智能網絡視頻監(jiān)控技術詳解與實踐之智能網絡視頻系統(tǒng)設計

智能網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓撲結構

    智能網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)(IVS)不再局限在視頻信號的采集、傳輸、控制與顯示，其核心應用轉變?yōu)椤盎�于IP網絡為多媒體信息建立一個綜合的管理控制平臺”，以網絡為依托，以視頻編碼壓縮/傳輸為基礎，以視頻內容分析(VCA)為亮點，構建一個智能化、網絡化、綜合應用的綜合視頻系統(tǒng)，其應用已經遠遠超過了傳統(tǒng)的“安全防范與視頻監(jiān)控”的應用范疇，變成了多元化的系統(tǒng)。

    14.1.1本書知識點回顧

    如圖14.1所示的拓撲結構即反映了本書的章節(jié)構成，現(xiàn)在回顧一下本書的知識點。

                           圖14.1

    (1)模擬系統(tǒng)：

    模擬監(jiān)控系統(tǒng)的核心是攝像機及矩陣控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)視頻采集及切換控制。

    模擬攝像機技術成熟、市場占有率高，但提升空間已不大。

    矩陣切換控制系統(tǒng)技術成熟、實際應用數量龐大，但提升空間不大。

    目前模擬監(jiān)控系統(tǒng)與DVR配合使用構成的混合架構具有大量的實際應用。

    模擬攝像機與視頻編碼器配合使用構成的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構會長期存在。

    監(jiān)視器配合解碼器完成電視墻視頻顯示是目前行業(yè)主流的應用方式。

    (2)編碼壓縮：

    編碼壓縮的目的是“進行視頻數據的壓縮從而進行存儲與傳輸”。

    編碼壓縮的實質是“通過各種方法去掉視頻數據中的各種冗余信息”。

    編碼壓縮的代價是“芯片與算法”成本，但是節(jié)省的是網絡資源與存儲成本。

    高壓縮比、高質量、低延時的壓縮算法是追求目標，如目前的H.264編碼方式。

    編碼壓縮算法的未來在于“統(tǒng)一”，算法優(yōu)化是必須的，但要確�！盎ヂ�(lián)互通”。

   

(3)DVR：

    DVR是磁帶錄像機(VCR)的“終結者”，其根本突破在于“數字化”。

    NVR不是DVR的終結者，NVR削弱了DVR的空間，但兩者可以共存。

    數字化、編碼壓縮、大容量存儲、網絡傳輸等功能是DVR的核心應用。

    嵌入式DVR、PC式DVR、混合式DVR都有各自的優(yōu)勢及生存空間。

    DVR可以各“各自為政、單兵作戰(zhàn)”，獨立構成系統(tǒng)，這是一個優(yōu)勢。

    DVR不會因為IP監(jiān)控系統(tǒng)的沖擊而全面退出市場，但DVR提升空間有限。

    (4)DVS：

    DVS的主要功能是“視頻的編碼壓縮與網絡傳輸”。

    相比DVR，DVS是更加“網絡化”的設備。

    相比IPC，DVS還不是純粹“網絡化”的設備。

    “本地緩沖、內置視頻分析”功能將會是DVS的基本配置，不是奢侈品。

    未來的DVS應該是標準的、基礎的視頻監(jiān)控系統(tǒng)器件，具有“平臺無關性”。

    未來DVS產品的競爭焦點應該在“品牌與服務”。

    (5)NVR：

    NVR的主要功能是“視頻錄像、存儲與轉發(fā)”。

    NVR與IPC、DVS配合使用構成完整的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

    目前的NVR有軟件、硬件、軟硬件等形態(tài)，但其實質是“一類軟件”而已。

    PC式NVR與嵌入式NVR的爭論中，需要注意“穩(wěn)定性”對NVR已經不是重點。

    NVR是網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的“中間件”，開放化、標準化是NVR未來的方向。

    “大容量、冗余支持、開放性、智能化”是NVR的主要考核點。

    (6)IPC：

    IPC集視頻采集、編碼壓縮、網絡傳輸等多種功能于一體。

    在大型項目中，IPC需要與NVR、管理平臺配合使用。

    視頻分析、本地存儲等功能將會是IPC的基本配置，不是奢侈品。

    IPC的未來是“高清、智能、標準化”。

    IPC的民用趨勢將為之帶來更多的發(fā)展空間。

    類似DVS，未來IPC產品的競爭焦點應該在“品牌、價格與服務”。

    (7)高清IPC：

    高清IPC的優(yōu)勢在于“高質量、多細節(jié)、大場景”。

    芯片處理能力的提升與編碼壓縮算法的提高，會加速高清IPC的普及。

    高清IPC會逐漸變成主流,如同當年的CIF分辨率向4CIF分辨率過渡一樣。

    高清的發(fā)展進程與網絡、存儲等配套環(huán)節(jié)的發(fā)展密切相關。

    (8)VCA：

    VCA的技術支撐是“計算機人工智能技術”。

    VCA的應用在兩方面，一個是事前報警，另一個是事后視頻快速索引。

    VCA的優(yōu)勢在于顛覆了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控應用模式，但是目前其效果有待提高。

    VCA不是孤立的技術，必須與視頻監(jiān)控系統(tǒng)深度集成，才能充分發(fā)揮其效能。

    智能化是網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢，毫無爭議。

    VCA模塊部署在前端、后端、前后端的模式無需“一刀切”。

    考察VCA產品的原則是“實景模擬、親身體驗、眼見為實”。

    VCA產品必須增強適用性、實用性，“效果提上去，價格降下來”是必然。

   

(9)CMS：

    CMS在小型項目中可有可無，在大型項目中是“必須的”。

    CMS的產品形態(tài)具有不確定性，可能是軟件、服務器、多服務器和服務的組合。

    CMS越來越重要，也越來越得到集成商、用戶、廠商的重視。

    未來的項目應該是CMS主導前端(DVR、DVS)，而不是現(xiàn)在的“本末倒置”。

    CMS將向專業(yè)化、定制化、集成化發(fā)展，其架構向“集中與分散”相結合發(fā)展。

    真正的CMS不再會是免費的，而且會很昂貴，但是“高成本將帶來高回報”。

    (10)存儲：

    視頻存儲的第一要素是數據的“高可靠性”。

    存儲系統(tǒng)的設計不是孤立的，與點位、用戶端、網絡情況密切相關。

    NAS、DAS、SAN都能應用在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，重點在于“怎么用”。

    當視頻內容分析技術變得成熟、普及后，視頻存儲空間需求會大大降低。

    (11)解碼顯示：

    解碼顯示的主要部件是解碼器、電視墻及客戶工作站。

    解碼顯示部分是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的終端，是人機界面。

    虛擬控制室“ControlRoom”讓監(jiān)控中心變得低成本、高效能。

    “智能工作站”完全可以代替大多數的“華麗麗的電視墻”。

    視頻分析報警功能可以使安保工作站的工作變得輕松而高效。

    PDA終端的應用將為視頻監(jiān)控帶來更多便利。

    14.1.2系統(tǒng)架構設計

    通過以上章節(jié)，整個“智能網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)”的各個元素已經呈現(xiàn)出來。但是，在實際應用中，需要根據項目的具體情況進行分析、選擇、配置合適的系統(tǒng)。智能網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計沒有固定公式，這也是其有別于樓控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、消防系統(tǒng)的明顯地方。為了達到項目的需求，可能有不同的實現(xiàn)方式，所謂“殊途同歸”。關鍵在于：在有效的成本限制條件下，選擇合適的產品及架構，并最大限度地發(fā)揮其效能。

    (1)DVR架構：

    DVR集編碼壓縮、存儲、網絡傳輸、管理于一體，可以獨立工作。

    嵌入式DVR穩(wěn)定性更高、PC式DVR的功能性更強大。

    DVR的主要存儲方式是“本地硬盤加外掛陣列”方式。

    DVR適合應用在相對“局部集中”的場合，可實現(xiàn)本地編碼、本地錄像。

    在網絡條件不是很好(帶寬有限)的情況下，DVR的本地存儲功能更有優(yōu)勢。

    混合DVR可以接入模擬攝像機、IPC及DVS，是過渡時期不錯的選擇。

    (2)NVR架構：

    相比DVR，NVR是更加開放化的設備。

    IPC及DVS的部署是NVR部署的前提。

    穩(wěn)定可靠的網絡資源是部署NVR必須考慮的基礎條件。

    NVR具有靈活的存儲實現(xiàn)方式，如NAS、DAS、SAN等。

    NVR可以具有“N+1”冗余機制，實現(xiàn)高可靠性。

    (3)存儲架構：

    DAS的優(yōu)勢在于低成本、易實施，但在性能、擴展性方面不足。

    NAS的優(yōu)勢在于易實施、易擴容，但性能一般。

    FCSAN的優(yōu)勢在于高性能、高可靠，但是成本較高。

    IPSAN的優(yōu)勢在于靈活性、擴展性。

    (4)視頻分析架構：

    獨立VCA模塊(盒子)、獨立VCA服務器、智能NVR是目前階段主要的形式。

    IPC與DVS內置VCA功能將會是未來的主流架構。

    NVR及后端服務器部署VCA模塊可以提供更高的靈活性及成本優(yōu)勢。

    VCA的優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在實時報警，在錄像索引方面也非常有效。

   

系統(tǒng)穩(wěn)定性考慮

    1.編碼器

    編碼器可以采用雙電源、雙網卡方式增強穩(wěn)定性；或者采用“N+1”冗余方式增強可靠性，以保證單機故障或更換設備時系統(tǒng)可以連續(xù)運行。

    2.NVR

    NVR可采用“N+1”冗余增強可靠性，以保證單機故障或更換設備時系統(tǒng)連續(xù)運行。

    3.CMS

    CMS可以采用“雙機冗余熱備”方式增強穩(wěn)定性，以保證系統(tǒng)無停機運行。

    4.存儲

    存儲系統(tǒng)可以采用磁盤陣列的RAID技術實現(xiàn)高可靠數據存儲。

    從前端設備IPC、DVS，到傳輸網絡、NVR、存儲設備NVR、核心管理平臺CMS都實現(xiàn)了冗余功能，保證了系統(tǒng)24小時高可靠運行，減少了因為網絡、電源、硬件、存儲、軟件等故障而導致的系統(tǒng)停機或數據丟失。

    (1)IPC是單體設備，提高穩(wěn)定性的辦法是在網絡短暫中斷時進行本地存儲。

    (2)對于大路數DVS，可以采用N+1方式進行冗余，防止單體設備軟硬件失效。

    (3)對于NVR，可以采用N+1方式進行備份，防止單體設備軟硬件失效。

    (4)對于存儲設備，可采用成熟的RAID技術實現(xiàn)冗余保護。

    (5)對于網絡，可以采用“雙網絡”實現(xiàn)高可靠性數據傳輸。

    (6)對于CMS，采用雙機熱備方式，雙機共享RAID磁盤陣列，實現(xiàn)冗余。