网络在远程视频监控系统的应用

网络在远程视频监控系统的应用

程慧泉

程慧泉

（广西动力技工学校，广西南宁530012）

摘要：本文介绍了网络技术在远程监控方面的具体运用，并给出了具体的实施方案，介绍和分析了ADSL宽带网、压缩技术、远程监控软件等的特点、性能和配置方法等。

关键词：ADSL宽带；远程监控；压缩技术

随着国家数字信息化的发展及网络带宽的不断提高以及人们对远程监控日益突出需求的提高，传统的定点监看及录像的监控方式，已渐渐显出其不足的一面，远程实时监控的议题也渐为人们所常谈。近年来，网络信息业长足发展，很多地方都能用上网络宽频，为远程实时监控提供了外部传输技术的支持。

对于远程监控，有人提出了设想：把监控场所上的所有监控点的视频、控制、报警信号等统一接入到一台主机中，此主机能起到现场监看、实时控制、实时录像、实时回放、报警、把图像通过网络传送到其它有需要的地方进行实时播放。当远方的用户需要观看监控场所上的图像时，可以通过某个特定的软件或是通过常用的网站观看到图像，同时，在有必要的时候，对监控场所中的镜头、云台进行实时控制。

一、网络远程实时监控系统理论探讨

要实现以上的设想，就需要从多方面考虑到技术的要求：

1.网络传送情况

网络传送情况可大致分为局域网（LAN）与广域网（nternet）两种。

（1）局域网一般是企业或单位内部的网络结构，能提供最低10M/S高达1G/S的网速，属于极宽带宽的网络，而且日常使用费用低，使用方法和扩展容易。但缺点也是明显的，就是受地域限制，使用场所的范围不大，一般只在某个公司内或是某栋大楼内。

（2）广域网指的是可通往世界任何一个地方的网络，一般来说，它是由多个网络经营商共同提供的服务，所以，它的使费用往往有地区性、速率性及时间性的限制。在此文中，主要讨论在广域网中实现远程监控。可接入广域网的方式有多种，在我国的接入方式中主要有以下三类较为常用：A类：普通电话拔号方式（PSTN、ISDN）；B类：专线方式（DDN、ATM、xDSL）；C类：局域网转接方式（LAN）。

在选择传输媒介时，推荐使用ADSL。

2.图像质量与容量

与图像质量、容量有最大关系的就是图像的压缩技术。要实现远程图像的实时传输，除了选择外部网络传输方式外，也得考虑现有的图像压缩技术。目前数字硬盘录像机所用图像压缩技术，可分为以下几类：

（1）M-JPEG压缩技术。早期数字硬盘录像机使用的压缩技术，其压缩容量大（450-600M/小时）而图像效果差。此类图像的效果，如同20世纪八九十年代流行在各电映厅中的卡式录像机播放的电影片，图像模糊粗糙，效果差。应用于远程传输的主要参数：图像标准：358×288；帧容量：5-6.7k/帧；实时性（25帧/秒）：125-167.5k/s。基本上，如果单路画面提供连续动作的效果的话，只能使用在200k/s以上带宽的网络中。现实情况中，需要低成本高效率的一般只有局域网才具备这种条件。

（2）MPEG1压缩技术。对M-JPEG的图像质量及存储作了某些优化，其压缩容量相对M-JPEG要小（300-500M/小时），图像质量要好。目前市面上的数字硬盘录像机都基本采用MPEG1技术，其图像效果有如我们常见的VCD效果。应用于远程传输的主要参数：图像标准：358×288；帧容量：3.3-5.6k/帧；实时性（25帧/秒）：83-140k/秒。由此可见，要实现1路的视频连续远程传送时，也需跟M-JPEG相同网络条件。

（3）MPEG2压缩技术。对MPEG1图像质量低下而改造的技术，有效地提高了图像质量，但同时却又大大增加了图像压缩容量（500-800M/小时），故很少数字硬盘录像机采用这些技术。其效果类似于DVD级的画面质量。应用于远程传输的主要参数：图像标准：358×288；帧容量：5.6k-8.8k/帧；实时性（25帧/秒）：140k-220k/秒。由此而见，其要求的网络条件比以上两种压缩技术更高。

（4）MPEG4压缩技术。这是最新的图像压缩技术，有效解决容量与图像质量的问题。MPEG4提供近DVD级的图像质量而存量却又能大大降低（80-220M/小时）。另一最大的特点是，MPEG4技术是基于网络传输方面作出了更强的功能开发，首次引入了流媒体技术的概念，使原来巨型的图像容量包传送的困难迎刃而解。换言之，MPEG4技术的成功之处，也就在于它专门针对网络传输方面的开发。应用于远程传输的主要参数：图像标准：358×288；帧容量：0.8-2.5k/帧；实时性（25帧/秒）：20-62.5k/秒。

（注：帧容量：0.8~2.5k/帧，0.8k/帧代表静态时的压缩容量，2.5k/帧代表动态时的压缩容量。）

客观上分析，以上四种压缩技术的发展是各有优势的，M-JPEG技术发展最早，至今也是相当成熟，MPEG1的稳定性与兼容性也是不容置疑的，MPEG2的图像质量是众多图像技术中最为绚丽的，而MPEG4的图像传输功能也是无人能比的。

在本文的技术讨论中，最主的是从网络图像传输方面出发，故对MPEG4的技术有所推崇。

3.网络速度与压缩技术的综合考虑

各接入方式最大上传速率：

（1）普通电话拔号最大上传速率56K/112K；

（2）ADSL最大上传速率512K；

（3）局域网转接最大上传速率不稳定，视用户数目而定。当数据传输时，各最大上传速率要除以一个系数8（具体参数来源，请参考有关计算机语言算法），所以真正能上传的最大速率为：普通拔号7k/s，ADSL64k/s，局域网转接不做讨论。

各压缩技术的实时性为：

MJPEG实时速率（25帧/秒）：125-167.5k/s

MPEG1实时速率（25帧/秒）：83-140k/s

MPEG2实时速率（25帧/秒）：140k-220k/s

MPEG4实时速率（25帧/秒）：20-62.5k/s

由上述数据推论：MPEG4+ADSL是目前实现远程实时监控最佳的配置，成本低，实效性强。

二、远程监控系统的组成

远程监控系统基本上有三部分组成：主机端、网站数据库与客户端。

1.主机端

该系统是建立在MPEG4软压缩的数字硬盘录像机上，安装相应远程系统软件，通过ADSL拨号网络接入，直接实现远程监控功能，无需外置任何设备。其系统组成主要由三部分组成：硬件、软件、监控器材。

（1）主机硬件部分。由于主机系统是建立在一台硬盘录像机的基础上，所有主机的硬件配置，基本上可以按照硬盘录像机作为标准配置。硬盘录像机的主机配置：按市面主流配置，2TGB以上硬盘容量在以上主机基本配置上加入专业的视频采集卡。视频采集卡采用MPEG4软件压缩技术。

（2）系统软件部分。系统软件由建立在Window2000Server或是Windows2000professional版视窗操作平台上，需要安装上专业显示卡的最新驱动程序，并安装图像加速软件DirectX9.0软件，以此为基础，安装视频采集卡的视频音频驱动程序。当第一次运行前，软件需要进行注册，注册成功后即可进入主程序，主机端主控软件一般具有许多强大的功能，不再赘述。

（3）监控器材部分。此部分主要由传统的监控器材组成，其功能是为了把前端的图像传送摄像到远程主机中进行远程传送。一般来说，基本上由以下器材组成：摄像机（彩色或黑白）、镜头（定焦可变焦、变倍）、支架、护罩（固定保护摄像机与镜头）、云台（摆动所需）、解码器（控制云台、镜头所需）、码转接器（232/485计算机与解码器通讯）等。根据实际情况进行不同的监控器材配套。

2.网站数据库

网络数据库的建立，是为了把主机端的情况传送到网站上，对图像进行分类管理，并通过网站的第一级验证来访用户身份，进行权限的配置。

一般来说，网站数据库内包括了两个数据库，主机端信息库与客户端信息库。各具体任务需求，可根据各用户具体情况进行量身定做。

网站数据库的编写，使用到ASP技术与ACCESS数据技术结合。

3.客户端

作为远程监控的用户，一般可提供两种方式进行，其一是专用客户端，其二是网页IE浏览。专业客户端的组成无需另置硬件设备，可以在任何一台机器上运行。

主界面如下：专业客户端软件内可根据需要进行不同功能的增添。IE浏览方式，主要特点是使用方便，远程监控的用户无需安装特定软件，也不必要知道用户名，即可随时随地观看画面，有利于长期在外地出差的人员进行远程控制。IE浏览方式，合成最基本的云台镜头控制功能，图片抓取功能，远程录像功能等。当一个较大型的远程监控系统前端拥有数十、数百路主机端时，用户使用单一的客户端远远不足以对系统进行控制、安装、组合时，一般需要另行订做中心管理软件，此软件可以根据使用用户的实际所需进行开发，同时可加上多种功能，如：远程录像、远程回放、远程抓图、远程文件图片的传送、前端多用户的分组列表管理、归类管理、报警提示等。

三、结论

综上所述，网络在远程监控中的应用，已进入实用化阶段，目前已有相应市售软件。网络给监控带来的这场革命，使监控远程化、移动化。监控人员只要使用一台普通的笔记本电脑或PDA，能上网就能随时随地监控到世界各地其要监测的情况，真正实现了人类的千里眼梦想。该项技术广泛应用于跨国公司、联锁超市、公共交通、加油站、远程医疗等领域，相应的软硬件产品正雨后春笋般推向市场。但同时我们也看到昂贵的网络使用费，憋脚的带宽所带来的监控画面不流畅感，也正阻碍着这项技术的发展。但我们相信，随着我国信息技术的不断发展以及网络的普及，一场监控领域的革命正悄然而至。

参考文献：

[1]郭诠水，王宝智编著.全新计算机网络教程[M].北京：北京希望电子出版社,2001.

[2]李振玉编著.图像通信与监控系统[M].北京：中国铁道出版社，1994.