奥运安保工作中视频监控技术的应用

北京奥运提倡的“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的理念决定了只有处于快速发展进程中的安防技术才能确保奥运会的安全，同时，安全防范市场将为奥运会带来强劲的需求。为了构建和谐社会，建设平安城市，对安全防范系统，特别是对视频监控网络的需求将会越来越旺盛。本文论述了安全防范系统的最新技术进展，探讨了北京2008年奥运会的安全保障机制。

第二十九届奥林匹克运动会于2008年在北京举办，最为世人瞩目的北京能为奥运提供何种程度的安全保障？随着我国社会经济的发展，我国的建设项目和每年举办的大型活动越来越多，与世界其他国家一样，我国也面临着社会经济发展中由于矛盾激化所带来的社会安全问题，也面临着恐怖主义的威胁和违法犯罪带来的种种危害。反恐与保障城市安全已成为关注的热点，强化治安和反恐的需求增长非常强劲。据估计2008年，北京奥运将为公共安全事业打造500亿元人民币左右的市场。

一、安全防范的最新技术进展

安防领域的技术也处于快速发展的进程之中，到目前为止，已取得的重大突破有：

1．标准清晰度（SDStandardDefinition）类的模拟彩色CCD摄像机，不仅图像清晰度已经达到540线（彩色）／570线（黑白）水平，出现了全DI高分辨率（72×576）的电视监控系统。此外，还推出了百万像素（1280×1024或更高）级的网络摄像机，出现了高清（HDHlghDefiniton）系列的新一代摄像机。图1不同分辨率成像效果对比2．在图像压缩方面推出了H.264（也是MPEG4part10），将会逐步取代MPEG4而占踞图像压缩的主导地位。因其能使占用的带宽和需要的存储容量比MPEG4下降50％左右，实现GIF格式视频在普通ADSL上的实时连续传输，同时由于H.264算法具有网络编码层和网络传输层结构，使之对于普通宽带及无线网络的适应性大为加强，不会由于网络的误码影响传输的质量。但H.264仍然是基于混合（宏块）编码框架标准的，其编码器是其他编码器复杂程度的3倍，其解码器是其他解码器复杂程度的2倍。此外，在空间压缩和时间压缩上有较强可伸缩性的小被压缩（Wavelet）也受到应用的关注。

3．推出了SoC（SystemonChiP）单芯片系统，使得系统在复杂性大为提高的情况下，设备体积却能大为缩小。例如PhilipS公司推出了采用65μm低功耗CMOS工艺具有智能能量管理技术的ARM处理器；Axis公司则有ETRAX（运行简洁Linux系统的CPU）和图像压缩芯片ARTPEC-2。特别是PhiliPs公司近期推出的ViperΠ多媒体SoC平台，集成有两个tm3260内核能够为H.264编码运算提供强大的处理能力，还集成了MIPS核的PR4450作为操作系统处理器以及继承7Nexperla强大的协处理器，使得分辨率可高达1920×1080×60i，功能有极大的提高，将成为安防监控的生力军。

4．DSP芯片的功能也更加强大，如PhiliPs公司的PNX－1500、1700、TI公司的DM642（720MHz）和Equator公司的BSP—15等，为新型数字网络安防设备的研发奠定了基础。即将推出的还有达芬奇（Davinci）系统，即DM642＋。

5．除CCD、CMOS等成像器件外，还推出了新概念的图像传感和处理系统DPS（DigitalPxelSystem），DPS是一种纯数字化的图像拾取系统，它包括图像传感器和图像处理器两个方面。DPS的核心技术是在每一个拾取的像素上都包含一个ADC（analogtodigital，模数转换器），在捕捉到光信号时，直接将其放火并转换为数字信号，因此最大限度地减小了模拟信号传输操作所产生的噪声。DPS的优势将使摄像机具备更宽的动态范围，便于捕捉目标，能监视宏大的现场，并可以得到清晰的图像细节，利于细小的物像监控，其智能化光学处理系统将远远优于传统的CCD。图2摄像机双码流技术示意图6．硬盘录像机DVR技术水平有很大提高，国内已研发出24-32路全实时嵌入式硬盘录像机及高水平的图像采集压缩板卡，均具有国际领先水平。网络视频录像机NVR和有双压缩技术（MPEG4、JPEG）的双码流硬盘录像机正开始出现。网络视频录像机NVR有可能可支持LAN、WAN、PSTN、ISDN、XDSL等多种网络结构，并能与智能化分析功能更紧密地结合。图3隔等扫描和逐行扫描摄像效果比较7．采用100Hz逐行扫描的监视器，由于采用了高帧和逐行技术，可使图像画面无闪烁和更加稳定，使视觉效果得到改善而倍受青睐。未来，显示装置会从传统的480隔行扫描（intgrlacedscanning）过渡到1080i或720p的逐行扫描（Progressivescanning），并会出现1080p的全高清（fullHD）显示格式。

8．具有视频图像的智能化分析被称之为智能视频，影像的智能搜索和跟踪将是重点，摄像机目标跟踪功能正在成为应用的热点；“视频内容分析软件”需求旺盛，它通过自动识别和提取图像中蕴含的信息，而在人流统计（peopleconning）及自动行为识别（behaviorrecognition）方面得到应用。最新的视频录像解决方案将完全基于服务器，并使用PCI〖KG-1mm＄硬件或者带有编码功能的软件系统不仅采用多PCI十的PC机，更有可能采用最新的刀背式服务器（Blade－sever），以其来实现捕获位于公共存储子系统内的影像。同时，为实现分布立体智能，更要求智能视频技术前移到摄像机当中，以能在本身进行预先处理，并可决定何时向后端发送数据。

9．IP摄像机及软件正在成为CCTV的大众餐而日益普及；除IP摄像机外，还推出了网络球型摄像机、网络矩阵等。网络摄像机的发展趋势是要能支持TCP、RTP、Multlcast组播协议、Uncast单播协议等多种网络协议，并有高分辨率和日夜自动转换功能。此外，可以通过以大网供电（PoEPoweroverEthernet）及实现网线上1000m长距离传输的LRE（LongRangeEthernet）也受到瞩目。

10．网络监控系统正逐渐成为应用的主流，推出了虚拟矩阵切换系统和基于流媒体技术的网络监控解决方案。磁盘阵列以及存储区域网络（SAN）和外接联同存储器（NAS）将会成为理想的存储介质。

11．夜视摄像机的应用通过海湾战争和伊拉克战争而揭开了其神秘的面纱，热成像摄像机可在1km以内识别人，在2km以内识别车辆，在15－20km以内跟踪飞机，还能发现和识别经过一般伪装的目标，隐蔽地进行昼夜观察，并具有较高的抗干扰能力。此外，还出现了使用主动红外的夜视摄像系统，即通过主动照射并利用目标反射红外先来实施观察的夜视技术，共图像的分辨率要比通过目标自身发射的红外幅射的热成像系统（一般为320×240象素）高出许多。图4多种多样的人体生物特征识别方法12．人体生物特征识别开始有较多实际应用。在人体生物特征识别系统中，目前分布状况是指纹识别系统占48％、脸形识别系统占14％、虹膜识别系统占10％、声音识别系统占7％、掌纹识别系统占6％。正在推出的还有掌静脉生物识别包括：手拿静脉识别（Painvein）、手背筋脉识别（backvein）、手指静脉识别（fingervein）。未来，生物识别可能将会是多模态的应用，而不是靠单一技术进行识别。

13．RFID正呼之欲出，2006年之后全球商业巨头沃尔码公司将带头以其替代传统的条形码，但频谱的划分和国家的标准尚待确定。

14．数字化、网络化和智能化将是未来安防技术发展的主流，数字化监控软件与标准将会举足轻重，越来越要求具有开放性和便于系统升级。在标准普及之前，为了能进行各种功能模块的组合，能够适用于分布式的网络结构，以及能接入不同厂家的产品，提出了安防中间件的概念和技术，并倡导软件构件（SoftwareComponent）优化升级，以从根本上提高软件生产的效率。

二、日益高涨的奥运安全保卫需求

由于国际安全局势日趋复杂化，各个奥运会主办国对奥运会安全保卫的投入也在逐届迅速增加。2004年的雅典奥运会：希腊政府花费了116亿美元的巨资，仅用于安保一项的费用就高达15亿欧元，几乎相当于2000年举办悉尼奥运会的全部费用。其中以325亿美元的天价购进了美国国际科技技术公司（SAIC）的C41（CommunicationControlCommandCoordination）安保系统，C4I安保系统集指挥、控制、通讯、计算机等功能于一体，协调警察、消防队员和海岸警卫队的工作，雅典奥运会在250平方公里面积内监控的47个场馆、设立的63个指令中心都靠该系统协调工作。雅典奥运会之所以在安保投入上如此高，是由希腊国家的半岛型地理因素，以及希腊国家自身的安保能力等条件所决定的，在雅典奥运期间，美国甚至派出了海军陆战队和FBI等机构参与了奥运安保工作。

由于中国的情况和雅典奥运会有很大的不同，中国已经具备了独立自主应对大规模奥运安全事务的能力，而且中国警方的能力也已经通过了奥运火炬传递等大型活动的检验。因此北京奥组委对外确认2008年北京奥运的安保支出预算为3亿美元，北京的安保投入只占到总体预算的1/5左右。

据FBI官方网站资料显示，在北京奥运会上，FBI北京办事处不会涉足2008年北京奥运会的安全保卫工作，只会在应中国方面要求的前提下提供相应的协助工作。图5奥运安全保障构成分解图三、北京2008年奥运安全的构成要求分析

1．奥运比赛和训练场馆的安全需求。北京为此要新建19个场馆（合6个临时赛场），改扩建13个，共计32个场馆。因此面临新建场馆技防设施的建设，以及原有场馆技防设施的完善；与奥运相关配套服务设施的安全；还有奥运会期间为奥林匹克大家庭成员、各国政要、新闻记者和观众提供服务的区域、建筑及设施的安全。

2．重点要害目标，包括为奥运会提供服务的重要通信设施。水电气热以及其它需特别保护的目标。按照北京市科技创安总体规划的要求，到2007年底，全市要害部位、重点地区、繁华场所的科技创安要百分之百达标，奥运场所周边地区乃至整个城市，都要为奥运会创造安全稳定的外部环境。

3．社区的科技创安将是重头戏。未来几年中，北京市将对九百多万平方米的危旧住房实施改造，建成数千个新型安全小区，各类新建城镇居民住宅都要符合技防规范要求，已建住宅也将逐步投入技防建设。2006年全市人防、技防、物防有机结合的安全社区比例将要达到95％，奥运周边社区要达到100％。

4．建立城市应急系统，以有效应付“气候、污染、交通、火灾、地震、生物”等几大类灾害，例如发生危险化学品或有毒气体泄漏等紧急事件、人为的恐怖活动、突发公共卫生事件等需要应急处理的事故，也可服务于火灾消防、安防报警等城市功能，以减少城市灾害可能造成的损失。

5．在奥运会期间的交通保障。为此要划出奥运专用车道，并严罚其他车辆对其的随意占用，可以在很大程度上改进奥运期间的交通流畅。智能交通系统（ITS）中的公交优先和公交专用道要强化执法，绝不能停留在空谈。图6基于IP网络的开发式系统6．实施电子票务系统。电子门票是一种将智能芯片撩入到纸质门票等介质中，用于快捷检察和验票，并能实现对持票人进行实时和精准定位跟踪以及查询管理。电子门票直接与相应的管理信息系统相连，包括一般观众、重点嫌疑人员、参赛运动员、场馆工作人员在内的每一位人员都可以被准确地跟踪。通过对电子门票进行授权，可限定人员在场馆中各个区域的准入范围，如果该人进入了禁止其入内的区域或位置，监控人员可以通过电话或对讲机通知其附近的安保人员或工作人员出面制止，或者进行连续跟踪。

四、奥运视频监控方案的选择原则

奥运监控选用何种技术，既能满足需求又能节省开支是人们所关心的。可选择的方案主要有IP摄像机、传统模拟摄像机加网络视频服务器、网络型DVR这三类。

1．DVR是一种低成本的选择，但是此时要将DVR转换成网络录像系统NVR（NetworkVideoRecorder）才有可能实现。

2．从长远来说，IP摄像机将会更普遍，但是，IP摄像机需具有真正的监控功能，要将目前先进的DVR或动态侦测系统所具有的存储和智能化结合起来，并实现低价位或有独特的性能优势才行。

3．当前，最现实的是利用原有模拟系统来创建需要的IP视频网络。即继续使用现有模拟设备，同时将普通摄像机、数字摄像机、数字硬盘录像机、PC机和服务器直接与网络连接起来，模拟摄像机可通过视频服务器接入到网络中。这样，通过该平台就可以用于需要视频监控的任何地方。雅典奥运会就采用700多台英国Indigovision8000编解码器，对经MPEG4压缩的视音频信号及控制数据通过IP网络进行传输，构成大型IP视频监控系统。这种解决方案将模拟系统和数字系统联接起来，同时，解决了各类用户环境中复杂的安全问题。

五、采用流媒体技术优化奥运监控网络平台

虽然网络监控能使监控工作在任何时候、任何地点均能进行，但是网络的带宽不足、网络线路的不稳定性等常常会使得网络监控中出现图像延迟时间较长、图像帧率不够、图像画质不理想等现象。而使用如图7所承的流媒体技术，就能在保障图像相对良好的同时增大压缩比例，减少传输、存储资源的占用。

流媒体（StreamingMedia）指在数据网络上按时间先后顺序传输和播放的连续音/视频数据流。在安防行业中应用流媒体技术，主要是实现视频图像的传输、转发和点播，并具有下列优势：

1．流媒体技术可将监控图像、声音等信息由服务器向用户计算机进行连续、不间断地传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十几秒的启动延时即可进行观看。当声视频在用户的PC机上播放的同时，影像文件的剩余部分还会从服务器上继续下载。图7流媒体服务器的使用2．流媒体技术在一定程度上突破了网络带宽对多媒体信息传输的限制。例如，一路GIF分辨率、25帧的实时视频图像约占用30Mbps的带宽，而采用流媒体技术仅占用500Kbps－1Mbps的带宽。

3．采用流媒体技术，能够进行远程管理和集中存储，从而保证监控系统的时效性。与采用光纤或同轴电缆的视频传输方式相比，具有明显的成本优势以及灵活性和拓展性。

当然，为了在数据网络上传输视频流，流媒体技术需要解决从音/视频源的编码/解码到网络端的媒体服务、媒体流传输，到用户端的授权监视、控制和存贮等一系列问题。但是，随着宽带网络的发展，流媒体技术和相关的应用已被认定是未来高速宽带网络的主流应用。（来源：电子工程世界）附录资料：不需要的可以自行删除35t汽车吊上结构楼板计算书1、概况圆形采光顶钢结构为跨度31.6m单层网壳结构，网壳顶标高25.6m，主要由GC-1、GC-2、GC-3、GC-4构件组成，其中GC-1、GC-3为主龙骨，其余为连系件（如下图所示）。圆形采光顶钢结构平面图圆形采光顶钢结构剖面图2、吊车荷载及尺寸质量参数行驶状态自重（总质量）kg32300前轴轴荷kg11150后桥轴荷kg21150尺寸参数外形尺寸(长×宽×高)mm12613×2500×3280支腿纵向距离m5.35支腿横向距离m6根据施工方案，35t汽车吊吊装穹顶钢结构最不利工况为：吊装半径10m，吊重1t，即起重力矩为10t·m。3、吊车支腿压力计算（1）计算简图计算简图（2）计算工况工况一、起重臂沿车身方向（α=0°）工况二、起重臂垂直车身方向（α=90°）工况三、起重臂沿支腿对角线方向（α=48°）（3）支腿荷载计算公式：N=ΣP/4±[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]式中：ΣP——吊车自重及吊重；M——起重力矩；α——起重臂与车身夹角；a——支腿纵向距离；b——支腿横向距离。（4）计算结果A、工况一、起重臂沿车身方向（α=0°）N1=N2=ΣP/4+[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32.3+1）/4+10×（1/10.7）=9.26tN3=N4=ΣP/4-[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32.3+1）/4-10×（1/10.7）=7.39tB、工况一、起重臂垂直车身方向（α=90°）N1=N3=ΣP/4+[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32.3+1）/4+10×（1/12）=9.16tN2=N4=ΣP/4-[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32.3+1）/4-10×（1/12）=7.49tC、工况一、起重臂沿支腿对角线方向（α=52°）N1=ΣP/4+[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32