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數字視頻局域網監控系統的設計與實現
【摘要】 本文主要結合傳統的閉路電視監控技術和當前視頻技術、計算機技術、通信技術的發展情況，介紹一種簡單而實用數字視頻網絡監控系統的設計與實現。 【關鍵詞】視頻 監控 網絡一。概述
監控系統發展到現在，對于傳統的閉路電視監控可以說是日臻完美，而且近年來發展勢頭特別猛，全社會的各個領域幾乎都能找到閉路電視監控系統的應用實例。但隨著時間的推移，傳統的模擬閉路電視監控系統也逐漸顯現出其不可避免的局限性，如傳輸距離不可能很遠、無法遠程監視、布線工程量大等，特別是和現在全社會的數字化趨勢形成矛盾。而計算機監控系統的優點恰好克服了模擬閉路電視的局限性，如網絡傳輸視頻流、傳輸距離遠、布線不重復、抗干擾能力強、查詢方便等。
本監控系統，因為只包括視頻部分，因而稱之為簡單多媒體網絡監控系統。它是傳統的模擬圖象監控系統與現代計算機信息技術的有機結合，它是集中了數字視頻技術，尤其是數字圖像處理及局域網傳輸視頻的新一代監控系統。該系統主要是將視頻信號和控制信號實現局域網傳輸。這樣以滿足在局域網中的各個站點都能接收到實時圖像，并能根據其所授權限及優先級別進行控制。因為它既有模擬部分又有數字部分，因而即實用、經濟又可靠。
二。本系統的特點
A. 穩定性：本系統不是純粹采用數字視頻、而是模擬和數字的結合。因而具有高度的穩 定 性和可靠性。
B.靈活性：便于實現整個系統的模塊化管理，將視頻模塊、云臺鏡頭控制模塊、局域網傳輸模塊等模塊通過計算機集中管理，大大減少了工作難度。
C.信息智能化：單一傳統的監控系統因其通用性差，不易擴展，不能網絡化等致命缺點，勢必會被歷史淘汰。而基于局域網的監控系統建立起以計算機為中心的監控平臺，為信息化的管理奠定了堅實的基礎。以計算機為控制中心，通過系統軟件實現控制界面的可視化及控制環境的數字視頻化，可以方便地實現靈活機動的智能化控制
三。本系統設計方案
A.視頻模擬處理部分
視頻模擬處理部分包括攝像機、鏡頭、云臺、解碼器、畫面分割器、視頻切換矩陣、鍵盤、監視器、長延時錄象機等傳統閉路電視監控設備。
視頻鏡頭包括帶云臺控制的鏡頭和不帶云臺的固定鏡頭。鏡頭的伸縮、拉長和云臺的移動由解碼器控制。
畫面分割器主要起著視頻轉換作用，它可以將對多個攝象機送來的視頻信號進行特定形式的組合，重新形成一路視頻信號送出去。當然也可以將錄象機的視頻信號回放。
視頻切換矩陣主要實現對視頻的分配與全矩陣切換功能。采用差分放大使得視頻干擾降低到最小程度。另外，它還通過鍵盤實現對云臺和鏡頭的控制。也可以直接采用計算機通過串口進行控制，其控制的速度達到毫秒級。切換板提供了16*5視頻切換矩陣和擴展的接口。通過切換板之間簡單的并聯就可以很方便的擴展輸入輸出路數，擴展后也不影響開關的控制速度。切換矩陣的輸入也可以直接與攝像機的輸出相連，切換板的輸出可以直接與監視器相連。視頻信號不經調制，直接進行切換，使得工程安裝更加快捷方便。視頻切換矩陣是采用可以進行二次開發功能的矩陣。
B.通信部分
模擬部分提供了RS-485的通信接口，這是與解碼器的接口，它具有通信速度高，抗干擾能力強的特點。通信板上設有硬件發送和接收緩沖區可以保證通信線路上數據的可靠性，不會因為擁擠而丟失數據。高速的通信速度，合理的緩沖區結構及高效率的編碼方式，使得單一一條總線上可以并入多個系統，而不至于通信線路顯得過分擁擠。由于總線上只限于控制指令的傳輸，所以對線路的要求不高。因此，采用這種簡便易行的串行總線結構是最為現實可行的方法。
視頻切換矩陣內帶一個轉換卡，它將RS-485轉換為RS-232,從而為計算機進一步通過切換矩陣控制解碼器創造條件。
C.視頻數字處理部分
1.運行平臺：
�。�1）、硬件：主控計算機（兼服務器）為賽揚466以上CPU、64M以上內存、16M以上顯存、10G以上硬盤。
�。�2）、軟件：
操作系統軟件
主控計算機為WINDOWS NT SERVER4.0;
接收工作站為Windows95/98.
數字視頻軟件：
視頻監控軟件（包括圖像切換、云臺/鏡頭控制）；
視頻服務和接收軟件（包括視頻控制和局域網傳輸）。
2.視頻采集壓縮卡
視頻采集壓縮卡可以完成對視頻的實時采集、數模轉換、壓縮存儲，然后由計算機直接處理。這樣通過軟件就可以實現對視頻的分屏顯示，動態儲存，實時捕捉，資料查詢等功能。本系統中把數字化處理單元的視頻壓縮等交由視頻采集壓縮卡處理，即由硬件處理。我們采用市面上比較流行且適合網絡傳輸同時性能價格比較高的AV-8 MPEG-1實時采集壓縮卡。它是基于功能強大的VideoFLOW技術，高性能的圖象壓縮處理器（ICC）和運動補償處理器（MEC）作為核心部件，壓縮處理能力高達每秒70億次操作，即使對快速運動的畫面也能達到理想的效果。更重要的是這種卡提供了相應的API函數，從而為我們進行二次開發提供了基礎和方便。
數字視頻局域網監控系統的結構圖如下：
其中#1、#2、#3為帶云臺的鏡頭。其它為固定鏡頭。實際系統中，讀者可以自行加減個數。但要注意用相應的畫面分割器和交換距陣、解碼器的匹配。
四。本系統的實現部分
本系統中攝像機和鏡頭、云臺、防護罩、監視器等傳統部分的產品基本上可以任選，但還是應當選用性價比高的產品。
本系統中畫面分割器選用高清晰度彩色十六畫面分割器，自動圖象切換，切換時間可選，具有圖象凍結功能。視頻切換距陣采用成都科力的MJ516視頻切換距陣，它輸入路數為16路，輸出路數為5路。它具有中文字符、時鐘疊加、系統開機時間查詢、內置漢字庫等強大功能。關鍵是它提供相關協議以供二次開發。
本系統軟件部分主要是利用視頻采集卡提供的API函數和視頻交換距陣提供的通信協議編制出服務軟件和接收軟件，其中視頻信號是單向，控制信號是雙向的。即通過局域網可以發布控制命令。
五。結論
本文闡述了如何在現今技術條件下，組裝成一個既經濟又可靠、又超前兼容的監控系統。本系統適合于在局域網（10/100M）上傳輸時實數字視頻圖象。是一種簡單的多媒體監控系統（只包括視頻部分）。相信，隨著計算機技術、視頻技術、控制技術、通信技術的發展，網絡監控也必然前景廣闊。
作者通信地址：武漢水利電力大學電力系電子學教研室。（郵編：430072）。柴雅靜。
電話：027-87882212-2292（o）
ā 027-88070795（h） 參考文獻楊磊。閉路電視監控系統。機械工業出版社。1999. David Bennett著。徐軍等譯。VC++5開發人員指南。機械工業出版社。1999.黎洪松。數字視頻技術及其應用。清華大學出版社。1997.玉琢。多媒體技術。清華大學出版社。1999.
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