网络视频服务器在校园监控中的应用研究
发布时间：2015-07-06 10:48
摘 要：介绍了网络视频服务器在校园监控系统的应用，网络视频服务器技术特点、优势及不足，并介绍了网络视频服务器的发展趋势。
关键词：网络视频服务器；ip 远程监控；分控pc主机
1 网络视频服务器简介
网络视频服务器主要实现模拟视音频信号的ip化，其主要原理是内置一个嵌入式web server，采用嵌入式即时多任务操作系统；前端模拟摄影机传送过来的视频信号经视频服务器数字化之后，由高效压缩芯片压缩，视频码率32kbps-8mbps连续可调，帧率1-30 (1-25)连续可调，同时通过内部总线，传送到内置的web server，每个网络视频服务器均有一个ip地址，网络协议支持：tcp/ip、udp、dhcp、http、rtp。网络用户通过授权可以用客户端软件远程监看、控制、设置、抓拍本地录像摄影机的图像，授权用户还可以利用rs-422/485串口支持云台控制、高速球机或摄像机等外置设备或对系统配置进行操作，同时还具有移动侦测、探头等报警功能(可设区域和灵敏度)。此外，还采用高速dsp处理晶片（处理速度高达12亿次/秒）和网络自适应技术，根据网络带宽自动调整视频帧率保证传输，网络中断后可自动连接，只要在频宽不低於300k的网路上，都可以提供比480电视线更清晰的画面，和实时性可达25帧（pal制）的音、视频同步传输，音频采用dynamic stream control技术，保证双向语音对讲实时传输,传输已达到类似pstn（普通电话）的语音双向传输效果。
网络视频服务器的压缩方式有多种，如h.263、h.264，m-jpeg、mpeg1、mpeg2、mpeg4及wavelet等，并向下兼容halfd1、cif等压缩格式，图像质量和码率可调，便于ip传输。相较其他应用于视频的压缩技术，mpeg4的压缩方式在internet上传输的图像品质较好，比较适用于网路系统，也是时下客户普遍可以接受的压缩方式。
网络视频服务器还具有传感器输入和继电器输出功能，可实现报警输入和输出功能。如连接了门磁、双鉴探测器，则该网络视频服务器具有报警功能；数字输出可用作不同的控制功能，如喇叭、远程控制紧急报警等。
2 校园网络视频服务器监控系统应用实例解析
学校为了加强和提高学校内部的教学管理、教学水平及安防工作，实现校园安全保卫的自动化及电子化，在校园和教室里安装监控系统，实现教学管理自动化和对全校的进行安防监控。
学校每间教室均设置高清摄像机，同时在校园的重点地方安装摄像机，用来进行安全监控。此方案中，网络视频服务器分散位于各不同区域，放置在最接近前端视频源的地方。普通摄像机采集的视频信号先进入网络视频服务器，完成a/d转换，然后上传至校园网。
整个方案构架采用了网络视频服务器，将监控系统建立在计算机网络（局域网、广域网、互联网）的基础上，突破了传统模拟监控的限制。该系统利用网络扩展了监听和广播功能，可对每间教室及校园的每个角落进行音视频监视录像及广播，便于教学研究，评估，自习课堂管理及电子监考安防监控，从而极好的协调了校长、教师、学生三者之间教学管理关系以及校园的安全防卫，可以提高校园的办公效率，学校领导可以通过学校网络监视任何一个课室的现场情况，减轻学校领导负担，并可及时掌握一手资料，有效的提高教学质量，学校的保卫部门也可以即时了解校园各个角落发生的情况。同时在每个安放监控点均设置红外报警装置，与系统进行联动。
在安装施工和操作方面，只需简单的管线布放与软、硬件环境，每个网络视频服务器就是一个ip点，因此具有高度扩充性。安装仅需利用原有的校园网，连接到教室内的信息点，即可使用，网络视频服务器的全部数据参数在监控中心设置，安装、调试方便快捷。
该系统由校园图像声音摄入设备、网络视频服务器、网络传输设施（校园局域网）、图像声音数字信息解码回放设备、用于监视的分控pc主机、远程网络监控软件和用于控制，处理，存储数据的视频服务器等组成。
2.1 图像声音摄入
网络视频服务器采用每幅图像的压缩尺寸为：图像分辩率352×288，最高25帧/秒（pal）。每个监控点设置高清摄像机一部。如果需要拾取现场的声音，可选用具有全双工音频传输的网络视频服务器，音频编码标准采用g.729。网络视频服务器有一路，二路，四路可选择。
各个监控点的监控信息（音、视频及数据）按照网络协议进行数字化编码压缩打包处理后，在校园局域网内进行传输。本设计采用先进的mpeg-4图像压缩技术，将图像进行数字化后接入互联网，就可利用ip地址在互联网被方便的访问和浏览。mpeg-4优化了网络视频通讯技术，它比mjpeg的压缩率高出10-30倍。除此之外，还使用了拾音器和音箱等设备，实现网络上的双向音频功能。
监控中心可使用rs232/485/gpio转换接口，通过网络视频服务器来控制云台、镜头等外加设备，可对该的监控范围进行控制；网络视频服务器采用g.729格式的音频压缩信号，内置麦克风。同时连接有音箱，可实现网络上的双向音频对讲功能。
2.3 图像声音信息的监视与存储
由于整个系统是基于校园网的，只要在有关负责人的办公计算机上甚至在家里的计算机上安装客户端软件，就可以监控学校的情况，及时了解所发生过事情，方便调查，也可以及时发现可能发生的事情，防范于未然。对于一些重大的考试，主管教育部门的领导也可以在远程进行监控，如果各个学校都是网络型的监控，则可以大大方便主管领导的工作，足不出户就可以了解各个学校的情况，提高了办事效率。
在学校的监控中心，安装有分控pc机和pc服务器。分控pc机主要是用来监视各个监控点的图象，它是普通的计算机，配置不用很高，建议一台分控pc机监视四个监控点，画面太小失去了监视的意义。pc服务器是用来储存各个监控点的录象资料，配置要求比较高，各个学校可以根据自己的情况选择硬盘的大小，硬盘的大小决定储存的时间。
3 网络监控系统的优点和缺点
（1）与传统模拟视频监控系统相比，网络监控系统有很明显的优点。
采用数字化技术产品稳定可靠，软件界面友好、控制功能齐全，安装、调试方便快捷，控制信号直接从摄像机处取得，控制效果好，不受环境与距离的限制，语音系统集成在一起，可以实现双工对话功能，很适合多媒体课室教学使用。
（2）当然也存在一些缺点。
图像压缩打包后经过网络传输，在监控中心由计算机软件解压后再送计算机显示处理，由于传输网络速度、数据处理技术等原因致使其清晰度不够模拟监控系统清晰，图像传输的实时性受网络传输速度影响，但这并不会影响网络视频监控的整体效果。
4 网络视频服务器的发展
网络视频服务器是近几年才发展起来的。目前只是在校园、电力系统、高速公路、市政、石油等监控点比较分散的领域有较强的需求量。其总体造价相对于模拟监控系统或模拟系统与数字硬盘录像机相结合的系统来说还是明显偏高。而且，目前国内网络建设普及水平参差不齐，所以网络视频服务器很难在近几年成为安防市场的普及产品，网络视频服务器自身的图像处理技术、视频压缩等技术还有待于进一步提高。
事实上，不仅是闭路电视监控系统实现了网络化的发展，防盗报警系统、出入口控制系统、远程抄表系统都已形成了基于网络传输的产品。在不久的将来，一定可以实现在同一网络上同时传输图像、声音、控制信号以及报警信号、门禁数据和各种传感器的现场采集数据。这种基于网络传输的综合保安系统，是现代安防系统的发展趋势。
关键词：网络视频服务器；ip 远程监控；分控pc主机
1 网络视频服务器简介
网络视频服务器主要实现模拟视音频信号的ip化，其主要原理是内置一个嵌入式web server，采用嵌入式即时多任务操作系统；前端模拟摄影机传送过来的视频信号经视频服务器数字化之后，由高效压缩芯片压缩，视频码率32kbps-8mbps连续可调，帧率1-30 (1-25)连续可调，同时通过内部总线，传送到内置的web server，每个网络视频服务器均有一个ip地址，网络协议支持：tcp/ip、udp、dhcp、http、rtp。网络用户通过授权可以用客户端软件远程监看、控制、设置、抓拍本地录像摄影机的图像，授权用户还可以利用rs-422/485串口支持云台控制、高速球机或摄像机等外置设备或对系统配置进行操作，同时还具有移动侦测、探头等报警功能(可设区域和灵敏度)。此外，还采用高速dsp处理晶片（处理速度高达12亿次/秒）和网络自适应技术，根据网络带宽自动调整视频帧率保证传输，网络中断后可自动连接，只要在频宽不低於300k的网路上，都可以提供比480电视线更清晰的画面，和实时性可达25帧（pal制）的音、视频同步传输，音频采用dynamic stream control技术，保证双向语音对讲实时传输,传输已达到类似pstn（普通电话）的语音双向传输效果。
网络视频服务器的压缩方式有多种，如h.263、h.264，m-jpeg、mpeg1、mpeg2、mpeg4及wavelet等，并向下兼容halfd1、cif等压缩格式，图像质量和码率可调，便于ip传输。相较其他应用于视频的压缩技术，mpeg4的压缩方式在internet上传输的图像品质较好，比较适用于网路系统，也是时下客户普遍可以接受的压缩方式。
网络视频服务器还具有传感器输入和继电器输出功能，可实现报警输入和输出功能。如连接了门磁、双鉴探测器，则该网络视频服务器具有报警功能；数字输出可用作不同的控制功能，如喇叭、远程控制紧急报警等。
2 校园网络视频服务器监控系统应用实例解析
学校为了加强和提高学校内部的教学管理、教学水平及安防工作，实现校园安全保卫的自动化及电子化，在校园和教室里安装监控系统，实现教学管理自动化和对全校的进行安防监控。
学校每间教室均设置高清摄像机，同时在校园的重点地方安装摄像机，用来进行安全监控。此方案中，网络视频服务器分散位于各不同区域，放置在最接近前端视频源的地方。普通摄像机采集的视频信号先进入网络视频服务器，完成a/d转换，然后上传至校园网。
整个方案构架采用了网络视频服务器，将监控系统建立在计算机网络（局域网、广域网、互联网）的基础上，突破了传统模拟监控的限制。该系统利用网络扩展了监听和广播功能，可对每间教室及校园的每个角落进行音视频监视录像及广播，便于教学研究，评估，自习课堂管理及电子监考安防监控，从而极好的协调了校长、教师、学生三者之间教学管理关系以及校园的安全防卫，可以提高校园的办公效率，学校领导可以通过学校网络监视任何一个课室的现场情况，减轻学校领导负担，并可及时掌握一手资料，有效的提高教学质量，学校的保卫部门也可以即时了解校园各个角落发生的情况。同时在每个安放监控点均设置红外报警装置，与系统进行联动。
在安装施工和操作方面，只需简单的管线布放与软、硬件环境，每个网络视频服务器就是一个ip点，因此具有高度扩充性。安装仅需利用原有的校园网，连接到教室内的信息点，即可使用，网络视频服务器的全部数据参数在监控中心设置，安装、调试方便快捷。
该系统由校园图像声音摄入设备、网络视频服务器、网络传输设施（校园局域网）、图像声音数字信息解码回放设备、用于监视的分控pc主机、远程网络监控软件和用于控制，处理，存储数据的视频服务器等组成。
2.1 图像声音摄入
网络视频服务器采用每幅图像的压缩尺寸为：图像分辩率352×288，最高25帧/秒（pal）。每个监控点设置高清摄像机一部。如果需要拾取现场的声音，可选用具有全双工音频传输的网络视频服务器，音频编码标准采用g.729。网络视频服务器有一路，二路，四路可选择。
2.2 图像声音信息的编码发送
各个监控点的监控信息（音、视频及数据）按照网络协议进行数字化编码压缩打包处理后，在校园局域网内进行传输。本设计采用先进的mpeg-4图像压缩技术，将图像进行数字化后接入互联网，就可利用ip地址在互联网被方便的访问和浏览。mpeg-4优化了网络视频通讯技术，它比mjpeg的压缩率高出10-30倍。除此之外，还使用了拾音器和音箱等设备，实现网络上的双向音频功能。
监控中心可使用rs232/485/gpio转换接口，通过网络视频服务器来控制云台、镜头等外加设备，可对该的监控范围进行控制；网络视频服务器采用g.729格式的音频压缩信号，内置麦克风。同时连接有音箱，可实现网络上的双向音频对讲功能。
2.3 图像声音信息的监视与存储
由于整个系统是基于校园网的，只要在有关负责人的办公计算机上甚至在家里的计算机上安装客户端软件，就可以监控学校的情况，及时了解所发生过事情，方便调查，也可以及时发现可能发生的事情，防范于未然。对于一些重大的考试，主管教育部门的领导也可以在远程进行监控，如果各个学校都是网络型的监控，则可以大大方便主管领导的工作，足不出户就可以了解各个学校的情况，提高了办事效率。
在学校的监控中心，安装有分控pc机和pc服务器。分控pc机主要是用来监视各个监控点的图象，它是普通的计算机，配置不用很高，建议一台分控pc机监视四个监控点，画面太小失去了监视的意义。pc服务器是用来储存各个监控点的录象资料，配置要求比较高，各个学校可以根据自己的情况选择硬盘的大小，硬盘的大小决定储存的时间。
3 网络监控系统的优点和缺点
（1）与传统模拟视频监控系统相比，网络监控系统有很明显的优点。
采用数字化技术产品稳定可靠，软件界面友好、控制功能齐全，安装、调试方便快捷，控制信号直接从摄像机处取得，控制效果好，不受环境与距离的限制，语音系统集成在一起，可以实现双工对话功能，很适合多媒体课室教学使用。
（2）当然也存在一些缺点。
图像压缩打包后经过网络传输，在监控中心由计算机软件解压后再送计算机显示处理，由于传输网络速度、数据处理技术等原因致使其清晰度不够模拟监控系统清晰，图像传输的实时性受网络传输速度影响，但这并不会影响网络视频监控的整体效果。
4 网络视频服务器的发展
网络视频服务器是近几年才发展起来的。目前只是在校园、电力系统、高速公路、市政、石油等监控点比较分散的领域有较强的需求量。其总体造价相对于模拟监控系统或模拟系统与数字硬盘录像机相结合的系统来说还是明显偏高。而且，目前国内网络建设普及水平参差不齐，所以网络视频服务器很难在近几年成为安防市场的普及产品，网络视频服务器自身的图像处理技术、视频压缩等技术还有待于进一步提高。
事实上，不仅是闭路电视监控系统实现了网络化的发展，防盗报警系统、出入口控制系统、远程抄表系统都已形成了基于网络传输的产品。在不久的将来，一定可以实现在同一网络上同时传输图像、声音、控制信号以及报警信号、门禁数据和各种传感器的现场采集数据。这种基于网络传输的综合保安系统，是现代安防系统的发展趋势。
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