口刘红彬周强
摘要随着网络技术的不断深入发展，视频监控技术只有沿着网络化、模块化的方向发展，才能满足视频监控的远程化，高稳定性，高可靠性和便于安装维护的要求。本文通过介绍IP网络摄像机以及网络摄像机在远程监控方面的应用，说明网络摄像机在未来远程视频监控领域有着广阔的发展前景。
视频监控由于具有其它监控方式无法比拟的可视化效果，因此成为安全生产监控系统首选监控手段。利用计算机网络技术将数字化的图像（语音）监控信息传送到网络上，与现有的信息管理网络融为一体，成为兼具监控、通信、管理功能的全新的远程监控系统，代表了信息技术发展的趋势。
一、IP网络摄像机和IP网关
IP网络摄像机是内置有IP服务器，可以在互联网及区域网络上作即时视迅或连续传输的摄像机。它内部置有对模拟视频进行数字化处理的芯片（DSP芯片），可以将数字化的视频信号转换成符合网络传输协议（如TCP/IP协议）的数据流，送到网上传输，远端的浏览者不需用任何专业软件，只需标准的网络浏览器即可实时监视其影像。支持IP协议的典型IP网络摄像机包括有镜头、滤光器、嵌入式图像感测器、影像数字转换器、影像压缩机和具有网络连接功能的服务器。每一个IP网络摄像机都有自己的IP网址、数据处理功能和内置的应用软件，可担当网络服务器、FIP服务器、FTP用户端和邮箱用户端；许多高级的IP网络摄像机还包括有移动探测、报警信号输出／输人设备和邮件支持等功能。
IP网络摄像机的视频格式有：MJPEG、H.261、MPEG1、MPEG2、MPEG4等不同的形式，分辨率最高可达720×576像素。H.261标准是利用运动图像相邻帧间有很大相关性的特点，使得相邻帧的存储可以只保留变动部分的数据，以此来提高压缩率。MPEG1标准对于图像的压缩技术与H.261标准类似，不同的是其数据流除包含有视频数据外还包含有音频数据。MPEG2标准是MPEG1标准的一种改进，使其不但能处理逐行扫描的图像信息，也可以处理隔行扫描的图像信息。MPEG4因采用了小波压缩技术而进一步提高了图像的压缩率，改善了图像的清晰度，更加适合Internet图像环境的应用。
使用IP网络摄像机可以在现有的以太网上传输视频和音频，在制定IP地址后，也可以在网络上任何一个位置通过浏览器（MSIE4.0或Netscape4.5）在本地或远程网络上调阅图像，多个用户可以同时调阅同一图像，图像传输速度可以达到每秒25帧。调阅的图像既可以显示在电脑屏幕上，也可以显示在常规监视器上。
IP网络摄像机的IP地址及图像的各种参数均可以预先设置好，这样在现场安装可以做到即插即用。IP网络摄像机由于能将双向音频以多播放方式传输，带有lvpp双向音频接口，故可以实现对讲功能，采用的是G.711或C.728压缩。摄像机内置的低速数据传输格式，支持RS232、RS422、RS485接口，传输速率为1200bps~115.2kbps，IP网络摄像机还可以直接连接多路报警的输入和输出。
IP网络摄像机的硬件，包含有32bitRISC嵌入式处理器、2MB快闪存储器、16MBRAM（可以存储多达500帧），还内置有Web服务器，从而可以在任何TCP/IP网络环境下一插即用。安全性有口令保护和IP地址保护，从软件上而言，配置和组态可以用以太网口，快闪存储器允许通过，TCP/IP网络升级到新版本软件。
与IP网络摄像机基本一样，IP网关（InternetGateWay或称为IPcodec）能实现低费用的音频、视频以及报警信号的传输，发射和接受采用多播方式在以太网上传输双向音频和视频，有效地降低安装布线费用。如果事先设置好IP地址，摄像机的安装可以做到即插即用。
通过配置可以将IP网关当作编码器或者解码器来使用。当作编码器使用时，可以将最多4路模拟视频信号同时上网，并可直接在电脑上查看图像。当作解码器使用时，可将数字视频信号转换成模拟视频信号，在普通的监视器上显示图像。
网关自带的双向数据接口可供用户在网络上直接控制前端的云台和镜头。网关可以选择TCP/IP（传输控制协议／网间协议）或者UDP（用户数据报协议），HTTP等网络协议，采用H.261方式压缩的图像，传输速率可达到每秒25帧；采用MJPEG方式压缩的图像，传输速率可达到每秒巧帧。
二、远程视频监控系统的构成
图1是远程视频监控系统的结构示意图，整个系统采用浏览器／服务器（B/S）体系结构。对于视频图像来说，IP网络摄像机采集视频图像，然后进行数据压20d8缩，再通过Web服务器发送到网络上。对于控制命令来说，浏览器接受用户提供的控制命令，然后形成相应的命令帧格式，发送到网络上；Web服务器对接收到的控制命令进行分析解释，并通过控制系统驱动摄像机执行相应的命令（如云台变向、镜头变焦）。
系统在远端监控观测点上的EP网络摄像机摄取监控现场的图像后，将其转化为数字图像信号，再经压缩，直接通过以太网传送到管理中心的计算机，计算机完成对远端现场状况的监视、记录、处理。系统主要组成如下。
1．压缩传输子系统
远程监控的关键是把视频信号进行压缩传输。由生产现场的传输器（信源编码器）将视频信号、音频信号（音频采用ITUG.723+标准编码）、检测数据分别压缩解码，通过宽带网或普通电话线路（PSTN）传输。其构成主要有：传输器、摄像机、防护罩、云台。
2．接收子系统
监控管理中心的接收子系统采用纯软件接收。接收应用程序安装在监控管理中心的多媒体计算机上，负责接收压缩图像及其它数据，并将解压的图像及数据显示、反馈给用户。用户还可以通过接收程序发送控制数据、改变传输器的参数设置，来实现远程人机交互。
3．监控管理中心信息管理系统及硬件
以电子地图形式直观显示安全生产事故隐患监控点地理信息系统的综合信息，实现图文并查，综合分析，提供优化决策。采用带语音卡的呼叫中心，能自动接收报警、监控、进行自动调度，实现无人值守等。
三、基于IP网络摄像机的企业远程监控系统
传统的摄像监控技术基于模拟技术，通过专用电缆进行监控信号传输，监控范围有限，管理功能少，难以实现广域范围的异地远程监控。由于数字视频监控具有传统模拟监控无法比拟的优点，而且符合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的发展趋势。而利用IP网络摄像机，基于远程视频监控系统实现了Internet监控信息的数字化处理，克服了传统模拟监控的一些弊端，实现了异地传输，从而突破了地域的限制，监控人员即使在外地，也可以方便地通过因特网进行监控。
1．企业各职能部门的远程监控
随着跨地区大型厂区的出现，厂内各个部门分布在多个区域，有的位于城区，有的位于郊外；鉴于有的企业存在兼并重组和高新合资项目的情况，出现多个厂区是很难避免的。实时远程监控可以给企业的生产、管理等方面带来极大的方便。
相对于传统监控，网络摄像机和网络视频服务器能够降低安装布线费用，支持Internet/Intranet，可随时随地监视异地厂区状况；另外可以连带报警系统，触发各种探测器与报警装置等。
在网络资源方面，可以利用已有的企业内部网，无需另外布线，根据需要提供互联网访问的触点加装ADSL路由器等方式提供用户互联网级观看。
一般情况下，远程监控系统在工厂中应用时，主要考虑的有以下几个职能部门：首先是公司总部。公司总部需要对全公司的各职能部门的运行状况有全面的监控，需要通过远程监控了解工厂生产情况，营销部门的销售情况，研发部门的研发情况等。其次是各个厂区、研发部门以及营销部门。生产部门需要了解各车间和流水线的生产情况，其中某些车间工作环境有害，需要无人值守。研发部门需要将产品外观发送给营销部门。营销部门负责对外展示新品开发情况。另外，还有仓储部门，要考虑进行无人值守监控；出于防盗考虑，需要进行视频监控，并且需要监控环境变化（温度、湿度等）。根据以上所分析的情况，可以有针对性的建立企业的远程监控系统，其框架结构如图2。
其中各个工厂生产部门根据需要，对于环境有害车间、环境无害车间、需监控较大范围的车间根据需要设立小的监控系统，或实施不同的监控录像手段；需要利用网络摄像机的就利用网络摄像机；利用普通监控手段能够完成的，就利用普通的监控摄像机，之后再把必要的信息利用网络传送给需要的部门。对于需要监控较大的范围的生产部门，可以配备云台控制器，用以调整云台，起到扩大监控范围目的。对于日常监控的生产车间进行计划录像（正常工作时间）、计划报警录像即视频移动检测联动报警录像（正常休息时间）。公司总部通过网络访问各部门视频监控录像服务器，获取各部门生产、研发以及销售等情况的图像和数据。工厂研发部门采用一台远程服务器，网络摄像机的视频数据通过网络传送至各部门。销售部门通过网络访问获取研发部门的产品图像，并且可以听到研发人员对产品进行的讲解。仓库视频数据由远程服务器通过以太网传入本地主机，进行计划报警录像，视频移动检测和温湿度传感器报警都可以触发录像，并发出报警。
2．工厂机器设备的远程监控
机器的运转是否正常，也可以通过视频监控来进行管理，但其监控系统的构建与前面相比有一定的区别。这里用基于PSTN的远程视频监控系统加以说明。对于机器设备的远程监控主要由以下三部分构成：一是以计算机为核心的视频监控中心，二是远离中心的视频监控远端设备，三是用于连接中心和诸远端监控点的网络。如图3所示，监控中心主要由计算机、视频卡、调制解调器、监视器（显示器）四部分组成。计算机是监控中心的核心部件，由它完成监控系统的启动、运行和控制，即把接收到的视频码流进行解码并送去显示，处理用户的操作命令和对所监视的图像进行存储或回放。调制解调器用于完成控制中心和远端设备之间的信息传输。视频插卡的主要作用是对所监控的视频进行解码，必要时也可将中心的视频信息编码发送到远端。监视器或计算机的显示器的作用就是显示所监控嘲的图像。
四、结语
目前市场上较多的视频监控技术是模拟CCTV系统及DVR等图像监控系统，这些系统的图像压缩及解压大多采用基于PC机的视频卡，使得视频前端（如CCD等视频信号的采集、压缩、通信）较为复杂，稳定性、可靠性不高，且价格昂贵，而PC机也需专人管理，操作较为繁琐。随着网络技术的不断深入，视频监控技术只有沿着网络化、模块化的方向发展，才能满足视频监控的高稳定性，高可靠性和便于安装维护的要求。经过长期对各类监控产品的实际应用和现场运行，IP网络摄像机的“分散监控，集中管理”和“远程传输”功能为促进系统安全、优质生产提供了一种新的管理手段。如电力、电信和交通等行业，内部协调性强，网络基础建设较好，但办公地点分散，现场环境复杂，造成了日常维护工作的困难。利用现有网络资源，采用IP网络摄像机，推行远程视频监控手段，将能较好地解决上述问题。
参考文献
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