视频数据联网技术简述

主页（http://www.pttcn.net）：视频数据联网技术简述

    以消防系统作为实现视频和数据综合联网的需求日益增加，一方面视频监控系统希望接入更多的报警系统，特别是危险等级高的消防报警，同时实现可视化消防远程监控系统也需要对视频信息的控制。本文主要以电视监控系统为例，对数据联网的技术、协议和具体方式做一阐述。

    视频和数据联网技术是目前城市应急指挥系统的核心技术。视频监控广泛应用在安防、工业生产、企业管理等领域，数据联网主要在消防、照明控制、工业控制系统、智能楼宇控制、制造业等领域广泛应用。随着科学技术的发展，用户希望提供两者相互结合的联网。例如在远程消防系统联网中，已经明确提出将消防远程监控可视化、智能视频行为分析和红外成像测温报警也融入到数据联网中。

关于数据联网总线
    在视频和数据联网中，是否能够解析各厂家和系统的协议和编码方式是实现视频和数据联网的基础。国际电工委员会/国际标准协会(IEC/ISA)自1984年便开始着手现场总线标准的制定工作，同时随着计算机网络的发展，各厂家也分别推出了自己的现场总线，但由于各种原因，至今没有形成统一标准。

总线之所以没有形成统一的标准主要源于下列几个原因：
    ·每种总线都有其各自的应用领域，例如在电力设备监控系统中普遍采用ModBus总线，消防系统多采用CAN总线，Profibus总线用于流程作业。这些在各领域占主流的的总线之间很难形成统一标准；

    ·每种总线有各自的国际组织，大多数总线都成立了相应的国际组织，希望自己的总线推广到更多的领域，而国际组织之间很难协调。例如 WorldFIP总线背后是WorldFIP用户组织，FF总线背后是FF基金会， ControlNet总线背后是ControlNet国际用户组织等等；

    ·每种总线背后有大型跨国公司的支持，大型国际跨国公司与总线发展息息相关，他们也都在大力发展自己采用的总线。例如，ProfiBus总线背后是西门子公司，ControlNet总线背后是罗克韦尔公司，WorldFIP总线背后是 Alstom公司；

    ·有些总线已经成为国家标准，当总线成为一个国家标准，则给建立全球标准总线带来较大障碍。丹麦已经将P-Net总线作为国家标准，德国将ProfiBus总线作为国家标准，法国已经将WorldFIP总线作为国家标准。而这三种总线于1994年成为并列的欧洲标准EN50170。

    国际标准化组织ISO为计算机互联网制订了OSI七层参考模型（图1），也适于数据联网的总线标准，但是细化到各厂家的总线产品标准，尽管各公司在开发各自总线时参考了OSI七层参考模型，但是各家总线并没有统一的约定，因此大部分总线基于OSI的第一层（物理层）、第二层（数据链层）和第七层（应用层）。其中基于第七层（应用层）开发的总线占较大部分。应用层分为上下两个部分：上面的部分为应用服务层(FMS），主要为用户提供接口等服务；下面的部分是总线存取层(FAS)，主要用于实现与数据链层的连接。

    目前国际上有很多工业控制总线，主要是来自各控制设备生产厂家，还没有一家工业控制总线能够成为唯一的国际标准。如果将工业控制总线分类的话，这些工业控制总线可以分为三类（见表一）。

    第一、传感器总线（Sensor Bus）。这类总线有AS-I，该类总线数据基本单元为位（bit）。

    第二、设备总线（Device Bus）。这类总线有CAN、ModBus、Interbus、ARCnet、DeviceNet、Genius、Seriplex、SERCOS(Serial Communication System)、SDS、ControlNet，该类总线数据基本单元为字节（bite）。

    第三、现场总线（Field Bus）。这类总线有LonWorks、FF、WorldFIP、P-Net、ProfiBus、Hart等，该类总线数据基本单元为帧（frame）。

    传感器级和设备级总线属于较低层次的工业网络，用于处理传感器、行程开关、继电器、接触器和阀门定位器这类工业设备；而现场总线则是一种较高层次的工业网络，用于完成一些过程控制器或现场仪表之间的通信。另外，由于设备级总线和现场总线有时完成相同的功能，因此它们之间是相互关联的，并且可同时存在于同一系统。

    工业控制总线在2003年4月由IEC/SC6SC/MT9小组负责修订的IEC61158 Ed.3成为正式的国际标准，在新版本的标准中规定了10种类型的工业控制总线：Type 1 TS61158、Type 2 ControlNet和Ethernet/IP、Type 3 Profibus、Type 4 P-Net、Type 5 FF HSE、Type 6 SwiftNet、Type 7 WorldFIP、Type 8 Interbus、Type 9 FF H1、Type 10Profinet。

    此外，还有IEC TC17B通过的3种低压开关设备的工业控制总线国际标准：SDS (Smart Distributed System)、AS-I (Actuator Sensor Interface)、DeviceNet。另外，ISO还有一个ISO11898标准的CAN (Control Area Network)。而在控制网络和信息网络之间的联网则采用OPC技术。OPC(OLE for Process Control)是世界领先的跨国自动化公司和软硬件供应商合作开发的一套工业标准，它以微软的OLE/COM、DCOM技术为基础，定义了一套标准接口，解决了应用软件与过程控制之间的通信标准化问题。新中央电视台主楼消防系统与上一级的软件互联就是采用基于OPC技术开发的软件实现联网。

视频压缩编码和控制协议
视频压缩编码
    视频联网技术涉及到视频压缩编码问题。目前视频压缩方式为MPEG系列和H.系列。

    MPEG系列是由ISO/IEC所属的MPEG组织制定的数字视频信号压缩标准，目前使用较多的有MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4。其中MPEG-4的初衷是针对视频会议的窄带传输制定的压缩标准，但是在开发过程中由于计算机芯片技术的发展和视频监控的需求，使得MPEG组织进一步修改MPEG-4视频压缩标准，制订了现在意义上的MPEG-4视频压缩标准。

    与此同时，国际电话电报咨询委员会（CCITT/ITU-T）也先后推出H.系列视频压缩标准。在国际上按照流行的视频压缩水平划分为：
(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮)