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数字视频局域网监控系统的设计与实现
【摘要】 本文主要结合传统的闭路电视监控技术和当前视频技术、计算机技术、通信技术的发展情况，介绍一种简单而实用数字视频网络监控系统的设计与实现。 【关键词】视频 监控 网络一。概述
监控系统发展到现在，对于传统的闭路电视监控可以说是日臻完美，而且近年来发展势头特别猛，全社会的各个领域几乎都能找到闭路电视监控系统的应用实例。但随着时间的推移，传统的模拟闭路电视监控系统也逐渐显现出其不可避免的局限性，如传输距离不可能很远、无法远程监视、布线工程量大等，特别是和现在全社会的数字化趋势形成矛盾。而计算机监控系统的优点恰好克服了模拟闭路电视的局限性，如网络传输视频流、传输距离远、布线不重复、抗干扰能力强、查询方便等。
本监控系统，因为只包括视频部分，因而称之为简单多媒体网络监控系统。它是传统的模拟图象监控系统与现代计算机信息技术的有机结合，它是集中了数字视频技术，尤其是数字图像处理及局域网传输视频的新一代监控系统。该系统主要是将视频信号和控制信号实现局域网传输。这样以满足在局域网中的各个站点都能接收到实时图像，并能根据其所授权限及优先级别进行控制。因为它既有模拟部分又有数字部分，因而即实用、经济又可靠。
二。本系统的特点
A. 稳定性：本系统不是纯粹采用数字视频、而是模拟和数字的结合。因而具有高度的稳 定 性和可靠性。
B.灵活性：便于实现整个系统的模块化管理，将视频模块、云台镜头控制模块、局域网传输模块等模块通过计算机集中管理，大大减少了工作难度。
C.信息智能化：单一传统的监控系统因其通用性差，不易扩展，不能网络化等致命缺点，势必会被历史淘汰。而基于局域网的监控系统建立起以计算机为中心的监控平台，为信息化的管理奠定了坚实的基础。以计算机为控制中心，通过系统软件实现控制界面的可视化及控制环境的数字视频化，可以方便地实现灵活机动的智能化控制
三。本系统设计方案
A.视频模拟处理部分
视频模拟处理部分包括摄像机、镜头、云台、解码器、画面分割器、视频切换矩阵、键盘、监视器、长延时录象机等传统闭路电视监控设备。
视频镜头包括带云台控制的镜头和不带云台的固定镜头。镜头的伸缩、拉长和云台的移动由解码器控制。
画面分割器主要起着视频转换作用，它可以将对多个摄象机送来的视频信号进行特定形式的组合，重新形成一路视频信号送出去。当然也可以将录象机的视频信号回放。
视频切换矩阵主要实现对视频的分配与全矩阵切换功能。采用差分放大使得视频干扰降低到最小程度。另外，它还通过键盘实现对云台和镜头的控制。也可以直接采用计算机通过串口进行控制，其控制的速度达到毫秒级。切换板提供了16*5视频切换矩阵和扩展的接口。通过切换板之间简单的并联就可以很方便的扩展输入输出路数，扩展后也不影响开关的控制速度。切换矩阵的输入也可以直接与摄像机的输出相连，切换板的输出可以直接与监视器相连。视频信号不经调制，直接进行切换，使得工程安装更加快捷方便。视频切换矩阵是采用可以进行二次开发功能的矩阵。
B.通信部分
模拟部分提供了RS-485的通信接口，这是与解码器的接口，它具有通信速度高，抗干扰能力强的特点。通信板上设有硬件发送和接收缓冲区可以保证通信线路上数据的可靠性，不会因为拥挤而丢失数据。高速的通信速度，合理的缓冲区结构及高效率的编码方式，使得单一一条总线上可以并入多个系统，而不至于通信线路显得过分拥挤。由于总线上只限于控制指令的传输，所以对线路的要求不高。因此，采用这种简便易行的串行总线结构是最为现实可行的方法。
视频切换矩阵内带一个转换卡，它将RS-485转换为RS-232,从而为计算机进一步通过切换矩阵控制解码器创造条件。
C.视频数字处理部分
1.运行平台：
（1）、硬件：主控计算机（兼服务器）为赛扬466以上CPU、64M以上内存、16M以上显存、10G以上硬盘。
（2）、软件：
操作系统软件
主控计算机为WINDOWS NT SERVER4.0;
接收工作站为Windows95/98.
数字视频软件：
视频监控软件（包括图像切换、云台/镜头控制）；
视频服务和接收软件（包括视频控制和局域网传输）。
2.视频采集压缩卡
视频采集压缩卡可以完成对视频的实时采集、数模转换、压缩存储，然后由计算机直接处理。这样通过软件就可以实现对视频的分屏显示，动态储存，实时捕捉，资料查询等功能。本系统中把数字化处理单元的视频压缩等交由视频采集压缩卡处理，即由硬件处理。我们采用市面上比较流行且适合网络传输同时性能价格比较高的AV-8 MPEG-1实时采集压缩卡。它是基于功能强大的VideoFLOW技术，高性能的图象压缩处理器（ICC）和运动补偿处理器（MEC）作为核心部件，压缩处理能力高达每秒70亿次操作，即使对快速运动的画面也能达到理想的效果。更重要的是这种卡提供了相应的API函数，从而为我们进行二次开发提供了基础和方便。
数字视频局域网监控系统的结构图如下：
其中#1、#2、#3为带云台的镜头。其它为固定镜头。实际系统中，读者可以自行加减个数。但要注意用相应的画面分割器和交换距阵、解码器的匹配。
四。本系统的实现部分
本系统中摄像机和镜头、云台、防护罩、监视器等传统部分的产品基本上可以任选，但还是应当选用性价比高的产品。
本系统中画面分割器选用高清晰度彩色十六画面分割器，自动图象切换，切换时间可选，具有图象冻结功能。视频切换距阵采用成都科力的MJ516视频切换距阵，它输入路数为16路，输出路数为5路。它具有中文字符、时钟叠加、系统开机时间查询、内置汉字库等强大功能。关键是它提供相关协议以供二次开发。
本系统软件部分主要是利用视频采集卡提供的API函数和视频交换距阵提供的通信协议编制出服务软件和接收软件，其中视频信号是单向，控制信号是双向的。即通过局域网可以发布控制命令。
五。结论
本文阐述了如何在现今技术条件下，组装成一个既经济又可靠、又超前兼容的监控系统。本系统适合于在局域网（10/100M）上传输时实数字视频图象。是一种简单的多媒体监控系统（只包括视频部分）。相信，随着计算机技术、视频技术、控制技术、通信技术的发展，网络监控也必然前景广阔。
作者通信地址：武汉水利电力大学电力系电子学教研室。（邮编：430072）。柴雅静。
电话：027-87882212-2292（o）
ā 027-88070795（h） 参考文献杨磊。闭路电视监控系统。机械工业出版社。1999. David Bennett著。徐军等译。VC++5开发人员指南。机械工业出版社。1999.黎洪松。数字视频技术及其应用。清华大学出版社。1997.玉琢。多媒体技术。清华大学出版社。1999.
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