部分采用模塊化結構，非常易于擴容、組網方便、配置靈活，并具有良好的用戶接口。
? 在系統增加新的道路監控點時，只須將該監控點網絡視頻服務器接入網絡并在中心做簡單配置即可；
? 系統各項功能和運行狀態不受擴建影響；
? 系統具備多級組網能力以至組建全地區乃至全省的道路監控網絡。
本系統基本上可分為道路監控前端、傳輸網絡及端口設備、道路監控指揮中心三部分。
1）道路監控前端
道路監控前端部分設備主要包括攝像機及配套云臺、護罩、解碼器、雨刷、支架和網絡視頻服務器。其中，網絡視頻服務器作為前端核心設備，通過端口連接攝像機，解碼器或報警探頭，網絡端口設備，實現采集道路現場的視頻圖像，壓縮編碼后經網絡上傳到道路監控指揮中心；
在需要時，接收道路監控指揮中心發出來的指令通過解碼器控制視頻切換、控制鏡頭聚焦、近景/遠景、光圈調節、控制云臺上下左右和自動巡視動作；
根據報警設備發出的報警信息，實現警視聯動錄像功能，自動啟動告警照明燈、警鈴等受控設備，自動以字幕、聲光提示報警加以說明。
網絡視頻服務器有多種型號分別支持一路、兩路、四路視頻信號源，并可以根據需要簡單堆疊支持更多路數視頻信號源，而且可以將各道路前端所有監控對象的視頻圖像實時上傳到遠程的道路監控指揮中心并同時顯示在中心屏幕上。
2）傳輸網絡及端口設備
傳輸網絡方面可以根據系統對網絡的帶寬要求，系統周邊的網絡條件，以及經濟性考慮，配置zui合適的網絡路由。通常每個道路監控點有2-4臺攝像機（HK-982DL），建議采用寬帶ADSL、電信E1專線、城域網等可以提供500K以上上行帶寬的網絡路由以保證圖像效果。
端口設備則視具體網絡類型配備，如ADSL則端口設備為ADSL MODEM，如專線光纖則端口設備為光纖收發器。
3）道路監控指揮中心
道路監控指揮中心作為整個道路監控系統的“大腦”，通過網絡聯接各道路監控前端，完成所轄道路監控點監控圖像的實時顯示、控制、存儲、管理等功能，其硬件系統主要由監控主機、顯示設備、存儲設備、打印設備等組成，其核心是運行在監控主機上的“網絡視頻集中監控系統管理軟件”。
道路監控指揮中心的監控主機安裝Windows操作系統以及網絡視頻集中監控系統管理軟件，并根據保存錄像資料需要配備大容量硬盤或外置存儲設備，主機硬件要求P4 2G以上CPU，1G以上內存，自帶32M顯存顯卡的工控電腦。監控主機作為監控中心的系統操作平臺，主要負責接收、存儲、分析、統計和查詢遠端道路監控點上傳的視音頻、告警、數據信號，同時執行強大的系統管理功能，包括管理系統用戶和設定用戶權限、管理和配置系統設備、對報警信息進行聯動處理、作為網絡服務器管理網絡用戶和網絡設備等等。而這一切功能都是以網絡視頻集中監控系統管理軟件為核心實施的。
2、系統功能
本系統的主要功能模塊包括集散式監控、報警、錄像、智能化檢索回放、系統管理等等。
1）集散式監控
本系統中的網絡視頻服務器可以將多媒體數據流集成到基于以太網和TCP/IP協議的計算機網絡上。它融合了目前的數字壓縮技術，使用戶能在標準的以太網上實時傳輸全色的圖像、聲音和全雙工的數據，無論本地或遠程，網絡上的任意一臺電腦經*后均可成為執行監控功能。此外，經*的多個遠程用戶可以實時監控或任意回放一個或多個監控現場，從而為道路監控系統的集散式管理提供了條件。
本系統采用了高度并行化的體系結構，能同時獨立對每路圖像聲音作處理，相互之間沒有任何影響，保證了多路網絡視頻服務器每路獨享25幀/秒的高性能指標（而目前市場上的大多數多路網絡視頻服務器產品為多路共享25幀/秒）。同時，圖像的顯示與錄像處理等*分離，因此用戶可以隨時打開關閉監控畫面，在畫面不顯示的情況下同樣可以執行報警、錄像等任務，不會發生因關閉屏幕畫面而導致本來打開的錄像功能同時關閉的情況。
2）傳輸速率和分辨率
前端網絡視頻服務器輸出的每一路圖像信號的傳輸速率可達到25幀/秒（NTSC制式為30幀/秒），zui高分辨率可達到704*576，并且可以根據用戶的實際應用需求，向下平滑調整。除了一些特殊的應用場合外，通常建議采用352*288（PAL制式）的分辨率，從而在保證實時監控效果的前提下，zui大程度地節省錄像存儲和網絡帶寬的資源。
3）壓縮率
壓縮率是數字視頻系統的一個重要指標。
網絡視頻服務器具有很高的視頻壓縮能力。根據圖像壓縮的工業認可標準，未經壓縮的NTSC圖像要求帶寬為221Mbit／s，通過網絡視頻服務器D進行壓縮后，動態圖像的平均帶寬為250Kbit/s，其壓縮率高達1000:1。
4）支持動態IP接入方式
每一個監控前端為動態IP接入方式或者監控中心
5）ADSL自動撥號功能
在基于常規的ADSL寬帶網絡應用環境中，常規的網絡視頻服務器必須通過和ADSL Modem相連的電腦驅動撥號上網。但是，如果該ADSL僅作遠程監控接入用途，那么為了一個簡單的ADSL撥號功能而專門在每一個監控前端配置一臺電腦，無疑造成用戶設備資源的極大浪費。網絡視頻服務器提供 “ADSL自動撥號功能”，只須在設備系統配置選項中設定ADSL自動撥號功能，并輸入相應的ADSL帳號和密碼即可實現自動撥號上網。
6）網絡視頻集中監控系統管理軟件
網絡視頻集中監控系統管理軟件，可安裝運行在監控主機及網絡上任意一臺PC上。安裝在監控主機上的網絡視頻集中監控系統管理軟件是整個監控系統的控制中心，執行畫面顯示、報警、回放、計劃、系統管理控制等功能。系統zui大可以同時單屏顯示16路圖像信號，監控N路的圖像信號。
7）錄像
系統默認的錄像速率為25 幀/秒（PAL制式），但用戶可對錄像速率進行調整，以減輕硬盤與系統的負荷。每一路視頻數據錄像參數均可以獨立設定，相互之間不會有任何干擾。
系統錄像功能包括實時錄像、定時錄像、運動檢測預觸發錄像，以及報警預觸發錄像。
8）實時錄像模式
系統提供的實時錄像功能，可在需要的時候，方便迅速地啟動對監控通道的錄像功能，直到用戶解除錄像為止。
9）定時錄像模式
系統提供的定時錄像功能，可按日期、時間設置任意監控通道錄像啟動和結束期限。用戶可以根據自身行業特點與要求，分配每天的各個時間段內應該執行的錄像動作，使系統自動按照預先設定的計劃進行操作。該功能使得很多情況下系統可以無人值守，以減少用戶的人力資源消耗。
10）運動檢測預觸發錄像模式
網絡視頻服務器內置圖像運動傳感器，可以自動檢測監控圖像框內物體的明顯移動并且在其動作范圍超出限定值之后觸發報警。圖像運動傳感器的靈敏度可在菜單中設定以滿足特定應用的要求。
將圖像運動檢測觸發報警與錄像功能進行聯動。用戶啟動運動檢測預觸發錄像功能后，一旦用戶的監控通道檢測到有物體移動，系統就開始依照用戶設定的錄像參數對該監控通道進行錄像，直到警報解除后停止錄像。需要特別指出的是，運動檢測預觸發錄像功能還保存有運動檢測報警觸發*秒鐘的圖像信號，這一功能對用戶事后的事件跟蹤判斷具有特別的意義。
11）報警預觸發錄像模式
網絡視頻服務器提供兩路透明的全雙工RS232接口數據通道，可與報警采集器相連，系統可以接收外界傳感器（比如紅外線探測）、手動報警按鈕產生的報警信號，觸發錄像功能啟動，并且可以向其他I/O 設備發出聯動信號。用戶設定報警預觸發錄像模式后，系統將錄像動作與I/O信號報警動作相關聯。一旦用戶的I/O 通道發生報警，系統就開始依照用戶設定的參數對特定的監控通道進行錄像，直到警報解除后停止錄像。和運動檢測預觸發錄像模式一樣，報警預觸發錄像模式保存有報警觸發*秒鐘的圖像信號。
12）智能化檢索回放功能
系統提供了智能化快速檢索回放錄像資料的功能。回放錄像資料時，可按時間、地點、攝像機、報警事件等要素進行檢索，大大降低了檢索時間和復雜程度，使用戶可以迅速地查找到需要的錄像，并且用正常速度、快速、慢速、逐幀回放等多種方式回放，回放速度任意可調，回放畫面可以快速縮放至圖像的原始大小及全屏，甚至可以圖像拍照、將關鍵的畫面打印下來，便于認定和取證。
由于采用了高清晰的視頻數字壓縮技術和每路zui大幀速為25幀/秒的錄像技術，保證了畫面回放清晰流暢，杜絕了圖像馬賽克、邊緣鋸齒等現象。
13）報警功能
系統具有強大的報警系統互動能力，可以通過網絡視頻服務器內置的兩個RS232接口的透明通道，與報警采集器相連，接收報警信號，觸發報警錄像，并執行報警動作。系統的報警功能包括視頻入侵報警、手動報警、傳感探測信號報警、視頻信號中斷報警和磁盤容量空間報警。其中磁盤容量空間報警特別針對道路監控應用而設計，具體功能：除非用戶啟動磁盤容量空間自動覆蓋功能（即磁盤容量空間被錄像資料用完后，新的錄像資料將逐漸覆蓋zui舊的錄像資料以循環利用磁盤空間），一般情況下用戶可以設定一個zui大磁盤容量空間比例值，當儲存的錄像資料空間和磁盤空間比值超過這一設定值時，系統將報警，屆時用戶可以有選擇地將不再需要的視頻錄像資料刪除，也可以將需要的視頻錄像資料轉存到其他的存儲設備如可錄光盤中，以便于磁盤空間容納新的錄像資料。
當報警觸發后，系統會根據用戶的設定，執行相應的報警動作。系統提供監控主機聲光報警和自動撥號預設手機報警兩種報警方式。
14）日志功能
系統的每個重要的操作和事件都有詳細的日志記錄。日志分為三個部分：報警日志、錄像日志及用戶操作日志。
15）報警日志
啟動系統報警功能后，一旦發生任何報警事件，系統自動將報警時間、報警事件及監控通道號寫入日志。發生事件后，用戶可以通過查找報警日志中的記錄，察看報警時間及報警時該監控通道視頻圖像，從而了解相關事件的詳細情況。
16）錄像日志
啟動任何一種錄像功能時，系統都會記錄監控通道號、錄像功能設置情況等信息并寫入錄像日志。通過錄像日志功能可以進行系統的調試（檢驗錄像功能是否正常），同時也起到所有錄像存盤文件的總索引的作用。
17）用戶操作日志
用戶操作日志中記錄了用戶對系統所做的任何操作，包括正常登錄，登錄不正確，退出系統，各項配置變更等事件。通過用戶操作日志檢查相關人員的操作紀錄，同時也能觀察是否有人試圖對系統非法入侵等。
日志功能僅供擁有系統管理員級權限的用戶使用，以保證系統的安全性。
18）系統分級管理
系統將中心操作員的權限分為系統管理員和操作員兩個級別。系統管理員不但可以對所有監控網點執行所有操作，而且其另外一項重要的職責是分配各類操作權限給各個操作員，即所有操作員的權限均由系統管理員分配，具體可設置的操作功能包括：開關實時錄像程序、系統參數配置、實時監控、回放查看、日志查看等。
系統運行期間，如果需要更改用戶，不必關閉系統，只需要使用重新登錄功能就可以了。此時，系統仍然維持運行，當前的任何正在進行的動作（如錄像等）不會受到任何影響。
19）防止非法修改錄像資料
系統的數據使用圖像掩碼技術，在壓縮后的每幀圖像中加入了特定的文字或圖像數據，可以防止錄像數據被篡改；
20）防死機看門狗
防死機看門狗功能可以保障設備的持續正常運行。當網絡視頻服務器硬件設備出現異常死機時，看門狗功能可以自動重新引導設備恢復正常工作。
21）備份
系統集成了信息備份功能。當系統發出磁盤容量空間報警，或者用戶有重要的監控錄像需要備份時，可以使用系統的備份功能，將所需的監控錄像資料轉儲至其他的存貯介質。
系統支持如可擦寫光驅、外接磁盤陣列等可以熱插拔的存貯設備，用戶無需中斷系統的工作就可以完成備份操作。
22）云臺鏡頭控制功能
網絡視頻服務器的RS232接口透明數據通道和攝像機云臺解碼器連接，在監控主機上通過網絡視頻集中監控系統管理軟件，可以實現對云臺與鏡頭的控制功能。網絡視頻集中監控系統管理軟件的圖形界面，分別有轉動、拉近/遠、調焦、光圈等命令按鈕，當用戶用鼠標點擊按鈕時，系統發出控制指令通過云臺解碼器傳送給云臺或鏡頭，實現對云臺和鏡頭的控制功能。
23）系統管理功能
系統的網絡視頻服務器是一臺嵌入式設備，一般情況下無須用戶的干預便可運行。
設備的管理是通過設備內置的WEB服務器實現。操作者利用IE瀏覽器訪問設備的WEB服務，鍵入正確的用戶名與密碼后，便可以設置設備的一些參數。
網絡視頻服務器采用了目前的閃存技術來保存OS和系統參數，因此即使設備掉電，也不怕數據丟失，并且當需要升級系統時，也可以遠程實現。
中山華康安防有限公司
2012-03-15
