数字化视频监控发展与实践课件.ppt

目录,视频监控的整体趋势解决方案的发展变革核心产品与技术的发展监狱数字化实践,视频监控的发展历程,模拟监控,数字监控,网络监控,IP 智能监控,模拟摄像机模拟光端机模拟矩阵模拟磁带录像,DVR/DVS数字矩阵本地数字存储,编解码器IP 摄像机NVR网络录像机流媒体服务器,NGN 通信网络架构NVR/ IP SAN 网络录像机IP 通讯融合智能管理视频内容智能分析,70-90s,1999,2004,2007,趋势：模拟 数字 网络 IP 智能与集成技术.,IP,总体趋势：IP化的趋势,IP网络视频监控：由趋势变为现实,数据来源：MMI美国调查机构-多媒体情报（MultiMedia Intelligence） （2008）,数据来源：J.P.Freeman (2006),数据来源：IDC (2008),2004与2007中国视频监控市场架构比较,视频监控的变化是全方位的,视频监控的支撑技术、产品形态、基础设施、应用方式、客户群，甚至参与厂商都在变化。,厂商,工程商/集成商,最终客户,应用,视频监控的新应用,视频监控,视频直播,视频广告,视频点播,远程教育,视频会议,远程培训,视听图书馆,视频面试,综合安防,生产管理,行业大联网公安、应急电力、交通大型企业,网点联网监控,楼宇监控,传统模拟监控,IP联网监控,单点监控,DVR+联网软件,监控应用从单点走向大联网,从联网业务的发展看监控-业务应用IT化,全局用,一部分“看”和“控”需要从局域走向城域、广域，这是基础的联网需求； 对监控信息的存储和管理需要从物理分散走向系统化，这是联网需求的根本原因； 监控用户对信息的感知、获取、控制、分析能力的不断追求也恰恰是IT业务系统的要求,联网监控见证安防和IT融合的技术发展趋势,通讯,IT,ICTIT及通讯,NGN架构出现、VoIP成熟、IM出现,ICT及安防自动化,NGN架构布署、VoIP普及、统一通讯发展、互联网和通讯网物理融合,数模结合监控普及、IP监控出现,联网监控成为普遍需求、监控及视频业务形态多样化，通信、IT、SA相互交叉和渗透,1998,2003,2005,2009,通讯和IT、安防是三套独立的系统,SA安防自动化,SA安防自动化,视频监控的技术变革部件技术IT化,存储,视频采集,控制与管理,传输与交换,架构,数字存储代替VCR磁带存储，NVR网络存储代替DVR 本地数字存储,视频编码数字采集（DVR /编码器 / IP 摄像机）代替模拟图像采集,以标准信令（SIP）代替私有控制协议，以开放管理平台代替封闭平台,IP传输交换网络代替“光纤视频光端机模拟矩阵”,以分层、开放、模块化的NGN通信网络架构代替传统模拟、封闭的架构,监控产业的市场格局,CiscoIBMSeagateH3C华为中兴科达,Bosch, GE, Honeywell, Panasonic, Pelco, Sony,AXIS MOBOTIXNICEVerintIndigo海康大华,传统安防企业：光电技术不断推陈出新，OEM国内DVR, 重点发展IP摄像机，同时推出模数混合解决方案和大安防解决方案,数字安防企业：重点发展DVR/NVR和IP摄像机，部分企业涉足传统安防和IT企业产品领域，如海康同时推出模拟摄像机、存储盘阵、并开始自主开发管理平台。,传统IT/CT企业： 利用成熟IT技术，推出含括网络、存储和数字安防产品在内的完整网络监控解决方案，开始收购新兴数字安防企业，与传统安防和数字安防企业形成三足鼎立,ISV,独立软件开发商: 依靠数字化安防企业提供的产品级开发接口，面向用户提供增值解决方案和统一管理平台,业务,设备,业务,设备,业务,设备,业务,设备,设备,设备,设备,设备,操作与管理平台,业务,业务,业务,业务,离散到集中，平台标准化，IT化的建设模式，展现业务空间,解决方案价值链在变化建设模式IT化,数字监控,网络监控,多媒体应用,部件技术IT化,建设模式IT化,业务应用IT化,视频监控技术发展的本质是IT化,目录,视频监控的整体趋势解决方案的发展变革核心产品与技术的发展监狱数字化实践,一个典型的传统模数结合视频监控系统,这是一个传统监控方案的基本组网，包含视频源、传输、切换和控制、视频显示、视音频存储这五部分功能模块， 采用了模拟的采集、传输和显示系统，其中监控存储部分已经数字化了，多采用DVR（数字硬盘录像机） 。在一个规模较小的项目中，这样的组合配置可以较好的的完成所有的功能，但但规模扩大之后又会怎样呢？,监控传统方案（1）,小型模数混合监控方案组网图,特点：前端模拟摄像机通过模拟线路（含模拟光端机）接入中心视频分配器，分配给模拟矩阵和多台数字硬盘录像机(DVR)上。由矩阵实现模拟图像切换、电视墙控制和云台控制由DVR负责存储，通过客户端实现DVR录像资源调阅和网络实时浏览。实时图像质量较好，模拟控制方便，存储简单，工程商熟悉。目前国内小型楼宇、园区主流方案。存在问题：模拟布线系统相对不方便应用扩容不方便，增值功能少缺少统一方便的维护管理手段DAS存储可靠性一般安全性较差,监控传统方案（2）,小型DVR数字监控方案组网图,特点：前端模拟摄像机接入数字硬盘录像机(DVR).DVR同时兼有视频编码、小型交换、及数字存储和人机界面的功能功能较全，使用比较方便，性价比较高。目前国内SMB、商业店铺、小型楼宇、主流方案。存在问题：模拟布线系统相对不方便。只有基本功能，应用扩容不方便，增值功能少各项功能都较弱，图像清晰度一般，网络控制时延较长DAS存储可靠性一般安全性较差,监控传统方案 （3）,多级模数混合监控方案组网图,特点：前端模拟摄像机通过模拟光端机接入中心视频分配器，分配给模拟矩阵和多台数字硬盘录像机。由级联的多级矩阵实现模拟图像切换、电视墙控制和云台控制由DVR负责存储，通过客户端实现DVR录像资源调阅和网络实时浏览。构建流媒体平台实现多级网络监控基本功能，可以开展部分增值应用。传统平安工程常用解决方案。主要问题：图像压缩、传输、交换、集成、控制和存储标准性差，异构平台整合困难，无法灵活开展增值业务。多级模数互控不灵活，很难实现全局统一权限管理。模拟传输系统线路成本高昂，全系统可管理性差，缺少可靠的全系统网络管理、系统自检和故障分析手段。受限于系统架构，图像存储与网络传输存在瓶颈，多用户并发处理能力弱。DVR非专业存储设备，大容量长时间存储不可靠。,监控传统方案（4）,多级流媒体网络监控方案组网图,特点：前端模拟摄像机接入数字硬盘录像机进行数字编码和本地存储。中心配置管理服务器用于系统配置、认证管理和报警处理等。中心配置流媒体服务器组实现视频转发并发访问和集中存储。中心配置数字矩阵实现解码和电视墙控制。配置客户端完成日常监控功能。金融监控等领域常用解决方案。存在问题：图像清晰度差，基于DVR的存储可靠性较差，控制时延大，无法满足高端用户本质监控需求。 存在“哑铃效应”，流媒体服务器易成为系统瓶颈，并发访问的能力和集中存储的可靠性较差。存储、检索、回放的效率低。标准性仍然较差，不同厂商数字设备无法实现统一管理维护，开展增值业务较困难。,传统视频监控解决方案面临的挑战,面对规模的扩展和新应用的增加，系统无论在设计、应用、管理、维护等各方面，都越来越复杂，出现了无法逾越的瓶颈,IP监控需要视频编解码、存储、网络和信令等多个领域的技术积累和技术创新！,IP监控是面临挑战的唯一解决之道,通信网络架构NGN,基于标准IPSAN架构的NVR,完全符合各项国际标准,高清编码技术和IP组播技术,基于IP的全网统一网管,开放、标准、高质量的IP监控是面临挑战的唯一解决之道！,传统视频监控向IP网络监控的演变,可分布式部署,IP SAN/NVR数字存储代替VCR/DVR存储,视频编码数字采集（编码器/ IP CAM）代替模拟采集,以标准信令（SIP）代替厂商私有控制协议，并独立为管理平台,IP网络代替“光纤光端机/电缆矩阵”,以分层、开放、模块化的架构代替模拟、封闭的架构,大型联网监控的应用模型：分层的IT化架构,高品质网络融合存储融合高清,异构网适应QoS全光网,组播分发媒体集群IPSAN直存,全局资源管理统一网管集成框架中间件/SDK,快速开发增值应用,目录,视频监控的整体趋势解决方案的发展变革核心产品与技术的发展监狱数字化实践,监控系统产品组件的发展,视频高端编码器标准的视频编码,低端编码器DVS,光端机,低端模拟摄像机,IP摄像机,模拟矩阵,视频源,交换,IP虚拟矩阵（组播）交换机组网,流媒体服务（上墙服务器/流媒体交换服务器）,矩阵控制器切换/控制/报警(总线/简单指令/单片）,IP 时代的控制标准 SIP/XML流媒体业务平台SIP/XML,控制,传输,存储,DVR,高端模拟摄像机,NVR,数据管理服务器DM,检索服务器,标准化的 SIP/XML协议,标准化的 IP交换设备,高图像质量的编解码终端高端高清数字摄像机,目录,视频监控的整体趋势解决方案的发展变革核心产品与技术的发展传输交换视频源存储安防软件监狱数字化实践,光传输技术的发展-EPON技术介绍,Passive Optical Network 无源光网络,Optical Line Terminal 光线路终端,PSTN,Internet,CATV,PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络； PON是无源光网络的简称（Passive Optical Network ）； PON由光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU（ Optical Network Unit）和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）组成；,OLT,ONU,Optical Network Unit 光网络单元,Passive Optical Splitter 无源分光器,ONU,Passive Optical Splitter 无源分光器,什么是PON？,现阶段EPON 1G产品，后期为4G10G EPON，数据带宽的持续提高为承载高质量的图像数据有力支持,EPON数字级联光网络传输系统,编码器内置ONU模块与交换机内置OLT功能插板配合,特点：采用国际技术标准；设备标准可以互换使用；技术标准持续发展优化；,现阶段EPON 1G产品，后期将4G10G EPON，EPON数据带宽的持续提高为承载高质量的图像数据提供了有力支持。,视频监控传输与交换的融合,传统方案中矩阵是视频交换的核心，光端机是传输的核心，,视频传输交换一体化是监控发展的必然,？为啥要把光端机数字化的信号的图像重新变成模拟信号去做模拟矩阵交换呢？图像又有损失，施工又不方便，特别到大矩阵联网的时候更是麻烦；？如何做到视频无损的长距离传输、交换、存储；？目前数字DVR做为专业图像应用设备又力不从心；,应用需求推动： 传统监控(传输/交换)系统向数字化！传输和交换一体的化的方向发展！,标准的以太网核心交换机成为视频交换设备,光纤,视频源,传 输,显示,控 制 键 盘,矩阵,控制,光纤,SW= IP VIDEO Matrix (IP 矩阵),控制管理,GEpon,EC 编码器,DC 解码器,视频管理 Sever,切换,模拟信号,模拟信号,模拟信号,全数字传输交换,Analog VIDEO Matrix,IP VIDEO Matrix,传统监控系统天生是专网,资源利用率更高设备标准通用效果好（可实现高码率）多业务,路统,IP全交换数字视频监控系统(交换机背板交换),场所,分控中心,监控中心,NVR（IPSAN）,GE,EPON,IPSAN,NVR 关键事件备份,EPON,视频客户端,编码器,公安分局,管理服务器,PRP/RPP 环网,PRP/RPP 环网,解码器,管理服务器,PRP/RPP 环网,EPON,网络传输技术发展趋势中心业务多元化,以太网模块,功能业务模块,路由交换引擎,专用引擎,增强型引擎,机箱选择,千兆以太网光口,万兆以太网,槽位选择,IPS功能业务模块,NAT/NetStream功能业务模块,防火墙功能业务模块,增强型万兆引擎,万兆引擎,千兆以太网光口,千兆以太网电口,百兆以太网电口,无源光网络模块,目录,视频监控的整体趋势解决方案的发展变革核心产品与技术的发展传输交换视频源存储安防软件监狱数字化实践,视频编码器技术的发展双码双流（图像）,将实时查看和历史存储两种要求及特征不同的分开处理编码，达到最佳的系统性能。视频实时监控（LIVE）： H.264/MPEG 2 MainProfile D1分辨率 ; GOP =515 IP帧，2-8M码流 视频存储（Record）:图像编码 H.264/MPEG 2 Main Profile 或 H.264 Baseline ProfileD1分辨率; GOP=515帧 ，1-2M码流用户可按需进行选择： 实时图像应用：H.264/MPEG 2 Main Profile 4-8M 高码率编码压缩实时流 存储图像应用：H.264/MPEG 2 Main Profile编码的1.52M /H.264 存储流,专业监控的理想模式：双视频流鱼与熊掌兼得,IP,IP CAM,ENCODE,由于基于B/S（Browser/Server）架构单台DVR/DVS可同时登陆的用户有限视频服务器需要承担视频流的转发和视频数据的存储，其性能要求高，而常见的视频服务器一般只支持5070路左右的视频流，成为整个系统的性能瓶颈。针对一个较大规模的监控系统需要使用多台视频服务器，且多台服务器之间需要实现负载均衡，其造价成本较高，技术实现难度大，同时也不利于系统的管理。,单流引发的问题,流数据,文件操作,引发的问题：1、视频流如何切分成文件？2、巨大的文件数量引发的性能和稳定性问题？3、多服务器的集群管理问题流量均衡、备份、故障恢复？4、存储资源如何共享?5、,DVR/DVS流媒体服务器方案,视频监控系统为什么需要双流（实时流和存储流）？,视频编码器技术的发展双码双流（架构）,IP摄像机的发展趋势,逐行扫描普及，百万甚至几百万像素摄像机的推出，视频品质开始超越模拟摄像机H.264算法的普遍应用，图像质量更佳，尤其是H.264 SVC算法的出现，对网络适应性更强网络处理性能提升，多码流输出，适合多种网络本地存储功能加强，大容量本地缓存（SD）高像素和多镜头使得电子云台成为可能，无机械损耗集成智能视频业务的普及，普遍支持禁区、 绊线、留存等基本视频智能分析业务，增强预警，加强体验，提升效率,IP摄像机的发展趋势：传感器,2+百万像素摄像机的应用,IP摄像机的发展趋势：2+百万像素,1千万3856 x 2764,2 百万 1920 x 1080,3 百万2048 x 1536,IP摄像机的发展趋势： ISP 概述,2.0 MP 包含完整的摄像机技术2+百万像素摄像机支持特别的功能- ePTZ- 画面修剪,目录,视频监控的整体趋势解决方案的发展变革核心产品与技术的发展传输交换视频源存储安防软件监狱数字化实践,存储重地非管理禁止入内,安防监控需要合理的管理机制,监控存储与管理不分的弊端：监狱中心日常操作员素质对专业存储设备缺乏管理维护知识，传统DVR部署系统部署分散，品牌散乱，不便维护。同时避免内外各种破坏历史数据的因素。可靠管理机制出台：监、存分离，强化管理,数模结合方案：汇聚系统安装示意图（32路监控点）,DVR矩阵工程可实施性差,2机柜32监控点汇聚,监控数据前端分散存储：危险性极高（多种人员均有机会接触存储数据）DVR分散部署：管理维护工作量大DVR分散部署：总体占地面积巨大,核心机房：核心交换机、管理服务器、IP存储、电源设备、配线架， 实现1024路视频汇聚和存储,分布式或集中NVR存储工程可实施性好,电源功率：7500交换机 1 台 300WDC 45台 4520W 900WVM 1台 200WDM 1台 200WIPSAN 48台 48650W=31200W分局系统功率 ：32800W,监控中心：电视墙（监视器）、管理PC终端、报警主机,管理台PC矢量键盘,根据网络情况监控数据可集中或分布存储，仅有系统管理员能够接触。监控数据安全性最高。 所有NVR可实现资源集中管理，管理简便。NVR及管理设备高度集成，占空间小。,DVR的主控电路板,硬盘录像机(DVR)的数据存储（设备性能差）,视频存储数据流,EIDE 1,EIDE 2,Master主盘,Slave 从盘,Master主盘,Slave 从盘,EIDE 3,Master主盘,Slave 从盘,EIDE 4,Master主盘,Slave 从盘,1,2,3,4,5,6,7,8,磁盘发生故障的风险 - 与RAID冗余和磁带相比，“模拟-数字”方案的录像没有保护。视频文件方式存储（按时间段保持）；当摄像机到一定规模后数据检索效率低。,分布式NVR存储-专业可靠,基于块的存储模型，稳定高效效率高，没有文件瓶颈，不会出现文件打包失败导致的文件丢失，检索时间可以精确秒，容量可以管理，可以运营，支持大系统，数据随存随看，不存在时间差。端到到的高可靠 IPSAN存储前端编码器直接输出支持符合iSCSI协议标准的存储流，直接以块方式存储到IPSAN盘阵上，无需中间流媒体服务器转换，存储更加可靠。全局统一的存储虚拟化管理通过DM数据管理服务器可以对分布式部署在各级中心的IPSAN设备的存储资源进行全局统一的存储设备及空间管理，实现存储资源的虚拟化管理，可实现分布式部署，同时集中管理。,基于块的存储模型,端到端的IPSAN存储,全局统一的存储虚拟化管理,目录,视频监控的整体趋势解决方案的发展变革核心产品与技术的发展传输交换视频源存储安防软件监狱数字化监控实践,安防软件的发展历程,单机应用，模拟视频,IT技术应用基本多域联网,数字化编码存储单域联网,ICT和SA充分融合多媒体中间件混合多域联网,安防软件1.0,诞生于上世纪80年代末至90年代初产品形态：作为安防系统硬件的配套产品进行销售配合视频监控矩阵的矩阵控制软件配合门禁系统的门禁管理软件配合专业入侵防范系统的接警管理软件提供厂商：安防系统硬件厂商提供方式：低价或免费，选配特点：配套选配地位，参与厂商少功能简单单一集成程度和联网程度低模拟视频技术其价值和重要性都没有得到充分的重视。,安防软件2.0,安防软件2.0产生于上世纪末契机：硬件视频压缩卡的推出，基于此的PC式DVR软件开发成功，PC式DVR取代模拟录像机，开始在银行柜员制录像改造领域中进行应用特点：视频监控从模拟监控过渡到数字监控时代，图像存储和联网采用数字编码技术,带动安防软件进入数字化时代数字视频监控技术和其他安防技术开始集成融合大量本土企业进入安防监控核心产品的开发之列安防软件真正大规模在行业中应用并得到普遍重视参与厂商：涌现出许多市场占有率较高的专业PC DVR软件开发单位，成为今天联网视频软件开发的参与者。,安防软件2.0的IT化技术趋势,部分厂商采用IT软件领域成熟先进技术，推出了通用视频联网监控平台软件，并基于此推出第一代行业联网监控软件，特点：支持SOA、J2EE/.NET中间件平台、WEB2.0技术、面向对象开发、LDAP、单点登录等标准的IT软件开发技术灵活性、可扩展性和开发技术相对一般的安防软件都有了大幅度的提升，从上层软件整体设计角度对安防软件进行优化。,部分厂商为了降低安防软件商开发对其设备进行联网管理的软件技术门槛，推动联网视频监控市场的开拓和发展，推出安防中间件产品，但并没有真正在市场中取得规模应用，特点：多OS平台 ，包括：1）DVR/DVS 设备代理；2）流媒体转发； 3）权限验证； 4）播放及电视墙； 5）数据库； 6）防火墙穿越; 7）网络存储 ；8）电子地图 ；9）消息传递等。主要针对厂商自己的前端DVR/DVS设备，要求软件开发商具备一定的软件架构设计能力，缺少对安防报警、门禁等其他系统的支持，没有成为主流的产品开发形态。,联网监控带来新的挑战,如何用尽可能简洁的架构、最高的效率实现跨区域联网监控系统全局范围内的看、控、存、管、用基本业务成为每一个安防软件厂商必须考虑的问题。,无论是安防软件1.0、2.0还是安防软件中间件，由于开发单位能力的限制，很难涉足开发联网监控系统的各个方面，其设计重点在安防软件本身，而不是基于联网监控需求对对整个安防系统进行融合优化，势必存在许多光靠上层软件不可克服的瓶颈。,当前安防软件存在的主要问题,软件只能被动的适应硬件，无法从整个网络监控监控的角度去对各个组件进行优化，这些组件包括前端、存储和网络设备内嵌的软件。只能靠流媒体服务器、网络转存服务器、设备代理服务器等组件来实现实时、存储视频流的处、适配和信令处理面对海量多媒体信息管理存储的需求，设备的集群、负载均衡、故障倒换等可靠性设计以及其整体架构的性能瓶颈已经成为阻碍网络监控发展的重要因素.,A厂商的DVR/DVS +B厂商的存储盘阵+C厂商的网络设备+D厂商的管理软件,安防软件3.0的基本特征,安防软件3.0实现了IC网络通信、IT信息技术和SA安防自动化技术的第一次融合，其主要特征：系统的对包括所有网络监控组成组件（交换机、存储、编解码器）内嵌软件在内的网络安防软件针对联网需求进行优化融合设计实现了从整体架构的角度对网络监控系统进行了重新的设计优化，使得联网监控应用变得更加简单、高效和可靠，可以方便的支持各种跨区域联网监控系统的全局看、控、存、管、用业务需求针对多媒体综合管理应用进行优化融合设计，可以更好的支持多媒体融合应用，满足全行业多媒体化管理控制应用发展的需求,安防软件3.0针对联网监控需求的优化实践,基于安防软件3.0的H3C监控解决方案针对联网监控的优化实践：通过优化编解码器内嵌软件可以实现编码的视频存储数据直接写入IPSAN存储盘阵，无需传统网络监控的流媒体转存软件；利用网络交换机内嵌的组播软件优化，实现基于交换机组播协议海量视频数据的访问，无需传统的网络监控的流媒体服务器；利用编码器和交换机的流控帧软件优化，实现接入交换机的码流接入效率接近100%，超过传统网络监控交换机利用率50%以上，网络存储能力和实况流延时得到优化改善；所有组件支持SNMP网管协议，实现方便灵活的统一网管；所有组件支持多媒体融合通讯SIP协议和国际标准编码格式（H.264等），全面支持多媒体融合，实现协同报警、应急指挥融合等多媒体增值应用。,安防软件3.0举例-IMOS IP多媒体操作系统,MOS多媒体操作系统,通用操作系统适配,软件总线iMF,OS基础设施,MDB多媒体数据库,多媒体数据库封装SDA,多媒体存储模型,多媒体数据访问引擎,MMW多媒体中间件,多媒体调度,基本管理,应用服务 ,监控服务,视讯服务,报警服务,IMOS 平台,SDK,SDK,SDK,SDK,40+产品型号,4硬件架构,3系统,1000+特性,IMOS,ISC集成监控中心,60子模块,EC/DC系列编解码器,VM/DM/MS监控管理平台,IMSC会议管理平台,VX多媒体存储,