动态IP远程监控方案.doc

1. 视频监控发展史视频监控系统发展了短短二十几年的时间，从最早的模拟监控到前些年火热的数字监控再到现在方兴未艾的网络监控，发生了翻天覆地的变化。在IP技术逐步统一全球的今天，我们有必要重新认识视频监控系统的发展。从技术的角度出发，视频监控系统的发展划分为模拟视频监控系统（CCTV）、 基于“PC多媒体卡”的数字视频监控系统（DVR）和基于“智能视频监控管理软件芯片及的嵌入式视频编码器”的网络视频监控系统（NVS）。1.1 模拟视频监控系统视频监控系统是随着电视和摄像机的出现发展壮大起来的。最早期的产品，多以摄像机与监视器（电视）一对一监视系统为主，开始了视频监控系统的先河。在构建视频监控系统的实践中，为了避免对监视器极大的浪费，出现采用简单硬件电路方式的视频切换器。随着新技术革命的兴起，微处理器进一步普及和发展，出现了以微处理器为核心的矩阵切换控制系统。模拟视频监控技术在矩阵切换器的基础上有了极大的发展。各方面的技术堪称经典，甚至达到完善的境界。在九十年代，伴随着计算机多媒体技术的萌芽及发展，模拟视频监控系统利用矩阵切换器外挂计算机的方式，实现了对监控系统的多媒体控制，使模拟视频监控系统有了良好的人机界面，初步显示出了数字视频监控系统的雏形。1.2 数字视频监控系统九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了数字化时代。数字视频监控系统以本地局域以太网为依托，以数字视频的压缩、存储和播放为核心，以单机管理软件为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视，先后相继出现了上百种数字硬盘录像机产品。数字硬盘录像机（DVR）通过在工控机箱安装视频压缩卡，将前端模拟信号转换为数字信号再上网传输，属非嵌入式系统。优点：能实现在网上“互联互通”及授权客户直接访问；便于构建系统及方便联网；成本低廉。缺点：现场不能脱离PC机；系统稳定性差；不能实现大屏幕等应用；扩展性和灵活性差；不利于远程传输。1.3 网络视频监控系统网络视频监控系统是随着计算机技术、多媒体技术、数字图像压缩技术以及网络应用的飞速发展，迎应模拟CCTV监控系统和数字视频监控系统的弊端与时代发展的需求而产生的。它的工作方式不同于模拟CCTV监控系统和数字视频监控系统，完全支持网络化操作，但也支持模拟CCTV监控系统的工作模式，支持从模拟系统升级到网络化系统，从而保证用户前期投资不出现浪费。网络视频监控系统一经出现就以它先进的理念和强大的功能，弥补了模拟CCTV系统和数字视频监控系统的不足，并得到了相关行业的广泛关注。网络视频监控系统利用标准的LAN/MAN/WAN/Internet作为传输视频、音频和数据的中枢链路，与模拟视频监控系统和数字视频监控系统不同的是，利用这些在大多数企业已经广泛使用的计算机网络，嵌入式视频前端可以方便地布置在网络地任何地方，而且，视频图像可以灵活地在网络上的任何地点被接收，而不是像从前那样只能在本地看到图像，利用网络技术，现场视频图像可以被发送到任何地方。系统具有强大地灵活性和扩展性。网络视频监控系统使用开放的标准协议和网络进行通信，这让系统具有广泛的兼容性和很高的集成性，不同厂家的设备都可以在一个系统中使用，这就为用户降低了设备投资上的风险和系统升级的便利。网络视频编码器（Video Encoder）和网络摄像机（Network Camera）在现场通过视频服务器对模拟视频压缩编码，或者采用网络摄像机，它们的输出即为IP信号并直接上网传输，在强大地智能监控管理软件的支持下，监控端利用PC机运行浏览器就可以进行监视与控制。优点： 现场不需PC机支持；可全天24小时运行，系统稳定性高；基于Web的系统管理，配置方便；强大的权限管理和保密功能；高端产品能够方便地实现大屏幕显示；兼容模拟视频监控系统；充分利用网络资源和功能，组网方式灵活；构建大系统，实现远程监控优势明显。缺点： 目前成本相对较高2. 什么是真正的网络视频监控系统网络视频监控系统是一种革命性的技术，它采用计算机网络和互联网通信中标准的IP协议形成视频流，在有线或者无线的网络中传送，网络有多大，你就能在多大的范围内观看和录制视频图像，并且还能把它与其他网络应用集成为一个整体系统。网络视频监控系统使用标准的局域网/城域网/广域网/互联网作为传送图像、声音和数据信息的核心线路，不需要采用复杂的模拟视频电缆将摄像机同监视器相连，而且克服了数字视频监控系统的缺陷，能为用户带来最大化的利益。网络视频监控系统正在迅速地占领大范围、高质量的安全视频监控领域，这种技术也将很快渗透到中、低端市场。大多数企业的计算机网络已经发挥了众多功能，网络视频监控技术利用同样的基础结构扩展本地和远程视频监控。图像可直接送入计算机网络，与网络应用集成，让用户能在很远的地方装好摄像机，并通过网络/互联网观看、存储、分析现场视频。网络视频监控系统将计算机技术、多媒体技术、网络技术与监控技术有机地结合起来。它能将监控系统和计算机网络系统连接起来，使两个相互独立的系统开始走向融合，实现真正的三网合一（数据、语音和图像），在理念和方式上取得了重大突破。利用计算机网络技术，将封装成IP包的监控信息传送到网络上，与现有的信息管理系统融为一体，使网络中的每一台多媒体计算机上均可实现对监控信息的管理和调用，提高管理水平和管理效率。网络视频监控系统的出现已经超出了传统监控的范畴，在其基础上增加了管理的概念。它事实上已经成为现代化管理的一个有力工具。网络视频监控系统正在替代传统的模拟CCTV系统和数字DVR系统，并且在更多、更大的范围内创建并激发全新的行业应用模式。包括：n 教育：对学校操场、走廊、大厅、教室及办公楼的安全进行监视n 运输：对火车站、轨道、高速路、机场远程监视n 银行：主要大街银行、分支储蓄所、全部ATM的传统安全保障n 政府：实现安全监控，能经常与原有的及新介入的访问控制系统集成n 零售行业：安全性远程监控，使商店管理更容易、更见效n 工业：监视生产过程、后勤系统、仓库及存货管理系统3. 网络视频监控系统给你带来的好处n 让你实现高质量远程视频监控模拟视频信号的衰减很严重，传输距离不能超过1000m，否则必须采用光纤传输。而且，图像质量受环境干扰影响大。网络视频监控系统之所以能够提供稳定的、高质量的视频图像，并不是因为视频编码器能够做到无损压缩或者增强视频信号，而是因为封装成IP包的视频信号通过计算机网络的传输能做到无衰减，无论传输多远，并且不受环境干扰的影响。n 让你的监控没有盲点模拟视频监控系统只能通过有线电缆和光纤传输，数字DVR系统通常只能在局域网范围内实现点对点传输。而网络视频监控系统通过网络，可以将摄像头和编码器安装到网络可以通达的任何地方。目前的网络技术可以支持各种传输线路，如以太网、光纤、有线电缆、专线、ADSL、ISDN、无线局域网、GPRS/CDMA、微波、卫星等。n 让你在任何地方实施监控通过网络视频监控系统，你可以在网络的任何一点实施，甚至在全世界范围实施远程监控。与模拟系统只限于用特定监视器和控制键盘访问的方式不同，网络系统使用“用户名”和“口令”控制对视频信息的访问。只要你上网，不论是专网（如企业网）还是互联网（Internet），就能观看和管理来自摄像机的图像。另外，为了方便和提高安全性，图像还能储存在离线的地方。n 让你的监控系统更可靠网络视频监控系统的前端采用嵌入式视频编码器或一体化网络摄像机，是专门为监控设计的专用系统，其系统内核、结构、功耗、体积、性能指标等均按工业标准设计生产，具备视频处理、网络通信、自动控制（包括报警联动）等强大功能，即插即用，无需专人现场维护，具有极高的可靠性，与PC多媒体卡的数字DVR系统有本质区别。传输线路可以方便地实现冗余网络，智能管理服务器可以冗余备份，不像模拟视频监控系统的点对点结构。也可以方便地实现多监控中心和分布式监控。n 让你的监控信息更安全充分利用网络安全技术（防火墙、VPN）、加密技术、实时时钟、权限管理、分布式存储、分布式监控等技术，充分保护你的监控信息不被越权监视、窃取、篡改、破坏。n 让你的录像时间不受限制，扩容简便网络视频监控系统支持分布式网络存储，扩容极其简便。可以根据需要随时扩容，不需要一次性投资大容量存储设备。存储设备可以分布在网络的任何地方，可以灵活地制定存储备份策略。n 让你方便地发送视频录像模拟系统存在的一个最大的问题，就是缺少发送视频图像的有效途径。其图像只能在录像带或打印好的图片上看到。而这两种方式都需要物理性的传送。也就是航空邮件、邮递员等来把信息从一个地点送到另一个地点。在网络视频监控环境下，全部图像都被处理成数据文件，既包括视频图像，也包括视频图片。数据文件能够很容易的通过e-mail发给无数的收件人，也能在几秒钟之内发送给内部的Web服务器。这种发送的发送丝毫不会降低图像的质量。n 让你更充分地利用现有网络利用计算机网络传送视频，不必安装专用的有线电缆和光纤。此外，可以选择以太网电源。这是一种基于LAN结构将数据与电源集成的技术，通过双绞线就能向网络摄像机和其它以太网设备供应持续稳定的电源。而且，把“以太网电源”同不间断电源设备相连，你的网络视频监控系统甚至在断电的时候都能继续工作为危急时刻系统供电问题提供了最佳的解决办法。n 为你提供更多产品和功能的选择网络视频技术有能力提供高水平的集成性，可以集成其他的功能和服务，使系统持续可发展。采用公认的标准协议和信息网络，能够使系统中大量产品的集成变得很容易。转换成网络技术，就意味着向一个在将来也会持久使用的系统进行投资。n 让你的系统能够持续平滑升级和扩展网络系统既灵活又具有充分的可升级性，以满足用户的变更需求和扩容需求。监控前端和监控工作站的增加即插即用。与大部分模拟系统不同，网络视频监控系统在不需要大多数工作重做或更换不同的系统元件的情况下，就能扩展。也不像数字DVR系统受网络层连接限制或管理限制。n 让你可以降低对系统的整体投资成本与“同等”的模拟视频摄像机相比，网络摄像机或网络视频编码器+模拟摄像机显得更贵一些。但综合考虑专用线路、安装、管理、维护等成本，以及考虑网络系统强大的搜索、定位及视频传送而带来的操作人员效率的提高，网络视频监控系统可以降低整体投资成本。此外，如果使用以电网电源，额外的成本就被完全节省下来，因为不需要为摄像机提供本地电源。此外，安装或重装摄像机时，使用以太网电源不需要使用专门的电工。4. 网络视频监控系统的组成部分网络视频监控系统是完全基于IP技术，面向Internet/Intranet应用的新一代安全监视系统。它为所有用户提供了在任何时间、任何地点观看远端现场图像的可能。网络视频监控系统在前端采用网络摄像机，图像传输利用IP网络平台，使用智能视频监控软件进行管理。网络摄像机将网络功能和P/T/Z功能结合起来，你可以通过普通的TCP/IP网络十分方便的看到摄像机周围及视野内几乎所有的东西，并将如远程控制、网络广播等IT应用更向前迈进了一大步。网络摄像机拥有高变倍光学镜头，让用户可以清晰的缩放很小或者很远的目标。网络摄像机采用高分率CCD成像器和最新设计的图像处理器，提供非常高的图像质量，最高帧率高达30fps，运动图像十分流畅。网络设备的产品涵盖了从交换机到路由器的全部网络设备，提供优秀QoS质量管理及网络安全管理，为视频图像在网络上的传输提供了最可靠的保障。智能监控管理软件是全新的视频监控管理系统，它功能强大，具有矩阵特性，采用流行的B/S结构，基于完全开放的构架设计，让用户能够通过计算机网络方便的设立强大的网络视频监控系统，一台普通的PC仅仅需要运行标准的浏览器就可以成为一个先进的、非常易于操作的“监控中心”。网络化视频监控系统主要由网络摄像机（包括一体化网络摄像机和模拟摄像机+视频编码器组成的网络摄像机）、IP网络平台、智能监控管理软件以及服务器、存储和显示等其他增值设备四大部分组成：n 网络摄像机尽管目前市场上网络摄像机还不是很多，但是确实有些供应商已经在提供专业的网络摄像机，它能提供模拟摄像机的全部功能，并且还有更多别的功能，例如直接提供网络接口。固定的网络摄像机能提供摄像机前面区域的静态画面。带有PTZ功能的网络摄像机基本可以被看这样一些产品：固定网络摄像机、变倍镜头、云台以及网络接口。网络摄像机终端用户带来了众多的好处，包括：1) 直接在已有网络里加入网络摄像机，这样就不再需要原来模拟摄像机必备的同轴电缆，而安装成本也将至最低。2) 如果电脑配好，便不必附加其他设施来观看网络摄像机的输出图像。3) 通过计算机监视器，可以在网络浏览器上看到最简单形式的输出图像，加入复杂的软件，就能获取更为复杂的安全解决方案。n 网络视频编码器+模拟摄像机网络视频编码器为用户提供灵活的选择方案，在较低的投资下，使模拟摄像机发挥更多作用。利用网络视频编码器用户可以在市场中上千种模拟摄像机的范围内任意选择，或者在已经安装的模拟系统中，只要简单的加入网络视频编码器，就可以得到一个全部功能的网络视频监控系统。n 网络硬件网络结构、网络容量、网络瓶颈、网络安全等因素是视频监控系统网络化时必须要考虑的问题。网络中不同节点如何彼此连接及通信将影响到系统的性能；QoS的设计才能保证操作一个网络视频监控系统所需的性能水平，避免消耗过多的网络带宽以及减少对在同一网络上工作的其他系统性能的影响；找到网络瓶颈，改善带宽，降低拥堵风险，增加冗余线路，所有这些都可以提高系统可靠性；登录验证、备份程序、病毒的过滤及扫描等安全策略是否会影响到网络视频监控系统性能，同样实现一个网络视频监控系统也不能破坏已有的安全策略。以太网电源非常值得考虑，因为它使安装变得更容易，并提供了系统的电源。加入UPS，监控系统可在断电时仍旧继续工作。n 智能监控管理软件智能监控管理软件是网络视频监控系统的灵魂。没有强大功能软件的网络视频监控系统只能是一个初级的监控系统，不可能满足高质量、高性能安全监控的要求。智能监控管理软件为用户提供了灵活的图像监视选择权，有效的管理、存储视频的能力，以及实现用户权限管理、报警和安全策略。n 服务器、存储设备和显示设备除了以上核心组成部分，还有一些其它设备如服务器、存储设备、显示设备及其它，所有这些组成部分都对你安装一个网络视频监控系统极具价值，将为你的监控系统注入更多的价值。网络视频技术让安全监控行业进入了一个全新的IT领域，你不必再局限于专利和品牌捆绑在一起的少数供应商，你可以从许多不同供应商那里，挑出最好的产品与服务组合起来，获得你的最大利益。一个典型的网络视频监控系统配置如下：5. DVD质量视频编码器SED-2100RACTi SED-2100R是一款将模拟视频转化为IP网络视频的视频编码服务器(Video Server)产品。它是目前世界上最小的MPEG4视频编码服务器，能够提供令人震惊的DVD质量的IP网络视频。q 采用MPEG-4 ASP视频压缩标准ACTi SED-2100R采用MPEG-4 ASP视频压缩标准,分辨率高达Full D1（PAL:720 x 576），可提供DVD水平的视频图像质量。目前市场上的 MPEG-4 影像压缩格式有MPEG-4 ASP (Advanced Simple Profile)、MPEG-4 SP (Simple Profile)、MPEG-4 Short Header。其中由于MPEG-4 ASP 提供完整的 I, B, P frames，因此可提供较好的压缩比率，而MPEG-4 SP 及MPEG-4 Short Header只能提供I, P frames，因此在相同的影像画质下，MPEG-4 ASP 所需的带宽远比MPEG-4SP 或Short Header 来得小。q 支持DDNS (Dynamic Domain Name Server)ACTi SED-2100R不但支持固定IP和动态IP设定，还内建DDNS 功能。当在架设宽带网络时，不管是ADSL或是cable modem，ACTi SED-2100R均可不需要固定IP，可用动态IP及虚拟的网域名称来设定ACTi SED-2100R，可以在任何可连Internet 的地方来观看连到ACTi SED-2100R摄像机的图像。q 智能视频流，支持嵌入式数字时间码（Digital Time Code Embedded）DTCE功能亦即将视频的时间信息嵌入在MPEG的数据流里，而非分成两个数据流再去做比对，因此每个画面的实际时间都会被储存起来。不必耗费相当多的时间搜寻整段视频流，就可以找出某个或某段特定时间的视频纪录时，这是相当好用的。由于时间信息是嵌入在视频流中，因此一旦视频被篡改过，时间信息将会从数据上消失，且无法恢复，因此时间信息可当作防止视频被伪造的水印，可轻易辨别视频的真实性。q 支持硬件QoS和PPPoEACTi SED-2100R提供两个RJ-45 接头，其中一个供WAN使用，另一个供 LAN 使用，而两个均为10/100Mbps 的网络连接端口。ACTi SED-2100R在WAN Port上提供硬件QoS(Quality of Service)，以确保在Internet上传送视频流时，拥有网络带宽的优先权。此外，WAN Port也内建PPPoE（Point-to-Point Protocol over Ethernet），让ACTi SED-2100R可直接连接至ADSL或cable modem 而不需要先透过Router。ACTi SED-2100R产品技术参数如下:图像系统压缩MPEG-4 ASP 压缩技术图像帧率NTSC:720 x 480，30帧/秒PAL: 720 x 576，25帧/秒图像分辨率Full D1智能视频流内建嵌入式数字日期/时间码内建位移侦测 (Motion Detection)网络协议TCP,UDP,HTTP,PPPoE,DDNS,DHCP,IGMPQoSL2，L3，内建硬件QoS加速网络传输I/O接口WAN口RJ-45 x 1（10/100Base-T）LAN口RJ-45 x 1（10/100Base-T）串口RJ-45 x 1（RS-485）模拟视频输入Composite x 1，F/BNC接口模拟视频输出Composite x 1，F/BNC接口DO（Digital Output）2个DI（Digital Input）2个物理特性和使用环境尺寸25mm x 113mm x 95mm重量200g电源12V/0.625A/7.5W操作温度、湿度5oC50oC，10%90%6. ACTi智能监控管理软件Activator6.1 Activator概述ACTi智能监控管理软件Activator，能够管理现有大部分网络视频监控产品，让用户通过计算机网络设立强大的网络视频监控系统，并为用户带来众多的好处，其范围从提高管理效率，到避免或缩小损失，以及降低费用支出等。Activator是针对互联网协议下的视频监控管理软件，是一个开放的系统平台，它可以方便地增加对新设备的支持，而所需要的全部工作仅仅是增加一个新设备插件就可以完成。这个特性将为你带来巨大的好处，只要你安装了Activator智能监控软件管理系统，你就可以任意的选择网络视频监控设备，而不必担心系统的兼容性问题。Activator大大拓展了网络视频监控系统的容量，使整个系统的管理比以往更容易。装上Activator软件，一台普通的PC服务器就会变成一个先进的监控系统指挥中心，通过IE网络浏览器，一台普通PC就能成为功能强大的、界面友好的监控中心，来控制网络摄像机和网络视频编码器，实现远程监视、控制、录像等操作。Activator智能监控管理软件的强大功能包括： 可管理多达16个摄像机 支持1, 4, 6, 8, 9, 10, 16多画面模式 可以客制化的Logo和人性化的用户界面 具有预览 / 录像 / 回放功能 后台录像功能和多窗口回放功能 可创建实时快照，输出视频剪辑 硬件动作感应监测和数字化I/O控制 最多可达30秒事件预先录影 PTZ 和 数字化 I/O 控制支持 具有可扩展性的PTZ控制 可以根据日期，时间和事件进行视频剪辑的搜索6.2 Activator功能特点数字视频监控功能ACTi Streaming Activator 在同一时间内可管理多达16个摄像机，而且在相同模式下可支持多画面窗口的监控。每个网络摄像机可以独立地以30 帧 /秒，Full D1的画质进行录影。可以根据日期，时间和事件的索引进行视频剪辑的搜索，人性化的界面包括播放，暂停，结束，快进和快退等功能。用户能够购轻松地输出已选择的视频剪辑片断，并把它转换为AVI文件格式。可扩展性的PTZ控制ACTi Streaming Activator 在PTZ操作中支持 Pelco-D 和 Pelco-P。同时,在其他快速球和PTZ设备的运行中，用户可增加新的命令进行对PTZ设备个性化的操作。硬件动作感应监测和数字化I/O控制硬件支持区域移动侦测，并且能对独立的摄像机进行设置。当一个侦测区域发生变化时，回应功能就会被自动激发。数字化 I/O 功能可以设置在外部设备或传感器上，当一个数字化I/O事件发生时，回应功能就会自动被激发。在动作感应监测和数字化I/O事件的发生时，最多支持30 秒事件预录影。人性化的用户界面创建个性化的 Streaming ActivatorACTi Streaming Activator 提供多种方式，为客户创建个性化的应用。用户可以便捷地修改 logo, 主题栏以及关于我们的对话框和图标。7. 动态IP远程视频监控解决方案需求概述当前时代是一个构筑在网络基础之上的信息化时代，基于TCP/IP协议的IP网络如Internet、Intranet、Extranet等皆以令人惊异的速度迅猛发展，基于IP的各种新应用如网络多媒体视频、架设WEB、FTP服务器、邮件系统、远程控制、游戏平台等等，也表现出强大的市场需求。作为以上应用的完整解决方案，目前带宽问题已经基本得到了解决，但仍有一个我们不得不考虑的问题：如何处理动态IP地址。 无论是普通电话线拨号，还是ISDN、ADSL，只要采用了动态IP接入方式，都会遇到这个问题。所谓动态IP接入方式是指用户通过虚拟拨号技术动态地获得IP地址来开展上网业务。每次用户通过普通MODEM或者通过ISDN、ADSL拨号连接Internet时，ISP通常会分配给用户一个公共IP地址，这时候Internet上的其他用户就可以通过这个IP地址访问该计算机。但是，因为这个IP地址是动态的，也就是说一旦断线，下次再连接Internet的时候，ISP将会分配另一个不同的公共IP地址。 如果仅仅是监控前端或者监控中心的一方采用了动态IP接入方式，问题能解决