浅析上海世博会视频监控系统

文｜天津市亚安科技电子有限公司

1 世博园区内外的安防模式

世博园区内外采用“以面保点”的防护模式，世博会场地位于南浦大桥和卢浦大桥之间，沿着上海城区黄浦江两岸进行布局，所有的安保工作都围绕着世博园这个核心区域进行，再从世博园区到整个上海，从城区到上海的外围，搭建起三层防护带，全力保障世博平安。

整个世博会视频监控系统的建设依照“一平台、一中心、多系统”，全面覆盖、精确定位、智能侦测的方案全面布防。其中一平台为：综合视频监控平台；一中心为：GIS指挥中心；智能交通监控系统、水域船舶智能监控系统、高空智能监控系统、新型轨道交通监控系统、世博食品安全实时监控综合系统等多个系统全面覆盖世博园内外及上海市区，并在与上海连接的苏州、无锡、南通，以及浙江省的湖州、嘉兴等地的38个出入市境的三级以上道口及100多个支流河口布控，并与周边省市联手部署，在“环沪护城河”的外围圈又构筑了一道全面监控布防的屏障。

此次世博会视频监控系统覆盖上海及周边省市区，扩散至上千公里之外，数以万计的前端设备、传输设备、存储设备集中控制管理，如此大规模管理系统具备远距离网络传输，多节点接入，多级管理控制整合等强大的功能；以强大的平台为核心，以网络传输为纽带，兼容不同厂家、不同设备，实现互联互通。

2 前端监控设备技术与应用

世博会视频监控系统包括1个中心平台，5个一级系统，近18个二级系统以及数千个三级、四级子系统组成，而对于大大小小的系统，拼接起数以万计的前端视频采集设备，根据不同的使用环境、应用要求对于前端设备的技术要求也不尽相同。例如作为整个视频系统的重中之重——智能交通监控系统，其目的是及时准确地掌握所监视路口、路段周围的车辆、行人的流量、交通治安情况等。交通视频监控的区域主要是城区主要道路，重点是交通流量大的路口、路段和事故多发点，所有监控视频信息全部送往监控中心，道路监控又可分解为以下三种模式：

（1）定点路口视频图像检测。

（2）交通要道全方位视频图像无缝检测。

（3）交警车、船载移动视频检测。

针对第1种模式，前端设备必须具备日夜自动侦测车辆牌号并快速清晰记录车辆信息实时传输到中心控制室进行远程监控、信息分析等主要功能，作为定点监控设备。布防在各个主要交通要道路口及世博园区内。

针对第2种模式，全方位远距离监控，前端设备应具备360°无级变速、大载重运行、视频图像清晰无抖动、昼夜24小时监控性能稳定可靠等基本特点。依据上海夏季多梅雨雷电等气候考虑，室外应用前端设备必须考虑防雷击保护等级、防水等级、高低温运行可靠性等特殊性能要求，根据上海地区多年气候特点分析，前端设备应通过以下认证测试：

◆ 静电放电抗扰度；

◆ 辐射电磁场抗扰度；

◆ 电快速瞬变/脉冲群抗扰度；

◆ 浪涌（雷击）抗扰度；

◆ IP66防护等级；

◆ -35℃～65℃高低温性能测试。

针对第3种模式，面对日益复杂密集的道路系统以及车辆，船舶移动的灵活性等特点，近几年车载移动侦测监控系统以及刚刚兴起的船载移动侦测监控系统迅速发展。在世博园区周边各个交通要道，黄浦江水域等区域分布着近百辆车载、船载移动侦测监控系统，对于其前端监控设备要求可谓更加苛刻，如下几个方面至关重要：

◆ 车载、船载安装时，设备连接性安全可靠，设备自身减震措施处理，保证车载震动稳定运行；

◆ 车载、船载运行时，设备视频图像的稳定无抖动拖尾现象；

◆ 车载、船载监控设备可24小时昼夜监控，且夜间图像清晰、低噪点。

对于车、船载监控前端设备从设计到工艺要求等各个细节结合车、船载使用通用要求去处理，方可安全可靠应用于警用车辆和船只上。世博园内外各个交通要道布防着多辆警用监控车，在黄浦江水域上也设置了多艘侦测船只，负责江面水域交通安全的监管。

3 存储和编码技术应用

此次世博会上，对于数以万计的前端监控设备采集图像，以及多系统的拼接，整个视频图像的存储及后期浏览技术面临着巨大的挑战。世博会视频监控系统采用了两种存储格局：前端存储格局和中心集中存储格局。

前端产品对监控图像直接完成本地的录制和保存，这就是前端存储格局，此方法在缓解网络流量和存储压力的同时，也可以避免集中存储带来的图像丢失现象。一方面，可以说前端存储功能与以往的单片机大体相似，但是世博会应用的前端存储格局，能够通过一个统一的接口提供所有内容的集中共享。此功能是通过网络视频监控系统的中心业务平台对所有前端存储进行统一管理和调度，并实现存储空间和存储内容的网络化来实现的。这样，用户既可以直接登录单个前端设备或者统一登录中心业务平台进行所有前端录像资料的集中检索和回放，保证用户访问的灵活性和便捷性。

前端存储格局，只是应用在前端，并且是路数较少、存储量不大的情况，但是当面对世博会海量数据的汇集、处理、共享的情况，就必须由中心集中存储格局来加以实现，而且此格局也解决了前端产品出现问题，使存储图像丢失的情况。世博会如此大规模的网络监控系统，就必须采用更为先进的网络存储设备和存储技术，其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。在世博国家馆监控系统中采用的就是基于IP网络的SAN存储架构。

SAN以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有较高传输速率的光通道连接方式，提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。世博会中，基于IP网络的SAN存储架构全面兼容前端网络数字产品的直接视频录入。在优化系统平台的基础上，充分利用系统架构，有效减少设备数量，降低整体系统的管理难度、维护强度，以及能源消耗。

世博会视频监控系统以远距离监控为主，图像因其数据量大而需重点考虑解决方案，图像的压缩方式主要采用新一代的视频编码技术——H.264。早在2008年奥运会，此压缩方式就已应用在当时的视频监控系统中。在重要性能指标——压缩比方面，H.264具有很高的数据压缩比例，同等图像质量条件下，其压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。一个100G的原始数据，经过H.264技术压缩后，仅约为1G，压缩比高达100:1，为用户大大节省了下载时间和费用。由于H.264技术中的高精度亚像素运动补偿、多针预测、去块滤波器等技术，使得在获得高压缩比的同时，也能够获得高质量、高流畅度的图像。

此外，在网络传输和操作方面，H.264解决了不稳定网络环境下的丢包等问题，并提供了网络抽象层，使得H.264文件可以在互联网、CDMA、WCDMA等不同网络上进行无误、流畅的传输。并且H.264采用了简洁的设计，不用繁琐麻烦的选项就可以获得比之前标准更多的压缩性能。

4 展望：机遇和挑战并存

综观世博全局，安防行业未来主要会向几个方向发展：一是前端产品趋向智能化、高清化、行业化发展。像世博会这种大规模的活动，人流、车流致密复杂的情况下，就迫切需要前端设备可以代替人来分析一些事物，对遗留物体、人流统计、可疑车辆、非法闯入等行为进行分析识别；近几年网络技术的飞速发展，如：联通CDMA无线通信网络系统快速优化提升，前端视频监控设备逐渐从模拟监控设备转向数字化、网络化，随着高清图像传感器技术、视频压缩编码技术、大容量存储技术、计算机及宽带网络技术的不断提高，以及市场基础的不断膨胀，高清的时代即将到来。科技带来的发展是翻天覆地的，未来是科技和智能的未来。二是与“互联网、通讯网、物联网”三网结合，这三者带来的将是远程监控、移动监控和感知监控，世博会中物联网的概念被广泛提及，作为其基础的RFID技术在世博门票、手机票的应用中得到验证。三网结合，必将使生活更加智能和便捷。