网络监控系统在高校中的普及应用简析

nianyi

由于IP摄像机价格逐步下降、监控更加智能以及高校网络环境不断成熟等因素，网络监控系统逐步在高校拉开应用序幕。本文从一个用户的视角出发，观察并总结高校网络监控系统应用需求，前端和传输端的设计要点和难点，以及与教育整合现状等方面，以期抛砖引玉，与行业人士共同思考未来发展应用。　　据了解，武汉高校新装和改造的视频监控系统，80%会采用网络监控方案。城市交通、银行等行业相比对高清画质的要求更迫切、对远距离无干扰传输更敏感，即使前几年价格高高在上，也愿意尝试清晰度更高、安装更便利、更利于大规模部署与管理的网络监控系统。而那时高校还处在扩大、健全校园网与加快信息化建设的阶段，网络带宽有限、资金有限，所以多半会选用传统的模拟监控平台。自2009年新一次网络变革开始，云计算、IPV6、GPON、光纤到户、三网合一等新技术已经走入了从概念到应用的时刻。同时，网络监控平台日益完善，IP摄像机成本逐步降低，各高校网络基础建设日益成熟，这都大大加快了网络监控的普及程度。
　　下面从使用者的角度分析，网络监控系统及IP摄像机在高校中普及应用的条件、设计要点与优缺点。
　　IP摄像机要在高校得到普及应用，需满足以下几个条件：
/ O+ M, w* f! G. s$ x2 g　　· 价格逐步走低。目前国内排名前十的各大安防厂商都陆续推出了500-600元的普及型产品，主要是720P的IP摄像机，而1080P的产品根据成像元器件的方案不同，采用CMOS图像传感器的IP摄像机也可以控制在千元左右。同时，各大厂商IP摄像机的产品线也比前几年丰富很多，各种枪机、一体机、红外机、半球、智能球、高速球层出不穷;
　　· 图像更广阔、清晰。IP摄像机的像素至少是百万像素，720P/1080P的产品明显比像素为576(D1)还是隔行扫描的模拟摄像机要清楚，仅凭肉眼就可以带来不同的体验。同时，720P/1080PIP摄像机的画面比例都是16∶9，可以呈现出更为广阔的画面，监控更丰富的图像信息;
3 N# P- n2 C4 d+ {7 L　　· 系统更简单。网络监控系统依托于成熟的校园网，布线方便简单，尤其是实现交换机PoE供电后，连接一台IP摄像机只需要一根超五类双绞线，真正做到一线通。同时，网络监控系统更适合大规模部署，摄像机加装便利。监控中心的地点可灵活设置、随时转移，并可按需部署多个分控中心;
) @0 @5 T  b# @2 n　　· 网络环境更成熟。现今高校高速化、扁平化的校园局域网已建设的非常成熟，百兆到桌面，高集成、扁平化的千兆、万兆带宽的汇聚层，10G甚至40G的核心处理能力，对于承载每路2-8兆的高清图像来说，已不是问题。同时，从Mpag4、H.264到即将出台的H.265协议，帧内帧间压缩、动态压缩、双码流等技术的广泛应用，网络监控的视频压缩方式也在不断的改进，各大厂商对于带宽管理都积累了更多经验与解决方案，校园网的带宽对于网络监控视频流的承载已不再是一个瓶颈;
( P$ q! o0 o. ]" s' }8 v　　· 存储方案更多样。NVR代替了DVR解决了中小规模视频存储问题，大华已经有128/64/32路D1/720P/1080P这样的NVR产品，中南财经政法大学武汉学院72路考场监控就是使用这样的产品作为监控主机。更大规模的视频存储可以通过IP  SAN技术，组成一个统一管理的云存储平台，利用流媒体服务器、组播技术把监控图像发布到各个监控与分控中心。同时，固态硬盘的出现、机械硬盘价格的持续走低，对于视频资料的海量存储也大有促进;
　　· 施工与维护更简便。IP摄像机配上PoE交换机一线接入，安装、调试与维护都很方便，使用笔记本或移动智能终端接入网络，安装网络监控软件就可以监看、管理与调试;
　　· 监控更加智能。更大规模的视频监控系统无形中增加了监控人员的负担，网络视频监控可以很好的与视频行为分析系统相结合，让监控更加智能化。然而，由于当前行为分析系统每一路价格昂贵，在一定程度上制约了其应用范围。
7 S4 A  {& d+ n* }# u( j　　前端和传输端的设计要点
　　与模拟视频监控系统相比，网络视频监控系统具有很多优势，但据笔者经验，在前端和传输端依然存在一些设计要点和难点，主要如下：
- ^; }2 [. J& K1 O% L7 @% P  X　　· 加强电力保护。网络视频监控系统依托于网络，取电是通过PoE交换机或从弱电井和弱电间取电。因此，弱电井和弱电间的电力安全就非常重要。如若停电，不光是全院的网络瘫痪，视频监控系统也会跟着瘫痪，这就要求在设计的时候一定要提高弱电井和弱电间的用电安全级别，增加UPS电源与备用供电线路;
　　· 前端IP摄像机按需配置。IP摄像机种类很多，不是很重要的地点，配置720P的IP摄像机就可以了，毕竟带宽有限，以后需要提高画质，再更换更高像素的IP摄像机也很方便。据笔者使用经验，使用CMOS图像传感器的摄像机只要不经常在低照度下工作，完全可以代替使用CCD图像传感器的摄像机，价格便宜，功耗、体积也小。由于IP摄像机增加了视频压缩与网络传输部分，其散热上对比模拟摄像机有更高要求;
- b0 q+ K3 O  Z, J6 l) r8 {　　· 合理分配网段。大规模部署IP摄像机对于IPV4网络有网段分配问题，一个网段最多容纳254台摄像机，超过了需跨网段，增加了网络设置的复杂程度，可通过NVR分段管理IP摄像机来解决这个问题。比如，中南财经政法大学武汉学院正在建的黄家湖新校区，将新装IP摄像机1000台左右，打算按地域划分为10个区域来管理，每个区域划分一个网段，配置一台NVR，通过监控管理平台管理;
- @4 G- Q# ~! Z: }- w# O* q" i　　· 分布与集中式存储灵活配置。大规模部署IP摄像机集中存储对网络的压力也是一个问题，网络视频监控系统本就是一个很灵活的系统，建议分布式存储与集中式存储按需灵活配置，如：道路监控、重要出入口可集中存储，楼宇监控可分布存储，也可设定计划任务，利用晚间网络空闲期把分布存储的重要录像，同步到集中存储中来。不过笔者认为，目前利用虚拟存储技术，组建云存储平台才是网络监控系统解决存储问题的发展方向。
! |6 R' ~! }( h- Z5 |) A　　IP监控系统在高校应用中的不足
, s/ y$ x& F% Q  {" F+ j& Q. H6 ^　　下面笔者就个人经验说说网络监控系统在实际使用中存在的不足：
. J; x# E( Q( |　　· 安全性、稳定性：高校校园网的稳定与安全会影响监控系统的稳定与安全，除非组建网络监控系统的校园专网，但这会大大提高成本。因此需要更好的管理与规划校园网，以保证网络视频监控系统的稳定;
: H, _9 b" G' c: K5 S! D　　· 对校园网的压力：网络视频监控系统占用了大量的网络端口，增加了校园网的带宽压力，高清视频每路2-8兆的带宽毕竟存在，如相对集中，一定会对网络造成影响，这需要更好的规划网络;
; o+ ^: o. B7 l( P# `　　· 延时与拖影：IP摄像机的延时主要是网络带宽造成的，而大屏显示时的拖影问题则是没有使用专业监控显示器，且与编解码的处理能力有关，这是在模拟监控系统中不存在的问题。
! C9 b. O& u: I0 O　　IP监控系统与高校教育整合现状
9 ~) u' f% J' |* l4 J& b% O& `　　笔者认为，到目前为止，还没有很好的关于高校安防监控和教育整合的案例。究其原因，主要是两者需求不同。视频安防监控，首先要求画面信息量大，其次才是清晰。而教育视频，如精品课程的录制或老师上课的记录，监控的主体是老师，加入部分学生互动的镜头，要保证被摄主体足够清晰，同时对画面的构图和美感都有要求。如果在教室里安装高速球加上智能跟踪系统，或许能够兼顾安防监控和教学监控，但代价太大，还不如按需单独配备几套高清的可随意移动的教学监控系统。
　　结语
" S+ ^( ]8 ^9 n* N" s9 a　　网络监控系统凭借其高清、灵活部署的特性走入大学校园，随着产品的普及，以前制约其发展的价格因素、带宽因素、存储因素都不再是问题，反而安全与稳定成为网络监控系统的主要问题，相信随着安防技术的不断进步，难题都会被一一攻克，且让我们拭目以待未来的发展。

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