視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安防系統(tǒng)一個非常重要的組成部分，在國內(nèi)發(fā)展應(yīng)用已有20多個年頭，隨著社會高速發(fā)展的腳步以及電子技術(shù)日新月異的變化，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已從純模擬、電纜傳輸?shù)男⌒拖到y(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在光纖傳輸、模數(shù)結(jié)合乃至全數(shù)字的大型系統(tǒng)。由于社會治安形勢的日益嚴(yán)峻，還將會有更大規(guī)模的組網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)。 用戶的需求總是超前的，這也推動了技術(shù)上的發(fā)展，根據(jù)用戶在實際業(yè)務(wù)上的要求以及當(dāng)前技術(shù)可實現(xiàn)的手段，對不同階段的產(chǎn)品有不同的組網(wǎng)方式，在這里作簡要介紹。

　　模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)間的控制互連

　　90年代初，模擬監(jiān)控應(yīng)用迅速發(fā)展，當(dāng)時視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備價格較高，主要由政府部門投資，應(yīng)于交通、治安、國家安全等方面，還沒有普及到民用領(lǐng)域。這里所說的民用主要是指應(yīng)用于小區(qū)、樓宇、廠礦等。

　　對于一個較大型的城市，其交通和治安監(jiān)控只設(shè)一個視頻監(jiān)控交換中心不太現(xiàn)實，不管是從行政管理還是傳輸鏈路考慮都需要分級管理。

　　從行政管理來看，有市級總部，也有各區(qū)的分支機構(gòu)，日常業(yè)務(wù)都需要以各區(qū)為主自行處置，總部要能了解各區(qū)的實時動態(tài)，在重大事件時總部給予統(tǒng)一指揮調(diào)度。

　　從傳輸鏈路來看，視頻電纜的傳輸距離是有限的，距離越長，視頻信號損耗就越大，為保證圖像質(zhì)量，傳輸距離要盡量地短。即使有了光纖傳輸技術(shù)，也需考慮光端機和光纜線路敷設(shè)的投資，不管是采用架空或者管道敷設(shè)，傳輸線路投入都是非常可觀的，往往線路投入比設(shè)備投入要多得多。

　　所以綜合上述兩個因素，對于城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)需采用“分區(qū)建設(shè)、資源共享”的原則。要達到這個目的就需要對總部與分區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)間進行聯(lián)網(wǎng)。

　　系統(tǒng)間的聯(lián)網(wǎng)主要建立在兩個方面的信號互連，一是視頻信號，二是控制信號。在模擬方式距離較短的情況下，視頻信號可以采用增加放大器、使用較粗的視頻線纜來傳輸，控制信號使用采用RS485的方式應(yīng)可滿足800米左右線路距離的聯(lián)網(wǎng)傳輸。如有以太網(wǎng)條件的情況下，也可使用網(wǎng)絡(luò)編解碼器作為視頻和控制信號傳輸?shù)氖侄?，稱之為“網(wǎng)絡(luò)光端機”，但其傳輸質(zhì)量有可能會受到網(wǎng)絡(luò)狀況的影響。當(dāng)然最理想的方法是使用光端機經(jīng)由專有的光纖路由來傳輸視頻和控制信號，目前來講視頻和控制信號復(fù)用的光端機技術(shù)日趨成熟，國產(chǎn)化程度很高，基于一根光纖可以傳輸多路視頻、數(shù)據(jù)和以太網(wǎng)絡(luò)，而且造價越來越低。由此可見，信號傳輸的技術(shù)和方式很多，關(guān)鍵是看有什么樣的線路資源。

　　本文主要討論控制信號聯(lián)網(wǎng)問題，下面介紹在不同時期基于模擬視頻監(jiān)控矩陣的幾種控制聯(lián)網(wǎng)解決方案。

　　無控制聯(lián)網(wǎng)功能視頻矩陣主機間的單向聯(lián)網(wǎng)

　　這種情形如只依靠原視頻矩陣主機來進行聯(lián)網(wǎng)是不可能的，只能在兩矩陣之間增加轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備如轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，在轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器上運行定制的軟件，用于轉(zhuǎn)發(fā)控制指令，實現(xiàn)矩陣間的控制連接，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器可放置于主控一起，可通過串口擴展的方式連接一臺或多臺受控矩陣，早期的矩陣上只有低速的RS232或RS485的受控端口，對于串口的遠距離傳輸以及被控矩陣輸出到主控矩陣的視頻信號都可根據(jù)現(xiàn)有路由資源采用上面前面描述的任一鏈路傳輸方式。

　　為了實現(xiàn)控制聯(lián)網(wǎng)，除轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器上要運行特制軟件外，主控矩陣本身也要配合做些底層開發(fā)，需要有通信端口與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器相連。

　　舉例來說，一般主控矩陣本身接入的圖像不會超過1000個，對被控矩陣圖像的切換編號就從1001開始，有一個偏移量1000，對于第二個被控矩陣也可以根據(jù)矩陣輸入量的大小加上不同的偏移量，對于主控矩陣來說，只要接受到鍵盤輸入的超過編號1000的切換指令，會進行如下幾個動作來完成整個切換過程：

　　主控矩陣從本機的特定接口向轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器發(fā)送切換指令:

　　1、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器接收到指令后，會分析這個編號的范圍屬于哪個被控矩陣，然后經(jīng)傳輸路由向被控矩陣發(fā)送切換指令;

　　2、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器還會發(fā)出一條指令反控主控矩陣，將從被控矩陣傳來的視頻從主控矩陣的輸入端切換到需要的輸出端去，到此完成了整個切換的過程。

　　3、對已切換好的圖像進行PTZ操作的指令流程比切換要簡單些，只需執(zhí)行前面兩步就可以了。實現(xiàn)這個功能后，在主控端的鍵盤上操作主控和被控矩陣的所有圖像就如同操作本地矩陣的圖像一樣，由此單方面(被控到主控)實現(xiàn)了圖像共享。

　　使用這種方法有幾個關(guān)鍵難點：

　　1、一般的主控矩陣都沒有這種特定接口，需要做底層的改進研發(fā)，因為要分析鍵盤上輸入的編號是本地的還是被控矩陣的;
　　2、對于上傳圖像不止一路、被控矩陣數(shù)量不止一個的情形下，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的軟件相對相應(yīng)地要復(fù)雜一些，涉及到控制口管理、視頻干線選擇管理、路由對應(yīng)等方面;
　　3、主控和被控矩陣廠家要開放其控制協(xié)議;
　　4、無法有效管理被控矩陣圖像的使用權(quán)限和級別，多個主控操作員同時使用的情況下可能會出現(xiàn)搶干線、搶控制，甚至混亂的現(xiàn)象。

　　因此，這種方法只適用于小規(guī)模、簡單的使用要求，最好主控操作就是一個，只能有一個人在操作。

　　有控制聯(lián)網(wǎng)功能的視頻矩陣主機間的互聯(lián)

　　這種情形聯(lián)網(wǎng)相對簡單得多，但僅限于同一廠家聯(lián)網(wǎng)矩陣間的互聯(lián)，不同廠家的矩陣由于各自定義的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議不同，無法實現(xiàn)異種矩陣直接互聯(lián)。

　　這種聯(lián)網(wǎng)方式最成功的實例是1996年引入國內(nèi)的原澳大利亞MAXPRO公司生產(chǎn)的MAX1000系列視頻系統(tǒng)，該公司幾年前已被Honeywell收歸旗下作為其安防主打產(chǎn)品。

　　現(xiàn)以MAX1000視頻系統(tǒng)的互聯(lián)為例，其特點是簡便、易用、穩(wěn)定可靠。其基于以PC為基礎(chǔ)的MX-AT200矩陣控制器，其主控程序加上配置文件(文件不超過1.2M，當(dāng)時在一張1.44M的3.5英寸軟盤就可以承載)以簡潔的配置界面，可輕松實現(xiàn)矩陣間雙向聯(lián)網(wǎng)功能。網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的操作員調(diào)用網(wǎng)上其它節(jié)點的圖像就像操作本節(jié)點一樣，即使作為一個單節(jié)點來使用，MAX1000視頻主機的功能也非常強大，配備了專有豐富的宏語言，工程商可以為不同用戶的復(fù)雜需求進行二次定制性開發(fā)。 

　　整個系統(tǒng)包含一個主控中心、四個分控中心。主控中心位于該高速公路的中心位置，工程具體實施時如果各分控中心所屬區(qū)域的前端圖像先傳回分控中心，再由分控中心上傳至總控中心，在光纖路由和光傳輸設(shè)備上都將增加不少成本，基于這個考慮，設(shè)計時在每個攝像機前端都加一個視頻分配器，分配后的圖像一路通過單路視頻加反向數(shù)據(jù)光端機傳到分控中心，同時另一路圖像通過單路視頻光端機直接傳到主控中心。主控中心與各分控中心間沒有傳統(tǒng)意義上的系統(tǒng)間視頻干線進行互連，僅是通過長距離的RS232數(shù)據(jù)光端機進行控制數(shù)據(jù)的互連。

　　該系統(tǒng)要求各分控中心可獨立管理轄區(qū)內(nèi)圖像，不共享其它分控中心圖像。主控中心要可切可控各分控中心的圖像，并且對圖像的控制優(yōu)先級要比分控中心高?？梢钥闯鲞@是一個非常規(guī)的聯(lián)網(wǎng)方式，主控與分控之間沒有視頻干線，只有RS232數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)通道，但主控匯集了所有分控的圖像，所以沒有圖像切換問題，關(guān)鍵只是PTZ控制以及控制時的優(yōu)先級管理。

　　當(dāng)時的解決思路是“虛擬操作員、虛擬鍵盤”，因為主中心與各前端攝像機間沒有直連的PTZ控制線，所以只能通過與分中心間的RS232通信中介來完成，即當(dāng)主控的某個操作員在鍵盤上切換控制某個分中心的前端PTZ時，如同在相應(yīng)的分中心也有個虛擬操作員在當(dāng)?shù)氐奶摂M鍵盤上登錄并控制前端，當(dāng)主中心的操作員操作前端某PTZ時，實際上是對應(yīng)的虛擬操作員在發(fā)PTZ控制碼給某前端。由于兩邊顯示的是同一個圖像，所以在主控中心看到的操作與本地矩陣控制前端一樣，而且對同一個前端的控制優(yōu)先級管理也可通過分控矩陣系統(tǒng)中的不同操作員的優(yōu)先級設(shè)置來實現(xiàn)(即比較虛擬操作員和本地操作員的優(yōu)先級別)。具體實現(xiàn)方法是通過編寫宏程序，從主控的RS232串口向分控發(fā)出特定鍵盤號的模擬鍵盤碼，分控接到指令后會將來自主控的命令當(dāng)作本地鍵盤來看待，實現(xiàn)分控中心的所有功能。關(guān)鍵是要做好主、分控間操作員、鍵盤、視頻輸出通道的對應(yīng)關(guān)系以及某個系統(tǒng)重啟時應(yīng)考慮可能會出現(xiàn)圖像及控制不對應(yīng)的邊界問題。

　　當(dāng)然即使在當(dāng)時看來比較先進的232串口方式矩陣聯(lián)網(wǎng)也有不足的方面，RS232串口方式聯(lián)網(wǎng)當(dāng)出現(xiàn)誤碼時，尤其在使用光端機傳輸?shù)那闆r下，由于光端機原因出現(xiàn)誤碼會造成全網(wǎng)控制主機死機;另外，當(dāng)某個分控需增加攝像點時，其它節(jié)點如果沒有事先添加，必須到各個節(jié)點現(xiàn)場進行添加，否則無法調(diào)用到該圖像，維護工作量較大。針對這些問題，MX-AT200的升級產(chǎn)品也及時推出了，配置界面從以前的DOS升級為Windows，而且數(shù)據(jù)可以通過TCP/IP的方式遠程傳送，但這些改動并沒有改變這個控制器的底層本身，對于應(yīng)對迅猛發(fā)展的、有復(fù)雜權(quán)限和級別要求的視頻聯(lián)網(wǎng)需求時，還是有些力不從心。

　　基于矩陣控制器的視頻矩陣控制聯(lián)網(wǎng)

　　眾所周知，視頻矩陣系統(tǒng)可分為控制器和矩陣切換兩個部分，只是以前由于系統(tǒng)規(guī)模小或集成的考慮將控制器和矩陣合二為一。為實現(xiàn)日益復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)需求，新一代的矩陣控制器就應(yīng)運而生了。只要矩陣廠家開放協(xié)議，都可以集成到矩陣控制器中實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，這樣就具備更多的選擇性和靈活性，控制器負(fù)責(zé)本地圖像切換、PTZ控制以及聯(lián)網(wǎng)的功能，矩陣只負(fù)責(zé)圖像的交換。

　　可有兩種方式來進行搭配實現(xiàn)互聯(lián)互控功能，通過這樣的方式所有的模擬矩陣都可互聯(lián)互控。

　　對于不含控制器的矩陣 只需配備專用的矩陣聯(lián)網(wǎng)控制器和操作鍵盤，矩陣聯(lián)網(wǎng)控制器只要集成該矩陣的控制協(xié)議，這樣既可操控本地圖像也可通過聯(lián)網(wǎng)功能操控其它節(jié)點的圖像;

　　對于含控制器的矩陣 一般都帶有專用操作鍵盤，這也需要配備專用的矩陣聯(lián)網(wǎng)控制器和操作鍵盤，集成原矩陣控制器的協(xié)議，停用老鍵盤，使用新鍵盤操控本地圖像和其它聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的圖像。

　　數(shù)字設(shè)備視頻矩陣方式聯(lián)網(wǎng)解決方案

　　最初視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要用于實時地監(jiān)看，輔以磁帶機等長時間錄像來實現(xiàn)視頻信號的存儲，但以現(xiàn)在的要求和眼光來看，磁帶回放圖像的效果簡直是無法忍受的，很難基于這些存儲的信息有所作為。隨著技術(shù)的發(fā)展，硬盤錄像機(DVR)、網(wǎng)絡(luò)錄像機(NVR)都越來越廣泛地應(yīng)用于圖像的存儲和管理。

　　由于DVR的設(shè)計緊湊，性價比高，在一臺工控機或嵌入式機器中可以實現(xiàn)圖像切換、PTZ控制、數(shù)字存儲回放及輔助報警等功能，在某些應(yīng)用場合并不一定需要有矩陣存在，而僅需一臺硬盤錄像機就可輕松搞定，比如小區(qū)監(jiān)控，只有出入口和小區(qū)內(nèi)主要道路需要監(jiān)視，往往只配一臺8路或16路硬盤錄像機就可實現(xiàn)較簡單的實時監(jiān)視、存儲和回放功能，對于小區(qū)物業(yè)來講這是一種性價比較高的選擇。

　　NVR是一種新型的視頻系統(tǒng)，設(shè)計的理念是采用IP攝像機在任意以太網(wǎng)端口接入到網(wǎng)絡(luò)中，傳輸?shù)街行倪M行存儲和管理。這種設(shè)計有諸多優(yōu)勢，但目前IP攝像機本身的效果以及一些物理條件的限制還不能大量推廣。但可借用這樣一個理念，將目前成熟的標(biāo)清或高清模擬攝像機通過專用的編碼器接入到網(wǎng)絡(luò)中，送到中心的磁盤陣列上進行存儲和管理，從另一個角度講就是一個編碼和存儲分離的大DVR，但不論從存儲容量、下載速度、并發(fā)調(diào)用、整體管理等方面都比DVR有質(zhì)的飛躍。目前市面上已有這類成熟的產(chǎn)品付諸應(yīng)用。

　　對于一些大型的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)來講，模擬視頻系統(tǒng)是基礎(chǔ)，在短時間內(nèi)還無法完全由數(shù)字視頻系統(tǒng)所取代，那么以模擬視頻系統(tǒng)為主去聯(lián)網(wǎng)數(shù)字視頻系統(tǒng)也不可避免。下面就模數(shù)結(jié)合的聯(lián)網(wǎng)方式進行簡單的說明。

　　硬盤錄像機圖像切換控制聯(lián)網(wǎng)

　　對于要共享這類應(yīng)用的圖像資源，一般有兩種方式：

　　一種是將硬盤錄像機接入到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，通過PC客戶端來訪問，這種方式固然好但有一定局限性，首先要將以太網(wǎng)延伸至小區(qū)，另外，如果要共享的小區(qū)很多，且硬盤錄像機的品牌不一致的話那就相對復(fù)雜些，但目前也有多家公司開發(fā)了可調(diào)用多種品牌硬盤錄像機的軟件，可以實現(xiàn)一些DVR共通的功能。

　　第二種方式是“虛擬矩陣”方式，可以將DVR看作是一個“虛擬矩陣”，所有當(dāng)?shù)氐膱D像就是虛擬矩陣的輸入，硬盤錄像機都有一個視頻輸出口，它與VGA的輸出是一致的，可將這個輸出看作是“虛擬矩陣”的輸出，然后通過硬盤錄像機上的串口通道與上位主控矩陣的控制端口相連，實現(xiàn)控制聯(lián)網(wǎng)。

　　當(dāng)然，這需要DVR的串口開放協(xié)議，支持該功能。另外，就是當(dāng)遠端主控矩陣在操控時，當(dāng)?shù)赜脖P錄像機的VGA輸出也跟著變化，因為它們是同一個輸出源。

　　數(shù)字矩陣圖像切換控制聯(lián)網(wǎng)

　　推而廣之，上述“虛擬矩陣”方式可以解決很多實際的問題，也可拓展出新的聯(lián)網(wǎng)思路和使用模式。比如，某個主控矩陣需要與多個被控矩陣聯(lián)網(wǎng)達到共享被控矩陣資源的目的，所有的圖像都能通過主控矩陣上到電視墻上進行顯示，而且共享的這些資源都使用NVR系統(tǒng)進行存儲，如果按照常規(guī)的做法，需要將被控矩陣上傳的圖像接入到主控矩陣，但當(dāng)被控矩陣數(shù)量很多時，會造成主控矩陣的規(guī)模逐漸擴大，矩陣擴容的投入也逐漸加大，當(dāng)矩陣的規(guī)模超過一定的量時，其造價將不是簡單的線性增長，這樣的話其投入跟產(chǎn)出的效益是不成正比的。因為主控矩陣所連接的電視墻數(shù)量有限，不可能同時看那么多共享的資源，那么，大多數(shù)時候這些接入的資源和主控矩陣的輸入端口就被閑置了，這就形成了浪費。如果采用“虛擬矩陣”的方法就可以較經(jīng)濟地解決這些問題，既實現(xiàn)了存儲的要求，也能實現(xiàn)圖像上電視墻調(diào)看的需要。

　　實際的做法是：將所有被控矩陣上傳的圖像都接入到NVR系統(tǒng)中的編碼器，不直接進入到矩陣中去，這樣就形成一個數(shù)量相對較大的數(shù)字虛擬矩陣輸入端，然后再根據(jù)需要配上一定數(shù)量的解碼器來作為這個數(shù)字虛擬矩陣的輸出端。NVR系統(tǒng)本身的管理服務(wù)器將所管轄的編碼器、解碼器模擬成一個矩陣的輸入端和輸出端，當(dāng)接受到模擬主控矩陣發(fā)來的相應(yīng)的控制指令時，管理服務(wù)器會將某個編碼器的圖像“配對”到某個解碼器上，實現(xiàn)模擬圖像的輸出，即作為這個數(shù)字虛擬矩陣的輸出上傳到模擬主控矩陣。這樣根據(jù)同時調(diào)看路數(shù)的需要，僅需占用模擬主控矩陣非常有限的輸入端口資源，但通過模擬主控模擬矩陣與這個數(shù)字虛擬矩陣進行聯(lián)網(wǎng)后，就可以調(diào)用到所有的共享資源，也能實現(xiàn)上電視墻的功能，免去了模擬主控矩陣擴容所造成不必要的浪費。

　　在此基礎(chǔ)上還可以再接著開發(fā)一些更多的增值服務(wù)，如果NVR存儲系統(tǒng)可以提供相關(guān)協(xié)議接口的話，甚至可以通過主控矩陣的監(jiān)控鍵盤在電視墻上實現(xiàn)錄像回放的功能，突破模擬矩陣只能看實時圖像的功能，使得模擬矩陣的使用更加的多樣和靈活，更快速地響應(yīng)用戶的使用需求。

　　綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，社會交通、治安形式的不斷變化，用戶需求的不斷更新，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用提出了越來越高的要求和期望，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也發(fā)揮著越來越大的作用，各行各業(yè)都根據(jù)自己業(yè)務(wù)的實際需要采用不同的模式在建設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為了不出現(xiàn)重復(fù)投資造成資源的浪費，通過視頻系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)圖像資源的共享是一個很好的解決途徑。