科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 工程技术 视频监控系统研究现状与发展趋势 永城煤电控股集团有限公司 张秀玲 ［摘 要］视频监控作为一种传统视频技术与现代通信技术相结合的应用，目前在国内外已引起了越来越多的关注 本文对视频监 控系统作了简单的介绍，指出当前视频监控系统与传统视频监控系统在需求上的转变，以及与视频监控相关的一些技术的进展情 况，然后指出当前视频监控系统所面临的主要问题，以及为了解决这些问题所带来的未来技术发展趋势 ［关键词］视频监控 模拟监视 数字监控 远程监控 。 。 。 1. 引言 视频监控业务具有悠久的历史，在传统上广泛应用于安防领域 近 年来，随着数字图像处理技术和数字电路技术的飞速发展,图像信号的 数字化和处理变得比较普遍,利用数字图像处理技术进行动态监测和现 场监控都已成为现实,而且具有相当高的灵敏度和可靠性 视频监控系 交通系统 统以其直观 、 、 传统的视频监控技术已不 公安系统 再适应时代发展的需要，而以计算机 网络通信技术为基础，以智能图 、 像分析为特色的网络视频监控系统逐渐成为监控领域的发展方向 方便 、 教育系统和医疗系统等众多领域 、 。 信息内容丰富而被广泛应用于金融系统 、 。 。 2. 研究现状 监控系统的技术水平已经从初期的模拟信息传输与控制飞速发展 纵观其发展历程，大致经过了三 到了数字化 个发展阶段 网络化信息传输与控制 、 。 。 。 。 监视器 、 控制电缆等连接 、 生产管理等场合 、 模拟监视系统: 在黑白摄像机 黑白电视机出现的初期，初期的黑 、 像电视监控系统也诞生了 最早的视频监控系统，也称闭路电视监控系 。 统(CCTV) 视频矩阵 录像机等组成，由视频电 主要由摄像机 、 、 监视系统以模拟方式传输，一般传输距离不能太 缆 远，主要应用于小范围内的监控，监控图像一般只能在控制中心查看 。 最简单的是将图像信息直接送入视频传输电缆进行传送 它应用于保 尽管当时图像质量低，控制功能少，但其直观方 安 便，还是被人们所接受，之后投入了大量的人力物力，不断提高性能 完 、 一点对多点监视 善功能，很快地由最初的单点 、 和多点顺序控制系统 小规模数字集成电 、 路制成的控制器，以直接控制 频率分割控制的方法通过手 、 摄像镜头进行各种控制，此种控制方式功能简单，可靠 动方式对云台 、 但由于投资少，易操作，这种模式的监控 性差，易受干扰，系统寿命短 。 系统目前还在个别部门使用着 总的来说，由于中国整体视频监控市场 庞大的需求以及不均衡的发展进程，如果没有产生在成本上可以完全 替代模拟监控的新技术，模拟监控市场仍将长期存在 单线制模式变点对点 、 控制部分采用模拟电路与中 间接控制 、 。 。 。 。 。 。 。 数字监控系统：九十年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频 技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处 理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图 像质量，这种基于 PC 机的多媒体主控台系统称为数字化视频监控系 数字式视频监控系统相对于传统的模拟式视频监控系统最大的优 统 点就是可以利用计算机图像处理的方法来实现监控系统的智能化 全 数字的视频监控系统，可以基于 PC 机或嵌入式设备构成监控系统，并进 行多媒体处理 采用数字监控系 统，对目标范围实时监控，并以此为中心建立一整套软硬件结合的完整 体系，减少不必要的环节和操作，提高了整个系统的反应速度和效率 同 时引入模块化管理，将监控所涉及的视频信息的采集 处理，视 \音频切 、 摄像镜头控制，报警采集和处理等内容模块化，相互关联，相 换，云台 、 互统一 这类系统是目前视频监控市场的主流 。 。 。 。 。 数字监控作为继模拟监控之后的第二代监控技术，无论在图像质 量 保存时间以及可靠性上均有大幅度的提升，为用户提供了高性价比 、 的监控解决方案 当前，数字监控已牢牢地成为主导整体视频监控市场 的视频监控解决方案，并成熟部署于金融 但是由于 数字监控系统设计的出发点不是基于计算机，而是基于传统模式，只是 且 在原有的基础上加以改进，计算机只是充当一个外部监视器的作用 传统单片机系统固有的弊端并没有克服，通信协议的多样化与专用化 很难统一，导致已有的计算机资源远远满足不了多种设备的要求 另外 计算机的运行速度较低，而数字视频的数据量又很大，这样就限制了利 用一台计算机同时处理数字视 \ 音频信息 数据等信息的 、 能力，很难组建大型监控系统 商业等行业之中 、 图表 、 文字 、 。 。 。 网络化多媒体监控系统:随着宽带网络的普及，微处理器技术的快 速发展，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控逐渐从本地监控 向远程监控发展，出现了以网络视频服务器为代表的远程网络视频监 。 。 。 控系统 集开始进行数字化处理 只要有网络的地方，就提供了图像传输的可能 网络视频服务器解决了视频流在网络上的传输问题，从图像采 传输，这样使得传输线路的选择更加多样性， 、 。 ”、“ 平安校园 等安防项目在全国范围的开 随着近年来 平安城市 ” “ 展和深入，机场 监控点 地铁以及景区等用户对于视频监控覆盖范围 、 、 数以及网络传输 I/O 等要求的不断提升，网络监控正成为中国视频监控 网络监控设备厂商的视频监控整体解决方 市场炙手可热的拉动因素 案，正受到越来越多用户的了解和认可,整个系统趋向平台化 智能化 、 。 很多互联网企业已开始涉足此类视频监控系统的开发 在国内大型的 视频监控项目中，更是出现了视频监控系统中，除后端显示设备之外， 全部设备 IP 化的发展趋势 根据 IDC 的研究，从全球范围的发展趋势 来看，整体视频监控市场中网络摄像机（IP Camera）以及网络视频存储 (NVR)等 IP 存储的出货量开始超过传统摄像机和硬盘录像机，成为市 场增长的主推力 。 。 下图给出了一种日前比较常用的网络远程视频监控系统的示意图 。 管理中心 管理服务器 目录服务器 录像存储服务器转发服务器 IP 网络 网络摄像头 网络摄像头 视频服务器 PC 客户终端 PC 客户终端 无线网络 无线网络 监控中心 网络摄像头 普通摄像头 普通摄像头 无线客户终端 无线客户终端 监控前端 图中管理中心和监控前端 。 无线网络部分则是视频监控和其他系统互通的一个示例 控系统和其他业务网络共同使用时，也可能会融为一体 。 监控中心是视频监控系统的组成部分， 、 当然视频监 交互化 、 综合业务数字网 、 随着数字视频压缩编码技术的日益成熟，为多媒体信息的广泛应 用提供了基础，新的监控技术完全打破了传统的结构，依靠功能日益强 数据 大的计算机，不仅可以处理文本 图形等信息，还可以处理视频图 、 、 通信技术的迅猛发展，对各种媒体信 像 声音等信息，再加上网络技术 、 、 现在的各种通信网如公用电话网 息的应用趋向综合化 数字 、 。 数据通信网 各种类型的 LAN\WAN 以及发展迅猛的 、 因特网遍布全球的各个角落，将全球连成一体，使您在任何地方都能以 监 任何方式与地球上其它任何地方交流与传递您所希望的任何信息 控系统涉及的区域范围也在不断地扩大，从局域到城域到广域，从一个 城市到另一个城市，从一个国家到另一个国家，都能完成在现场所能完 成的一切任务，将建成一个网络化的多媒体监控系统 在网络化多媒体 监控系统不仅要求有高性能的多媒体监控终端的支持，而且还要有适 多媒体监控终端主要以数字 合多媒体信息传输的通信网络作为基础 视频压缩编码技术为核心，多媒体通信网络则主要以宽带化和实时传 输为重点，实时传输各种视 \ 音频信息和数据信息 。 。 。 在基于嵌入式远程视频监控系统的研究中，国外起步较早，并处于 领先水平，己经有成熟的嵌入式摄像机产品的端口 国外同类产品一般 采用或者小波压缩方法，其性能普遍比较好，但是价格也很昂贵，国内 用户大都无法承受 国内同类产品都采用硬件压缩方式，即使用专门的 视频压缩芯片，这样速度快一些，但是在产品升级方面就不方便了 随 着嵌入式技术的不断发展，涌现出许多高性能的芯片，这为嵌入式视频 监控系统的进一步发展提供了硬件基础 （下转第 343 页） 事件的发 。 。 。 。 。 341 — — 

科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 科 技 信 息 工程技术 两端并接续流二极管 D 。 适当才能起到较好的效果 选 0.1 μ 600V+47 极管的额定电流应选为 1A，额定电压要大于电源电压的 3 倍 如图（a）所示：交流输入方式时，CR 的选择要 通过测试，当负荷容量在 10VA 以下，一般 F μ 如图（b）所示：直流输入方式时，经测试得二 0.5W；负荷容量在 10VA 以上时，一般选 0.47 0.5W 较适宜 F 600V+120 。 Ω Ω 。 。 图（a）交流输入 2.PLC 的输出电路 图（b）直流输入 。 负载两端并联 CR 浪涌吸收器，如交流是 100V 200V 电压而功率为 、 CR 愈靠 400VA 左右时，CR 浪涌吸收器为 0.47 采取以上的保护措施是为了防止感性元件 近负载，其抗干扰效果愈好 在输出断开时，产生很高的浪涌电流对 PLC 端子及内部电路的冲击，以 保护 PLC，提高可靠性 ，如图（d）所示 F+47 Ω 。 。 μ 为了防止或减少外部配线的干扰，在布线时 PLC 的交流线与直流 开关量与模拟量的输入 / 输出线也要分开敷设，后者最 此外 PLC 基本单元与扩展单元之间的传送信号易受干 输入 / 输出线与系统 线应分开走线 好使用屏蔽线 扰，其传送电缆不能与别的线敷设在同一管道内 动力线更要分开布线，并保持一定距离 。 。 。 。 。 。 。 。 因此，采用较好的控制模型 四、软件抗干扰 控制系统的可靠性除与硬件有关外，还与软件有关 控制模型是至关重要的 、 在进行系统设 计时，建立系统控制算法 因为它的好坏，不仅 直接关系到控制系统的控制精度，也关系到整个系统工作的稳定性，甚 至成败 算法，可使控制系统稳定性大大提 、 采用采样值数字滤波方法，可有效滤除虚假干扰信号；采用不完全 高 微分方法，可防止控制过程产生震荡；采用选择性控制调解模式，驱使 接近危险区域的被控量脱离危险界限，排除故障先兆，避免事故发生； 采用 Smith 预估控制，对大滞后系统进行 Smith 补偿，克服常规 PID 调 节难以适应的超调现象，均收到良好的效果 因此，针对不同的控制对 象，采用不同的或综合多种控制算法模式，是提高 PLC 控制系统精度和 如 PLC 的输出命令使执行机构（如大功率电动机 稳定性的一种手段 、 电磁铁）动作，常常会伴随产生火花 电弧等干扰信号，它们产生的干扰 、 信号可能使 PLC 接收错误的信息 在容易产生这些干扰的时间内，可用 。 软件封锁 PLC 的某些输入信号，在干扰易发期过去后，再取消封锁； 。 。 图（d）输出端直流感性负载 图（c）输出端交流感性负载 2.PLC 的输出电路 对于开关量输出来说，PLC 的输出有继电器输出 、 晶闸管输出 晶 、 体管输出三种形式，具体选用哪种形式的输出应根据负载要求来决定 。 选择不当会降低系统可靠性，严重时可能导致系统不能正常工作 如晶 此外，PLC 闸管输出只能用于交流负载，晶体管输出只能用于直流负载 。 的输出端子带负载能力是有限的，如果超过了规定的最大限值，必须外 接继电器或接触器，才能正常工作 PLC 输出电流的额定值是与负载性 质有关的 额定负载电流还与温度有关，当工作环境温度高时，额定负 如 PLC 输出驱动的负载为感性元件时，对于直流负 载电流相应减小 载，通常是在线圈两端并联续流二极管 D，如图（c）所示，二极管也要靠 近负载 二极管的反向耐压应是负载电压的 4 倍；对于交流负载，是在 。 。 。 。 。 。 为了提高 PLC 控制系统工作的可靠性，可以专门设置一个定时器， 作为监控程序部分，对系统的运行状态进行检测 若程序运行能正常结 束，则该定时器就立即被清零；若程序运行发生故障，如出现死循环等， 在设计 该定时器在设定的时间到就无法清零，此时 PLC 发出报警信号 。 应用程序时，使用这种方法来实现对系统各部分运行状态的监控 如果 用 PLC 来控制某一对象时，编制程序时可定义一个定时器来对这一对 象的运行状态进行监视：该定时器的设定时间即为这一对象工作所需 的最大时间；当启动该对象运行时，同时也启动该定时器 若该对象的 运行程序在规定的时间结束工作，发出一个工作完成信号，使该定时器 清零，说明这一对象的运行程序正常；否则，属运行不正常，发出报警信 号或停机信号 。 五、结束语 PLC 控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设 计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，对有些干扰情 况还需做具体分析，采取对症下药的方法，才能够使 PLC 控制系统正常 工作 。 。 。 （上接第 341 页） 备提出了更高的要求，也更加重视频监控设备的研制和开发 生，使得人们对安全防范设备，尤其是视频监控设 3. 面临的主要问题 目前，大规模的网络视频监控业务尚处于起步探索阶段，网络化 、 数字化 智能化是视频监控的必然趋势，而对这个大趋势，目前的视频 、 监控在一些关键技术方面，存在着不少不足之处，主要表现在录像存 储 。 计费 、 并发调度 、 4. 视频监控系统的发展方向 前端一体化 分级业务融合等方面 、 。 。 传输网络化 、 系统集成化 、 处理数字化 、 管理智能化是 、 视频监控系统公认的发展方向，而数字化是网络化的前提，网络化又是 网络 系统集成化的基础，所以，视频监控发展的最大特点就是数字化 、 化 智能化 、 数字化：数字化是 21 世纪的特征，是以信息技术为核心的电子技 术发展的必然，数字化是迈向成长的通行证，随着时代的发展，我们的 视频监控系统的数字化首先应该是系 生存环境将变得越来越数字化 。 统中信息流（包括视频 控制等）从模拟状态转为数字状态，这将 、 的结构，根 彻底打破 ” “ 本上改变视频监控系统从信息采集 系统控制等的方 、 开放式的协议，使视频监控 式和结构形式 、 系统与安防系统中其它各子系统间实现无缝连接，并在统一的操作平 台上实现管理和控制，这也是系统集成化的含义 经典闭路电视系统是以摄像机成像技术为中心 信息流的数字化 数据处理 、 编码压缩 、 音频 、 传输 、 。 网络化：视频监控系统的网络化将意味着系统的结构将由集总式 集散式系统采用多层分级的结构形式，具有微内核 。 分布式操作系统，以实现抢先任务调度算 多用户 、 、 模块化 、 系统组态 、 向集散式系统过渡 技术的实时多任务 法的快速响应 和系列化的设计，系统设备的配置具有通用性强 组成集散式监控系统的硬件和软件采用标准化 开放性好 、 。 。 控制功能完善 、 数据处理方便 、 调试 灵活 、 系统的网络化 和维修简单化，系统运行互为热备份，容错可靠等优点 在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限 系统网 络化将使整个网络系统硬件和软件资源的共享以及任务和负载的共 享，这也是系统集成的一个重要概念 人机界面友好以及系统安装 、 。 。 5. 结束语 从以前的模拟监控到现在的数字监控;从落后的现场监控到先进的 远程监控;从有人值守监控到现在的无人值守监控，视频监控正朝着数 字化 网络化 当然，目前仍存在着不少需要进一 规模化方向蓬勃发展 、 、 步探讨的问题 相对于其他通信业务，视频监控业务显得比较年轻，视 频监控市场日前也尚未出现能够控制整个市场的领导者，对于各通信 设备厂商而言，视频监控将会是很好的发展机会 。 。 。 。 参考文献 ［1］刘瑞勤.实时视频监控系统的研究.华中师范大学,2006,(9) ［2］葛广英.实时监控技术的发展历程和发展趋势.聊城师范学院通 信工程系,2000,(10) ［3］卢秋波. 视频监控技术简介与发展趋势.电信网技术,2007,(1) ［4］马刚.网络视频监控系统建设运营与维护.电信工程技术与标准 化,2007.(2) ［5］杨俊起,陈滟涛,袁兆强,贺体龙.远程监控系统中的 CAN 总线 与以太网互联设计. 航空制造技术,2007 ( 1) ［6］李祁,胡彦奎,赵鹏.实时视频监控系统的研制.自动化与仪器仪 表,2007(1) ［7］陈能干, 裘姝平.基于 GPRS 的远程视频监控系统设计.视频技 术应用与工程,2007(1) 343 — —