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浅谈网络视频服务器在监控系统中的应用
    网络视频服务器(DVS)是近年来发展迅速的一种视频处理设备,应用于监控系统具有使用方便、技术先进、配置灵活、造价低的特点,本文就网络视频服务器应用于监控系统的条件,设备选择,系统结构几个方面作介绍。
    视频服务器简介
    网络视频服务器是在数字硬盘录像机的基础上发展起来的网络视频设备。在闭路监控系统中,利用网络平台进行视频传输,得到了广泛应用,这主要还是由于作为运行平台的网络发展和普及迅速,远程图像的传输和控制的实现方式目前有两种,一种是以数字硬盘录像机为核心构成的监控系统,视频图像通过同轴电缆传输到硬盘录像机的视频输入端口,由硬盘录像机实现视频数字化,远程客户端通过控制软件实现了远端的监控图像传输和控制,由于监视点到硬盘录像机输入接口端还是采用模拟传输方式,传输距离受到了限制,适合于监视点相对集中的监控系统。另一种方式,就是采用网络视频服务器,网络视频服务器通常设置在监视点附近,自带嵌入式系统和RJ45接口,摄像机输出的视频信号直接在监视点附近数字化,远端客户端通过控制软件实现远程的控制。视频监控由模拟走向数字,而与视频监控数字化相伴随的必然是网络化。而在目前的视频监控市场上,硬盘记录与网络传输两项功能却是分离的,DVR强调的是记录,DVS强调的是网络;DVR侧重的是现场监看和事后复核,DVS强调的是远程实时监看和网络存储。但随着网络环境的日益改善,DVS的需求必然会日益增强。从技术上讲,DVR和DVS可以完美结合,只要对一个视频源进行两次编码,即可实现记录与网传功能的同时实现。
    与数字硬盘录像机相同,网络视频服务器目前常采用的标准格式也是两种,
    H.264
    是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(活动图像编码专家组)的联合视频组(JVT:jointvideoteam)开发的一个新的数字视频编码标准,它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。1998年1月份开始草案征集,1999年9月,完成第一个草案,2001年5月制定了其测试模式TML-8,2002年6月的JVT第5次会议通过了H.264的FCD板。2003年3月正式发布;
    MPEG-4
    的着眼点在于解决低带宽上音视频的传输问题,在164KHZ的带宽上,MPEG-4平均可传5-7帧/秒。采用MPEG-4压缩技术的网络型产品可使用带宽较低的网络,如PSTN,ISDN,ADSL等,大大节省了网络费用。另外,MPEG-4的最高分辨率可达720×576,接近DVD画面效果,基于图像压缩的模式决定了它对运动物体可以保证有良好的清晰度。MPEG-4所有的这些优点,使它成为当前网络产品生产厂商开发的重要趋势之一。
    网络视频服务器的运行环境和适用范围:
    网络视频服务器是利用现代数字视频处理技术而发展起来的先进设备,在具备以下几个方面的条件和场合时建议采用网络视频服务器构建数字化的监控系统:
    1、已经具有网络平台的场合,网络视频服务器的运行基础是在网络平台上传输视频信号,具有局域网或互联网是采用网络视频服务器构建数字监控系统是很方便的,因此,对于一些楼宇,办公场所等已经具有局域网的场所,可以采用网络视频服务器搭建监控系统。
    2、不允许布线施工的场合,如城市治安监控,在城市治安监控系统中城市交通和城市规划的限制,不允许进行大规模的进行布线和施工,而在城市信息系统中,利用电信的ADSL或VPN网络就可以方便的构建传输网络;
    3、远距离的监控,对于远距离的分散监控点,采用网络视频服务器是最合适的,利用监视点附近的ADSL或VPN线路将监视点接入互联网,在互联网覆盖的范围内进行监控。
    4、临时性监控,如建筑工地,重要的安装工地。通过架设无限局域网络或其他网络,实现远距离的现场监控,管理者不必亲临现场就可以了解工地的实际情况;
    5、现场直播服务,现场直播服务是用在重大时事,竞技运动,卫星等实况转播服务,这类服务的特点是服务时间和服务次数集中;
    6、幼儿园展示育儿质量,父母随时随地远程监控孩子的活动,随着社会的快速发展,孩子的教育和生活也是家长特别关注的话题。孩子在学校和幼儿园的时间是相当长的。通过远程网络视频监控系统,幼儿园可展示其高超的专业水准以树立品牌、家长可以随时随地通过网络来了解孩子的状况,不但给家长提供了方便,也加强了家长与学校的沟通,促进教学质量的提高;
    7、远程示范教学,优质教师在教室内进行示范教学,其他相关的教师、专家可以在校内、校外外地甚至国外实时观摩,省去了舟车劳顿,也扩大了优秀教师乃至学校的影响力,促进教学工作的发展进步;
    8、旅游景点及其它商业宣传旅游景点、远程售楼等网络宣传,目前中国旅游业处于高峰期,各地旅游景点之间竞争越来越激烈,如何更好的做好市场宣传,让潜在的消费者(旅游者)来消费,一方面取决于旅游景点的知名度,一方面就要看旅游景点的宣传力度了。利用预先设置的通信通道(也可以利用ADSL或无线GPRS)作为网络视频的传输通道,把网络视频服务器和摄像机设置在图像景点附近,来实现远程图像传输。通过任何方式连接Internet后,打开浏览器,输入旅游景点网址上的景点实时在线观看连接,就可以访问一个或多个远程视频,并可以对远程可控摄像机进行控制,做到全方位的实景观看。
    网络视频服务器的选择
    目前。网络视频服务器的应用范围的扩大,市场出现了各种各样网络视频服务器,价格也相差很大,下面本文就网络视频服务器的技术指标作出解释:
    清晰度:在网络视频服务器中,清晰度的指标直接决定了网络资源,通常有以下格式:
    D1:720×576(又称为4CIF)
    halfD1:720×288;
    DCIF:548×384;
    CIF:352×288;
    2CIF:704×288
    帧率:体现画面连续性的技术指标,每秒的帧数(fps)或者说帧率表示图形处理器处理场时每秒钟能够更新的次数。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。一般来说25fps就是可以使图像连贯,15fps时画面基本连续,6fps画面出现跳动。在网络视频服务器中,帧率通常是可以设置的,帧率设置越高,占用的网络资源就越大。
    码流:数字视频和声音传输所涉及到的一个重要概念是所谓的“码流”概念。所谓流媒体是指视频、声音和数据从源端同时向目的地传输,它可以作为连续实时流在目的地被接收。这里的源指的是服务器端的应用,而目的地或称接收端是指客户端应用。
    流数据从服务器端应用传输后可由客户端应用接收并显示或回放,一般是客户端应用接收到足够的数据并将之存储在缓冲区后便立即将视频显示出来,或将音频回放出来。
    流媒体的一个重要特征是对时间的敏感性,这正是实时性要求高的应用所必需的,所以这类应用与流媒体密不可分就十分自然的了。流媒体的实现主要取决于网络带宽和压缩算法的提高。今天,随着网络协议的改善、网络基础设施和压缩技术的发展,流媒体的实现已经变得越来越容易了。
    码流传输方式:流媒体的传输技术主要有三种:点对点(unicast)、多址广播(Multicast)和广播(Broadcast)。多址广播又称为组播。点对点的特点是流媒体的源和目的地是一一对应的,即流媒体从一个源(服务器端的应用)发送出去后只能到达一个目的地(客户端应用)。组播是一种基于"组"的广播,其源和目的地是一对多的关系,但这种一对多的关系只能在同一个组内建立,也就是说,流媒体从一个源(服务器端的应用)发送出去后,任何一个已经加入了与源同一个组号的目的地(客户端应用)均可以接收到,但该组以外的其他目的地(客户端应用)均接收不到。广播的源和目的地也是一对多的关系,但这种一对多的关系并不局限于组,也就是说,码流从一个源(服务器端的应用)发送出去后,同一网段上的所有目的地(客户端应用)均可以接收到,广播可以看作组播的一个特例。
    广播和组播对于流媒体传输来说是很有意义的,因为流媒体的数据量往往都很庞大,需要占用很大的网络带宽。如果采用点对点方式,那么有多少个目的地就得传输多少份流媒体,所以所需的网络带宽与目的地的数目成正比,如果采用广播或组播方式,那么流媒体在源端只需传输一份,组内或同一网段上的所有客户端应用均可以接收到,这就大大降低了网络带宽的占用。由于网络视频服务器的资源限制,对于组播方式的客户端也不可能是无限的,一般限制在10个之内。
    在视频服务器中,码流的设置与传输网络的资源有很大关系,对于局域网可以设置大一些,对于以ADSL为传输网络的一般设置为384。
    对于一些具有本地录像功能的视频服务器还具备双码流功能,即一个码流用于本地录像压缩、一个用于远程传送,这样的好处就是:在保持本地高码流录像的前提下,远程可以用低一些的码流来传送,以便保持网络传送的流畅性。
    功能:对于监控系统中,实现监控要具备,图像监视、图像控制和报警响应三大功能,因此,应用于监控系统中的网络视频服务器还要具备,报警接口和控制接口。
    报警接口:一般网络视频服务器具有4路报警输入接口,提供报警探头电源。
    控制接口:网络视频服务器提供一路RS422或RS485接口,用于对前端球形摄像机或云台的控制,通常内置通用前端设备的控制协议,通过客户端可以对协议进行升级或更改。
    网络视频服务器的几种应用
    在局域网中的应用
    附图一为应用于局域网中的一个典型结构图,适用于小区、智能大厦和具有局域网平台的监控系统;


附图一

    利用ADSL实现远程图像监控
    附图二为利用ADSL实现远程图像监控的结构图,途中路由器的功能实现了动态域名解析,若网络端口采用固定IP,路由器可以不用。这种结构常用于远端分散的监控,适合于幼儿园、校园、旅游景点等场合。


附图二

    在大型监控系统中应用
    这种结构通常依托专用网络或电信VPN网络,实现远程的集中监控,适合城市治安、电力通信等场合;


附图三
     

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