眾所周知，視頻監(jiān)控系統(tǒng)由圖象采集、傳輸系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及圖象顯示記錄四部分組成。對(duì)于任何一個(gè)安防系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，控制系統(tǒng)是核心，而視頻矩陣是其中的經(jīng)典。它不僅決定了監(jiān)控系統(tǒng)的容量，還是整個(gè)安防系統(tǒng)的主要操作平臺(tái)。一個(gè)好的矩陣幾乎可以實(shí)現(xiàn)安防系統(tǒng)所有的功能要求。因此，矩陣被形象的稱為“矩陣主機(jī)”。因此可以說(shuō)，熟悉了矩陣就熟悉了安防系統(tǒng)，用好了矩陣就可以靈活地構(gòu)成多種實(shí)用的安防系統(tǒng)。矩陣是應(yīng)用最廣，功能最強(qiáng)大，穩(wěn)定性最高的視頻監(jiān)控核心控制設(shè)備。

　　矩陣是線性代數(shù)中的一個(gè)數(shù)學(xué)名詞。由m*n個(gè)數(shù)排成m行n列的數(shù)表稱為矩陣。因此，不論是多么復(fù)雜的矩陣系統(tǒng)都是依據(jù)交點(diǎn)開(kāi)關(guān)的工作原理。矩陣陣列的行和列中，任何行都可以與任何列連接，這就構(gòu)成了矩陣最主要、最基本的功能：任何攝象機(jī)(輸入)都可以在任何監(jiān)視器(輸出)上顯示并進(jìn)行相關(guān)控制與切換。因此，矩陣的基本功能類似于人的“大腦”。矩陣的出現(xiàn)是視頻監(jiān)控規(guī)模和技術(shù)不斷發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物。

　　現(xiàn)在，矩陣系統(tǒng)正在朝者大容量、網(wǎng)絡(luò)化、結(jié)合一定數(shù)字化的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，高科技手段已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域，在安防系統(tǒng)中也已普遍運(yùn)用。數(shù)字化技術(shù)已滲透到社會(huì)生活的每一個(gè)角落，傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)也面臨著數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)。應(yīng)該說(shuō)，數(shù)字化是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的大勢(shì)所趨。面對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，矩陣系統(tǒng)不能在一味的向著大型化趨勢(shì)發(fā)展，這樣的話對(duì)于遠(yuǎn)距離、多站點(diǎn)的綜合性安防系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就力有未逮了。因此矩陣系統(tǒng)也在不斷發(fā)展和完善之中，尤其是在分布式聯(lián)網(wǎng)方面取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。當(dāng)前的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不再是原來(lái)以成百上千路輸入的單一矩陣為核心，而是向著小容量、多站點(diǎn)的聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)發(fā)展。當(dāng)前的矩陣系統(tǒng)也由容量的大型化、功能齊全化、結(jié)構(gòu)集成化逐漸演變?yōu)檎军c(diǎn)多樣化、結(jié)構(gòu)靈活化、使用方便化等方向發(fā)展。聯(lián)網(wǎng)矩陣也就孕育而生了。

　　聯(lián)網(wǎng)矩陣系統(tǒng)不僅保持了原有模擬矩陣系統(tǒng)的穩(wěn)定性高、圖象質(zhì)量高、安全性高等特點(diǎn)，還利用聯(lián)網(wǎng)特性使不同地點(diǎn)、不同環(huán)境、不同數(shù)量的各個(gè)站點(diǎn)的矩陣實(shí)現(xiàn)有機(jī)的視頻與通訊信號(hào)的連接，完成不同區(qū)域內(nèi)的圖象資源共享，并且統(tǒng)一調(diào)度與管理。聯(lián)網(wǎng)矩陣系統(tǒng)以少量的視頻輸出代替原有的大量的視頻輸入，大大節(jié)省了傳輸線路的資源。

　　矩陣聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)各個(gè)矩陣之間視頻信號(hào)和通訊信號(hào)的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。矩陣的聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：星型結(jié)構(gòu)、鏈型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

　　星型結(jié)構(gòu)主要是以一個(gè)矩陣為中心矩陣，其余各個(gè)矩陣向中心矩陣上傳圖象和通訊信號(hào)。如下圖所示，這樣的結(jié)構(gòu)主要用于具有“一個(gè)中心，多個(gè)基本點(diǎn)”的地方，中心矩陣的級(jí)別最高，可以調(diào)閱所有矩陣的圖象，其余的各個(gè)矩陣等級(jí)相同，都是中心矩陣的分控矩陣，但各個(gè)分控矩陣之間互相獨(dú)立，沒(méi)有任何關(guān)系。星型結(jié)構(gòu)的聯(lián)網(wǎng)矩陣結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用也比較廣泛，是目前運(yùn)用的最多的一種聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

　　鏈型結(jié)構(gòu)主要是將各個(gè)矩陣按照菊花鏈的連接方式級(jí)連在一起。如下圖所示，最前面的一個(gè)矩陣作為整個(gè)系統(tǒng)的中心矩陣，其余的矩陣依次排序，逐級(jí)上連。中心矩陣可以調(diào)閱各個(gè)等級(jí)的矩陣圖象，第二級(jí)矩陣可以調(diào)閱在它之下的任一級(jí)矩陣的圖象，依次類推。這一類聯(lián)網(wǎng)矩陣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，層次分明，主要用于有多個(gè)監(jiān)控等級(jí)的場(chǎng)合。比如：公安系統(tǒng)中，市局監(jiān)控區(qū)局，區(qū)局監(jiān)控派出所等。

　　網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)就是結(jié)合了星型結(jié)構(gòu)和鏈型結(jié)構(gòu)所組成的混合型聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。如下圖所示，這樣的矩陣聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)既可以有一個(gè)明確的中心矩陣，也可以沒(méi)有明顯的中心矩陣，各個(gè)矩陣之間只要有需要，就可以進(jìn)行連接，任意兩個(gè)矩陣之間都可以發(fā)生關(guān)系，這樣就可以對(duì)整個(gè)區(qū)域內(nèi)的圖象進(jìn)行共享。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但系統(tǒng)靈活，可根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況綜合配置，是將來(lái)矩陣聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的主要應(yīng)用模式。

　　要實(shí)現(xiàn)矩陣聯(lián)網(wǎng)，除了視頻干線的連接外，各個(gè)矩陣之間的通訊連接是及其重要和關(guān)鍵的。矩陣之間通訊信號(hào)的傳輸通常情況下一般采用RS232、RS422或RS485的方式，傳輸距離遵循各自標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。目前市場(chǎng)上大多矩陣的聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)上述幾種方式。然而，這類聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的局限性在于數(shù)據(jù)傳輸速率低、傳輸距離受限制、對(duì)于聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，步線煩瑣，容易混亂。

　　因此，在上述聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，又產(chǎn)生了一種新的矩陣聯(lián)網(wǎng)方式：以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)方式。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)矩陣也越來(lái)越成熟。以太亡聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，就是利用以太網(wǎng)來(lái)連接各個(gè)矩陣之間的控制信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)，每個(gè)矩陣都有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，同時(shí)被賦予各自唯一的IP地址，用來(lái)區(qū)分和控制，然后通過(guò)以太網(wǎng)把這些矩陣全部連接到網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，對(duì)各個(gè)矩陣分級(jí)設(shè)定。以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)方式的優(yōu)勢(shì)在于，可以方便的接入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸率高、并對(duì)傳輸距離不受限制。以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)矩陣系統(tǒng)使安防系統(tǒng)的集成化達(dá)到了新的一個(gè)高度。使用傳統(tǒng)的通信方式，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)非常笨重，需要許多接線和連線，特別是遇到大系統(tǒng)時(shí)尤其復(fù)雜，經(jīng)常造成通訊延時(shí)甚至無(wú)法通訊。而使用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)方式，由于網(wǎng)絡(luò)接入的方便性，導(dǎo)致可以輕而易舉的完成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

　　對(duì)于以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)矩陣系統(tǒng)，其通訊信號(hào)完全通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此對(duì)于這一類系統(tǒng)的通訊信號(hào)傳輸可以只通過(guò)星型連接就可完成，即各個(gè)矩陣都有一根網(wǎng)線連到網(wǎng)絡(luò)上即可。一般而言，對(duì)于以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)矩陣系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，各個(gè)矩陣的等級(jí)都是通過(guò)電腦來(lái)設(shè)定的。把一臺(tái)電腦連入矩陣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)專用軟件可以輕易設(shè)定各個(gè)矩陣的等級(jí)，不用像傳統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方式那樣通過(guò)復(fù)雜的硬件連接來(lái)區(qū)分矩陣級(jí)別。設(shè)定好各個(gè)矩陣級(jí)別后，在根據(jù)級(jí)別不同進(jìn)行視頻信號(hào)的連接。一般地，低級(jí)別的矩陣從矩陣的視頻輸出端輸出視頻信號(hào)到高一級(jí)別的矩陣的視頻輸入端，如果是對(duì)等矩陣，則兩個(gè)矩陣之間互相傳遞視頻信號(hào)。由此可見(jiàn)，通過(guò)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)方式，大大節(jié)省了通訊信號(hào)傳輸?shù)馁Y源。

　　總體來(lái)說(shuō)，以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相比傳統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方式具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)：通信速率高、系統(tǒng)穩(wěn)定、傳輸距離不受限制、組網(wǎng)方便靈活、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展便利、適合系統(tǒng)集成等。因此，可以說(shuō)利用以太網(wǎng)構(gòu)成矩陣聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)已逐漸成為監(jiān)控系統(tǒng)的一種發(fā)展趨勢(shì)。

　　上海環(huán)球金融中心的安防系統(tǒng)正是以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)矩陣的一個(gè)典型應(yīng)用。上海環(huán)球金融中心位于浦東新區(qū)世紀(jì)大道100號(hào)，建筑主體高度達(dá)到492米，工程地塊面積為3萬(wàn)平方米，總建筑面積達(dá)38.16萬(wàn)平方米，比鄰金茂大廈。上海環(huán)球金融中心是以辦公為主，集商貿(mào)、賓館、觀光、會(huì)議等設(shè)施于一體的綜合型大廈，屬上海環(huán)球金融中心有限公司管轄。建筑的94層至101層為觀光層，79層至93層將建成超五星級(jí)的賓館，7層至77層為寫字樓，3層至5層為會(huì)議室，地下2層至3層為商業(yè)設(shè)施，地下3層至地下1層規(guī)劃了約1100臺(tái)的停車位。在100層、距地面472米處設(shè)計(jì)了長(zhǎng)度約為55米的觀光天閣。此外，在94層還設(shè)計(jì)了面積為700平方米、室內(nèi)凈高8米的觀光大廳。

　　上海環(huán)球金融中心有101層高，是我國(guó)目前的最高樓，在世界上也處于頂尖行列。由于上海環(huán)球金融中心樓高，且很多不同的功能包括：辦公、會(huì)議、觀光、酒店等不同類型，而各個(gè)類型對(duì)于監(jiān)控的要求也不盡相同，監(jiān)控點(diǎn)遍布整個(gè)大樓，如果只用一個(gè)監(jiān)控中心顯然是不現(xiàn)實(shí)的。因此在上海環(huán)球金融中心的B2F、B1F、1F、5F、52F、87F、90F都設(shè)有監(jiān)空中心，且每個(gè)中心根據(jù)各自功能不同，矩陣容量和等級(jí)都不同。

　　整個(gè)設(shè)計(jì)中，監(jiān)視范圍重點(diǎn)是大樓入口處門廳、各樓層電梯廳、電梯轎廂、消防梯部分通道口、地下車庫(kù)以及大樓旁側(cè)車行主干道。

　　整個(gè)建筑物分為停車場(chǎng)、酒店套房及公共區(qū)域、觀光區(qū)域、辦公區(qū)域，標(biāo)準(zhǔn)酒店及豪華餐廳區(qū)域，還有觀光層區(qū)域等功能區(qū)，對(duì)于超高層建筑物來(lái)說(shuō)，閉路監(jiān)控系統(tǒng)按功能區(qū)域劃分為主控矩陣(總控制中心)和七個(gè)局部控制中心，具體如下：

　　1層救援中心：主控矩陣，矩陣系統(tǒng)配置592路輸入/96 路輸出;監(jiān)視區(qū)域：監(jiān)視整個(gè)大樓的所有的視頻圖像;

　　B2F分控中心：矩陣系統(tǒng)配置224路輸入/32 路輸出;監(jiān)視區(qū)域：監(jiān)視大樓的酒店套房及公共區(qū)域(B2F～1F，85F～88F)視頻圖像;

　　B1F分控中心：矩陣系統(tǒng)配置32路輸入/32 路輸出;監(jiān)視區(qū)域：監(jiān)視大樓的觀光區(qū)域(B2F～3F)視頻圖像;

　　5F分控中心：矩陣系統(tǒng)配置64 路輸入/32 路輸出, 監(jiān)視區(qū)域：監(jiān)視大樓的會(huì)議室區(qū)域(1F~5F)視頻圖像。

　　52F救援分中心：矩陣系統(tǒng)配置64 路輸入/32 路輸出, 監(jiān)視區(qū)域：監(jiān)視大樓的辦公區(qū)域(42F-78F)視頻圖像。

　　87層通訊中心：矩陣系統(tǒng)配置：256 路輸入/32 路輸出，監(jiān)視大樓的標(biāo)準(zhǔn)酒店及豪華餐廳區(qū)域(79F-93F不含89F,含部分90F～93F )視頻圖像。

　　90層觀光控制中心：矩陣系統(tǒng)配置：160 路輸入/32路輸出，監(jiān)視大樓的觀光層區(qū)域(94F-101F,含89F和部分90F～93 )視頻圖像。

　　在主控中心、各分控中心，設(shè)置硬盤錄像機(jī)對(duì)每一路監(jiān)控?cái)z像機(jī)進(jìn)行錄像;各個(gè)分控中心都和主控中心聯(lián)網(wǎng);遠(yuǎn)程控制PC 是用于閉路監(jiān)控系統(tǒng)控制，并以權(quán)限區(qū)分操作級(jí)別，通過(guò)遠(yuǎn)程控制PC 控制所有攝像機(jī)的傳輸、球機(jī)的運(yùn)動(dòng)及變焦，并通過(guò)20”液晶監(jiān)視器查看多畫面圖像，如遇報(bào)警、異常情況，通過(guò)千兆以太網(wǎng)，訪問(wèn)、調(diào)用硬盤錄像機(jī)的錄像數(shù)據(jù)。分別設(shè)置主控矩陣，并可以通過(guò)以太網(wǎng)對(duì)各分控、主控中心的硬盤錄像機(jī)的歷史數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。就整體而言，1F的矩陣是中心矩陣，其他矩陣對(duì)于1F的矩陣來(lái)說(shuō)都是它的二級(jí)矩陣。而其中，87F和B2F矩陣、90F和 B1F矩陣還作為對(duì)等矩陣可以互相調(diào)用。因此，這是一套綜合型的較為復(fù)雜的一套矩陣系統(tǒng)，如果采用傳統(tǒng)的通訊方式由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各監(jiān)控中心距離較遠(yuǎn)實(shí)現(xiàn)起來(lái)有很大的難度，因此采用了以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的矩陣聯(lián)網(wǎng)方式來(lái)完成。

　　整個(gè)系統(tǒng)采用日本松下的矩陣系統(tǒng)。松下系統(tǒng)矩陣的一大特點(diǎn)就是采用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)方式構(gòu)成自身矩陣并可通過(guò)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)其他監(jiān)控中心的矩陣。在1F中心使用松下850大型系統(tǒng)矩陣，在其他中心使用650中大型系統(tǒng)矩陣。由于采用以太網(wǎng)連接，所以兩種不同系列的矩陣可以完美地結(jié)合在一起，構(gòu)成一套復(fù)雜的系統(tǒng)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下所示。

　　系統(tǒng)中，每套矩陣配置一臺(tái)系統(tǒng)管理單元，用于通訊連接。所有的通訊信號(hào)全部采用網(wǎng)絡(luò)傳輸，而視頻信號(hào)由于距離原因，部分采用光端機(jī)通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸。由于采用以太網(wǎng)連接，使得系統(tǒng)連接相對(duì)簡(jiǎn)單，僅采用星型連接就可完成。所有矩陣主控、分控中心，通過(guò)本地遠(yuǎn)程PC和控制鍵盤依據(jù)規(guī)定的操作權(quán)限對(duì)本地矩陣和其他分控中心、主控中心的矩陣進(jìn)行配置及切換調(diào)整，分控矩陣將部分視頻輸出經(jīng)過(guò)視頻光端機(jī)將監(jiān)控圖像輸出至主控中心，主控矩陣將部分視頻輸出經(jīng)過(guò)視頻光端機(jī)將監(jiān)控圖像分別輸出至其他分控中心，即組成雙向視頻傳輸鏈路。通過(guò)對(duì)矩陣的輸入輸出進(jìn)行有序設(shè)置及調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)有效管理。實(shí)現(xiàn)中心矩陣、分控矩陣有機(jī)互控互聯(lián)。前端攝像機(jī)→矩陣，矩陣→監(jiān)視器，節(jié)點(diǎn)間(上行/下行)的視頻連接均為單同軸或光纖(距離超出1200 米時(shí))。 各節(jié)點(diǎn)中矩陣單元與CPU 單元間通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)通訊。 因此，整套系統(tǒng)功能完善，使用方便，成為安防系統(tǒng)的一個(gè)典型工程。

　　綜上所述，聯(lián)網(wǎng)矩陣系統(tǒng)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，技術(shù)也會(huì)不斷發(fā)展更新。將來(lái)，安防系統(tǒng)前景一片光明。

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作者：林雍長(zhǎng)