大型视频监控系统应用中的矩阵组网

 近年来，随着各类自然灾害、公众安全事故、刑事治安案件频频发生，社会治安状况日益复杂，建立健全城市公共安全体系成为社会城市化发展的必然趋势。于是，一方面，单一个体的视频监控系统的容量逐步加大，另一方面，以“平安城市”为代表的大型联网视频监控系统对分散的社会视频监控资源进行整合，实现各系统的互联互通互控。

与此同时，数字化已经成为城市发展的必然趋势，数字技术可以应用于日常的城市安全管理，事故应急救援行动等，这就为大型视频监控系统的建设提供了有利条件，并为城市公共安全的发展提供了契机。

系统特点：

大型视频监控系统的应用对象一般分为两类：一类是博物馆、机场、运动场馆、智能楼宇、大型厂矿企业等相对集中的区域监控;另一类是“平安城市”社会治安动态管理、高速公路、各级看守所、边检口岸、电力电信机房等地域跨度较大的联网监控。

这两类系统都具备如下的特点：

1、摄像头众多：单系统的监控点达到上百个甚至数百个;联网系统的监控点成千上万，甚至数十万。

2、接入系统的任意摄像头可以远距离调看和共享。

3、系统越大，各级的分控中心数量越多，对视频的权限需求也就更复杂。

4、视频资料的保存要求系统能具备分布式后台存储的能力。

针对这种情况，很多设备生产厂商和系统集成商，结合各地的实际情况，提出了自己的系统构建解决方案，不论是模拟组网模式、模拟数字结合组网模式，还是全数字组网模式，都是在利用网络的带宽优势，通过视频压缩和网络传输技术，实现所有视频以及控制信号在整个系统内的最佳传输和共享。于是所有的精力都集中在如何解决各自模式下的问题，比如网络堵塞、编解码延时、画质降低、格式协议统一等等。

市场需求：

但从使用者的角度出发，会发现用户对大型视频监控系统的要求，不再满足于保障人员和资产的安全，不仅对视频浏览的便捷性(任意时间和任意地点观看视频)、视频录像的品质(实时、高画质)和视频画面的指标(高帧率、高分辨率)提出了更高的标准，而且要求视频监控系统向更快的联动反应速度、异常事件应急处理、行为分析和视频数字识别转变。

这就需要厂商充分了解客户实际需求，完善网络平台架构的同时，在产品设计的细节上充分考虑如何适应用户的要求，解决实际操作中的问题。矩阵作为大型视频监控系统中不可或缺的核心设备，目前的市场又为其提出哪些新的问题?

1、矩阵的视频容量多。

不仅是输入摄像头数量的增加，而且由于各级管理部门对视频资源的共享要求，矩阵的输出也从以前的几十路扩充到上百路。传统的矩阵由于结构设计问题，单机的输出路数少，如果要组成这样的大系统，需要几十个切换箱，不仅体积大、造价高，而且机箱之间繁多的视频转接线也容易导致视频信号的衰减，从而影响显示的效果。

2、要通过网络实现对矩阵的远程控制。

大型监控系统经常会遇到跨地域的联网控制和管理，对于传统矩阵，视频输出可以通过光端机或者编解码器实现远程传输，矩阵的通讯信号大多采用RS-485或者RS-232方式，如果距离比较远或者没有现成的光纤资源，就必须通过网络传输。

3、矩阵级联系统兼顾图像实时高清和互联互控。

在平安城市项目中，大多需要采用矩阵级联系统，不仅市局的中心矩阵要控制切换下级派出所矩阵，不同辖区的派出所矩阵之间经常需要互相调看图像控制云台，从而更从容的应对跨辖区的突发紧急

4、终端用户数量多。

和传统矩阵系统只需要几个分控用户不同，现在的大型视频监控系统注重协同管理和对监控区域的及时处理，所以终端用户的数量通常会增加到十几个甚至几十个(比如平安城市项目往往需要区局矩阵为下级所有派出所用户分配多路视频输出的切换控制权限)，并发的控制信号和广播的状态数据也同步增加，这就给矩阵CPU处理能力和总线吞吐数据的能力带来较大的负荷。而且不同的用户需要具备不同的权限以便操作不同的监视器和摄像头，每个摄像头都可以为每个用户设定不同的权限。

5、多级视频传输中图像的文字标识。

视频联网后，经过多级矩阵叠加的中英文信息不仅标注位置不统一，而且容易重叠，无法看清标注内容，甚至覆盖了视频图像，影响了图像的质量，不利于进行综合指挥调度。而且目前对于视频图像的叠加的汉字也从简单标注提升到字体美观和利于观看的标准，传统的16×16/16×12点阵汉字和不可调整的字号已经很难满足要求。

6、快球控制操作的灵敏和准确度需要提升。

随着平安城市建设的展开，快球由于其高速的云台旋转和准确的角度定位等特点，市场占有率迅速攀升。这就要求矩阵能够提供对快球的完美支持。比如城市治安监控不但需要通过快球实现对高速移动的动态目标实时跟踪，更需要对缓慢移动的行人进行近景放大后的准确追踪定位，而目前大多数矩阵对快球云台的转动控制精度太粗，放大图像后的云台操作容易偏离目标，无法精确定位;甚至云台运动的时候不能镜头变倍;镜头变倍的时候不支持变速;这些都无疑将系统的整体性能大打折扣。

7、对紧急事件的应急预案处理。

矩阵作为视频切换的核心设备，需要响应各种联动信息，将关联的视频图像及时切换显示在屏幕墙上。特别是大型系统，在遇到突发事态时，要根据发生的情况，采用不同的策略，这时，准确、丰富、及时的图像显示将提供有力的帮助。

传统的矩阵只能根据报警信号，联动预先编辑好的切换序列，即便具备了宏指令，也只是联动切换一个输入，如果是不同时间段内的不同警情需要将不同快球的不同预置位显示在不同的监视器上，就无能为力了。

8、对报警点和视频点进行分区管理。

系统需要根据实际的客户要求，将不同的报警点划归到不同的分区，每个分区可以具备独立的报警响应，而且支持报警记录和操作记录，对于分散区域的独立布防监控管理非常有帮助。

9、多个监视器同步切换快速。

由于矩阵输出路数较多，经常需要多个监视器同时翻页切换，而这正是对矩阵切换速度的考验，如果尽可能地让用户感觉不到多个监视器各自前后视频切换时的滚动条纹，是衡量矩阵性能的一个标准。

10、具备可靠的接口保护。

由于大型系统连接设备庞杂繁多，室外监控点比例大，给矩阵的稳定性也带来了严峻的考验，视频输入输出接口和控制通讯接口都需要考虑防静电、防雷感应和防电源浪涌。

针对上面这些问题，各矩阵厂商都在积极寻找对策，拿出自己的解决方案：

1、单机箱一般都能支持256×32以上，通过新一代的高密度/低功耗切换处理芯片和处理平台架构，在保证设备散热和稳定工作的前提下，努力减少机箱的高度和内部冗余空间。

2、CPU核心支持以太网接口，逐步从1M～2M向10M/100M发展，通讯带宽越高，越能够满足更大量的数据传输。而CPU处理器也在从8位机向16位机/32位机过渡，以便给系统提供更高的主频和寻址空间。

3、基于以太网技术的新一代网络矩阵IP级联系统，不仅可以借助多种视频传输方式实现区域之间的互联互控，而且数据通讯摒弃了传统的RS-485/422/232方式，全部通过交换机实现数据联网，设置连接维护更加简单方便。

4、不但键盘、报警主机等设备全面网络化，而且矩阵能够同时接入的网络设备和网络用户也在不断增多，通过多用户权限组态设计，可以实现每个用户对每个摄像机具备不同的操作控制权限。

5、在原有的单行8个汉字信息显示的基础上，不但字号和字符灰度可调，而且可以多行叠加显示，实现分级标注管理。这对于大量视频场景的分区域划分标识很有帮助。

6、控制键盘三维摇杆的操作精度不断提高，更加细分的云台变速和镜头变速，将快球控制的灵敏度和准确度提高到极致。

7、宏指令的设计更加丰富灵活，用户可以根据不同事件嵌套调用，快速执行，还可以指定在一定时间段，系统自动运行宏指令，当外部事件触发时，系统自动执行预定策略。

8、报警分区数量更多，各分区还可以联动不同的操作和切换显示模式，比如能够适应最高防范等级的A.T.V.报警联动切换技术。

9、单个监视器的切换速度提高的同时，更加注重十几个甚至几十个监视器的同时切换时间也要满足国家标准的16ms。

10、为了保证系统稳定运行，万无一失，视频端口和控制端口的保护不断加强，不只是光电隔离，还应该剧本防雷、防静电和防浪涌冲击。

上述仅是矩阵发展趋势的一部分，还有诸多问题需要制造厂商面对和解决。由此可见，矩阵设计生产厂商在单机视频容量、通讯控制方式、宏指令操作、字符叠加技术、矢量变速摇杆等方面的创新设计，更贴近用户的实际使用，更符合技术发展的未来潮流。

矩阵不仅摆脱了原先的切换控制主机的概念束缚，更为大中型和超大型视频监控系统提供强大灵活的智能管理，将成为先进强大的新一代智能监控中枢!