ADSL远程监控方案刘工3-9.docVIP

ADSL远程实时监控系统一、ADSL远程实时监控系统方案 深圳普飞科技1.1 概述 随着国家数字信息化的发展以及人们对安防意识的提高，传统的定点监看及录像的监控方式，已渐渐显出其不足的一面，远程实时监控的议题也渐为人们所常谈。 近年来，网络信息业长足发展，很多地方都能用上网络宽频（有线电视网、长城宽带网、电信网络快车（ADSL）、小区宽带等各门各类的宽频网络），为远程实时监控提供了外部传输技术的支持。 在存储技术上，数字硬盘录像机的诞生，把传统的模拟信号转化为数字信号，从M-JPEG、MPEG1、MPEG2乃至当今的MPEG4技术的不断改进，图像画质越来越清晰，而存储容量越来越小，为远程实时监控提供了内部压缩技术的支持。1.2 远程监控的基本设想远程监控的实现：把监控场所上的所有监控点的视频、控制、报警信号等统一接入到一台主机中，此主机能起到现场监看、实时控制、实时录像、实时回放、报警、把图像通过网络传送到其它有需要的地方进行实时播放。当远方的用户需要观看监控场所上的图像时，可以通过某个特定的软件或是通过常用的网站观看到图像，同时，在有必要的时候，对监控场所中的镜头、云台进行实时控制。要实现以上的设想，就需要从多方面考虑到技术的要求：如网络传送情况、图像质量与容量、初期投资与日后维护费用、操作方便性等多方面考虑。以下，我们将从这几方面进行探讨。1.3 网络传送情况网络传送情况可大致分为局域网（LAN）与广域网（nternet）两种。局域网一般是企业或单位内部的网络结构，能提供最低10M/S高达1G/S的网速，属于极宽带宽的网络，而且日常使用费用低，使用方法，扩展容易，但缺点也是明显的，就是受地域限制，使用场所的范围不大，一般只在某个公司内或是某栋大楼内。广域网指的是可通往世界任何一个地方的网络，一般来说，它是由多个网络经营商共同提供的服务，所以，它的使用费用往往有地区性、速率性及时间性的限制。我们在此文中，主要从事讨论在广域网中实现远程监控。可接入广域网的方式有多种，在我国的接入方式中，主要有以下三类较为常用： A类：普通电话拔号方式（PSTN、ISDN）； B类：专线方式（DDN、ATM、xDSL）；C类：局域网转接方式（LAN）； 以下，我们从速率与费用两方面讨论，论证性价比的优劣。A类：普通电话拔号方式 基本特点是使用简单方便，要求低。只要有市话的地方，配上modem，申请账号，就能直接上网，速率可达56K/S。 其缺点也是较为明显的：1传输速率慢。 PSTN为56k/s，ISDN为112k/s。可以满足一般的静态网页浏览，但对于通过Internet进行实时图像数据传输的远程监控来说，是远远不够的（通过后面的介绍，可知道远程实时监控最低要求有512k/s的上传速率）。2通讯费用高。 普通电话拨号的通讯费用是由两方面组成：网络费+电话费。网络费有包月制，在几十元之间；但电话费却要根据通话时间来计算，在远程传输时，要求网络一直处于连通状态，就相当于电话一天24小时在通话，这样计算下来，电话费就是个沉重的负担。而且，当使用电话进行拨号时，会长久占用，电话使用方面受到影响。 总体来说，普通拨号方式，在远程监控方面的应用性是较差的，但由于某些特殊原因，也有可能使用到。B类：专线方式 DDN、ATM等专线的昂贵费用令用户望而怯步。但近年来，虚拟专线系列产品（ADSL、VDSL、XDSL）的推出，使用费用不断下调，用户可以在低成本的基础用上高质量的宽频。在此我们将讨论ADSL。 ADSL的优势是显著的：1速率高。 一般的ADSL提供最基本的512k/2M的速率，有些地区可根据用户的需求扩展上传、下行的速率（上传可达2M/下行可达8M）。2费用低。 据不完全统计所得，全国各大城市对ADSL的包月费都在40200元之间，此外，不含其它使用费用。 但跟DDN，ATM等专线相比，也有一些不足之外，例如速率不稳定、IP动态分配等。（但IP动态也有好处，引起黑客攻击的可能性比静态IP的要少。） 总体来说，ADSL是目前为止，远程实时监控应用最好的媒介。C类：局域网转接方式 小区宽带网（长城宽带网、有线电视网等）的速率随着用户人数的增加而下降，有堪者会低到只有几十k的速率，另外，其IP的双重性，为网络识别主机身份带来一定的困难。在远程实时传输上是不利的。所以我们是不太主张在监控端使用此种接入方式。 通过以上三种方式的介绍，我们在选择传输媒介时，推荐使用ADSL。 1.4 图像质量与容量与图像质量、容量有最大关系的就是图像的压缩技术。 要实现远程图像的实时传输，除了选择外部网络传输方式外，也得考虑现有的图像压缩技术。 目前数字硬盘录像机所用图像压缩技术，可分为以下几类： A、M-JPEG B、MPEG1 C、MPEG2 D、MPEG4A：M-JPEG压缩技术 早期数字硬盘录像机使用的压缩技术，其压缩容量大（450-600M/小时）而图像效果差。 应用于远程传输的主要参数： 图像标准：358288 帧 容 量：5-6.7k/帧 实 时 性（25帧/秒）：125-167.5k/s。B：MPEG1压缩技术 对M-JPEG的图像质量及存储作了某些的优化，其压缩容量相对M-JPEG要小（300-500M/小时），图像质量要好。目前市面上的数字硬盘录像机都基本采用MPEG1技术。 应用于远程传输的主要参数： 图像标准：358288 帧 容 量：3.3-5.6k/帧 实 时 性（25帧/秒）：83-140k/秒C：MPEG2压缩技术对MPEG1图像质量低下而改造的技术，有效地提高了图像质量，但同时却又大大增加了图像压缩容量（500-800M/小时），故很少数字硬盘录像机采用些技术。但嵌入式的硬盘录像机，由于使用的是UNIX或是LIUIX操作系统，建立在纯IC写出/写入的程序结构下，对此技术的调用或存储有很大的便利性，而且考虑到图像质量作为嵌入式的卖点，固应用此技术较多。 应用于远程传输的主要参数： 图像标准：358288 帧 容 量：5.6k-8.8k/帧 实 时 性（25帧/秒）：140k-220k/秒D：MPEG4压缩技术 最新的图像压缩技术，有效解决容量与图像质量的问题。MPEG4提供DVD级的图像质量而存量却又能大大降低（80-220M/小时）。 另一最大的特点是，MPEG4技术是基于网络传输方面作出了更强的功能开发，首次引入了流媒体技术的概念，使原来巨型的图像容量包传送的困难迎刃而解。换言之，MPEG4技术的成功之外，也就在于它专门针对网络传输方面的开发。 应用于远程传输的主要参数： 图像标准：358 288 帧 容 量：0.8-2.5k/帧 实 时 性（25帧/秒）：20-62.5k/秒（注：帧容量：0.82.5k/帧，0.8k/帧代表静态时的压缩容量，2.5k/帧代表动态时的压缩容量） 客观上分析，以上四种压缩技术的发展是各有优势的，M-JPEG技术发展最为早期，至今也是相当成熟，MPEG1的稳定性与兼容性也是不容置疑的，MPEG2的图像质量是众多图像技术最为绚丽的，而MPEG4的图像传输功能也是无人能比的。 在本文的技术讨论中，最主的是从网络图像传输方面出发，故对MPEG4的技术有所推崇。1.5 网络速度与压缩技术的综合考虑 从1.3的网络情况中可得到各接入方式最大上传速率： 普通电话拔号 最大上传速率： 56K/112K ADSL 最大上传速率： 512K 局域网转接 最大上传速率： 不稳定，视用户数目（以后不作讨论） 当数据传输时，各最大上传速率要除以一个系数8（具体参数来源，请参考有关计算机语言算法），所以真正能上传的最大速率为： 普通拔号 速率： 7k/s ADSL 速率： 64k/s再从1.4节中，对应各压缩技术的实时性上，可得知 MJPEG 实时速率（25帧/秒）： 125-167.5k/sMPEG1 实时速率（25帧/秒）： 83-140k/sMPEG2 实时速率（25帧/秒）： 140k-220k/sMPEG4 实时速率（25帧/秒）： 20-62.5k/s 由些而推论：MPEG4+ADSL是目前实现远程实时监控最佳的配置，成本低，实效性强。二、远程监控系统的组成我们根据以上理论计算、市场产品、用户需求等多方面客观因素，结合自身技术力量，研发出DVR2000F系列远程监控系统。全套系统基本上由主机端与客户端组成。2.1 主机端 该系统是建立在MPEG4软压缩的数字硬盘录像机上，安装自开发的OURCOM远程系统软件，通过ADSL拨号网络接入，直接实现远程监控功能，无须外置任何设备。其系统组成具体如下：A主机硬件组成 PC主机：CPU：P4 C2.4G 显示：ATI 9000/64M 内存：256M DDR 硬盘：120G 机箱：4U 工控型软驱：SONY 1.44MMPEG4视频采集卡： 单路卡：104F 四路卡：404F 八路卡：808F （注：目前采用的压缩技术主要是MPEG4软件压缩，在远程传送时，基本上一路图像需要进行显示、录像、传送等多个线程，在C2.4G的CPU的测试下，一台主机最多只能支持8路远程监控的实现。） B.监控系统组成摄像机（彩色或黑白）镜头（定焦可变焦、变倍）支架、护罩（固定保护摄像机与镜头）云台（摆动所需）解码器（控制云台、镜头所需）码转接器（232/485 计算机与解码器通讯）C.系统软件组成 Window 2000 Server 操作平台 DVR2000F 硬盘录像操作软件VC 软件支持平台DirectX 9.0 图像加速软件 Beset 远程传输软件 Office access 数据库支持平台 Web 网站支持2.2客户端客户端的组成无须另置硬件设备，可以在任何一台机器上安装一套客户端软件，可远程调用主机端的单路实时传送过来的图像，亦可通过到各用户自己的网站上，直接打开网站链接，即可看到发布到网站上的实时图像，如同在网上看实时电影般。当使用客户端软件时，需要安装 DVR2000F CLIENT的软件。当使用网站直接观看时，当第一次进入时，系统会提示用户是否安装由本公司开发的网页插件，当用户选择安装时，系统会自动安装成功，并开始播放实时图像。当下一次进入时，无须再安装插件，直接就可以看到远程图像。当一个较大型的远程监控系统，前端拥有数十，数百路主机端时，用户使用单一的客户端远远不足以对系统进行控制、安装、组合时，需要另行订做中心管理软件，此软件可以根据使用用户的实际所需进行开发，同时可加上多种功能，如：远程录像、远程回放、远程抓图、远程文件图片的传送、前端多用户的分组列表管理、归类管理、报警提示等等（当然，费用另计。）2.3 系统示意图其方案示意图如下：三、系统要求环境 1、有虚拟专线（ADSL、VDSL、XDSL等具有公网IP的网络），申请与日常使用费用由用户自理。 2、用户有自已的网站，可分配给此系统2M的空间（用于对多点的主机端数据进行统一管理）；如果没有网站者，我公司可免费提供网站服务，但用户的保密性无法保障。 3、如果主机有云台、变焦镜头时，需要购置相应的解码器及转换口等。四、功能陈述 本系统可分为主机端及客户端。4.1 主机端功能 提供与一般数字硬盘录像机相若的各种主要功能。主要有： 1、图像实时监控、录像、回放等； 2、控制云台，镜头等； 3、多路视频录像选择； 4、局域网传输/Internet传输； 5、局域服务器共亨； 4.2客户端功能可通过使用专用的客户端或在网站上直接进行操作，实现现场实时监控功能，可对主机端的摄像机进行远程控制，包括云台左右上下摆动，镜头进行远近调节等基本功能。另类功能的需要，视使用系统的规模及提供开发费用进行订做。4.3 ADSL远程实时远程报警的实现(特别功能，一般公开版本不提供此功能)A. DVR2000F远程报警的种类DVR2000F系列产品，提供了本地视频移动报警及外接传感器报警等功能。由于DVR2000F是专门针对广域网的实现远程监控而开发的系统，因此我们也通过对TCP/IP的协议解释，相应引入两种远程报警方式：A、LAN类报警B、TEL 类报警B. LAN类报警LAN类报警方式，是建立在TCP/IP协议上的同网内报警方式。最基本的应用类型是应用在组成局域网中，当监控主机发生报警状态时，把报警信号传送到同网中的指定某台微机上，该微机即会弹出报警窗口并同时发出报警响声。由此应用可推广到广域网中，我们只要对某客户端进行一定和程序设计，可实现无论动态IP，还是固定IP都可进行定点报警。 C、TEL 类报警TEL，指的是通过拨号方式，把报警信号发送到指定的一个电话号码或CALL机号，实现即时报警功能。TEL 将调用到WINDOWS内置的拨号网络程序，只要把WINDOWS内置的拨号网络设定好报警号码，如110、手机号、小区保卫室电话号码，或是随身的CALL号等，当有情况发生时，即可实现报警功能。当然，这种功能需要MODEM来支持。五、同类产品比较 以下对一些同类产品作一些的简单的比较。5.1 普通电话拨号方式的Quicksever支持M-JPEG压缩技术。由于电话拨号的上传速率仅仅只有7k/s，但图像数据传输量大（最小大于80K/S），所以它的远程传送效果较差，平均是每秒里只有2-4帧的速度，远程客户端的丢帧现象严重。当IP是变换后，要双方通过打电话询问主机IP，才能联接。5.2 硬盘录像机内置远程程序，直接modem传送 随着远传的发展，后期的硬盘录像机功能中都带有着远程监控的客户端工具及主机服务器平台，在局域网中的传输效果上有了很大的提高，但在Internet的使用中，用户只能通过普通电话拨号实现远程监控的功能，其本质上跟使用Quicksever效果一样，只是减少了外置设备。5.3 网络摄像机 网络摄像机采用MPEG4压缩技术，也能通过ADSL进行传送，其原理与我们所开发的DVR2004F远传系统一样，但它仅仅实现的DVR2004F的远传功能，缺乏了硬盘录像机的存储，回放等一些基本功能。另一方面价格高（一般一台网络摄像机要卖到6000元以上）及要求静态IP（相当于租用专线，一个月好最少也需要几千元的通讯费）也是它目前未能很好解决的问题。5.4 视频网络器 类似Quicksever的产品，支持MPEG4压缩技术，而且要求静态IP的支持。5.5 综合评定 DVR2000F系统则从日常费用低、实用性强、操作方便等角度考虑而开发的产品。1日常费用低利用一般动态IP的ADSL作为传输（本系统不限制静态IP），日常操作费用低，深圳地区每月的费用也仅仅是200元，一些城市上ADSL的包月费更低至40元。2成本低、实用性强功能上如一台硬盘录像机，带有多种实用功能，同时实现远程实时传送，用户不需另购置其它设备。适用于任何摄像机类型，为用户提供了很大的选择范围。3操作方便 基本上全自动执行，也可根据用户要求调速参数，操作简单，跟一般的硬盘录像机没有区别。 在客户端，提供了两种监控方式。第一种是直接通过IE浏览，开放性强，客户可随时随地观看监控情况。第二种是通过特定的软件来进行控制，保密性强。 从诸多的对比中，我们相信我们的产品具有很强的竟争优势。六、常见问题解答6.1 客户端可不可以多画面同时实时监控？ 上面已计算过，对于一路图像的实时上传就要求有至少512K的速率，才能实现25帧/秒的实时效果。如果服务器端只接了一条ADSL的话，哪么上传速度就局限在25帧/秒了，如果想同时多路监控，则要分享这25帧，例如说：要两路同时上传，则每路只能上传到12帧/秒的速度，如果要三路上传，则只能到8帧/秒的速度，如此类推。 但是，如果有两个服务器，各自接了单独的ADSL，则每个服务器可单独上传25帧/秒的速度，此时客户端就可以同时监控2路分别来自不同服务器端的实时情况，如此类推。 但这种情况也不是无限扩展的，也要根据接受端的上网方式来判断，如果使用ADSL，因为ADSL的下行的速度也局限在2M的速度，也就是说，下传实时只能达100帧/秒，最多只能支持4路实时同时监控。无论服务器有多少个也无济于事。6.2 往后能不能扩展为多路实时监控？ 如果ADSL上传能提供2M、或是更宽的速率，就可以实现更多路的实时图像，此标准就用512K/路，来作为计算单位，是此单位的几倍速度，就可实现几路的实时传送。 或是图像压缩技术有更进一步发展，将来出现比MPEG4更低压缩容量的技术，就越有可能实现多路实时监控了。6.3 每月费用多少？ 每月的费用，只是用户向电信局交纳的ADSL使用费（深圳地区200元包月，其它地区按各地方的包月费用计算），除此之外就是电费了。其它没有附加费用。6.4 如果客户端是普通电话拨号，能不能监控？ 也可以监控，不过看到的图像是断断续续的，因为据上面的计算，一般56K的速度，只能支持3-6帧/秒的速度，比起实时25帧/秒的要求，就远远不够了。6.5 如果客户端是其它宽带上网，能不能实时监控？ 对于其它宽带上网（长城宽带、有线电视网、或其它小区网），只要下行速度大于512K/秒时，就能实现单路实时监控。有某些小区宽带，虽然说能达到2M接入，但由于多用户共享这2M的速度，有可能使真正的用户会少于512K/秒的要求，此时，实时监控的效果就可能不太如意。6.6 远程监控距离有限制？ 没有。原则上只要有Internet网达到的地方就可以监控。如果这样计算，在国外也可以监控的，但由于我国的Internet出国端口是有限的，全国网民都共享这些端口，所以图像传送到国外时是有一定的影响。但在国内传送基本上就影响不大了，只是当网络使用高峰时，可能会造成某些地方网络阻塞，图像传送不到。6.7 图像传送真正达到实时？ ADSL的理论上传最大值是512k/s，但大多的时间里它的速率只能维持有300k/s左右的速度，所在实际传送时，严格来说，只能实现到15帧/秒左右的速度。6.8 在局域网中使用多台DVR2000F，都能实现每路远程监控？ 能。我们通过在拨号的路由器或服务器上进行端口的转接，可实现同网中任意连接多台DVR2000F主机。6.9 如果多个人同时远程观看监控点，会影响效果？经过初步实验所知，当多人分别同时观看时，会对网络传输速度造成一定的负担，各人所看的图像速度是会受一定的影响。一般情况下，在一条单独的ADSL（512k/2M）线上，可以容纳大约4个人同时观看，其实时性不受影响，但人数大于12人时，图像会出现偶然性的停滞情况。七、本案设计7.1 基本情况用户用户一共有三个监控点，点与点之间相隔距离为几十里地，在室外，传到监控中心。在每一个点都配一台视频服务器，考虑使用ADSL，动态IP。7.2 方案分析方案主要打算从：三个分点之间的距离相隔比较远进行分析如果三个点相隔不远，我们可以考虑只采用一台3路的远程主机就可以了；由于各分点之间的距离相隔比较，所以打算采用单路的3台远程主机。故它的成本也就相应地提高了。7.3 具体方案配置 具体设计如下：1监控点每个监控点配上一台单路的远程主机，在需监控的地点上安装定点监控摄像头（含Xmm镜头一个，彩色日夜两用型摄像机一台，室外护罩、支架、摄像机专用12V电源各一个）或动点摄像头(在定点上加装云台、解码器、更换变焦镜头等)一套。前端摄像头所摄像到的图像信号传通过视频线SVWV-75-5，传送到主机上的视频采集卡F104上，在卡内按图像压缩技术MPEG4，把图像元素通过主机CPU处理能力，转化为数据信号及网络传送流媒体格式AVI信号，再通过DVR2000F远程传送软件，把此信号传送到指点的网站上作暂存。2网站及空间监控点发来的图像信号将会在此作暂时的存储，并从数据库中获取有否用户请求发送的需要。当数据库中有记录，监控中心需要发送时，此图像信号将立即把图像信号转发到需要的客户主机去。当数据库中没有记录，此图像信号将会自动清除，不占用网站空间。因此，网站将不需太多的空间资源，我们一般只需要2M空间即可。也因上述原因，网站域名也没有提出特别要求，仅仅网络能认识即可，但由于需调用到ASP的数据库文件，故对网站功能提出很基本的要求：要求支持ASP技术。ASP技术是个很基本的网站功能，除了最早期的网站或是建立在UNIX系统下的网站服务器外，一般建立在WINDOWS 2000 SEVER/WINDOWS NT系统的网络服务器都具备此功能。如果现在新申请有网站，一般都具有ASP技术功能。3管理中心监控中心如向网站上提出图像传送要求时，此请求申请将会记录在网站数据库中，如当时数据库里有相对应的图像传送到时，此图像文件流将会转送到监控中心的发出请求的电脑中。电脑接收到此数据信号时，已安装在WINDOWS内的MPEG4解码程序将会对此数据信号进行实时解码，把数据流转化为功态图像，显示在电脑的显示屏中，用户即可看到所需的实时监控图像。即可看到远在他方的实时情况。如用户需要对此记录时，必须启动起专门的客户端程序CLIENT，此程序可实现对图像进行远程实时录像、对前端变焦镜头进行远近拉放聚焦、对前端云台电机进行左右上下摆功控制、也可实现远程报警响应。因为考虑到本方案中的管理中心，需对多路图像进同时监看，所以所配置的电脑水平不应过低，一般要求CPU高于P3 800，内存大于256M，系统为WINDOWS系列，有较好的显卡ATI 64M或其它。考虑到图像传送时数据量较大，如果条件允许时，可考虑采用光纤接入。4再次重申：安装要求(详情参看后面成本核算)本方案的实现，基本要求只有三个：a.安装ADSL；b.远程监控系统DVR2000F一套；c.一个专门用于管理的网站域名及空间（挂在本公司网站后面也可以，登陆时可以设置密码）。7.4 系统组成此系统分三部份组成：监控端（监控点），传送方（网站，ADSL或其它宽带），管理中心（监控中心）A. 监控端器材组成：MPEG4 单路视频实时采集卡 DVR2000F远程监控系统ADSL或其它宽带上网（要求上行速度大于512K）摄像机镜头+电源（n路）摄像机护罩+支架B. 传送方器材组成：网站域名（INTERNET上可识别、支持ASP）网站空间（用在本系统中，提供2M左右的空间）C. 管理中心器材组成：电脑主机（CPU高于P3 800，内存大于256M）宽带上网（要求大于10M速度） 7.5 成本核算1申请ADSL费用安装前时，用户只需要向当地电信部门申请一条ADSL（不需固定IP），一般情况下电信部门会配送ADSL拨号器，如没有配送时，用户需另购买相应的ADSL拨号器。总费用一般不过超过500元。2网络管理费用如用户需要对远程监控进行管理，则需要申请一个网站域名及100M空间，一年费用在1000元内。如用户不需要自己管理，则我公司可提供终身网站及空间免费服务。只是当用户需要作出更改某参数时，需要及时与我公司取得联系。3ADSL远程监控主机费用(每个监控点需一套)购买1路实时ADSL远程监控系统主机DVR2000F一套，ADSL线路上网，把原先装好的摄像机信号接进主机，即可24小时进行远程监控，同时，也可实现现场、异地录像等。器材清单品 名型 号单价数量合计备注远程监控系统DVR2001F65001650025帧1路实时C42.4 256M,120G合 计6500以上报价不含税。4. 视频监控设备费用本方案设计中，在不影响视频监控质量的前提下，有效降低投资成本，采用OURCOM彩色枪式日夜两用型摄像机CP600与日本精工XXX组成前端摄像头，对视频信号进行实时摄像，再通过视频线接入到监控主机当中。以下为器材配置方案。品 名型 号单价数量合计备注彩色日夜型摄像机OC-CP60082018201/3，SONYCCD，480线0.7 LUX 600线0.05LUX，镜头0010红外灯250125020米摄像机电源12V25125室内护罩及支架套1001100防尘，防雨合 计945以上报价不含税。当某监控点上要求带有转动功能或是点击放大功能时，需要增设相应设备，以下产品可供选择。品 名型 号单价数量合计备注变焦镜头00100室外全方位云台73014501450室外上下左右转动室外解码器20365001500控制云台、镜头232/485接口80180主机与解码器接口合计1030以上报价不含税。4. 日常使用费用动态IP的ADSL均为包月制，一般费用每月仅有几十到几百元之间，而且速度一般都可以有上行512K/S，具体费用要根据当地电信部门具体收费标准。7.6 使用方法A监控端操作监控系统开机时，自动打开监控程序，则可随时发送图像供用户实时监看。B监控中心操作进入指定网站，可选择任