大型項(xiàng)目中所使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已從防范偷盜逐步向預(yù)防事故隱患、環(huán)境監(jiān)察檢測、提高生產(chǎn)效率和人員有效管理等方面過渡，并與企業(yè)經(jīng)營管理的結(jié)合日益緊密。這就要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)從原先單一的擴(kuò)展為多客戶同時(shí)控制，而矩陣在這其中就起到核心作用。

    隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入力度不斷加大，在這些項(xiàng)目中部署實(shí)施視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用也逐漸從防范偷盜逐步向預(yù)防事故隱患、環(huán)境監(jiān)察檢測、提高生產(chǎn)效率和人員有效管理等方面過渡，并與企業(yè)經(jīng)營管理的結(jié)合日益緊密，這就要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)從原先單一控制鍵盤擴(kuò)展為多客戶同時(shí)控制。這不僅是矩陣需要支持多個可獨(dú)立授權(quán)的控制鍵盤的現(xiàn)場指揮調(diào)度，同時(shí)還要求系統(tǒng)提供基于數(shù)字視頻方式的網(wǎng)絡(luò)瀏覽客戶端，以便多個部門均能介入各自相關(guān)區(qū)域的遠(yuǎn)程監(jiān)管。

    這類大中型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)為：前端（固定攝像機(jī)、快球）+傳輸（光端機(jī)）+后端（矩陣+網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器DVS或硬盤錄像機(jī)DVR），矩陣實(shí)現(xiàn)本地切換控制，DVR或DVS實(shí)現(xiàn)本地/異地存儲和遠(yuǎn)程瀏覽控制。采取這類模式的主要原因是：借助矩陣保證就地監(jiān)控效果實(shí)時(shí)清晰，便于現(xiàn)場調(diào)度；通過網(wǎng)絡(luò)視頻平臺使得相關(guān)部門都能遠(yuǎn)程監(jiān)看巡查，參與決策討論。還有一個原因是有些項(xiàng)目已經(jīng)部署了大型模擬矩陣系統(tǒng)，出于保證建設(shè)投資、合理利用資源的目的，也大多采用架設(shè)網(wǎng)絡(luò)視頻平臺與模擬矩陣共享視頻信息的方案。目前，對前端設(shè)備的控制大多采用RS-485總線方式，而RS-485總線為半雙工、一主多從的方式進(jìn)行控制，矩陣、DVS、DVR等設(shè)備為主控設(shè)備，前端（固定攝像機(jī)、快球、解碼器、云臺）為從設(shè)備。當(dāng)多個主控設(shè)備控制多個前端設(shè)備時(shí)就會產(chǎn)生資源爭搶的矛盾，如何更有效的解決呢？

實(shí)際案例一
    某大型港口的視頻監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋碼頭、作業(yè)區(qū)和儲存區(qū)，前端有60多個快球和20個固定攝像機(jī)，通過光端機(jī)全部接到總控中心，視頻分配后接入1臺矩陣和80個單路D1網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器，另有兩個分控中心需要對各自轄區(qū)內(nèi)的快球/攝像機(jī)進(jìn)行巡查控制。港務(wù)局用戶要求不但總控中心和分控中心可以實(shí)時(shí)控制前端所有動點(diǎn)，而且多個港務(wù)集團(tuán)內(nèi)的各分支業(yè)務(wù)部門也可以通過網(wǎng)絡(luò)客戶端軟件對前端場景瀏覽控制。

基于通用碼混合器解決方案
    視頻信號可以通過分配器無衰減的輸出到矩陣和網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器，但是快球的控制信號如何進(jìn)行有效分配呢？按照大多數(shù)工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該使用多個碼混合器級聯(lián)的方案解決（如圖1）。

   [nextpage] 這種基于傳統(tǒng)RS-485方式的多級環(huán)接模式，存在著很大的隱患：

    由于每個控制設(shè)備的RS-485控制線各需要占用碼混器的一個輸入（否則當(dāng)多個用戶的控制設(shè)備同時(shí)并發(fā)控制同一組快球時(shí)，容易出現(xiàn)誤動作），這會導(dǎo)致中間的轉(zhuǎn)換設(shè)備（碼混器）多、連接線多，增加了出現(xiàn)問題的機(jī)率。一旦出現(xiàn)故障，很難馬上定位，要分段檢查，恢復(fù)線路或設(shè)備費(fèi)時(shí)費(fèi)力。更關(guān)鍵的是，多級串口之間經(jīng)過的多級環(huán)接轉(zhuǎn)換后，控制時(shí)延增加，而且容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤碼和亂碼現(xiàn)象，就是當(dāng)多個用戶分別對不同球機(jī)同時(shí)控制時(shí)，球機(jī)可能會停不住或者動作響應(yīng)緩慢，而且隨著級聯(lián)層數(shù)的增加，誤碼丟碼率也加速增加。

基于控制碼交換器解決方案
    建議用戶采用集成控制碼交換技術(shù)的配置方案：通過多臺控制碼交換器（該設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)接口和多路RS-485接口的數(shù)據(jù)流混合輸入輸出）可以實(shí)現(xiàn)矩陣和DVS或DVR對快球的多用戶多設(shè)備全局控制。圖2為該系統(tǒng)的RS-485控制線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，快球的視頻信號通過視頻分配器分別輸出給矩陣和DVS/DVR。

    針對該案例，只需配置9臺控制碼交換器，由于控制碼交換器可以設(shè)定為碼分或者碼混兩種模式，所以將其中1臺設(shè)為碼分模式，用于連接多個光接收機(jī)的RS-485接口（每個控制碼交換器的一個RS-485接口可以掛接不超過16個快球），其余8臺設(shè)為碼混模式，用于連接每個網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器（對應(yīng)快球）和矩陣的RS-485接口（每臺控制碼交換器可以提供7個RS-485接口）。所有碼混模式的控制碼交換器將控制數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)給碼分模式的控制碼交換器，碼分之后的控制信號通過光端機(jī)發(fā)送到所有快球。

該解決方案的優(yōu)勢：
·多端口的數(shù)據(jù)流混合匯聚技術(shù)，使得每個連接到矩陣和網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器上的用戶，通過授權(quán)都可以控制前端快球的動作，并且保證多數(shù)據(jù)流并發(fā)操作不亂碼；
·如果有多個網(wǎng)絡(luò)客戶端用戶以及本地矩陣用戶需同時(shí)操作不同地址的前端快球，控制碼交換器可以通過對每個RS-485端口權(quán)限設(shè)定提供優(yōu)先級判斷；
·多組RS-485數(shù)據(jù)混合之后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于以太網(wǎng)帶寬高、延時(shí)小，因而能夠保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確； [nextpage]
·支持協(xié)議波特率轉(zhuǎn)換，如果前端快球是先后幾期安裝的，可能存在協(xié)議和波特率不一致的問題，碼分模式的控制碼交換器可以對其每個RS-485接口設(shè)定不同的協(xié)議和波特率，從而實(shí)現(xiàn)兼容控制。如果是某些變形的控制協(xié)議，只要將相應(yīng)的RS-485接口設(shè)為『透明通道』模式，就可以對控制協(xié)議不經(jīng)封裝直接傳輸，保證最大程度的協(xié)議匹配性。比如，該港口使用了國外某品牌的矩陣和高速云臺，改造后由國內(nèi)某品牌網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器和原矩陣一同控制前端設(shè)備，通過增加控制碼交換器并將其RS-485端口設(shè)為PelcoP/D協(xié)議后，發(fā)現(xiàn)對云臺的雨刷控制功能無效。最后將端口設(shè)為『透明通道』就解決了，這是因?yàn)樵撈放频脑婆_控制協(xié)議中對雨刷的代碼定義比較特殊。

實(shí)際案例二
    某大型船舶制造企業(yè)的視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，由于涉及軍工技術(shù)機(jī)密，每個車間都安裝部署DVR和球機(jī)進(jìn)行就地監(jiān)控錄像，同時(shí)將所有視頻信號通過光端機(jī)全部上傳到總控中心的矩陣，由總控中心對廠區(qū)內(nèi)的所有場景進(jìn)行全面監(jiān)管防范。遇到的突出問題是：由于系統(tǒng)分期建設(shè)，每個車間的前端球機(jī)地址都按照1-16的數(shù)字設(shè)定，在接入到總控中心矩陣時(shí)，由于要將所有車間的視頻信號統(tǒng)一排序，就發(fā)現(xiàn)存在多個相同地址的球機(jī)需要在中心矩陣將地址序號變更（如3個地址=11的球機(jī)，需要對應(yīng)矩陣的134、178、235的三個新地址），系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)例參見圖3。

    控制碼交換器在進(jìn)行數(shù)據(jù)混合的同時(shí)，還可以設(shè)定數(shù)據(jù)輸入端口與輸出端口的地址對應(yīng)關(guān)系，比如接入輸入端口的設(shè)備是中心矩陣，對應(yīng)該車間DVR1＃球機(jī)的總排序地址為20，則通過映射可以將地址為1的球機(jī)對應(yīng)為20的地址，從而實(shí)現(xiàn)本地車間以及遠(yuǎn)端總控中心的共享控制。地址映射設(shè)置示意參見圖4。

[nextpage] 實(shí)際案例3
    某大型電器制造企業(yè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用矩陣集中控制方式，由于廠區(qū)面積空曠，不僅攝像機(jī)點(diǎn)位多，而且大多是球機(jī)，一些球機(jī)的地址超過了256，超出了業(yè)內(nèi)通用的PelcoP/D協(xié)議的地址范圍。

    雖然每個控制碼交換器支持的前端球機(jī)地址也是1-256，但是由于網(wǎng)絡(luò)矩陣可以通過交換機(jī)搭配多個控制碼交換器，并且能指定每個視頻輸入ID序號的攝像機(jī)，映射成某個IP的控制碼交換器的前端控制地址，這無疑極大地?cái)U(kuò)容了前端球機(jī)的系統(tǒng)容量。基于控制碼交換器地址擴(kuò)容功能的多用戶遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)架構(gòu)參見圖5，地址擴(kuò)容映射設(shè)置參見圖6。

    通過上述三個控制碼交換器實(shí)際案例不難發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)流混合匯聚技術(shù)的本質(zhì)在于以太網(wǎng)交換，常規(guī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在多用戶多設(shè)備新要求下遇到的問題大都得到了完善的解決。那么這些優(yōu)勢源自何處？追本溯源，控制碼交換器這類設(shè)備的基礎(chǔ)是智能網(wǎng)絡(luò)矩陣的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換技術(shù)。與常規(guī)RS-485/422/232通訊方式的模擬矩陣不同，智能網(wǎng)絡(luò)矩陣內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)端口，具備獨(dú)立IP地址，數(shù)據(jù)通訊真正IP化。不論是矩陣和鍵盤/多媒體軟件/計(jì)算機(jī)/報(bào)警主機(jī)等外設(shè)的連接，還是多臺矩陣之間的級聯(lián)，所有主控設(shè)備的控制碼都通過以太網(wǎng)混合處理，都無需RS-485/RS-422/RS-232等傳統(tǒng)通信方式，只利用交換機(jī)就可連接到網(wǎng)絡(luò)任意節(jié)點(diǎn)，不受設(shè)備距離和空間環(huán)境的限制。以太網(wǎng)相對于串口通訊是一種比較徹底的技術(shù)革新。

    以太網(wǎng)的優(yōu)勢在于方便接入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸速率高、通用的通訊協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)底層具有CRC校驗(yàn)、重發(fā)機(jī)制，協(xié)議上層增加了可靠的握手協(xié)議，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。在公開的網(wǎng)絡(luò)上傳輸，矩陣的通訊數(shù)據(jù)采用了加密傳輸，同時(shí)對發(fā)送數(shù)據(jù)端進(jìn)行身份識別，隔離了外界的干擾，保障了通信的穩(wěn)定。同時(shí)，智能網(wǎng)絡(luò)矩陣采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，指令規(guī)范，與消防/樓控/門禁/報(bào)警等平臺的集成融合更靈活更先進(jìn)?；赥CP/IP方式的網(wǎng)絡(luò)通訊，還可以通過在線檢測縮短故障范圍，快速排查問題節(jié)點(diǎn)。此外，組建網(wǎng)絡(luò)矩陣IP級聯(lián)系統(tǒng)時(shí)，還需要各分支節(jié)點(diǎn)矩陣系統(tǒng)協(xié)同管理。系統(tǒng)功能強(qiáng)大的同時(shí)帶來總線通訊數(shù)據(jù)量的倍增，RS-485/RS-422/RS-232總線接口的通訊速度無法保證高速并發(fā)控制時(shí)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和可靠性，也成為了束縛系統(tǒng)的瓶頸。 [nextpage]

    以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換使安防系統(tǒng)集成達(dá)到了新的高度。使用串口方式通訊，需要許多界限和轉(zhuǎn)接，如果現(xiàn)場控制點(diǎn)數(shù)龐大，需就很多物理連線，而且還可能出現(xiàn)通信異常。通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，數(shù)據(jù)擴(kuò)展及通信能力不受限制，只要一根網(wǎng)線就可以和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何一個站點(diǎn)取得聯(lián)系，這就為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的簡捷控制提供了無限的可能性。利用以太網(wǎng)來組建矩陣的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)是一種趨勢，通過很多大型的項(xiàng)目應(yīng)用，獲得了越來越多的用戶認(rèn)可。目前，業(yè)內(nèi)已有幾個品牌的矩陣廠商在推出通訊數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化的矩陣相關(guān)產(chǎn)品，有些是在芯片內(nèi)核架構(gòu)上采用了網(wǎng)絡(luò)化平臺，速度快，穩(wěn)定可靠；有些則是通過外置橋接芯片實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，速率慢，易用性和擴(kuò)展性差。但是相信這只是矩陣IP化進(jìn)程的第一步，以太網(wǎng)報(bào)警主機(jī)、數(shù)字模擬混合型矩陣的陸續(xù)推出將會全面拓展安防系統(tǒng)數(shù)字化的轉(zhuǎn)變。當(dāng)然，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換的普及尚需時(shí)日，在傳統(tǒng)的串口應(yīng)用環(huán)境中需要占用用戶的信息點(diǎn)和IP資源，在一些特殊行業(yè)會受到限制。

    隨著用戶對通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決現(xiàn)場實(shí)際問題這一手段的日益重視，以及快球/云臺之類動點(diǎn)攝像機(jī)設(shè)計(jì)在系統(tǒng)配置中的比例迅速加大，多客戶端遠(yuǎn)程監(jiān)管和本地實(shí)時(shí)調(diào)度控制的指導(dǎo)思想已經(jīng)成為貫穿方案設(shè)計(jì)的一根主線，通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換技術(shù)將推動這類混合型系統(tǒng)在用戶的實(shí)際工作中能夠真正起到監(jiān)管作用。