新型网络摄像机在现代公路监控中的应用

什么是网络摄像机？

　　网络摄像机是集视频压缩技术、计算机技术、网络技术、嵌入式技术等多种先进技术于一体的数字摄像设备。它的主要特点为：

　　包括一个镜头、光学过滤器、影像感应器、视频压缩卡、Web服务器、网卡等设备。

　　采用嵌入式系统，无需计算机的协助便可独立工作。

　　有独立的IP地址，可通过LAN、DSL连接或无线网络适配器直接与以太网连接。

　　支持多种网络通信协议，如TCP/IP，局域网上的用户以及INTERNET上的用户使用标准的网络浏览器就可以根据IP地址对网络摄像机进行访问。

　　观看通过网络传输的实时图像。

　　通过对镜头、云台的控制，对目标进行全方位的监控。

　　先进的网络摄像机还包含很多其它更有吸引力的功能，例如运动探查，电子邮件警报和FTP报警等。

　　采用了新的MPEG4视频压缩技术，从根本上很好地解决了图像数字化和带宽之间的突出矛盾，算法的特点在于它实现了高质量视频图像的极高压缩比。对比同样的DVD图像质量，压缩比相对MPEG2提高了3-5倍以上，MPEG4技术使网络摄像机进入实用化阶段。

　　网络摄像机的主要用途是用于视频监控。

　　我们首先来回顾一下视频监控系统的发展历史：

　　1) 第一代模拟图像监控。主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机组成，摄像机采集的视频信号采用模拟方式传输，主要采用专用的视频电缆，传输距离不太远，适用于小范围监控，如建筑物内部监控，只能在本地监控中心观看监控图像。它的功能单一，设备繁多，不易扩展。

　　2) 第二代基于PC技术的监控。随着计算机多媒体技术的发展，数字视频压缩编码技术日益成熟，因此计算机被广泛地应用于监控领域。它一般采取以下结构：在前端监控现场，有若干台摄像机，通过相应的线路连接到监控终端上，监控终端可以是一台PC机，也可以是专用的工控机。监控终端除了可以处理摄像机传输过来的视频信号外，还可以利用视频压缩卡和通讯接口卡，利用通讯网络，将这些信号传输到一个或多个监控中心以便集中处理。基于PC的监控系统，功能较强，灵活性高，可以发挥现代计算机强大的处理功能，但它的稳定性一般，另外，它的软件的开放性不好，难于对系统直接进行扩展。

　　3) 第三代基于嵌入式的网络监控。随着IC技术及网络技术的迅速发展，出现了一种新的基于嵌入式技术的网络视频监控系统。它的主要原理是：采用嵌入式实时多任务操作系统, 在芯片上集成了视频压缩与传输处理功能。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片进行压缩，然后通过内部处理后传送到网络或服务器上。网络上的用户可以通过专用软件或者直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统进行配置。这种监控系统的主要特点是：把视频压缩和处理功能集成到一个体积很小的设备内，可以直接连入以太网或广域网，达到即插即看，省掉各种复杂的电缆，安装方便(仅需设置一个IP地址)，用户端甚至无需使用专用软件而仅用浏览器即可观看。基于嵌入式技术的网络视频监控的一个代表产品就是网络摄像机。

　　我国高速公路发展迅速，已经形成了纵横交错的高速公路网，极大地促进了经济的发展。目前我国高速公路通车总里程已达三万多公里，位居世界第二，有16个省的高速公路超过1000公里。基于此，对高速公路进行有效的管理，使其发挥最大的效益就非常有必要。可以采取各种方式来对高速公路进行管理和控制，最常用和最有效的方法就是对高速公路进行实时监控，随时了解和掌握高速公路当前的运转情况和状态。

　　高速公路的监控是管理的主要手段。传统的模拟闭路电视监控系统经过多年的发展，已经非常成熟，在高速公路获得了极其广泛的应用。但是，随着高速公路的日益增长，对监控提出了更高的需求。主要表现在：

　　各地的高速公路在完成路段联网的同时，也需要图像的联网。

　　监控系统采集到路段现场情况，不但要传输到路段中心，同时还需要传输到地区中心、省中心，有时还需要将不同路段的监控图像相互交换。

　　图像的路数要尽可能的多，图像质量越清晰越好。

　　各级管理部门对图像的需求显著增加，需要随时了解和掌握高速公路的现场情况，以便作出相应的决策。这些部门位于不同的地理位置，以往的监控系统难以满足这些需要，且代价高昂。

　　因此，网络化监控系统的发展将是必然趋势，原因是：

　　首先通过网络，可以将监控图像在网络内传输，不再需要考虑地理位置，只需建立必要的网络连接即可。由于当前政府管理部门已经基本建成办公网络，所以只需将监控图像传入办公网，就可以让领导了解现场情况。

　　其次，图像远程传输容量摆脱了物理链路的限制，通过综合平衡，使系统的传输能力大大提高。

　　图像按需传输。用户可以选择性地观看指定地点的图像，而不需要观看的图像则没有必要传输，这样就不必占用带宽。

　　另外，图像数字化后，在网络上即使经过多次传输也不会劣化，使图像质量有了根本保证。

　　根据上面的描述，可以看到，网络摄像机是为了满足这些实际需要而产生的，特别是为了满足宽带网络传输视频图像的需要。随着宽带网络逐步进入到大楼和家庭，网络摄像机正在迅速普及。

　　随着现代化高速公路的建设，对高速公路管理提出了更高的要求，需要与之相适应的图像监控系统。以下为具体实施的一个高速公路监控系统：

　　其中监控前端采用若干台Axelwave iCAM5240网络摄像机，它们被安装在公路重要路段，通过网络摄像机上的镜头采集到高速公路上的视频监控图像，然后再由网络摄像机完成视频压缩、数据处理、网络传输等功能。它们采集到视频信号被处理成高清晰度的实时数字图像通过无线网络发送到监控中心，然后由监控中心发布到互联网上。网络摄像机到监控中心的网络连接采用了无线局域网的方式，通过无线网桥实现了组网。无线局域网的优点是组网方便，摆脱了有线网络的线路铺设，施工方便，周期短，网络投资少，结构灵活。

　　后端用户可以通过网络观看网络摄像机采集到的这些视频图像。这些视频图像既可以提供给监控中心使用，也可以由监控中心发布到互联网上，供远端的管理部门观看，这样管理部门便可以及时了解高速公路的现场情况，随时根据实际情况做出相应的决策。

　　Axelwave iCAM5240网络摄像机是美国Axelwave无线网络摄像机系列中高性能的产品，集成度高，安全稳定，功能强大，具有非常好的扩展性，特别适合对图像质量要求高的高速公路的视频监控。其主要技术特点如下：

　　高质量的图像。采用Sharp 1/4" 彩色CCD感应器，保证了图像的色彩和清晰度。图像分辨率达512*576(PAL)或512*480(NTSC)。

　　MPEG-4视频压缩算法，压缩比高，可以选择5档压缩比率，可达每秒25帧(PAL)或30帧(NTSC)。

　　高灵敏度。灵敏度达2Vp-p max. 10K ohm。

　　局域网络和无线网络的双重支持。同时提供了LAN接口和WLAN接口，可以根据情况采取有线或无线的联网方式，灵活方便。

　　支持无线加密。支持WEP 64位或128位加密算法。

　　支持多种通讯协议。包括HTTP, FTP, TCP/IP, UDP, ARP, ICMP, BOOTP, RARP, DHCP, PPPoE,的DDNS等协议。

　　管理简单。提供了Windows为基础的管理程序和基于Web的管理界面。

　　采用低照度的夏普CCD图像感应器，并配合红外线增补镜头能进行全天候的监看。

　　可通过自动的影像捕捉和E-mail或FTP上传的形式来通知异常情况。

　　可实现本地和远程的监看和录像，内嵌DDNS客户端，从而解决公网动态IP分配的寻址问题。

　　安装方便，维护简易，可通过现有的网络浏览器方便的做到随时随地的监看。

　　采用MPEG4 的压缩方式，大大降低了网络传送带宽，可广泛的用在家庭、办公室、医院、工厂等公共场合。

　　免费的监控软件可做到低成本的图像录制和分屏监看。

　　在欧美发达国家，高速公路高度发达，交通信息化也走在前列，具体采取了很多措施。提供主要公路的路段现场图像就是其中的一个主要方面，他们在全国主要公路路段设置了大量的网络摄像机，及时将道路的现场交通情况发布在互联网上，出行者在出行前，都可以在网上了解到行程中途经的公路的交通情况和当地的天气。美国五十个州，每个州都有一个专门的部门来负责这件事，在美国全国范围内，至少已经设置了几千台网络摄像机来监控高速公路的交通情况，并在互联网上发布，这在很大程度上满足了出行者的需要。

　　网络摄像机应用范围相当广泛，已逐渐成为安全防范、远程监控、远程教学、远程演示、社区服务等方面普遍采用的工具。尤其是在安全防范和远程监控领域，网络摄像机以其优越的技术性能，辅以简单可靠的管理平台，发挥了前所未有的作用，使网络化数字监控系统成为未来发展的趋势。