几种数字监控方案的对比

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在安防和环境监控项目中，数字化需求越来越广泛，呈现替代模拟系统的趋势。常见的数字监控方案可分为两大类：一是全数字化的解决方案（网络摄像机或网络视频服务器）；二是数字模拟相结合的方案（硬盘录像机）。这两大类监控方案各有各的优点，下面进行说明。

全数字化的方案
此方案是一个完全的数字化方案。前端使用网络摄像机，在网络摄像机里完成A/D转换（模数转化），图像压缩和网络上传（网络视频服务器工作原理与其相同）。网络摄像机直接接入以太网（图1所示是接入内部局域网，当然也可以通过其他网络设备接入广域网）。监控中心配置多台PC，通过PC来完成视频监控，录像文件的保存（保存在PC机的硬盘里），录像回放。此方案中，视频信号采集后直接转换为数字信号，进行传输、存储，是全数字化的监控方案，所有的监看、查询功能都是通过监控中心的PC机来完成的。其优点是布线简单（只需要网线即可），可以借助原有的网络环境。节约布线成本，符合未来技术发展。但其缺点则有：
1.由于以太网受网络带宽所限，所以画面质量得不到保证，画面容易出现马赛克现象。另外，因为网络延时，会造成一些滞后；
2.网络摄像机集中多种功能于一体（视频采集，数模转换，视频压缩），所以单从采集的图像质量上讲目前比不上传统的普通摄像机（比如松下或索尼）；
3.网络摄像机（网络视频服务器）是广播方式将图像上传到网络上的，容易造成网络阻塞。一旦网络用户过多，影响到网络的正常使用，网络摄像机本身也会在负担过重的情况下出现不稳定现象；
4.带宽得不到保证。如果借助原有的网络环境，就会有其他更多视频流占用带宽，带宽不够就会出现丢帧，造成监控画面不连续；
5.在以太网上传播的视频都是经过压缩的（一般是采用MPEG-4的压缩方式），这是有损图像质量的，监控画面会有失真现象；
6.录像文件是保存在监控中心的PC机硬盘上，稳定性和安全性不高。由于操作系统的原因（WINDOWS操作系统），PC机本身的稳定性也不高，对于视频监控来说不是很适合；
7.若前端网络摄像机数量很多时，视频流集中传输至监控中心，所要占用的带宽和图像保存所需的超大存储设备，都是一笔极大的开支。
其适用于以图像远传监看为目的的中小企业管理应用，监控强度不高，日常不需要录像保存，是最低的监控级别。目前成本较传统高许多。


数字模拟相结合的方案（硬盘录像机）
此类方案可以细分为三小类，一是数模结合“软组网”的方案，二是数模结合“集中监控”的方案，三是数模结合“软硬组网”方案。以下用POS-Watch硬盘录像机为例分别说明。

数模结合“软组网”的方案
硬盘录像机分散位于各不同区域（比如每栋大楼有一个机房，硬盘录像机位于其中，这样较为接近前端的视频源）。普通摄像机采集的视频信号（模拟信号）先进入硬盘录像机，在其中完成A/D转换，视频压缩和网络上传，录像文件保存在硬盘内。所有的硬盘录像机都接入网络，在监控中心配置一台或多台PC，通过PC来完成远程监控，录像在线回放，文件备份，云台镜头控制等功能。这个方案类似于网络摄像机的全数字化方案，差异是前端采用了普通摄像机以及录像保存在前端的硬盘录像机里，监控中心的PC不再进行录像存储。其优点为：
1.数字视频未经以太网传输，直接保存在本地硬盘录像机的硬盘上，避免了网络误码、延时对视频质量的影响；
2.硬盘录像机采用RTOS操作系统和JFS文件格式，设备本身的稳定性高，不死机，不受病毒侵害，是专用的视频录制设备。不同于普通PC机采用WINDOWS操作系统和FAT32文件格式，稳定性和安全性得不到保障；
3.采用TI（德州仪器）的DSP微处理器来完成视频压缩，采用MPEG-4压缩格式，非常适合在网络上传输；
4.前端采用普通摄像机（松下或索尼），采集的视频图像效果比网络摄像机好；
5.网络用户采用点播的方式访问硬盘录像机，不会因为广播风暴而造成网络阻塞；
6.视频录制分配由前端多台硬盘录像机完成，监控中心不再负担图像的记录，免除了中心超大存储设备的开支；
7.前端不需要本地监控，可以设为无人值守站，可节省造价；
8.中心查看录像文件，可直接在线回放，或先将录像下载到本地硬盘，回放录像的效果很有保证。
其缺点为：
1.由于以太网的误码率高，所以中心监看的画面质量得不到保证。因为网络延时，会造成一些滞后；
2.带宽得不到保证。由于带宽不够，中心监看画面容易丢帧；
3.在以太网上传播的视频都是经过压缩的（一般是采用MPEG-4的压缩方式），这是有损压缩，中心监看画面会有失真现象。
其适用于对视频录像保存的质量要求较高，而对于监看的质量要求一般的场合，如监控和管理级别较少，以经济性为出发点的电力、公安、银行的专网集中监控项目。

数模结合“集中监控”方案
此方案中，硬盘录像机位于监控中心，所有的视频信号（模拟信号）通过视频线进入其中（如果距离比较远，可以利用光纤传输）。在其中完成A/D转换，视频压缩和网络上传，录像文件保存在硬盘内。监控画面输出到监控中心的电视墙，在监控中心配置一台PC用作录像回放，录像文件备份，重要画面的保存打印。其优点为：
1.监控画面质量好。本方案的监控画面，图像未经压缩直接显示，因此监控画面完全无滞后，无拖尾，失真度低，未经裁减，清晰度高达640×480；
2.录像文件保存在本地硬盘录像机的硬盘上，由于采用的是JFS文件格式，不同于WINDOWS操作系统采用的FAT/FAT32文件格式，不受病毒侵害，稳定性和安全性得到很高的保证；
3.采用德州仪器的DSP和RTOS操作系统，设备本身的性能稳定，可靠性高，安全性好；
4.本方案的实时监控不通过网络，所以不会受网络环境的影响（以太网本身有许多缺陷，比如带宽不足，误码性高，网络延时等）；
5.采用普通摄像机（松下或索尼），采集的视频图像效果比网络摄像机好；
6.所有主机都位于监控中心，方便管理和维护；
7.系统控制通过专用键盘，一个键盘可灵活的操控多台主机，也可级联到其他分控点，主机的视频输出接口丰富，因此对造价要求不同的各种分控和显示输出应用，都有很好的适应性；
8.主机具有网络传输的功能，可随时扩展网络分控，不受地点限制。
其缺点为前端视频到监控中心采用模拟传输，距离和布点都有所限制，否则会加大造价支出。
(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮)