有线电视监控系统的发展方向及相关技术

许贵娟

　　近几年来，我国有线电视技术越来越先进，有线电视设备越来越多，有线电视规模越来越大，但长期以来，有线电视监控系统始终处于分散、人工、模拟、低效状态，特别是在实时性要求和集中遥控方面还有很大距离。


　　传统的模拟闭路电视监控系统的局限性：首先，有线模拟视频信号的传输对距离十分敏感，当传输距离大于1 km时，信号容易产生衰耗、畸变、群延时，并且易受干扰，使图像质量下降；其次，有线模拟视频监控无法联网，只能以点对点的方式监视现场，因而布线工程量极大；最后，有线模拟视频信号数据的存储会耗费大量的存储介质（如录像带），查询取证时十分繁琐。数字化视频监控的优点正好克服了模拟闭路电视监控的局限性：首先，数字化视频可以在计算机网络（局域网或广域网）上传输图像数据，基本上不受距离限制，信号不易受干扰，可大幅度提高图像品质和稳定性；其次，数字视频可利用计算机网络联网，网络带宽可复用，无需重复布线；另外，数字化存储成为可能，经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列中或保存在光盘中，查询十分简便快捷。


　　因此监控领域必将从模拟迈向数字，这是一个不可逆转的趋势，也是监控领域的革命性飞跃。

　　数字视频远程监控系统要解决的两大技术：

　　一是视频数据的压缩和解压缩。视频图像的信息量是巨大的，例如，1幅640×480中分辨度的彩色图像（24 bit/像素），其数据量为0.92 MB，如果以每秒30帧的速度播放，则视频信号的数码率高达27.6 Mbps，显然，视频压缩技术数字化是压缩技术的关键。


　　目前，适用于远程视频监控的图像压缩标准有H.261和MPEG-1，H.261标准简称p＊64，由国际电报电话咨询委员会的一个专家组在1990年12月制定，MPEG-1则在1992年成为标准。两者的核心技术都是离散余弦变换及运动补偿算法，它的主要思想是通过减少每帧图像间时间上和空间上的冗余性和相关性信息来减少数据量。H.261适合在64~384 kbps的低带宽下传输实时视频图像,但图像质量不理想，MPEG-1在800 kbps~2 Mbps的传输速率下图像清晰度能达到较好的图像效果，用户可根据不同的场合和需求选用不同的压缩标准。


　　二是视频数据的实时传输技术。数字视频远程监控系统的数据通信有以下特点：

　　实时性：视频数据属于实时数据，必须实时处理，例如，实时压缩、解压缩、传输、同步。

　　分步性：现场图像采集和发送主机与图像接收显示主机位于不同地点，通过计算机局域网或广域网连接。

　　同步性：尽管视频信息具有分布性，但在用户终端显示时须保持同步，另外，声音与视频也必须保持同步。

　　目前，TCP/IP网络通信协议是一种既成事实的工业标准，视频远程监控系统为在各种网络结构中运行，必须采用TCP/IP协议。为了确保数据的实时性和同步性，国际互联网工程任务组(Internetnt Engineerjing Task Force,IETF)设计了一个实时传输协议RTP(Realtime Transport Protocol)来解决传输实时性数据的难题。RTP一般运行在不可靠的协议层上，每个传输的数据包中有时间信息和一个相关的序列号，这个信息使应用程序混合音频和视频信息相对容易。

　　数字监控系统原理，由9个模块组成，视频采集和压缩处理由视频采集卡硬件完成，采集卡通过附带的函数接口与网络传输模块通信，当视频采集卡完成视频捕捉和压缩处理后，协议封装模块对数据块进行封装和排序，然后交给网络传输模块在网络上传输，接收端和发送端基本类似，负责把网络传输过来的视频资料包重组和解码回放出来。

　　当采集卡捕获来的资料包通过协议封装在网络上传输时，接收端在译码的过程中同时会对传过来的包进行分析，分析所有的接收包，统计包丢失、时延抖动、网络负载等状况，如果网络繁忙和堵塞，包丢失严重，译码端会马上给编码发送端一个反馈，发送端接收到这个信息会做相应的处理，实现网络流量的自适应，这就是利用协议由接收方向发送方反馈信息的功能来进行传输的控制，以保证网络传输的服务质量。

　　具体实现的方式：利用各种数据通信网络如DDN，ISDN，EL，xDSL，把经过数字化压缩、编码的视频、音频、报警感应数据传输至监控中心，中心的计算机对各种数据进行解压缩、解编码同时回放视频、音频，对报警事件进行告警处理。

　　数字监控系统记录方式下的系统特点：

　　开机后，系统进入监控状态，计算机屏幕可以显示来自1~32个摄像机所捕获的全部动态画面，计算机硬盘存储图像；系统的设定功能强大；系统可以在事件/时间表中根据时间、日期及报警输入等的具体要求，对每一个摄像机的记录情况进行设定。

　　具体设定：

　　设定每一个摄像机的扫描顺序，可以根据要求设定优先级；

　　扫描捕获率可根据用户要求自行设定；

　　设定录制的工作时间及日期；

　　设定报警优先级，以及报警后摄像机的捕获速率；

　　操作员可以在系统正常工作状态下实时观察事件发展状况，或仅用鼠标单击某一窗口，即可全屏实时观察某一摄像机捕获的事件发展情况，亦可使用鼠标直接在计算机屏幕上操作控制摄像机的仰俯及调焦；


　　用户可通过系统的设定，在出现突发事件时无需立即启动报警按钮而使系统自动对现场进行实时视频捕获，之后利用数据库进行查询；


　　存储在计算机硬盘上的报警文件在正常的硬盘自动循环记录过程中不会被删除，并且在文件序列表中以红色的叹号表示；

　　系统可以通过普通电话线、各种通信网络与远端的计算机连接。

　　在监控领域中，数字化和网络化是一种趋势，可广泛应用在有线电视、电信、电力、交通、智能大厦等领域。利用数字视频远程监控技术可对远端现场的图像、声音及其他敏感数据进行实时监控，以便对敏感事件进行快速反应，是实现无人值守通信机房准确监控和高效维护的必经之路。
摘自《中国有线电视》