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分布式网络视频监控系统和DVR监控系统的比较

时间:2008-7-16    来源:联特微 
    视频监控系统已经存在20多年的时间。而随着全球安防监控产业需求和相关技术的迅猛发展,数字图像压缩处理、流媒体技术、计算机网络通信、自动控制技术、智能报警技术、人工智能技术等已在安防领域得到广泛应用,安防产品的研发与革新也正在以日新月异的速度发展,传统模拟DVR监控解决方案已不能满足越来越多的网络化安防监控需求。于是,在市场需求的推动下,它从最初的完全模拟系统,逐渐发展到今天的数字化系统。其从早期使用模拟摄像机连接至磁带录像机(VCR),演变到现在的使用DVR,或者网络摄像机视频服务器,并使用PC服务器来进行视频存储,是一个逐渐走向数字化的过程。


现代安防监控发展趋势
    现代安防监控的发展趋势是数字化、网络化、集成化、智能化、标准化等,而先进的安防技术不断渗透到各个行业,在不同行业形成了各种各样的特色应用。

    数字化是21世纪的特征之一,其是以信息技术为核心的电子技术发展的必然。从数字化本地监控的典型产品代表——数字硬盘录像机(DVR)开始,数字化监控的概念开始深入人心,数字硬盘录像机今天业已向智能数字监控主机发展。从“数字安防”到“平安城市”,近年来提出的很多安防概念,都是围绕着数字化概念来展开的。


    网络数字音视频服务器(DVS)、IP摄像机、数字网络硬盘录像机(NVR)等等,这些产品都是与网络应用紧密相关的,而越来越多的系统也在逐渐强调网络应用。系统的网络化在某种程度上打破了布防区域和设备扩展的地域及数量界限,它也将使整个网络系统硬件和软件资源实现共享,同时任务和负载也可进行共享。


    过去我们能看到一些红外探测报警系统和视频监控系统由不同厂家提供产品,无法很好进行融合集成的现象,而类似的问题在今天已经可以得到很好地解决了。通过串行通信、总线通信、网络通信以及一些硬件接口技术,我们可以很好地将各种产品进行融合集成,形成功能较为完善的系统。


DVR监控系统
    上个世纪九十年代末期,在韩国DVR技术首先引进中国后,国内企业逐步从开始的组装、模仿到研发自主知识产权的DVR产品,在短时间内取得了巨大的发展,而DVR也带动了数字化本地监控系统的发展。


    不过,基于DVR的系统实际上只是一个半数字化系统。DVR技术的主要原理是利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集、处理、存储,利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示。传统模拟DVR监控系统采用DVR完成视频信息的存储、显示器屏幕显示,在一些保安监控室中往往会使用模拟矩阵,通过模拟矩阵切换视频上屏幕墙监视器显示。


    传统模拟DVR监控系统安装调试相对简单,广泛应用于一些中小规模的集中监控系统中,DVR在其中主要完成视频信号的数字化和存储,通过矩阵切换模拟视频上电视墙显示,可以达到很好的图像效果。其典型系统结构如图1所示。


分布式网络视频监控系统
    分布式网络视频监控系统是基于现代计算机网络技术、流媒体技术的分布式应用系统,采用分布式应用模式,系统能够很方便地扩容和部署。对于网络应用要求较高的视频监控系统,往往需要采用分布式应用模式,例如在“平安城市”项目中,社会治安动态视频监控系统临时构建的应急指挥中心,要求在监控网络中任意一个节点上都能快速构建网络监控应用。

    网络技术的快速发展和普及,使得更多的系统通过IP网络互联起来,由此所带来的技术和产品创新,也在不断地提高企业的工作效率和降低运营成本。基于分布式网络视频监控技术,未来可以满足安防系统的各子系统通过网络互联,实现一体化集成应用。在这样的背景下,用户对安防系统也有了更高的要求,希望视频监控、门禁、消防、入侵检测、周界防范等系统能够联动起来,实现“牵一发而动全身”的效果,从而提高对防护对象的保护程度,缩减响应时间,有效避免灾难的发生或降低灾难损失,通过网络实现各个子系统的互联互动。


    分布式网络视频监控系统使用的关键技术是流媒体技术。流媒体技术是采用流技术,即其把连续的影像和声音信息通过压缩处理,在网络上实施多媒体信息的实时传输与播放。经过压缩、复合后的多媒体数据,需要采用流媒体技术在网络上进行可靠的实时传输,由音视频服务器把多媒体信息向用户终端连续地实时传送。这种流式传输系统的多媒体信息数据经特定压缩方式被解析成压缩包,由流媒体服务器向用户终端顺序或实时传送,用户只需经过几秒的启动延时便可进行观看。


    系统前端设备采用DVR/DVS完成音视频信号的采集,通过IP网络将压缩后的流媒体数据传输至监控中心,在监控中心通过数字矩阵投影工作站完成视频解码上电视墙显示,其在IP网络的任意一个节点上均可安装客户端工作站,实现客户端视频监控应用。通过流媒体服务器可以解决前端网络传输瓶颈,实现多客户端应用部署。系统软件支持C/S(客户端/服务器)和B/S(浏览器/服务器)相结合的模式,系统发布与部署十分简易。图2是一个典型的简易系统图,实际系统还可支持多级多层组网模式,系统可多级组成,具有灵活的权限管理,在骨干网络断开或服务器故障时可离线运行。


两种系统的技术对比
    传统模拟DVR监控系统的应用技术相当成熟,也非常稳定,在很多中小型视频监控项目中有着广泛应用。而分布式网络视频监控系统则可以很方便地集成网络硬盘录像机、网络视频服务器、网络摄像机,实现多级分层应用,是较大规模视频监控系统的未来发展趋势,相对于模拟监控系统结构要复杂。

    在系统结构方面,采用传统模拟DVR监控系统构建的中小规模监控系统结构简单,施工、调试、维护相对便捷。分布式网络视频监控系统构建的监控系统结构相对复杂一些,考虑到网络应用,需要施工调试人员具备一定的网络知识基础。

    在图像保真度方面,传统模拟DVR监控系统采集的图像直接通过模拟矩阵上监视器显示,或者数字化以后通过DVR的显示器显示,图像保真度较好。在分布式网络视频监控系统中,经过数字化压缩后的视频信息,通过解码后图像显示会有一些损失,图像保真度要差一些。 


    在施工布线方面,模拟DVR监控系统对电源集中供电、视频信号单点接地、模拟信号抗电磁干扰均有一定要求。在分布式网络视频监控系统中,前端设备如采用网络视频服务器、网络摄像机,前端直接数字化,减少了工程施工时电源集中供电、视频信号单点接地、模拟信号抗电磁干扰的难度,则上述模拟系统中的施工布线问题可忽略。同时,考虑到电源集中供电等因素必然会增加布线成本,分布式网络视频监控系统可节约供电电源布线成本。对于已有5类综合布线的系统,不能利用现有综合布线的网络优势,模拟系统线缆布线成本较高。对于具有网络布线的系统,分布式网络视频监控系统可充分利用网络资源构建网络视频应用,减少模拟方式布线成本。


    在系统安全性方面,模拟DVR监控系统一般不考虑网络应用,因此可避免受到网络病毒攻击导致的软件故障。分布式网络视频监控系统是联网系统,容易受到网络病毒的影响,在网络安全方面需要重视。


    在系统实时性方面,模拟DVR监控系统采集视频直接显示,使用总控键盘通过RS-485总线可直接控制前端摄像机云台、镜头,系统视频图像延时小,控制操作灵活。分布式网络视频监控系统的网络应用客户端通过网络获取流媒体数据,解码显示视频,摄像机云台、镜头控制命令要经过网络转发,一般具有一定的传输和响应延时,系统延时相对模拟DVR监控系统大一些。分布式网络视频监控系统通过多级组网和互联导致系统的实时性下降,系统网络互联层级太多会导致较高延时。


    在网络应用方面,模拟DVR监控系统一般不能满足网络化应用需求,对于多级监控管理模式的系统,模拟信号远程传输复用的成本较高。分布式网络视频监控系统可灵活组网,构建分布式网络应用,能够满足网络化应用需求。


分布式网络视频监控系统的发展
    数字化进程的发展,未来模拟监控系统都可能升级到网络视频监控系统。典型模拟DVR监控方式可能升级为网络DVR+数字矩阵方式,数字矩阵主机将逐渐替代模拟矩阵。数字化过程将由中心系统逐渐过渡到前端,IP监控成为主要的监控方式。


    分布式网络视频监控系统的关键应用技术是流媒体软件,设计优良的软件系统可确保系统多级分层组网的可靠与稳定,同时软件可兼容多个厂家设备,满足系统升级及扩容需要。如某公司针对分布式网络视频监控需要开发的Observer流媒体监控软件,可兼容集成国内外知名厂家的DVS/DVR/IP-Camera,也有了成熟稳定的工程应用案例。


    数字化是视频监控发展的大势所趋,随着计算机网络建设日益发展,IP监控将成为未来监控发展的主要趋势。可以设想一下,随着IP网络的推广,未来前端摄像机都是通过IP网络联网。如同数码MP3替代磁带随身听一样,网络摄像机在未来极有可能替代今天的模拟摄像机,分布式网络视频监控系统在未来将成为主要的应用模式。