智能网络视频监控技术详解与实践之智能网络视频系统设计

智能网络视频监控系统拓扑结构

    智能网络视频监控系统(IVS)不再局限在视频信号的采集、传输、控制与显示，其核心应用转变为“基于IP网络为多媒体信息建立一个综合的管理控制平台”，以网络为依托，以视频编码压缩/传输为基础，以视频内容分析(VCA)为亮点，构建一个智能化、网络化、综合应用的综合视频系统，其应用已经远远超过了传统的“安全防范与视频监控”的应用范畴，变成了多元化的系统。

    14.1.1本书知识点回顾

    如图14.1所示的拓扑结构即反映了本书的章节构成，现在回顾一下本书的知识点。

                           图14.1

    (1)模拟系统：

    模拟监控系统的核心是摄像机及矩阵控制系统，可实现视频采集及切换控制。

    模拟摄像机技术成熟、市场占有率高，但提升空间已不大。

    矩阵切换控制系统技术成熟、实际应用数量庞大，但提升空间不大。

    目前模拟监控系统与DVR配合使用构成的混合架构具有大量的实际应用。

    模拟摄像机与视频编码器配合使用构成的网络视频监控系统架构会长期存在。

    监视器配合解码器完成电视墙视频显示是目前行业主流的应用方式。

    (2)编码压缩：

    编码压缩的目的是“进行视频数据的压缩从而进行存储与传输”。

    编码压缩的实质是“通过各种方法去掉视频数据中的各种冗余信息”。

    编码压缩的代价是“芯片与算法”成本，但是节省的是网络资源与存储成本。

    高压缩比、高质量、低延时的压缩算法是追求目标，如目前的H.264编码方式。

    编码压缩算法的未来在于“统一”，算法优化是必须的，但要确保“互联互通”。

   

(3)DVR：

    DVR是磁带录像机(VCR)的“终结者”，其根本突破在于“数字化”。

    NVR不是DVR的终结者，NVR削弱了DVR的空间，但两者可以共存。

    数字化、编码压缩、大容量存储、网络传输等功能是DVR的核心应用。

    嵌入式DVR、PC式DVR、混合式DVR都有各自的优势及生存空间。

    DVR可以各“各自为政、单兵作战”，独立构成系统，这是一个优势。

    DVR不会因为IP监控系统的冲击而全面退出市场，但DVR提升空间有限。

    (4)DVS：

    DVS的主要功能是“视频的编码压缩与网络传输”。

    相比DVR，DVS是更加“网络化”的设备。

    相比IPC，DVS还不是纯粹“网络化”的设备。

    “本地缓冲、内置视频分析”功能将会是DVS的基本配置，不是奢侈品。

    未来的DVS应该是标准的、基础的视频监控系统器件，具有“平台无关性”。

    未来DVS产品的竞争焦点应该在“品牌与服务”。

    (5)NVR：

    NVR的主要功能是“视频录像、存储与转发”。

    NVR与IPC、DVS配合使用构成完整的网络视频监控系统。

    目前的NVR有软件、硬件、软硬件等形态，但其实质是“一类软件”而已。

    PC式NVR与嵌入式NVR的争论中，需要注意“稳定性”对NVR已经不是重点。

    NVR是网络视频监控系统的“中间件”，开放化、标准化是NVR未来的方向。

    “大容量、冗余支持、开放性、智能化”是NVR的主要考核点。

    (6)IPC：

    IPC集视频采集、编码压缩、网络传输等多种功能于一体。

    在大型项目中，IPC需要与NVR、管理平台配合使用。

    视频分析、本地存储等功能将会是IPC的基本配置，不是奢侈品。

    IPC的未来是“高清、智能、标准化”。

    IPC的民用趋势将为之带来更多的发展空间。

    类似DVS，未来IPC产品的竞争焦点应该在“品牌、价格与服务”。

    (7)高清IPC：

    高清IPC的优势在于“高质量、多细节、大场景”。

    芯片处理能力的提升与编码压缩算法的提高，会加速高清IPC的普及。

    高清IPC会逐渐变成主流,如同当年的CIF分辨率向4CIF分辨率过渡一样。

    高清的发展进程与网络、存储等配套环节的发展密切相关。

    (8)VCA：

    VCA的技术支撑是“计算机人工智能技术”。

    VCA的应用在两方面，一个是事前报警，另一个是事后视频快速索引。

    VCA的优势在于颠覆了传统视频监控应用模式，但是目前其效果有待提高。

    VCA不是孤立的技术，必须与视频监控系统深度集成，才能充分发挥其效能。

    智能化是网络视频监控系统的未来发展趋势，毫无争议。

    VCA模块部署在前端、后端、前后端的模式无需“一刀切”。

    考察VCA产品的原则是“实景模拟、亲身体验、眼见为实”。

    VCA产品必须增强适用性、实用性，“效果提上去，价格降下来”是必然。

   

(9)CMS：

    CMS在小型项目中可有可无，在大型项目中是“必须的”。

    CMS的产品形态具有不确定性，可能是软件、服务器、多服务器和服务的组合。

    CMS越来越重要，也越来越得到集成商、用户、厂商的重视。

    未来的项目应该是CMS主导前端(DVR、DVS)，而不是现在的“本末倒置”。

    CMS将向专业化、定制化、集成化发展，其架构向“集中与分散”相结合发展。

    真正的CMS不再会是免费的，而且会很昂贵，但是“高成本将带来高回报”。

    (10)存储：

    视频存储的第一要素是数据的“高可靠性”。

    存储系统的设计不是孤立的，与点位、用户端、网络情况密切相关。

    NAS、DAS、SAN都能应用在视频监控系统中，重点在于“怎么用”。

    当视频内容分析技术变得成熟、普及后，视频存储空间需求会大大降低。

    (11)解码显示：

    解码显示的主要部件是解码器、电视墙及客户工作站。

    解码显示部分是视频监控系统的终端，是人机界面。

    虚拟控制室“ControlRoom”让监控中心变得低成本、高效能。

    “智能工作站”完全可以代替大多数的“华丽丽的电视墙”。

    视频分析报警功能可以使安保工作站的工作变得轻松而高效。

    PDA终端的应用将为视频监控带来更多便利。

    14.1.2系统架构设计

    通过以上章节，整个“智能网络视频监控系统”的各个元素已经呈现出来。但是，在实际应用中，需要根据项目的具体情况进行分析、选择、配置合适的系统。智能网络视频监控系统的设计没有固定公式，这也是其有别于楼控系统、门禁系统、消防系统的明显地方。为了达到项目的需求，可能有不同的实现方式，所谓“殊途同归”。关键在于：在有效的成本限制条件下，选择合适的产品及架构，并最大限度地发挥其效能。

    (1)DVR架构：

    DVR集编码压缩、存储、网络传输、管理于一体，可以独立工作。

    嵌入式DVR稳定性更高、PC式DVR的功能性更强大。

    DVR的主要存储方式是“本地硬盘加外挂阵列”方式。

    DVR适合应用在相对“局部集中”的场合，可实现本地编码、本地录像。

    在网络条件不是很好(带宽有限)的情况下，DVR的本地存储功能更有优势。

    混合DVR可以接入模拟摄像机、IPC及DVS，是过渡时期不错的选择。

    (2)NVR架构：

    相比DVR，NVR是更加开放化的设备。

    IPC及DVS的部署是NVR部署的前提。

    稳定可靠的网络资源是部署NVR必须考虑的基础条件。

    NVR具有灵活的存储实现方式，如NAS、DAS、SAN等。

    NVR可以具有“N+1”冗余机制，实现高可靠性。

    (3)存储架构：

    DAS的优势在于低成本、易实施，但在性能、扩展性方面不足。

    NAS的优势在于易实施、易扩容，但性能一般。

    FCSAN的优势在于高性能、高可靠，但是成本较高。

    IPSAN的优势在于灵活性、扩展性。

    (4)视频分析架构：

    独立VCA模块(盒子)、独立VCA服务器、智能NVR是目前阶段主要的形式。

    IPC与DVS内置VCA功能将会是未来的主流架构。

    NVR及后端服务器部署VCA模块可以提供更高的灵活性及成本优势。

    VCA的优势不仅体现在实时报警，在录像索引方面也非常有效。

   

系统稳定性考虑

    1.编码器

    编码器可以采用双电源、双网卡方式增强稳定性；或者采用“N+1”冗余方式增强可靠性，以保证单机故障或更换设备时系统可以连续运行。

    2.NVR

    NVR可采用“N+1”冗余增强可靠性，以保证单机故障或更换设备时系统连续运行。

    3.CMS

    CMS可以采用“双机冗余热备”方式增强稳定性，以保证系统无停机运行。

    4.存储

    存储系统可以采用磁盘阵列的RAID技术实现高可靠数据存储。

    从前端设备IPC、DVS，到传输网络、NVR、存储设备NVR、核心管理平台CMS都实现了冗余功能，保证了系统24小时高可靠运行，减少了因为网络、电源、硬件、存储、软件等故障而导致的系统停机或数据丢失。

    (1)IPC是单体设备，提高稳定性的办法是在网络短暂中断时进行本地存储。

    (2)对于大路数DVS，可以采用N+1方式进行冗余，防止单体设备软硬件失效。

    (3)对于NVR，可以采用N+1方式进行备份，防止单体设备软硬件失效。

    (4)对于存储设备，可采用成熟的RAID技术实现冗余保护。

    (5)对于网络，可以采用“双网络”实现高可靠性数据传输。

    (6)对于CMS，采用双机热备方式，双机共享RAID磁盘阵列，实现冗余。