多媒体监控系统的发展趋势

来源：《网络与电视监控工程监理手册》黎连业、黄子河、及延辉 编著-仅供学习参考更新时间：2014-07-18

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多媒体监控系统的发展趋势

多媒体监控系统是包含有多媒体计算机的电视监控系统，根据多媒体计算机与整个监控系统结合程度，一般分为：

简单的多媒体监控系统；

标准的多媒体监控系统。

（一） 简单的多媒体监控系统

1. 一般的简单多媒体监控系统

    一般的简单多媒体监控系统（又称为外挂多媒体的监控系统）仅仅是将原来传统监控系统主机的控制键盘部分省去（有些系统仍可保留该键盘），但仍保留系统的主监控器及视频、音频矩阵切换器/系统主机，增加RS-232串行通信端口，并使其余计算机的RS-232端口相连。运行于计算机的电视监控系统软件通常具有与原来矩阵切换器/系统主机的控制键盘类似的图形界面，个屏幕按钮的功能也与控制键盘上对应按钮的功能完全相同。这样，当用鼠标点击各屏幕按钮时，控制指令便通过RS-232通信端口传送到矩阵切换器/系统主机，使其完成指定的功能。很显然，在这种系统中，计算机仅仅是充当了控制键盘的作用。

2. 改进的简单多媒体监控系统

改进的系统在计算机中增加了一块图像采集卡和声卡，其中图像采集卡和神卡可分别接收由电视音频矩阵切换主机第一路输出端口传来的视频、音频信号，在屏幕上开窗口显示视频画面，并通过与声卡连接的外接式音箱放出监听的声音。这样，通过操作鼠标就可以在计算机屏幕上打开视频窗口，通过选择摄像机通道号再点击控制按钮，就可以对照视频窗口，对远端摄像机的云台及电动镜头进行全方位的控制。但是，整个系统的前端解码器仍然是通过RS-485总线与系统主控制器直接连接。另外，这种简单多媒体监控系统的主画面通常不具备多画面开窗（多画面分割）功能，也不能支持网络操作，分控制器仍然采用常规的分控键盘。因此，这种系统仍不能称之为真正的多媒体监控系统。

3. 添加控制卡的简单多媒体监控系统

也有些系统在多媒体主机中增加一块自研的控制卡（插入主板的扩充槽中）。其输出一般为RS-232或RS-485接口，通过排线或双绞线直接与书品。音频矩阵切换器相连，因而对于系统的控制可以在计算机内部完成了，但仍需视频、音频矩阵切换器等外围设备与之配合。当系统需配置分控制中心时，设于各分控制中心的分控制键盘与系统主机的通信仍然是通过RS-485进行的。如各分控制也要求是多媒体计算机时，则这些作为分控端的计算机与系统主机无论是否已经联网，都只能通过RS-232/RS-485转换器并经由RS-485总线（双绞线）由于系统主机连接，因为他们的通信控制协议并不支持基于网络的TCP/IP传输。因此，这种系统仍不是完备的多媒体监控系统。

（二） 标准多媒体监控系统

标准的多媒体监控系统（又称为真正意义上的多媒体监控系统）完全不同于传统电视监控系统的框架，它以高性能的多媒体工控机为核心，采用模块化结构，将主控制端的全部设备都集成与一体；另外，该系统还具有友好的人机交互界面和基于网络的多级分控能力，每一级都有自我管理和控制的功能，并受上一级的控制；中心则由网络视频服务器控制。对于标准的多媒体监控系统主要有如下几种：

1. 标准多媒体控制系统的构成

标准多媒体监控系统将诸如视频矩阵切换卡、音频矩阵切换卡、通信控制卡、图像采集卡、声卡、网络通信卡和MODEM卡等系统统装进工控机的机箱中，并建立各模块之间的内在联系，彻底消除了各功能模块之间的冲突，因而系统的集成度更高、功能更完善，系统的稳定性也进一步提高。其结构如图10-1所示。图10-1表明了标准多媒体监控系统的模块化结构，其模块卡都有可能多余1快（通常2～4快不等），这样就需要机器具有较多的插槽空间，必须配有大的工控机箱及多插槽的工控机地板。

在图 1中，TCP/IP网络分控有两种方式，除了控制数据外，其中有一种分控包含图像传输，而另一种分控则不包含图像传输（这也是早期多媒体监控系统存在的一种缺陷）。这是因为图像的数据量大，而视频压缩技术、CPU速度及网络带宽都有限所致，因而传送到各分控端的图像只能从视频矩阵的输出端来选择，并以模拟视频信号的形式经由同轴电缆传送到各分控计算机内置的图像采集卡中。虽然这种方式传输的图像时全实时，但由于需要另外布设同轴电缆，工程施工及系统结构复杂，使这种系统的综合评价大打折扣。至20世纪末，多媒体电视监控系统的网络分控大都包含了数字压缩图像的传输，通过TCP/IP网络实现多媒体监控已成为现实。不过，下述6点似乎很重要。

（1） 视频矩阵切换卡

视频矩阵切换卡实现视频信号的分配与切换放大功能。还卡的基本功能与普通视频矩阵切换器相当，也是由多路模拟开关集成电路构成，可以将任一输入端口的视频信号切到任一视频输出端口。由于该卡要实现对多路信号的切换，而插卡后面板的有限面积上不可能提供如此多的视频输入和输出接口（BNC插座），因此，该插卡的后面板上只有一个多阵脚的“female”型D型连接器，并由外接的“male”型D型连接器引出多根视频电缆并配接视频BNC。每一视频矩阵切换卡分别配有具有16个视频输入接口和16个视频输出接口的线路。

与普通视频切换器不同的是，视频矩阵切换卡具有计算机ISA总线接口并直接接受计算机指令控制，其控制速度打到了10^-7s。另外，卡上的电路部分采用了视频差分放大使得视频干扰降低到一定程度。标准视频矩阵切换卡含16×16视频矩阵和扩展接口，小型系统也可选用4×4或8×8的矩阵卡。通过切换卡之间简单的并联及跳线设置（利用扩展接口），就可以方便地扩展视频输入、输出路数，且扩展后不影响切换开关的控制速度。

矩阵切换卡插在了计算机的ISA扩充槽中，但视频信号并不通过ISA总线进入计算机，这是因为矩阵卡并没有对模拟视频信号进行数字化处理，而仅仅是对其进行了选通切换控制。因此，若要使视频信号进入计算机进行显示并通过网络进行传输（传向各分控端），需将由视频矩阵卡切出的视频信号，在通过另外的图像卡返送回计算机进行处理。一般来说，要在显示器屏幕上显示多少个实时画面及用过网络传输多少路视频信号，就需要多少块图像卡。

（2） 音频矩阵切换卡

音频矩阵切换卡的结构及功能与视频矩阵切换卡类似，它完成音频信号的分配与切换放大功能，且始终保证与关联的视频画面进行同步切换。由于同样设计到多路音频信号的输入/输出，因此，每一块音频矩阵切换卡也配有两束具有16路RCA音频接口的线路。标准音频矩阵切换卡含有16×16音频矩阵和扩展接口，小型系统同样也可选用4×4或8×8的矩阵卡。通过切换卡之间简单的并联及跳线设置（利用扩展接口），就可以方便地扩展音频输入/输出路数，且扩展后不影响切换开关的控制速度。

与视频矩阵卡类似，音频矩阵卡也不对音频信号进行数字化处理，因此，若要使音频信号进入计算机做进一步的处理并进行网络传输，需将由音频矩阵卡切出的音频信号再通过声卡返送回计算机。一般来说，网络分控需要多少路声音就需要多少块声卡，但有些系统利用声卡的左右声道各传送一路音频信号，则需声卡的数量减半。

由于对整个监控系统来说，有些监视点仅需要观看图像，另有些监视点可能不需要观看图像而仅需听到声音，因此，系统中摄像机的数量不一定完全等于监听头的数量。考虑到实际情况，多媒体监控系统主机内允许音频矩阵切换卡的数量少于视频矩阵切换卡的数量。

（3）  通信控制卡

通信控制卡选用的是ISA总线插卡，它提供了RS-485通信接口，用于与前端解码器进行半双通信（既可以向前端解码器发送控制指令，又可以接受由前端解码器传来的报警信息）。RS-485通信采用差分输入/输出方式进行传输，通信速度高、抗干扰性强，通信卡上设有硬件发送和接受缓冲区，可以保证通信线路上书记的可靠性。由于总线上只限于控制指令的传输，因而其本身对线路的要求不高。

 （4） 图像采集卡

图像采集卡用于接收视频矩阵切换器输出的视频信号，并对其进行实施数字化，然后由计算机直接处理。这样，通过软件就可以实现对视频图像的显示、静态存储、实时捕捉和视频报警等功能。在系统中，把切换卡的输出交由视频卡处理，从根本上解决了对于每一个视频输入的图像激活、显示、存储、捕捉和视频报警等功能。由于摄像机的图像可以通过视频采集卡在显示器上开窗口显示，还省去了传统电视监控系统电视监控系统中的监视器。另外，由于1台计算机可以插入多块图像采集，因而可以同时对多路图像进行采集处理，这就使多画面同屏实时显示成为可能。

图像采集卡有多种，除了主要实现视频图像的采集外，不同的采集卡还有些不同的辅助功能，但各种板卡因功能及指标不同，价格差别也极大。例如，用于电视节目非线型编辑的视频采集卡通常需要数千元至万元以上，而普及型的视频采集卡一般仅在千元上下，有些甚至低到500元以下。

   （5） 声卡

   声卡其实是多媒体家算计的最基本配置，完成声音信号的采集（输入）与输出。在多媒体监控系统主机中，声卡的采集功能与图像采集卡的功能是对应的，即它接受由音频矩阵切换卡输出的音频信号，但它比图像卡还多了输出功能（一个用于外接音箱的接口和一个线路输出端口）。声卡用于接受音频矩阵切换器输出的来及摄像机现场的声音信号，并经过外接的扬声器（音箱）发出音响。另外，当有警情发生时， 还可以根据报警探头的类型及其安装的位置发出语音提示，如“第××地方有人入侵，请速去查看！”“××大楼玻璃破碎，请速去查看！”等。

在实际应用系统中，声卡的线路输出信号可以作为另一块音频矩阵切换卡的输入源，用于实现双向对讲功能。由于新型多媒体系统主机支持多块声卡并行工作，因而可以实现多路声音信号的网上传输。因此，利用声卡的线路输出应与音频矩阵切换卡配合（通过正确的接线及软件设置），可以实现主控与前端、主控与分控、前端与分控的多路交叉双向对讲功能。

   （6） 解码器

家吗器其实属于前端设备，但这里与多媒体系统主机配接的解码器比传统矩阵机器码器具有较多的功能因此它也是最小单元的系统，它主要包括以下几个单元:8路报警、6路无缘触点，3路220V有源触点可控开关、8选1控制模拟书记通路和RS-485通信接口及云台镜头控制接口。实现这些功能的核心是单片机电路，用单片机进行编解码操作，解码器中还配有小型监控程序，一般发生报警，会自动生产相关动作，启动本地报警连动装置，并将报警信息编码后经RS-485总线回传到控制中心。

通过跳线的不同接法，解码器的6路无源触点可以选择12V、6V、3V等不同的殿宇或不入电压，因此，解码器的6路行动输出接口既可以输出不同的电压，又可以作为无源开关（相当于继电器的常开触点）使用。

解码器的报警接口为模拟接口，通过8位A/D转换器接入单片机系统，因而单片机可以判别出接口的256种变化量。对于普通的报警探头，采用三线制，能够有效班别报警探头的电源线、地线、数据线的断路、短路和数据线上的报警状态。对于温度探测器。压力探测器等模拟量输出型探测器，可以识别出各种温度。湿度、压力等的变化，从而实现对环境因素的监视和控制，为今后的功能扩展奠定了坚实的物质基础。

解码器本省是一个小型智能中心，具备自建功能和自己的监控程序。一旦发生报警，将引起特定的某个无源或有源触点的变化，产生能够输出。而其余各输出量，又可受控于监控中心，由监控中心报警联动或进行人工控制。

1. 基于网络的多媒体分控

通过硬件接口及软件设置，多媒体电视监控系统可适用于多种网络环境，例如：在以太网环境下 ，通过TCP/IP通信协议即可实现网络多级分控，网络上的任何授权客户端都可以通过系统主机来调看任意监视现场的图像，并向前端解码器发布指令，对云台镜头进行控制。多个监视现场的图像可以在同一网络分控端的屏幕上同时显示出来。在SDH环网上，经由2MBps的E1信道（G.703协议）传输还可以实现远程多媒体电视监控。这种系统在监控中心可以监看数十公里外的现场图像及监听该现场的声音，并对该前端的解码器进行各种控制（使摄像云台及电动镜头座各种运动并控制防护罩的雨刷或启闭射灯），还可以接受远端的报警信号，从而使对诸如无人值守电站之类的远程多媒体电视监控成为可能。另外，在PSTN、ISDN、DDN、AD-SL、帧中继、VSAT等网络环境下的远程多媒体电视监控也已有了很多成功的案例。通过软件设置，多媒体电视监控系统还具有多种与外设的通信方式及接口，以快速方便地实现不同的通信控制要求，如：通过RS-485或RS=232通信及控制。当然，如果本系统的多媒体计算机没有联网，通过RS-485总线仍可实现分控功能。

2. 多媒体监控系统中的数字硬盘录像

20世纪90年代，计算机技术有了飞速的发展，处理器的速度和内存及硬盘的容量不断刷新纪录，一系列数字视频压缩国际标准相继出台，集成M-JPEG和多种MPEG压缩算法的超大规模集成电路功能不断完善且价格不断降低，使得基于计算机的数字硬盘录像技术得到迅猛的发展。

多媒体监控系统中的数字硬盘理想通常要记录多路视/音频信号，因此对计算机的速度和硬盘的容量有较高要求。从视/音频信号的压缩方式看，目前主要基于M-JPEG压缩的非实时单卡路数字硬盘录像和基于MPEG-1、MPEG-2或MPEG-4压缩的实时多卡路视频运动检测报几个号录像功能，它使得无论是哪一种数字硬盘录像机，都具有运动感知报警录像。无论是哪一种数字硬盘录像机显然也都可以看做是小型多媒体监控主机，虽然其内部并没有专用的通信控制卡，但却也有通信控制功能，即通过机器的RS-485通信的，因此，由数字硬盘录像机RS-232口输出的控制指令一般都需要配接RS-232→RS-485转换器；对所有的前端解码器来说，仍然相当于接受了多媒体主机传来的RA-485通信控制指令并执行相应动作。由于数字硬盘录像具有比模拟磁带录像高很多的性能，已成为多媒体电视监控系统中必不可少的视/音记录设备。图 2为标准的多媒体电视监控系统意图。

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