伴隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國的航空業(yè)發(fā)展迅速，集中了我國民航約40%的旅客量和50%的貨物量首都、虹橋和白云三個國際機場相繼改擴建完成，成為具備國際競爭能力和較強的樞紐功能的國際機場。

一、機場建設(shè)背景
    伴隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國的航空業(yè)發(fā)展迅速，集中了我國民航約40%的旅客量和50%的貨物量首都、虹橋和白云三個國際機場相繼改擴建完成，成為具備國際競爭能力和較強的樞紐功能的國際機場。2020年，3個大型復(fù)合樞紐機場將進入世界前列，所有省會、自治區(qū)首府、直轄市和主要旅游城市機場成為大中型航空樞紐。2010年，民航運輸機場約達到180個，2020年，民航運輸機場約達到220個。

二、機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)特點
    機場作為航空交通運輸?shù)闹匾M成部分，有著其自身的特點。首先是機場監(jiān)控點數(shù)眾多，先前建設(shè)的幾大樞紐機場，都有上千點左右的規(guī)模，眾多的點數(shù)對攝像機的類型、安裝方式有各自不同的具體需求。其次是機場內(nèi)的部門機構(gòu)眾多，安檢、邊檢、海關(guān)、公安、運營、行李、交通、指揮中心等等各個部門都對機場的視頻監(jiān)控系統(tǒng)有相當(dāng)?shù)氖褂眯枨?，因此需要滿足不同部門的不同應(yīng)用需求。第三是機場監(jiān)控點跨度比較大，單航站樓就通常有幾十萬平方米，而如果算上機場周界，簡直是一個小城市，因此需要考慮視頻信號的傳輸，機房的利用、網(wǎng)絡(luò)資源的使用等等。通常，機場設(shè)計有弱電間、分機房、核心機房供弱電系統(tǒng)使用。

三、模擬視頻監(jiān)控架構(gòu)
    在早期的機場建設(shè)中，如2000年之前設(shè)計、建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)及數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)并不成熟，因此，系統(tǒng)多采用模擬矩陣進行組網(wǎng)連接（采用VCR或DVR錄像），模擬系統(tǒng)的特點是技術(shù)成熟、產(chǎn)品穩(wěn)定、信號延時小等，但是模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的缺點也很明顯，系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜、擴展成本比較高、集成難度大并且管理困難。

[nextpage]    模擬系統(tǒng)設(shè)置一個核心矩陣在核心機房，并在各匯聚機房（二級機房）、分部門機房設(shè)置二級矩陣。二級矩陣與一級矩陣之間建立雙向視頻干線通道，從而將二級矩陣與一級矩陣整合為一個“大矩陣”。在不同的應(yīng)用部門利用監(jiān)視墻、鍵盤、多媒體工作站等實現(xiàn)視頻的調(diào)用與控制。各控制主機和控制鍵盤采用通信控制器或直接上網(wǎng)的方式與管理工作站、多媒體工作站聯(lián)網(wǎng)，建立基于IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)和控制通道。當(dāng)然，模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)不是本文討論的重點，因此僅僅簡單探討。

四、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控架構(gòu)
    網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)近年來在機場、鐵路、地鐵等交通建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用，其主要采用視頻編碼壓縮技術(shù)，將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流，利用網(wǎng)絡(luò)錄像機進行視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)和存儲，在后端利用成熟的存儲技術(shù)如DAS或SAN實現(xiàn)海量、長期的數(shù)據(jù)存儲。

    如圖二所示，系統(tǒng)建設(shè)在機場專用的安防系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上，編碼器就近安裝在分布在各個角落的弱電間內(nèi)，攝像機就近連接到各個編碼器的視頻輸入口；在各個匯聚機房，設(shè)置安裝NVR服務(wù)器及磁盤陣列，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)內(nèi)所有視頻的存儲、轉(zhuǎn)發(fā)工作，由于NVR服務(wù)器集中部署，因此非常適合采用SAN架構(gòu)存儲；在系統(tǒng)中控制中心（或匯聚機房），安裝核心程序服務(wù)器，實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、核心服務(wù)應(yīng)用；總控中心，配置多臺解碼器，實現(xiàn)實時的解碼電視墻顯示，在其他分控中心或分控室，利用客戶端工作站實現(xiàn)視頻的瀏覽、控制或回放。

五、智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成
    編碼器實現(xiàn)視頻的采集、編碼壓縮，通過專用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)錄像機實現(xiàn)存儲或轉(zhuǎn)發(fā)，解碼器采用硬件解碼方式將視頻還原并監(jiān)視器墻顯示，分布各處的工作站通過軟解碼方式實現(xiàn)視頻的瀏覽，并可以通過客戶GUI對視頻監(jiān)控控制操作。

1、編碼器設(shè)備
    通常，編碼器采用8路嵌入式視頻編碼器，主流是MPEG-4壓縮方式，實現(xiàn)低碼流下高質(zhì)量的視頻壓縮與傳輸，每個通道都可以支持4CIF實時，每個通道均支持雙碼流。另外，編碼器具有COM、RS485、TTL等輔助接點以實現(xiàn)PTZ控制、報警接口等工作。在具體有應(yīng)用的點位，可以采用智能編碼器，智能編碼器內(nèi)置視頻分析功能，可以利用視頻分析算法實現(xiàn)視頻的實時分析，并按照預(yù)先設(shè)置的規(guī)則進行報警。[nextpage]

2、NVR設(shè)備
    NVR設(shè)備，即網(wǎng)絡(luò)錄像機設(shè)備，與DVR的最大不同在于它可以部署在網(wǎng)絡(luò)的任何位置，通過網(wǎng)絡(luò)捕獲視頻流數(shù)據(jù)。NVR同時擔(dān)任著視頻的回放，存儲操作，通常采用SAN架構(gòu)的存儲實時視頻的海量并發(fā)寫入，并通常采用RAID5技術(shù)實現(xiàn)冗余。

3、核心服務(wù)器
    核心服務(wù)器是系統(tǒng)的中心，是“首腦”，系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、聯(lián)動、地圖、報警等所有功能均需要核心服務(wù)器的支持，但是視頻流不需要核心服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)。因此，核心服務(wù)器一方面提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)、一方面提供系統(tǒng)控制命令，由于沒有視頻轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，所以負荷不高。

4、解碼顯示部分
    在總控中心、分控中心，通過視頻工作站或監(jiān)視器墻，實現(xiàn)視頻的顯示還原。視頻顯示方式包括通道輪詢、電子地圖、頁面、布局等多種顯示方式。另外利用客戶端軟件，可以在網(wǎng)絡(luò)任何位置實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的視頻瀏覽、系統(tǒng)設(shè)置、報警管理等操作。

5、攝像機監(jiān)控點
    機場攝像機的特點是，應(yīng)用場合多，如室外周界、室外停車、室內(nèi)辦票、安檢、海關(guān)、邊檢、候機等各個位置不同，對攝像機的指標(biāo)需求不同，并且安裝條件不同，因此必須有針對的設(shè)計和部署，可能在一個機場中部署10種以上的攝像機。電梯攝像機、室內(nèi)彩色半球、室內(nèi)固定槍機、室內(nèi)一體快球、室外一體快球、室外PTZ攝像機、高清攝像機等都有不同的需求。

6、聯(lián)動功能介紹
    機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)動，主要是與消防、門禁、周界、防盜探測等系統(tǒng)的聯(lián)動，通常是其他系統(tǒng)發(fā)送報警信號給視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)收到報警后，按照事先預(yù)置的程序，進行視頻監(jiān)控系統(tǒng)的相應(yīng)通道的視頻錄像開啟、攝像機自動預(yù)置位調(diào)出，預(yù)置畫面彈出等。對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)動接口，有兩種實現(xiàn)方式，一種方式是視頻監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)進行軟件聯(lián)動方式，軟件聯(lián)動方式主要在上層實現(xiàn)，即是兩個平臺之間的集成，可能需要互相開放一定的接口或二次開發(fā)；另外一種方式通過干接點方式，通過干接點給編碼器或輸入輸出模塊報警觸發(fā)信號，然后由視頻監(jiān)控系統(tǒng)按照事先的程序響應(yīng)動作。

7、機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)要考慮的因素
    機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)有大量的點位、大量的用戶，而系統(tǒng)通常是一套，如何在一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)之上進行合理的部署、分組、分權(quán)限，以保證所有部門能夠有序、有力的利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)這一輔助手段實現(xiàn)各個不同部門之所需的服務(wù)，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)該考慮的問題。

a)部門權(quán)限分配

b)高清監(jiān)控需要
    高清攝像機是視頻監(jiān)控系統(tǒng)近年來發(fā)展的一類新產(chǎn)品，其特點是清晰度高、有效像素多，細節(jié)表現(xiàn)豐富，覆蓋范圍更廣。在機場應(yīng)用中，有多類場景具有點位密集的特點，如安檢、邊檢、辦票島等場所。如果采用傳統(tǒng)模擬攝像機，因覆蓋范圍有限，通常需要一排排部署大量攝像機，而此情況下，完全可以采用一定的高清攝像機實現(xiàn)大范圍場景覆蓋。[nextpage]

c)室外攝像機防雷
    機場在周界、登機橋頭、停車場等場所，需要部署大量攝像機，而機場環(huán)境與其他場景不同在于，機場有凈空需求，凈空需求帶來的問題是機場的攝像機完全暴露在露天空曠場所，而這種情況是雷擊概率最高的，所以需要做好攝像機的防雷。通常安裝避雷針，同時對視頻、信號、電源分別加裝防雷隔離器件。

d)前端設(shè)備自診斷功能
    機場的上千路的前端攝像機與后端至多百路的監(jiān)視器數(shù)量遠遠是不成比例的，那么意味著在同一時間有大量的視頻信號無法為安保人員覆蓋到，只能在后臺默默的錄像。這樣的問題是，當(dāng)日后調(diào)出相應(yīng)視頻才發(fā)現(xiàn)攝像機角度遭到移動、攝像機聚焦模糊、攝像機遭到遮擋等問題時，錄像就沒有意義，這將是令人極端氣餒的事情。如果靠人工每天去排查所有攝像機也不現(xiàn)實。因此，視頻系統(tǒng)平臺需要具有自診斷功能，可以內(nèi)置診斷技術(shù)，實現(xiàn)對全部或部分攝像機的實時“監(jiān)視”，一旦發(fā)現(xiàn)問題，立刻發(fā)送報警，在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問題。這些問題應(yīng)該包括攝像機角度移動、聚焦模糊、遭遮擋、遭到噴涂、場景過亮、攝像機故障等。

8、視頻分析技術(shù)在機場監(jiān)控的應(yīng)用
a)丟包探測
    國際反恐的形勢緊張,這導(dǎo)致機場這個人流密集的場所對“炸彈襲擊”必須全面預(yù)防，做到“提前探測、快速疏散”。丟包探測的機制是在防區(qū)內(nèi)，當(dāng)有遺失的包出現(xiàn)超過一定時間而沒人接觸的話，系統(tǒng)將報警并提示安保人員去復(fù)查，以防止有炸彈襲擊。此技術(shù)可以讓系統(tǒng)自動檢測可疑行李和包裹并產(chǎn)生報警信息，以提供目標(biāo)對象定位及自動的鑒別,避免不必要的人員疏散，確保更有效的安保人員配置。

b)停車探測
    停車探測主要是針對機場的一些出入口、車場、候客區(qū)等，發(fā)現(xiàn)有非法泊車，非法掉頭、非法駛?cè)氲惹闆r發(fā)生時，系統(tǒng)能夠自動提示報警，以便管理人員進行處理。此模式可以檢測停放在指定區(qū)域的交通工具并產(chǎn)生報警信號，預(yù)防設(shè)施(欄桿、停車標(biāo)志、終端等)遭到破壞，確保更有效的安保人員配置(需要對行車道進行觀察)，檢測周界威脅(智能監(jiān)視，低誤報率)。

c)尾隨探測
    機場的一個顯著特點是，有大量的高安全區(qū)域、如總控機房、控制室、指揮中心、安檢通過區(qū)、海關(guān)區(qū)、辦公區(qū)等，這些場所是內(nèi)部人員及經(jīng)過安檢海關(guān)檢查通過的旅客才可以到達的區(qū)域。為了防止有人尾隨合法員工進入高安全區(qū)，需要系統(tǒng)能夠自動偵測非法尾隨并產(chǎn)生報警信號，“非法尾隨”指尾隨合法員工/人員進入高安全區(qū)，此模塊與傳統(tǒng)的訪問控制系統(tǒng)并行操作，應(yīng)用程序?qū)蝹€的出入事件進行計數(shù)，對任何超過允許通過人數(shù)的事件進行智能識別和警告預(yù)防非法人員的非法進入，確保更有效的安保人員配置(需要人員對出入口進行監(jiān)視)。

9、鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的存儲
    機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲有監(jiān)控點多（攝像頭數(shù)量多），視頻數(shù)據(jù)流大、存儲時間長、24小時連續(xù)不間斷作業(yè)的特點。視頻監(jiān)控系統(tǒng)中采用的存儲設(shè)備在數(shù)據(jù)讀寫方式上具有與其它類型系統(tǒng)不同的特點。視頻監(jiān)控主要是視頻碼流的寫入，存儲設(shè)備要支持多大碼流（吞吐量），也就是總共能支持多少路一定碼流的視頻存儲。[nextpage]

?視頻數(shù)據(jù)以流媒體方式寫入存儲設(shè)備；
?多路視頻長時間同時寫入同一個存儲；
?要求存儲系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作；
?實時多路視頻寫入，要求存儲帶寬恒定；
?容量需求巨大，存儲擴展性能高，在線更換故障設(shè)備或擴容。

10、機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的平臺軟件
    機場的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，核心平臺軟件的作用很重要，因為機場的系統(tǒng)龐大、設(shè)備分散、用戶眾多，因此需要強大的軟件平臺來組織系統(tǒng)、管理用戶。通常，系統(tǒng)軟件平臺包括核心數(shù)據(jù)服務(wù)器部分和客戶端工作站，核心數(shù)據(jù)服務(wù)器包含系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及核心軟件，而工作站系統(tǒng)應(yīng)包括用戶管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)配置管理、設(shè)備診斷管理、日志管理等功能。圖三是中央數(shù)據(jù)服務(wù)器在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的角色示意圖。

    平臺應(yīng)支持對各種視頻設(shè)備資源、設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)視及維護、通過軟件對系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)進行配置、對系統(tǒng)用戶的注冊、認證、刪除及權(quán)限分配進行管理等功能。系統(tǒng)應(yīng)具有日志管理功能，能夠通過操作日志對操作人員進入、退出系統(tǒng)的時間和主要操作情況進行記錄，支持日志信息查詢和報表制作等功能。[nextpage]

    ?數(shù)據(jù)管理：整個系統(tǒng)中所有設(shè)備均需要“登記注冊”于數(shù)據(jù)庫；系統(tǒng)中的用戶數(shù)據(jù)、電子地圖、聯(lián)動關(guān)系、報警日志、系統(tǒng)日志的生成與管理。

    ?權(quán)限管理：可以針對不同設(shè)備進行分組，對不同部門進行分組，實現(xiàn)設(shè)備到部門的權(quán)限分配，不同部門使用各自的權(quán)限互不干擾，同時可以針對具體攝像機設(shè)置不同權(quán)限等級，保證高權(quán)限的人員可以快速拿到PTZ的“控制權(quán)”。

    ?監(jiān)視功能：對所有監(jiān)控網(wǎng)點可通過網(wǎng)絡(luò)進行實時圖像調(diào)用、圖像PTZ操作，圖像的回放，以地圖、輪詢、頁面、布局等多種方式進行顯示。

    ?診斷功能：對所有監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)元設(shè)備運行情況進行監(jiān)控和管理，實時顯示各種設(shè)備的運行數(shù)據(jù)和告警信息，包括攝像機、編碼器、服務(wù)器、存儲設(shè)備等。

    ?告警管理：對系統(tǒng)中的各種告警信息按照預(yù)設(shè)程序發(fā)送到報警接收人，并進行語音等提示，按照預(yù)置程序進行聯(lián)動顯示，觸發(fā)聯(lián)動PTZ等，所有日志的自動寫入。

    ?控制功能：對全線所有監(jiān)控網(wǎng)點的PTZ攝像機進行控制，可以對繼電器輸出控制。

    ?語音對講：對前端安裝有語音設(shè)備的監(jiān)控點，可實現(xiàn)實時語音對講，或單向“喊話”功能，對于突發(fā)事件，可以進行快速地針對單點地廣播疏散。

    ?數(shù)據(jù)存儲：支持視頻的本地存儲和中心備份，支持報警前后與報警時不同參數(shù)下的存儲，可以針對報警進行長時間備份，存儲具有多種自動、手動、報警觸發(fā)等方式。