大型視頻監控系統應用中的矩陣組網(wǎng)技術(shù)

近年來(lái)，隨著(zhù)各類(lèi)自然災害、公眾安全事故、刑事治安案件頻頻發(fā)生，社會(huì )治安狀況日益復雜，建立健全城市公共安全體系成為社會(huì )城市化發(fā)展的必然趨勢。于是，一方面，單一個(gè)體的視頻監控系統的容量逐步加大，另一方面，以“平安城市”為代表的大型聯(lián)網(wǎng)視頻監控系統對分散的社會(huì )視頻監控資源進(jìn)行整合，實(shí)現各系統的互聯(lián)互通互控。

與此同時(shí)，數字化已經(jīng)成為城市發(fā)展的必然趨勢，數字技術(shù)可以應用于日常的城市安全管理，事故應急救援行動(dòng)等，這就為大型視頻監控系統的建設提供了有利條件，并為城市公共安全的發(fā)展提供了契機。

系統特點(diǎn)：

大型視頻監控系統的應用對象一般分為兩類(lèi)：一類(lèi)是博物館、機場(chǎng)、運動(dòng)場(chǎng)館、智能樓宇、大型廠(chǎng)礦企業(yè)等相對集中的區域監控；另一類(lèi)是“平安城市”社會(huì )治安動(dòng)態(tài)管理、高速公路、各級看守所、邊檢口岸、電力電信機房等地域跨度較大的聯(lián)網(wǎng)監控。

這兩類(lèi)系統都具備如下的特點(diǎn)：

1、攝像頭眾多：?jiǎn)蜗到y的監控點(diǎn)達到上百個(gè)甚至數百個(gè)；聯(lián)網(wǎng)系統的監控點(diǎn)成千上萬(wàn)，甚至數十萬(wàn)。

2、接入系統的任意攝像頭可以遠距離調看和共享。

3、系統越大，各級的分控中心數量越多，對視頻的權限需求也就更復雜。

4、視頻資料的保存要求系統能具備分布式后臺存儲的能力。

針對這種情況，很多設備生產(chǎn)廠(chǎng)商和系統集成商，結合各地的實(shí)際情況，提出了自己的系統構建解決方案，不論是模擬組網(wǎng)模式、模擬數字結合組網(wǎng)模式，還是全數字組網(wǎng)模式，都是在利用網(wǎng)絡(luò )的帶寬優(yōu)勢，通過(guò)視頻壓縮和網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)，實(shí)現所有視頻以及控制信號在整個(gè)系統內的最佳傳輸和共享。于是所有的精力都集中在如何解決各自模式下的問(wèn)題，比如網(wǎng)絡(luò )堵塞、編解碼延時(shí)、畫(huà)質(zhì)降低、格式協(xié)議統一等等。

市場(chǎng)需求：

但從使用者的角度出發(fā)，會(huì )發(fā)現用戶(hù)對大型視頻監控系統的要求，不再滿(mǎn)足于保障人員和資產(chǎn)的安全，不僅對視頻瀏覽的便捷性（任意時(shí)間和任意地點(diǎn)觀(guān)看視頻）、視頻錄像的品質(zhì)（實(shí)時(shí)、高畫(huà)質(zhì)）和視頻畫(huà)面的指標（高幀率、高分辨率）提出了更高的標準，而且要求視頻監控系統向更快的聯(lián)動(dòng)反應速度、異常事件應急處理、行為分析和視頻數字識別轉變。

這就需要廠(chǎng)商充分了解客戶(hù)實(shí)際需求，完善網(wǎng)絡(luò )平臺架構的同時(shí)，在產(chǎn)品設計的細節上充分考慮如何適應用戶(hù)的要求，解決實(shí)際操作中的問(wèn)題。矩陣作為大型視頻監控系統中不可或缺的核心設備，目前的市場(chǎng)又為其提出哪些新的問(wèn)題？

1、矩陣的視頻容量多。不僅是輸入攝像頭數量的增加，而且由于各級管理部門(mén)對視頻資源的共享要求，矩陣的輸出也從以前的幾十路擴充到上百路。傳統的矩陣由于結構設計問(wèn)題，單機的輸出路數少，如果要組成這樣的大系統，需要幾十個(gè)切換箱，不僅體積大、造價(jià)高，而且機箱之間繁多的視頻轉接線(xiàn)也容易導致視頻信號的衰減，從而影響顯示的效果。

2、要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對矩陣的遠程控制。大型監控系統經(jīng)常會(huì )遇到跨地域的聯(lián)網(wǎng)控制和管理，對于傳統矩陣，視頻輸出可以通過(guò)光端機或者編解碼器實(shí)現遠程傳輸，矩陣的通訊信號大多采用RS-485或者RS-232方式，如果距離比較遠或者沒(méi)有現成的光纖資源，就必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸。

3、矩陣級聯(lián)系統兼顧圖像實(shí)時(shí)高清和互聯(lián)互控。在平安城市項目中，大多需要采用矩陣級聯(lián)系統，不僅市局的中心矩陣要控制切換下級派出所矩陣，不同轄區的派出所矩陣之間經(jīng)常需要互相調看圖像控制云臺，從而更從容的應對跨轄區的突發(fā)緊急

4、終端用戶(hù)數量多。和傳統矩陣系統只需要幾個(gè)分控用戶(hù)不同，現在的大型視頻監控系統注重協(xié)同管理和對監控區域的及時(shí)處理，所以終端用戶(hù)的數量通常會(huì )增加到十幾個(gè)甚至幾十個(gè)（比如平安城市項目往往需要區局矩陣為下級所有派出所用戶(hù)分配多路視頻輸出的切換控制權限），并發(fā)的控制信號和廣播的狀態(tài)數據也同步增加，這就給矩陣CPU處理能力和總線(xiàn)吞吐數據的能力帶來(lái)較大的負荷。而且不同的用戶(hù)需要具備不同的權限以便操作不同的監視器和攝像頭，每個(gè)攝像頭都可以為每個(gè)用戶(hù)設定不同的權限。

5、多級視頻傳輸中圖像的文字標識。視頻聯(lián)網(wǎng)后，經(jīng)過(guò)多級矩陣疊加的中英文信息不僅標注位置不統一，而且容易重疊，無(wú)法看清標注內容，甚至覆蓋了視頻圖像，影響了圖像的質(zhì)量，不利于進(jìn)行綜合指揮調度。而且目前對于視頻圖像的疊加的漢字也從簡(jiǎn)單標注提升到字體美觀(guān)和利于觀(guān)看的標準，傳統的16×16/16×12點(diǎn)陣漢字和不可調整的字號已經(jīng)很難滿(mǎn)足要求。

6、快球控制操作的靈敏和準確度需要提升。隨著(zhù)平安城市建設的展開(kāi)，快球由于其高速的云臺旋轉和準確的角度定位等特點(diǎn)，市場(chǎng)占有率迅速攀升。這就要求矩陣能夠提供對快球的完美支持。比如城市治安監控不但需要通過(guò)快球實(shí)現對高速移動(dòng)的動(dòng)態(tài)目標實(shí)時(shí)跟蹤，更需要對緩慢移動(dòng)的行人進(jìn)行近景放大后的準確追蹤定位，而目前大多數矩陣對快球云臺的轉動(dòng)控制精度太粗，放大圖像后的云臺操作容易偏離目標，無(wú)法精確定位；甚至云臺運動(dòng)的時(shí)候不能鏡頭變倍；鏡頭變倍的時(shí)候不支持變速；這些都無(wú)疑將系統的整體性能大打折扣。

7、對緊急事件的應急預案處理。矩陣作為視頻切換的核心設備，需要響應各種聯(lián)動(dòng)信息，將關(guān)聯(lián)的視頻圖像及時(shí)切換顯示在屏幕墻上。特別是大型系統，在遇到突發(fā)事態(tài)時(shí)，要根據發(fā)生的情況，采用不同的策略，這時(shí)，準確、豐富、及時(shí)的圖像顯示將提供有力的幫助。傳統的矩陣只能根據報警信號，聯(lián)動(dòng)預先編輯好的切換序列，即便具備了宏指令，也只是聯(lián)動(dòng)切換一個(gè)輸入，如果是不同時(shí)間段內的不同警情需要將不同快球的不同預置位顯示在不同的監視器上，就無(wú)能為力了。

8、對報警點(diǎn)和視頻點(diǎn)進(jìn)行分區管理。系統需要根據實(shí)際的客戶(hù)要求，將不同的報警點(diǎn)劃歸到不同的分區，每個(gè)分區可以具備獨立的報警響應，而且支持報警記錄和操作記錄，對于分散區域的獨立布防監控管理非常有幫助。

9、多個(gè)監視器同步切換快速。由于矩陣輸出路數較多，經(jīng)常需要多個(gè)監視器同時(shí)翻頁(yè)切換，而這正是對矩陣切換速度的考驗，如果盡可能地讓用戶(hù)感覺(jué)不到多個(gè)監視器各自前后視頻切換時(shí)的滾動(dòng)條紋，是衡量矩陣性能的一個(gè)標準。

10、具備可靠的接口保護。由于大型系統連接設備龐雜繁多，室外監控點(diǎn)比例大，給矩陣的穩定性也帶來(lái)了嚴峻的考驗，視頻輸入輸出接口和控制通訊接口都需要考慮防靜電、防雷感應和防電源浪涌。

針對上面這些問(wèn)題，各矩陣廠(chǎng)商都在積極尋找對策，拿出自己的解決方案：

1、單機箱一般都能支持256×32以上，通過(guò)新一代的高密度/低功耗切換處理芯片和處理平臺架構，在保證設備散熱和穩定工作的前提下，努力減少機箱的高度和內部冗余空間。

2、CPU核心支持以太網(wǎng)接口，逐步從1M～2M向10M/100M發(fā)展，通訊帶寬越高，越能夠滿(mǎn)足更大量的數據傳輸。而CPU處理器也在從8位機向16位機/32位機過(guò)渡，以便給系統提供更高的主頻和尋址空間。

3、基于以太網(wǎng)技術(shù)的新一代網(wǎng)絡(luò )矩陣IP級聯(lián)系統，不僅可以借助多種視頻傳輸方式實(shí)現區域之間的互聯(lián)互控，而且數據通訊摒棄了傳統的RS-485/422/232方式，全部通過(guò)交換機實(shí)現數據聯(lián)網(wǎng)，設置連接維護更加簡(jiǎn)單方便。

4、不但鍵盤(pán)、報警主機等設備全面網(wǎng)絡(luò )化，而且矩陣能夠同時(shí)接入的網(wǎng)絡(luò )設備和網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)也在不斷增多，通過(guò)多用戶(hù)權限組態(tài)設計，可以實(shí)現每個(gè)用戶(hù)對每個(gè)攝像機具備不同的操作控制權限。

5、在原有的單行8個(gè)漢字信息顯示的基礎上，不但字號和字符灰度可調，而且可以多行疊加顯示，實(shí)現分級標注管理。這對于大量視頻場(chǎng)景的分區域劃分標識很有幫助。

6、控制鍵盤(pán)三維搖桿的操作精度不斷提高，更加細分的云臺變速和鏡頭變速，將快球控制的靈敏度和準確度提高到極致。

7、宏指令的設計更加豐富靈活，用戶(hù)可以根據不同事件嵌套調用，快速執行，還可以指定在一定時(shí)間段，系統自動(dòng)運行宏指令，當外部事件觸發(fā)時(shí)，系統自動(dòng)執行預定策略。

8、報警分區數量更多，各分區還可以聯(lián)動(dòng)不同的操作和切換顯示模式，比如能夠適應最高防范等級的A.T.V.報警聯(lián)動(dòng)切換技術(shù)。

9、單個(gè)監視器的切換速度提高的同時(shí)，更加注重十幾個(gè)甚至幾十個(gè)監視器的同時(shí)切換時(shí)間也要滿(mǎn)足國家標準的16ms。

10、為了保證系統穩定運行，萬(wàn)無(wú)一失，視頻端口和控制端口的保護不斷加強，不只是光電隔離，還應該劇本防雷、防靜電和防浪涌沖擊。

上述僅是矩陣發(fā)展趨勢的一部分，還有諸多問(wèn)題需要制造廠(chǎng)商面對和解決。由此可見(jiàn)，矩陣設計生產(chǎn)廠(chǎng)商在單機視頻容量、通訊控制方式、宏指令操作、字符疊加技術(shù)、矢量變速搖桿等方面的創(chuàng )新設計，更貼近用戶(hù)的實(shí)際使用，更符合技術(shù)發(fā)展的未來(lái)潮流。矩陣不僅擺脫了原先的切換控制主機的概念束縛，更為大中型和超大型視頻監控系統提供強大靈活的智能管理，將成為先進(jìn)強大的新一代智能監控中樞！