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煤矿 现 代化 2 0 0 5 年第4 期 总第6 7 期 I P网 络 摄 像 机 及 其 发 展 前 景 中国农业大学 工学院 刘红彬周强 摘要随着 网络技术的不 断深入发展 ， 视频监控技术只有沿着 网络化 、 模 块化 的方 向发展 ， 才能满足 视频监控高稳定性， 高可靠性和便于安装维护的要求。而I P网络摄像机的出现为解决视频监控技术的网络 化起到了关键的作用， 因此， 在未来视频监控领域， I P网络摄像机有着广阔的发展前景。 关键词I P网络摄像机I P网关 视频监控 目前市场上较多的视频监控技术是模拟． C C T V系统及 D V R等图像监控系统，这些系统的图像压缩及解压缩大多采 用基于 P C机的视频卡， 使得视频前端 C 如 C C D等视频信号的 采集 、 压缩 、 通 讯 较为 复杂 ， 稳定 性 、 可靠性 不高 ， 且价 格 昂 贵， 而 P C机也需专人管理， 操作较为繁琐。 随着网络技术的不 断深入 ， 视频监控技术只有沿着 网络化、 模块化的方向发展， 才能满足视频监控高稳定性、高可靠性和便于安装维护的要 求 。 经过长期对各类监控产品的实际应用和现场运行 ， I P网络 摄像 机的 “ 分散 监控 ， 集 中管理 ”和 “ 远 程传输 ”功能 为促进 系统安全 、 优质 的生产提供了一种新 的管理手段 。比如在一些 大型 的行业用 户中 ，如 电力 、电信和交通 等行业 内部协 调性 强 ， 网络基础建设 较好 ， 但办公地 点分散 ， 现场环 境复杂 ， 造成 了日常维护工作的障碍。 利用现有网络资源， 加上 I P网络摄像 机等产品， 在行业内推行远程视频监控系统 ， 使之作为提高生 产效率的一种有效手段 ， 将能极大地解决上述矛盾， 因此 I P网 络摄像机有其非常广 阔的发展前景 。 1 I P网络摄像机和 I P网关 I P网络摄像机 C I P N e tw o r k ． C a me r a ／ We b C ame r a 是 内置 有 I P服务器 ，可 以在互联网及区域网络上作即时视 讯或连续 传输的摄像机。与普通摄像机相比， I P网络摄像机内建 We b s e r v e r 和 C C D， 从功能上说 ， 它在内部增加 了对模拟视频进行 数字化处理的芯片 ，可以将数字化的视频信号转换成符合网 络传输协议 如T C P ／ I P协议 的数据流 ， 送到网上传输 ， 远端 的浏览者不需用任何专业软体，只要标准的网络浏览器监视 其影像。每一个 I P网络摄像机都有 自己的I P网址、 数据处理 功能 、和内置的应用软件 ，可担 当网络服务器 、 F F P服务器 、 F r P用户端和邮箱用户端，许多高级的 I P网络摄像机还包括 其特殊功能， 比如移动探测、 警报讯号输出 ／ 输入设备和邮件 支持功能。 使用 I P网络摄像机可以在现有的以太网上传输视频和音 频 ， 在制定 I P地址后 ， 也可以在 网络上 任何 一个位置 通过浏览 器在本地或远程网络上调阅图像 ，多个用户可以同时调阅同 一 图像， 图像传输速度可以达到每秒 2 5帧。调阅的图像既可 以显示在电脑屏幕上 ， 也可以显示在 常规监视器上。 I P网络摄像机的 I P地址及图像的各种参数均可以预先 设置好， 这样在现场安装时可以做到即插即用。I P网络摄像机 由于能将双向音频以多播放方式传输， 带有 l v p P双向音频接 口， 故可以实现对讲功能， 采用的是 G．7 1 1 或 C ． 7 2 8压缩。 摄像 机内置的低速数据传输格式 ，支持 R S 2 3 2 、 R S 4 2 2 、 R S 4 8 5接 13， 传输速率为 1 2 0 0 b p s 一1 1 5 ． 2 k b p s ， 可以用来控制云台和镜 头。I P网络摄像机还可以直接 连接多路报警输入 和多路报警 4 4 输出。 I P网络摄像机 的硬 件 ， 包 含有 3 2 b i t R I S C嵌入 式处理器 、 2 MB快闪存储器、 1 6 MB R A M， 还内置有 We b服务器 ， 从而可以 在任何 T C P ／ I P网络环境下一插即用。安全性有口令保护和 I P 地址保护 ， 从软件上而言， 配置和组态可以用以太网口， 快闪 存储器允许通过 T C P ／ I P网络升级到新版本软件。 通过配置可以将 I P网关当作编码器或者解码器来使用。 当作编码器使用时， 可以将最多 4路模拟视频信号同时上网， 并可以直接在电脑上查看图像。将网关当作解码器使用时， 可 将数字视频信号转换成模拟的视频信号，在普通的监视器上 显示图像 。 网关自带的双向数据接口可以供用户在网络上直接控制 前端的云台和镜头。网关可以选择 T C P ／ I P C 传输控制协议 ， 网 间协议 或者 U D P 用户数据报协议 、 H 1 - I P等网络协议 ， 采 用比 2 6 1 方式压缩的图像， 传输速率可以达到每秒 2 5帧。采 用 H ．IP E G方式压缩的图像， 传输速率可以达到每秒 1 5帧。网 络化视频解决方案如图 1 所示 。 f P摄像机 图 l 网络化视频解决方案 2 I P网络摄像机的发展优势 I P网络摄像机不但支持所有的标准模拟 C C T V摄像机功 能， 而且为使用者提供更多的系统功能并能减少更多的成本。 因为 I P网络摄像机可以直接插到现有的数据网络中通过以太 网得以应用 ， 可 以为公司节省 布线 的数千元 费用 ， 同时 ． I P网 络摄像机可 以在 P C上独立作业 ， 图像可用标准网络浏览器读 取。另外 I P网络摄像机也为公司节省了大量的特定监控设备 和系统，因为系统可以通过网络在世界任何角落使用 I P机进 行实时的管理监控。而模拟的 C C T V系统就要求有专门的监 视设备和专门负责监控图像的保全人员。I P网络摄像机与普 通摄像机相比有很多优势， 主要集中在以下几个方面 2 ． 1 与普通摄像机相 比， I P网络摄像机节省费用 到目前为止 ，普通网络图像解决方案通常都需要复杂的 系统， 涉及到 P C 、 附加软件和硬件、 工作站， 有时还有视频电缆 维普资讯 煤矿 现代化 2 0 0 5 年第4 期 总第6 7 期 系统。而 I P网络摄像机系统往往不需要一些不必要的设备和 安装投入 ， 系统 可以通 过网络直接连接 实现远端监控 ， 省去了 闭路电视 ， 大幅减少线材 及人力 费用 ， 降低 了成本 。 2 ．2 I P网络摄像机可 以即插 即看 I P网络摄像机具备了所有需要用来建立远程监控系统的 构件。内置 We b s e r v e r 功能， 只需要接入以太网， 分配一个地 址， 就可以通过网络直接实现远端监控， 并随时用浏览器观察 远程传输过来的图像。基于 We b的管理工具包括一些用户使 用向导， 可令用户快速按照需要进行应用设计， 可多人同时监 控多个点， 可使用光纤远距离传输图像。 2 ．3 与普通摄像机相 比 ， I P网络摄像机 系统性能高 I P网络摄像机系统画面设置灵活，可依应用环境不同及 用户喜好 自行设定画面 的大小 、 解析度 以及监控 的地 点 ， 达到 多点网络监控 的 目的 。有 的系统具有 高性能 的视频监控 能力 和独特的 R I S C芯 片，能 够在网络上以每秒 2 5帧 的速度传 送 高质量的动态图像 ， 并支持多用户同时访问此视频服务器。当 触发报警时，它可以自动存储报警前后一定时间段内的活动 图像并发出电子邮件。 2 ．4 I P网络摄像机还易于在 网络中使 用和灵活集成 基 于全球业界标 准 ， I P网络摄像 机可 以与各种类 型 的以 太网设备无缝连接 ，在 I n t e me t 和 I n t r a n e t 上支持 T C P ／ I P等多 种 网络协议 ， 通讯 口兼容性高 。由于有 着开放的 We b s e r v e r 设 计 ， 所 以同 I n t e r n e t 一样很 容易就可 以被集成 到群组应 用程序 中。 可以在混合的网络环境中使用， 比如 Wi n d o w s 9 8 ／ N T ／ 2 0 0 0 、 Ma c 、 U n i x ／ L i n u x 和 O S ／ 2 。 用户也可 自行选择通讯方式连接全方 位去 台等多种周边设备 ， 应用系统广泛 。在灵活集成 方面 ， 系 统可 以方便地接入其它安全 防范设 备 ， 如温度 、 湿度 、 烟感 、 入 侵等报警等 ； 同时可以连动灯、 警号、 锁具等动作设备， 这使得 它可以方便地组成一套功能强大的安全防范。部分 I P网络摄 像机还有音频传输功能 ， 有类似于 P S T N 普通电话 方式的 全双工模式 、 类似于 I n t e r p h o n e 对讲机 方式的半双工模式和 类似 于 R a d i o 广播 方式的单工模式。 3 I P网络摄像机的发展前景 I P监控是全球监控市场极其重要 的发展方 向之一 。I P网 络摄像 机五年前 刚出现在监控领域时 ， 并未被市 场所接受 ， 在 当时人们也没有想过要实 时监控 1 0 0 k m以外 的场景 ，另一方 面， 适用于网络的摄像机传输的图像品质不高且造价昂贵 ， 市 场对此需求很低 。但是随着宽带技术 和其它相关科技 的 日新 月异， I P网络摄像机取代传统模拟 C C T V监控产品给监控市 场带来了新的冲击 。 I P网络摄像机在 1 9 9 5年第一次应用 于监 控领域时，由于较窄的带宽损耗了图像的质量而致使市场接 受程度很低。 直到 1 9 9 8年 ， 网络开始以人类想象不到 的速度 发展起来 ， 于是更多 的厂商大胆地投入 到这 一新 兴领域 。在未 来的几年里远距离传输即将在全球监控市场中占有极其重要 和可观 的地 位 ， 随 着新 的 I n t e me t 协议 的制 定 ， 对监 控摄像 机 的要求也逐 步提高 ， I P网络监 控摄像机 在远距 离监控和通 过 网络实现远端管珲方 向显现 出重要和 叮行 的地位 。I P网络摄 像机在未来发展 比较有前景的领域主要 有以下几个方 而 3 ． 1 交通监控 系统 在 我国 ， 包括北京 、 天津 、 上海 等多 个大城市 都 已在 主要 交通干线 匕安装了监控设备， 一些国道 』 二 也安装了监控设备。 根据 预测 ，在不远 的将来地 方交通监控 系统和全 国长途 自动 交通监控 系统将成 为热 点。智能交通 的概念成为 当代 经济发 展 的一个热点 ， 城市交通现代化建 设会产生 出巨大的对 电子 、 通信设备的需求。 对道路交通进行监控已经是提出了几十年的议题了， 到 目前仍只在主要城市主要干线上安装了电视监视设备 ，主要 的障碍既在于技术方面， 也在于成本方面。在这个领域网络摄 像机因其在性能与价格方面明显 的优越性将得到极好的应 用。一方面， 网络摄像机由于采用最先进的数字技术对视频图 像进行采集处理和压缩编码 ，使得在保证图像质量的前提下 存储和传输视频图像变得方便快捷，视频图像可以在指挥中 心、 分中心之间自由切换。另一方面， 随着网络技术与服务的 发展， 宽带网络正在快速地伸展到城市的各个角落， 在这种情 况下， 网络摄像机无需专门布线就能够方便地得到应用 ， 与传 统监视设备相 比组成监控系统要 简便得多 ，成本也会大幅度 降低。再者网络摄像机由于具有双向传输功能， 不仅具备监视 的全部功能 ，而且能在控制室 内操作道路上 的各类交 通管理 设施， 如开关红绿灯、 警示灯， 调节监控器等， 这也是传统设备 无法比拟的。在为交通系统提供监控手段的同时， 网络摄像机 还能够为大众提供道路交通状况的服务，司机可以根据 自己 看到的路况决定要走的路线。 3 ． 2 医院病房监护与社 区老 弱病员远程监护探望与诊断 医疗卫生事业是 目前增 长很 快的行业之一 ，随着 经济发 展和社会进步 ， 人们 越来 越重 视个人 的身心健康 ， 全社 会的医 疗条件空前改善，产生了更多的有关医疗设备的需求。在医 院 ， 很 多病 房需要定 时巡 视 ， 这对 于医护人 员来 说 ， 是一项 繁 重 的体力劳动 ， 且巡 视到某病房 时 ， 另一病 房病人按铃 呼唤 ， 就听不到了， 既没有效率， 又可能误事。在每个病房安装网络 摄像机 ， 在医生值班室就可一 目了然地 监护每个病房 ， 及时对 病人进行各种 医护处置 ， 既大大减轻 了医护人员 的劳动强度 ， 又保证 了紧急事件 的快速处理 。病人家属和朋友 在不能亲 自 前往 医院探视 时， 可 以在远端 了解病人住 院治疗情况 ， 以减轻 心中的思念与担忧 。 社 区建设是城市经济社会协 调发展 的必 然要 求 ，对于促 进经 济发展 、 提高群众生活质量 、 维护社会稳 定都 具有 重要的 意义 。我 国逐渐进 入老龄化社会 ， 福利 院 、 社 区卫 生保 健中心 利用远程监护设备， 可以极大地提高效率和服务质量。监护设 备使 孤寡 老人 和体 弱多病者 ，在家 中就能得 到社区保健中心 医护人员的照顾和看护，在外面工作的子女或亲属通过网络 也可以看到家 中的情况 ， 比较安心地工作。随着以太 网入户工 程的进展 ， 可视化 家庭卫生保健的条件正在逐步成熟 。 3 ． 3 企业生产过程监控和远程技术指导 生产线上需要高质量的监控设备，利于管理者进行生产 管理和质量控制 ， 并可对各环节 中出现的问题进行指导 ， 及 时 解决。生产过程 中的各道工序 ， 要 严格把关 ， 曾有这样的一个 案例， 某企业为保证质量 ， 查找不合格零件， 对用户负责， 而把 所有当日产品全部拆开直到找到不合格零件。如果在各工序 关键场所安装网络摄像机 ， 可利用 回放功能 ， 极有可能方便地 找到问题所在 ， 省时 、 省力 ， 能最大 限度地挽 回损 失。统计 表 明 ， 很多企业花 费在售后服务上的 费用非常高 ， 如果安装上网 络摄像机就可以通过网络指导用户解决许多技术问题，而不 必派人 员到现场 ， 除 了可节省大量 的人 工费用和差旅费用外 ， 4 5 维普资讯 煤矿 现 代化 2 0 0 5 -r第4 期 总第6 7 期 使 服务成 本降低 ，还可 以由最有经验 的人员提供最好 的技术 支持 。 3 ． 4 远 程教 育 二十一世纪是打破时间、 空间全方位运作的时代。远程教 育这一有效手段， 给网络视频、 音频终端设备提供了广阔的发 展空间。 对于中小学和幼儿园，各班级可通过网络摄像机 ， 将班级的各种情况随时反映给学校主管教师，有利于全面教 育管理。不放心孩子的幼儿园家长， 也可通过浏览器随时看到 孩子的笑脸。互联网的出现， 使我们将面对从工业革命时代以 来第一次震撼全世界的教育革命。因为互联网近乎是天然的 教育传播手段， 同时又具有个性化互动、 群体互动的功能。据 专家介绍，它不仅可以还教学以个性 ，将因材施教发挥到极 致，还可以将传统离线学校的大部分教学活动包括校园文化 都搬上网。 另外， 无线技术的发展将推动 I P网络摄像机的发展。 有理 由相信无线技术的发展将给I P网络摄像机一个更大的发展空 间 。 通过蓝牙无线技术 ， I p网络摄像机可以广泛应用在世界的 任何角落， 进行实时连续地传输图像， 甚至是在那些不适宜布 线的模拟系统进行远端监控 ， 这对使用者来说是很大的诱因。 行业协会至今仍未制订出无线的I P网络摄像机传输标准， 相 当多的制造商以主观推测的形式决定 自己应该参照的行业标 准， 而推断错误的人将被市场所淘汰。 J V C 、 松下公司和 A x i s 公 司在这两年里热衷于发展蓝牙无线装置并投入生产一些蓝牙 产品。韩国的I P网络摄像机供应商们近年来也已推出了许多 无线装置技术 。 虽然数字硬盘录像看来是当前数字化浪潮的主导，许多 I P摄像机制造商相信 D V R只是一种过渡产品，因为 D V R要 基于 已经大 量安装的模拟 C C T V摄像机 等把 模拟信 号转换 为 数字信号， 再进行存储和处理。 D V R只是在数字化道路上的迈 出的一小步，一旦 I P网络摄像机的有利条件成熟， D V R将毫 无疑问地被取代。I P网络摄像机在远端传输中的作用是巨大 的， 它的开放式接口、 与网络直接连接等优势顺应 I P网络发展 的潮流 ， 及它强大的数据收集、 信息采集和二次开发能力几乎 是现有的远端监控 产品无法 比拟 的，所 以 I P网络摄像机在 中 国前景一片光明。 参 考 文 献 l 1 J E v e l y n R e d t r e e ， Wh y D i g i t a l S u r v e i l a n e e S y s t e m s A r e R e p l a c i ng Ana l o g s y s t e ms ， Se c u r i t y W o r l d， No v ／ De e 2 00 0 [ 2] 郭培峰， 周建波， 蔡淮． 基于 H ． 2 6 3 的安全生产远程视 频 监控 系统 的研 究【 J ] ． 成都 信 息工程 学 院学报， 2 0 0 3 ， 1 8 3 26 5-2 70 [ 3] 刘伟娜， 张德运， 程竹林， 张蓬． 基于的远程视频监控 系 统的实现 I n t e me t [ J ] ． 计算机工程， 2 0 0 3 ， 2 9 1 4 1 5 6 ～ 1 5 8 [ 4] 刘红彬， 周 强． I P网络摄像机及其在远程视频监控 系 统的应用【 J ] ． 设备管理与维修， 2 0 0 4 ， 9 1 4 3 1 ～ 3 3 作 者 简 介 刘红彬 ， 1 9 7 4年 出生 ， 男， 河南许 昌人 ， 中国农 业大学博 士 研究生 ， 主要从事机 电控制 。 收稿 13 期 2 0 0 5 - 0 4 2 5 I P Ne t wo r k Ca me r a And Pr o s p e c t o f De v e l o pme nt L I U H o n g b i n ， Z H O U Q i a n g Ab s t r a c t T o me e t t h e d e ma n d o f h i g h s t a b i l i ty， d e p e n d a b i h ty a n d c o n v e n i e n c e s f o r fi xin v i d e o Mo n i t o rin g mu s t d e v e l o p t o w a r d the wa y o f n e t w o r k an d mo d u l e alo n g wi t h t h e d e v e l o p me n t o f n e t w o r k t e c h n o l o g y ． T h e a p p e a r a n c e o f I P Ne n v 0 r k C a me r a b ri n g s p i v o t al e ff e c t t o s o l v e i t ． An d I P Ne t w0 r k Ca me r a w i l l h a v e a wi d e d e v e l o p me n t p r o s p e c t i n t h e f u t u r e fie l d o f v i d e o mo n i t o rin g ． Ke y wo r I P Ne t wo r k ． C a me r a； I n t e r n e t Ga t e W ay ； Vi d eo Mo n i t o ri n g 上接第 1 7页 1 网壳加工 。由加 工单 位按设计要求 材质和规格 尺寸 进行加工 。 2 荒断面掘进及初喷。按设计要求掘出巷道荒断面并 及时出渣以满足钢筋网壳架设的要求 ，然后按作业规程规定 安全控顶距进行锚网临时支护， 喷层厚 5 0 ～ 6 0 m m。 3 安设网壳。在扒岩后进行架设网壳。网壳分节安装， 用树脂锚杆固定。节与节间连接盘对接好， 对接盘问放置同样 大小木板， 连接盘用螺栓连接固定。必要时进行架后充填。架 与架间不用任何连接 ， 只要放平稳对好就行。固定网壳的锚杆 4根 ， 分别在拱 形断面拱基 线上 、 下 8 0 0 ra m位置 ， 要求 锚杆垂 直于巷道轮廓面。 4 喷砼。完成网壳安装后， 进行喷砼完成最后一道工 序。设计标号砼喷层厚度 l oo～ 1 2 0 m m， 网壳中部可适当凹陷。 3 钢筋网壳锚喷支护试验效果成本对比 3 ． 1 支护效果 鹤煤十矿 一 5 7 5主巷为拱形断面， 掘进断面宽 3 ． 6 m， 巷高 4 6 3 ． 2 m。施工钢筋网壳锚喷支护巷道长度 1 0 0 m。为掌握网壳支 护效果， 我们在网壳架设后 ， 对其变形情况进行 了认真观测， 截止今年 4月初 ，其最大收敛变形量为 1 8 mm，收缩率为 0 ． 8 ％， 表明了该支护形式能满足高地压条件下的巷道支护。 3 ． 2 成本对 比 一 5 7 5主巷施工钢筋网壳锚喷支护巷道 l oom， 按市场现价 计算， 此种支护比锚喷加 U 2 9支架复合支护成本降低 4 0 ％， 每 米节约材料及人工费 1 5 0 0元左右， 所施工 l oom巷道节约 1 5 万 元 。 用传统的金属支架，喷层内部产生较大的弯矩，容易破 坏； 采用空间钢筋网壳不仅提高了喷层承载能力， 而且消除了 喷层中的弯曲应力。通过现场对巷道围岩位移收敛的测量， 可 知网壳锚喷支护结构与围岩相互作用的整体性好 ，能够延长 围岩的自稳时间， 有利于充分发挥围岩 自身作用。与以往的支 护形式相比， 钢筋网壳锚喷支护技术是一种科学合理、 经济 、 实用的支护形式， 在高地压、 软岩巷道中具有推广应用价值。 收稿 13期 2 0 0 5 - - 0 5 1 1 维普资讯