IP数字视频监控系统架构分析
IP网络视频监控系统简介及其组成(组图)
IP网络视频监控系统简介及其组成(组图)2006/11/6/11:32 来源：慧聪网安防行业频道作者：好望角供稿一、IP网络视频监控系统简介IP网络视频监控系统是一种综合了网络通信、视频编码、计算机处理、软件管理等方面技术的应用系统，是大型视频监控普遍采用的技术和体系架构。
作为视频监控第三代产品网络视频监控（IPVS）是以智能视频监控管理系统为核心的标准化数字系统，从摄像机到监控中心全部设备基于IP联通，在完成所有监控功能基础上，扩展了传统CCTV系统无法完成的功能。
IPVS让监控范围更广泛，通过网络IPVS可以在数千公里范围内低延时传送图像，实现跨越省市的广域监控应用。
IPVS让多中心同时监控，IPVS可以同时把若干路图像传送到若干人员面前，完成多人实时监控，协同指挥的功能。
IPVS让监控系统架设更灵活。
利用无线、ADSL等灵活廉价的通讯手段，监控点可以任意架设，按需扩充监控范围。
IPVS让智能化处理成为可能，IPVS处理后的图像是标准的视频流数据，可以与智能化的应用系统如人像识别，人、物分离，行为跟踪等高级智能系统结合，提高自动预警能力。
IPVS与环境监控协同工作，IPVS可以和温湿度监测，酸碱度监测，烟感监测，电压电流监测等网络监测设备一起接入网络，共同处理，完成更复杂的监控功能。
IPVS是一个开放的系统，IPVS提供多种开发API，与多种应用系统结合，如企业管理系统，城市模拟系统，会议系统等，成为企业信息系统的一部分。
IPVS是一个不断发展的系统，所有通信技术和数字化技术均为IPVS提供了源源不断进步发展的机会。
在手持设备上完成监控工作，超长时间录像等应用都将是新技术带来的监控新应用。
二、IPVS系统组成IPVS系统结构如下图所示，其中包括：网络摄像机、智能视频监控系统、网络存储设备、网络通信设备和监控设备。
智能视频监控系统是IPVS的核心部件。
它完成视频流在网络上的传送、存储、回放的用户对监控点设备的控制操作；它提供智能化的处理接口，输出视频流，获得处理结果；它是报警处理中心，接受来自所有监控点的信息进行处理和发出告警；它提供API，与其他系统交互。
网络摄像机(IPC)技术
网络摄像机（IPC）技术IPC，全称IP Camera，即网络摄像机，是真正的IP监控设备，它与网络录像机或媒体服务器配合工作，构成完整的网络视频监控系统，共同完成视频的编码、传输、存储及转发功能。
第七部分网络摄像机（IPC）技术⏹关键词☐IPC产品介绍☐IPC的组成及工作原理☐IPC数据的网络传输☐IPC的亮点功能☐IPC的选型要点☐IPC的应用设计IPC产品介绍⏹IPC的定义☐网络摄像机，也叫IP摄像机，即IP Camera，简称IPC。
☐近几年得益于网络带宽、芯片技术、算法技术、存储技术的进步，得到大力发展；☐IP C，重点在“IP”，最重要的特点是摄像机支持网络协议。
IPC产品介绍⏹IPC的定义☐从功能讲，可以看成是“模拟摄像机+视频编码器”；⏹模拟摄像机：光电转换⏹视频编码器：视频编码&网络传输☐从图像质量讲，高于“模拟摄像机+视频编码器”⏹模拟摄像机+视频编码器：像素40万⏹IPC：可达百万IPC产品介绍⏹IPC的定义☐IPC是新一代网络视频监控系统中的核心硬件设备，通常采用嵌入式架构，集成了视频音频采集、信号处理、编码压缩、智能分析、缓冲存储及网络传输等多种功能；☐IPC本身可以看作是镜头、摄像机、视频采集卡、计算机、操作系统、软件、网卡等多元素的集合体。
注意：IPC与我们常见的电脑摄像头不同。
IPC产品介绍⏹IPC的定义☐IPC在网络视频监控系统中的角色如图示:IPC产品介绍⏹IPC的主要功能☐（1/8）视/音频编码⏹采集并编码压缩视/音频信号。
☐（2/8）网络功能⏹编码压缩的视音频信号通过网络进行传输。
IPC产品介绍⏹IPC的主要功能☐（3/8）缓存功能⏹把压缩的视音频数据临时存储在本地的存储介质中。
☐（4/8）报警输入输出⏹能接受、处理报警输入/出信号，即具备报警联动功能。
☐（5/8）移动检测报警⏹检测场景内的移动并产生报警。
IPC产品介绍⏹IPC的主要功能☐（6/8）视频分析⏹自动对视频场景进行分析，比对预设原则并触发报警。
网络IP摄像机组网方案
网络IP摄像机的发展历程
01
初创阶段
网络IP摄像机最初是为了满足特定行业和领域的需求而出 现的，如银行、交通等。这一阶段的产品功能较为单一， 主要集中在远程监控方面。
未来网络IP摄像机组网方案将 更加注重与云存储和云计算的 融合，能够实现数据的集中存 储和管理，提高数据的安全性 和可靠性。
未来网络IP摄像机组网方案将 更加注重与多平台和多应用的 整合，能够实现与其他系统的 无缝对接和协同工作，提高监 控系统的整体效能和应用价值 。
05
实际案例分析
案例一：银行监控系统
高清视频质量
网络IP摄像机支持高清视频录制和传输，能够提 供更清晰的视频画面，有助于提高监控的准确性 和可靠性。
易于集成和整合
网络IP摄像机可以与多种平台和软件进行集成和 整合，方便用户对不同品牌和型号的摄像机进行 统一管理和控制。
组网方案的挑战
网络安全问题
由于网络IP摄像机是基于IP网络进行传输和存储的，因此 面临着网络安全和隐私泄露的风险，需要采取相应的安全 措施来保护数据的安全性和隐私性。
04
网络IP摄像机组网方案的优势与挑战
组网方案的优势
灵活性和可扩展性
网络IP摄像机基于IP网络，可以灵活地部署在任 何有网络连接的地方，且随着摄像机数量的增加 ，只需增加相应的网络设备和存储设备，具有良 好的可扩展性。
远程监控和管理
通过网络IP摄像机，用户可以在任何有网络连接 的地方实时查看监控画面，并可以通过网络进行 远程管理和配置，方便用户对监控系统进行管理 和维护。
IVS视频监控系统
IVS视频监控系统是基于IP网络的数字视频监控系统，是以平台化、智能化为特征的新一代视频监控系统产品，符合多级结构系统，可应用于各种网络视频监控应用。
系统采用SOA技术构建层次清晰、接口规范、易于扩展的软件平台，利用先进的模式识别技术实现视频图像的智能识别分析，使视频监控业务由单一监控、被动追溯的静态模式跨越提升到综合应用、主动报警的动态模式，充分体现视频监控的优势与价值。
系统逻辑结构如下图：系统逻辑结构图一）丰富的前端接入支持固定室外监控长焦枪击接入，支持室内快球接入，支持移动头盔、单兵等移动监控设备接入，支持双向语音对讲，满足室内外各种监控场景需求。
二）多级设计，实现大视频平台多级接入设计，能满足大型多级应用，能实现海量前端设备接入，实现大视频平台监控系统。
三）融合智能分析，引领监控技术趋势系统天然融合智能分析技术，能支持实时和事后等多种分析模式，支持入侵、徘徊、偷盗、物品遗留等多种分析功能，掌握视频分析核心技术，能根据用户需求定制开发，引领视频监控技术趋势。
四）智能网络技术，适应多种复杂网络环境系统支持对网络的智能检测，并自适应各种复杂的网络环境，能根据网络状况自动调整分辨率和帧率，达到最佳用户使用体验。
五）支持标准协议，接口丰富系统流媒体存储、网络传输技术，采用业界标准协议，能直接对接通过网络播放工具，方便与第三方平台融合和对接。
六）功能全面，覆盖使用、维护、管理各个部门系统功能全面，覆盖系统使用单位，维护单位，管理部门多种需求，能满足用、维护、管理多纬度需求。
IVS视频监控系统通过客户端子系统为使用视频监控业务的用户提供实时视频监控、图像抓拍、电子地图等业务功能的管理和操作。
所有业务功能的实现都是以视频存储、视频内容分析等组成的支撑系统和网络基础设施为依托的：（1）网络基础设施由基本的网络线路、交换机、路由器、服务器等构成实现铁路综合视频的基本硬件构造。
（2）支撑系统功能支撑系统功能是系统的核心，主要包含一下部分：✧监控视频录像存储：实现对实时视频信息的录像存储，并支持减帧，事件和计划存储功能。
IP网络视频监控系统安装与调试
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云南交通职业技术学院
1.1计算机网路概述
计算机网络的组成 为了便于分解研 究，一般把计算机网络分 解为资源子网和通信子 网。如图： 资源子网的主题为 网络资源设备，包括服务 器、用户计算机、网卡存 储系统、网络终端等。
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3.1 系统优势
昂贵的矩阵、画面分割器、切换器、 分割器、切换器、 分割器、切换器、视频转网络的主机等。由于图像的传输 通过综合布线网络，省去了大量的视频同轴电缆，降低了 费用； 安全性：系统设置了不同等级的使用者权限，仅有最高级 权限的用户才可对整个系统进行设置或更改，没有权限的 用户是接收不到图像的。另外，图像数据的存储是专有的 格式； 使用及维护性：系统的安装极其简单，软件系统的安装及
二进制
最大地址 01111110 10111111 11011111 11101111
十进制
范围 1~126 128~191 192~223 224~239
E
1111XXXX
11111110
240~254
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1.1 计算机网路概述 3、IP地址的利用
IP视频监控系统安全性研究
关键词：ＳＩＰ；ＳＤＰ；视濒监控 系统；信令控制 中图法 分类 号：ＴＰ３９３．０８文献标识码 ：Ａ
机关用 以取证 的得力 手段之一 。
频 监控系统 ，特别是远程 监控系统 发展迅 速 ，利用 ＩＰ
视频监控系统能实现实时、远程、事后翻查等功 网络实现视频信号的传输成为网络监控的基础 ，是 目
能 ，有效提高了管理的水平 ，降低 了人员配备需求 ， 前主流视频监控方式。
减少了人员开支 ，总体上节约了整个社会 的管理成 １．１ ＩＰ视频监控 系统架构和 工作流程
生深远 的影 响。这一技 术的迅速发展是 因为利 用了现 开放性 、智能性 、高度环境适应 ｌ生等特点 ，安 装和维
有 的ＩＰ网络 ，大幅度减少 了建设成本 。
护方便、系统集成主动权高 、运行准确可靠等优点 ，
另一方面 ，ＩＰ网络远程数字监控带来便利 的同 广泛应用于电力、水利、冶金、化工、机械、制造业
量不断增长 ，犯罪手段也呈现多样化和高科技化的趋 基本 匕从有线 电视 网、局域 网发展到互联 网 ，视频压 势。对于打击犯罪和维护社会公共安全 ，视频监控系 缩数据流从ＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２等过渡到Ｈ．２６３、ＭＰＥＧ４
统是社会安全防范系统极为重要的组成部分 ，是公安 和Ｈ．２６４。由于ＩＰ网络的应用与普及 ，基于ＩＰ网络的视 ，
或者只支持 少数 几种编解码算法 ，各 产品间存在较 大
的差异，导致了整个监控系统的兼容性降低－ ｏ同嚣圣视
各类型视频监控系统的架构简介
汇报人： 202X-01-06
目 录
• 模拟视频监控系统 • 网络视频监控系统 • 智能视频监控系统 • 高清视频监控系统 • 云视频监控系统
01
模拟视频监控系统
模拟摄像机
模拟摄像机是早期视频监控系统中的主要设备， 通过将摄像机拍摄的模拟信号传输到监控中心。
模拟摄像机通常采用CCD或CMOS传感器，能够 提供较好的图像质量。
02
智能应用软件通常采用可视化界面设计，方便用户进行直观的
操作和监控。
智能应用软件还支持多种操作系统和平台，如Windows、
03
Android、iOS等，方便用户在不同设备上使用。
04
高清视频监控系统
高清摄像机
1
高清摄像机是高清视频监控系统的核心组成部分 ，负责采集高清视频信号。
2
高清摄像机通常采用百万像素或更高像素的传感 器，能够提供高清晰度、高分辨率的图像。
IP摄像机支持远程控制，可以通过网络进行远程调节摄像机的角度、焦距等参数。
网络传输设备
网络传输设备包括交换机、路 由器等，用于将IP摄像机采集 的视频信号传输到NVR/DVR
等存储设备。
网络传输设备支持多种网络 协议，能够保证视频信号的
稳定传输。
网络传输设备还支持远程管理 和维护，方便对整个监控系统
智能分析摄像机还可以支持多种接口 协议，如ONVIF、RTSP等，方便与其 他安防设备进行集成和联动。
智能分析摄像机通常采用高性能的图 像传感器和处理器，能够实时对视频 图像进行智能分析，如人脸识别、行 为识别、异常检测等。
智能分析服务器
智能分析服务器是智能视频监控 系统的核心组件之一，负责接收 和处理摄像机传输的视频数据。
IPC(网络摄像机)核心技术以及亮点功能
IPC核心技术谈及IPC的核心技术，还是需要从其软硬件构成谈起。
在硬件上，IPC主要是由光学器件、感光成像器件、IC芯片、电路板等构成；从软件上看，主要是包括视频编码压缩算法、视频分析算法及应用软件程序。
不同的公司采用不同的成像器件、芯片、开发不同的压缩算法，最终生产的IPC设备在性能表现上会有很大的差别。
(一)光学成像技术光学成像系统无论是在模拟摄像机还是在IPC系统中都是一个重要的环节，视频图像的质量与光学成像系统密切相关。
通常光学成像技术包括镜头技术及感光器件技术，一直以来，镜头技术以德国及日本的技术比较领先。
感光器件目前有CCD及CMOS两种，CCD感光器件目前占据对的市场份额。
CCD的主要优点是高解析、低噪音、高敏感、可大批量稳定生产等，日本公司的CCD 技术占全球主导地位。
CMOS急速自从20世纪80年代发明以来，初期主要用于低端、低品质市场，但随着CMOS技术的逐步成熟和完善，在高分辨率摄像头中，CMOS开始迅猛发展起来，CMOS技术目前是欧美公司的天下。
这两种传感器各有长短，甚至好多公司的IPC 产品线分别以CCD和CMOS传感器架构支撑，两条腿并行。
(二)视频编码算法视频编码算法不仅仅是DVS、DVR的核心技术，对于IPC一样是核心技术。
无论何种编码方式，其关键是“在有限的码流下实现高质量的图像，并具有良好地网络适应性”。
视频编码算法从早期的MJPEG，MPEG-4，发展到目前的H.264。
H.264因为具有良好地图形质量、编码效率及网络适应能力，是目前及未来一段时间编码算法的主流。
早期的IPC主要采用MJPEG算法，MJPEG编码方式比较简单，对芯片的处理能力要求不高。
采用帧内压缩方式，帧内间没有关系；图像质量好，适合于影像编辑。
但是由于不采用帧间预测技术，使得码流过高从而网络负荷较重，存储空间需求也比较大。
由于MJPEG 编码方式下对每帧图像独立压缩编码，因此，在部分地区可用来做法律证据。
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加了系统的复杂性，也加大了故障的解决难度。 • 在基于流媒体转发技术的系统中，由于目前存储和转发都可以由嵌入式 NVR来实现，系统中只需存在一台管理服务器和若干嵌入式NVR（磁盘已经在 设备中），而在基于流直存的组播技术的系统中，只需要一台管理服务器和 一台录像管理服务器以及若干磁盘阵列。两种结构都较为成熟，均有成功案 例，从技术上来各有千秋。
基于流直存和Байду номын сангаас播技术
• 基于上述考虑，需配置一台专门负责分配LUN的服务器即录像管理服务器 ，它会根据系统中设定的存储时间不断的为摄像机分配存储空间，如果某个 LUN发生故障，则该服务器会为其分配正常的存储空间而使录像不受影响。
•
由于摄像机直接输出实时和存储流，为保证实时浏览的快速性和存储的
可靠性，一般实时流通过UDP方式传输，而存储流通过TCP方式传输，这样增
基于流媒体转发技术
一、常见结构流媒体模块复制分发
这种结构的后端服务器组成部分：
1.流媒体转发服务器
2.录像服务器NVR 3.管理服务器
4.磁盘阵列
基于流媒体转发技术
1、复制分发媒体流给存储模块存储； 2、复制分发媒体流给解码显示设备；
基于流媒体转发技术
获取视频流 并打包 录像服务器
录像存储 磁盘阵列
基于流媒体转发技术
工作原理：
• 基于流媒体转发技术的模式核心： 利用系统中独立的流媒体服务器或某个设备中的流媒体功能模块来实现
视频流的复制分发，实现视频客户端解码播放、视频解码上墙，而系统中的
存储服务器或者存储功能模块则获取流媒体服务器转发而来的视频，实现视 频存储。 该模式经过一系列的演化和发展成以下几种结构。
视 频 流
前端IPcamera 音视频采集
基于流媒体转发技术
• 这个阶段的嵌入式NVR在早期原有NVR的基础上，更多的功能被添
加到嵌入式NVR上，其中最重要的就是视频转发功能和视频管理功能 ，这是目前主流IP监控系统的结构之一。
基于流媒体转发技术
• 嵌入式NVR结构优点： 1、进一步减少了系统中服务器数量。 2、存储运行可靠。 3、降低网络带宽的压力。
像机本身的5路视频流不能满足需求。
基于流直存和组播技术
基于流直存和组播技术
• 在客户端很多或解码器很多都要访问同一摄像机的情况下，前端摄像机 本身的5路视频流将不能满足访问要求，需要借助网络设备的组播功能来解决 。
•
综合所述，这种基于流直存和组播技术的系统结构的核心在于充分利用
设备本身（摄像机和交换机）的能力来解决系统的复杂需求。
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IP数字视频监控系统 常见结构分析
技术支撑部 2013.03.12
结构分类
IP数字视频监控系统在具体实现方式上衍生出两种基于不同技术的系 统架构。
基于流媒体转发技术
监控系统构架
基于流直存和组播技术
基于流媒体转发技术的系统架构
远程浏览 客户端
不间断 视频流
解码上墙
解码器
流媒体服务器
复制分发
视 频 流 前端IPcamera 音视频采集
基于流媒体转发技术
•
嵌入式NVR的结构上是将原来的录像服务器和磁盘阵列进行整合，
一般是服务器机头加若干盘位的存储构成，系统内的软件从基于 Windows的存储软件改成嵌入式软件，运行更加稳定可靠。
基于流媒体转发技术
• 常见结构缺点： 1、系统服务器数量过多，随着前段摄像机增加会增加系统的成本以及维护复 杂度。 2、稳定性存在隐患：由于流媒体服务器以及存储服务器都是普通PC式服务器 ，其中运行的程序是基于Windows开发的。
基于流媒体转发技术
二、流媒体模块和存储模块整合的结构
这种结构的后端服务器组成部分： 1.流媒体转发服务器（整合了流媒体模块和存储模块） 2.管理服务器 3.磁盘阵列
基于流媒体转发技术
• 上述几种结构本质相同，都是基于流媒体转发技术来实现浏览和存储。这几 种机构都存在两个问题：
1、浏览视频流和存储视频流来自同一个源头，应用不够灵活。
2、NVR存储模式不够灵活。
基于流媒体转发技术
•
针对问题1的解决方法2：
流媒体部分通过管理服务器侦测客户端多画面数量，一旦监测到客户端 浏览画面多，则流媒体模块将对高清视频流进行裁剪，降低分辨率转发给客 户端，当侦测到客户端恢复到单画面的时候，则重新发送高分辨率视频流。 （画面自适应功能：增加流媒体服务器负载） 缺点：进一步增加了流媒体模块的负担，在总资源一定的情况下必然影响到 复制转发视频流的能力。
基于流媒体转发技术
基于流媒体转发技术
录像存储 磁盘阵列
远程浏览 客户端
不间断 视频流
解码上墙
解码器
获取视频流 并打包 流媒体服务器 存储模块
视 频 流
流媒体模块 复制分发
前端IPcamera
基于流媒体转发技术
• 整合结构优点： 1、减少了系统中服务器数量。 2、通过计算机内部总线将视频流发送给存储模块，有效的减轻了网络带宽压 力。 3、通过计算机内部总线将视频流发送给存储模块，使得存储模块获取流媒体 模块转发的视频流更加稳定可靠。 • 整合结构缺点： 1、存储模块间视频数据处理成文件包仍通过网络传送至磁盘阵列存储，这一
段仍会消耗网络带宽资源。 2、稳定性仍然存在隐患。
基于流媒体转发技术
三、嵌入式NVR的结构
这种结构的后端服务器组成部分：
1.流媒体转发服务器 2.管理服务器
3.嵌入式NVR （整合了录像服务器和磁盘阵列）
基于流媒体转发技术
嵌入式服务器：嵌入式NVR=存储模块+磁盘阵列
基于流媒体转发技术
早期嵌入式NVR 获取视频流 并打包存储
基于流媒体转发技术
• 嵌入式NVR结构优点： 1、减少了系统中服务器数量。 2、存储运行更加可靠。 3、NVR获取到流媒体转发的视频流后余下的工作均在本机内完成，不再把视 频数据发到网络上转给独立的磁盘阵列，从而降低网络带宽的压力。 • 嵌入式NVR结构缺点： 1、未将流媒体转发功能进行整合，因此NVR不具备流媒体转发功能，流媒体 服务器继续存在。
基于流媒体转发技术
•
针对问题1的解决方法2： 借助前端摄像机的多码流功能。 缺点：会造成客户端在切换多画面单画面的时候出现短暂的无视频现象，在 采用无线设备传输视频时这种现象更加明显。
基于流直存和组播技术的架构
基于流直存和组播技术
• 结构核心： 系统不设置专门的流媒体模块来转发视频，这部分工作由摄像机本身和网 络设备来完成。 通过编码芯片以及摄像机CPU，高清摄像机可以在不影响画质和延迟性的 情况下输出5路高清视频流，在超过5个客户端接入同一路视频的时候前端摄
基于流直存和组播技术
• 流直存技术 借助ISCSI协议把前端摄像机的一路视频流直接写入存储媒介而不借助第三方 设备。
磁盘阵列
前端摄像机
LUN存满， 覆盖以前资料
LUN
LUN
LUN LUN LUN故障，无法 存储
LUN
基于流直存和组播技术
• 由上图可知流直存技术缺点： 1、LUN分区大小有限，一旦LUN存满，只能覆盖以前的录像资料，这样做视频 存储时间被限制而无法扩展。 2、摄像机只能找到并绑定一个LUN，一档LUN出现故障，摄像机无法继续录像 ，无法主动更换别的LUN继续存储。
远程浏览
客户端
不间断 视频流 解码器
解码上墙 流媒体服务器
复制分发
视 频 流 前端IPcamera
音视频采集
基于流媒体转发技术
• 该类常见结构中，工作压力都集中流媒体服务器上，一台服务器转发能力是 有限的，随着接入的前端摄像机像素的提高，流媒体服务器的转发数量将会
明显下降。 • 系统的存储功能由存储服务器和磁盘阵列来完成。 存储服务器：从流媒体服务器获取视频流并将其打包成文件格式发送给磁盘 阵列。 磁盘阵列：保存视频文件。 • 存储服务器与磁盘阵列连接方式： 1、DAS方式：通过IDE与SATA线缆直连 2、NAS/IPSAN：通过网络方式
2、流媒体服务器至NVR的带宽压力仍然存在。
基于流媒体转发技术
四、不带流媒体转发服务器结构
这种结构的后端服务器组成部分： 1.管理服务器 2.嵌入式NVR （整合录像服务器、磁盘阵列、流媒体服务器）
基于流媒体转发技术
基于流媒体转发技术
远程浏览
客户端
解码上墙 解码器
嵌入式NVR
获取视频流、 打包存储并 复制转发