先介绍计算机网络基础知识，再分析网络视频监 控系统的架构、原理与维护。 第6章 网络视频监控系统 先介绍计算机网络基础知识，再分析网络视频监 控系统的架构、原理与维护。

6.1 网络视频监控系统概述 所谓网络视频监控系统，顾名思义，就是将传统意义上的视频监控系 统与计算机网络有机结合而成的监控系统，拥有全新的概念与最新的 架构，代表当今监控系统的潮流方向。从另一个角度看，它又是在标 准多媒体监控系统的基础上逐渐发展、衍变而来的。它们内部的架构 大同小异，只是在信号的传输形式上，网络视频监控系统借助于网 络，更先进、灵活。 网络视频监控系统利用计算机网络进行视频监控系统的音、像与数据 信号的控制、传输，以实现通过网络中任意一台计算机由其音/视频 采集卡来进行音像与数据信号的采集、压缩、传输与存储；或利用网 络摄像机内置的接口（符合网络传输协议），将图像、声音信号以媒 体流的形式直接传输到网络中，用户只需借助互联网PC，即能随意调 看、监听从网络传来的任意一台摄像机摄取的画面与其内置监听头采 集的现场声音；若有需要，还能对摄像机的云台与电动变焦镜头进行 调控。除此之外，拥有门禁/报警、消防自动喷淋等功能的网络视频 监控系统，还能传输门禁刷卡数据、报警信号与红外/烟雾传感器在 其监控范围中采集的模拟量数据等。

6.2 计算机网络基础知识 所谓计算机网络，就是将不同地理位置、有独立功能的多个计 算机系统，先以物理方式（通信设备与线路）进行硬连接，其 后再辅以功能完善的网络软件（网络通信协议、操作系统、信 息交换方式等），以实现网络中的资源共享。 由计算机网络带来的好处与快捷人皆共知。然而，在共享网络 资源时，人们常会抱怨网络的速度太慢。引起网速过慢的原因 是多种多样的： ① 跨网络体系传输时，受到两个网络间传输线路带宽的限 制； ② 对等网传输数据时，网络设备落后； ③ 在传输实时图像数据时，受带宽影响而出现明显的马赛克 或卡通现象，其传输的图像幅面由此也比较小； ④ Modem进行拨号上网时，受其最高接入速率与所访问站点 最大吞吐量的限制，进入漫长的等待过程等。

6.2.1 网络传输介质 如前所述，网络的建立首先需要物理通道的连接， 这就需要用于信号传输的载体——网络传输介质。 6.2.1 网络传输介质 如前所述，网络的建立首先需要物理通道的连接， 这就需要用于信号传输的载体——网络传输介质。 从传输方式上，传输介质分为有线介质与无线介 质。有线介质又有铜缆双绞线、同轴电缆、光纤等 类型；而无线介质则包括射频、微波、红外线、激 光等类型。每种介质与传输方式都有其自身的特 点。有线介质经常被用于局域网中，其性能稳定可 靠，应用的技术也比较成熟；无线介质的传输是在 开放的空间进行，应用起来灵活方便，受工程环境 的影响比较小，特别适于不宜铺设电缆的地方。

6.2.2 各类型网络 从理论上讲，若三台以上的计算机要进行相互 通信，就需要连成网络。而对网络而言，按照 不同的传输技术与网络规模，有各自不同的类 型。

1．按照传输技术分类 传输技术有两种类型：广播式传输和点到点方式传输。所以，网络可分为广播式网络 与点到点网络。 （1）广播式网络 广播式网络（Broadcast Network）仅有一条通信信道，由网络上所有的机器共享。广播 式网络按某一种语法规则来进行组织分组和包发送短消息，可由任何联网的计算机发 送并被其他所有联网的计算机接收。其分组的地址字段会提示该分组应被哪台计算机 接收，收到分组后，各计算机将检查其地址字段，若是发送给它的则处理该分组，反 之将丢弃。广播式网络允许在地址段中使用一段特殊代码，使其分组发送给所有目 标。代码的分组发出后，网络里面的每台计算机会对其进行接收与处理。这种功能使 广播式网络成为真正意义上的网络广播。 此外，广播式网络还拥有向计算机子集发送短消息的功能，而剩下的n1位地址字段存 放组号。每台计算机可以注册到任意组或所有的组。当某一分组被发送给每个组时， 它被发送到所有注册到该组的计算机中。 （2）点到点网络 点到点（peer-to-peer）网络由一对对计算机之间的多条连接构成。为了能从源端到达 目的端，这种网络上的分组可能必须通过一台或多台中间计算机的接力。由于可以有 多条传输路径，并且可能的长度也不一样，因此在点到点网络中，路由算法十分重 要。一般来讲，小型的、地理上处于本地的网络采用广播方式，而大型的网络采用点 到点方式。

2．按照网络规模分类 网络的规模可大可小，根据网络规模的大小或 传输距离的远近，可以将网络分为局域网、城 域网、广域网和因特网。因为在不同的连接距 离下，所使用的网络技术通常也是不一样的， 因而网络的结构也各式各样。

（1）局域网 计算机网络技术是计算机技术和通信协议相结合的产物，通过 计算机网络，可以将分散在各处的计算机紧密地联系在一起。 局域网作为计算机网络的组成部分，在组建计算机网络中具有 重要的地位。计算机网络利用通信协议和通信线路，将分散在 各地的具有自主功能的计算机有机地连接起来，以功能完善的 软件（网络通信协议和网络操作系统等）实现网络资源的共 享。因此，局域网是局限于一定地理范围的计算机网络，既可 以是两台计算机的简单网络，也可以是大型企业中多台计算机 组成的复杂网络。 局域网由网络硬件与网络软件组成。网络硬件构成局域网的物 理实体，网络软件实现局域网的各种功能。局域网网络硬件一 般由服务器、工作站、网卡、计算机外设、传输介质、网络互 联设备等组成。而网络软件是实现网络功能必不可少的软件环 境，用于控制和分配网络资源，实现网络中各种设备之间的通 信，管理网络设备，实现网络应用等。网络软件包括网络操作 系统、网络协议、网络管理软件和网络应用等。

（2）城域网 城域网（MAN，Metropolitan Area Network）通 常是指能跨越多个城市的网络，其覆盖范围在 几十至一百千米，因此，从某种意义上说，城 域网是一种大型的局域网，通常使用与局域网 相似的技术。但是，之所以把城域网单独列为 一类，主要是因为已经有了一个新的且正在被 实施的标准，即分布式队列双总线DQDB （Distributed Queue Dual Bus）标准，又称 IEEE802.6标准，DQDB由两条单向总线（电缆） 组成，所有的计算机都连接其上。城域网的覆 盖面比局域网大，可以有多种传输介质。

（3）广域网 广域网（WAN ，Wide Area Network）能根据需要连接横跨较大距离的许多 局域网，如连接多个洲的多个国家或多个城市。广域网包含想要运行用户应 用程序的所有机器（主机（host）），并可能会用到所有的传输介质。主机 通过通信子网进行连接，而子网的功能是把消息从一台主机传到另一台主 机，就好像电话系统把声音从讲话方传到接收方一样。通过把网络的通信部 分（子网）和应用部分（主机）分开，整个网络的设计就简化了。 在大多数广域网中，子网由两个不同的部件组成，即传输线和交换单元。交 换单元是一种特殊的计算机，也被称作路由器（router），用于连接两条或更 多的传输线。当数据从输入线到达时，交换单元必须选择一条输出线以传递 它们。在这个模型中，每个主机都被连接到一个带有路由器的局域网上。通 信线路和路由器（但不包括主机）的集合组成子网。在大多数广域网中，网 络包含大量的电缆或电话线，每一条都连接一对路由器。如果两个路由器间 没有电缆连接而又希望进行通信时，则必须使用间接的方法，即通过其他路 由器。当通过中间路由器把分组从一个路由器发送另一个路由器时，分组会 完整地被每个中间路由器接收并存放起来。当需要的输出线路空闲时，该分 组就被转发出去。使用这种原理的子网被称作点到点（peer-to-peer）、存 储—转发（store-and-forward）或分组交换（packet-switched）子网。几乎所 有的广域网都使用存储—转发子网。

（4）因特网 世界上有许多网络，而且常常使用不同的硬件 和软件。一个网络上的用户经常需要和另一个 网络上的用户通信，这就需要连接不同的、而 且往往是不兼容的网络。有时候使用被称作网 关（gateway）的机器完成连接，并提供硬件和 软件的转换。互联的网络集合就称为因特网 （Internet）。 常见的因特网是通过广域网连接起来的局域网 的集合，实际上相当于把上述广域网中的“子网 “换作“广域网”，是一种更广泛的网络。

6.2.3 网络拓扑结构 在构造网络的过程中，需根据不同的应用环境 对网络的布线、使用的软件、网络的拓扑结 构、传输介质、设备等进行选择。通常可以用 网络的物理布局和逻辑特征来描述其拓扑结 构。这里，物理布局指的是如何进行网络布 线，与信号如何在不同结点间进行传输无关。 实际应用中，存在很多种不同的物理拓扑型 式，但总的来说可以划分为4种：总线型 （Bus）、环型（Ring）、星型、混和型。逻辑 特征即点与点之间进行传输的方法。

（1）总线型拓扑结构 总线型拓扑结构使用一条数据传输线作为传输介 质，网络上所有的结点通过相应的硬件接口直接 接到这条数据传输线上，如图6-1所示。 总线型拓扑结构的优点是结构简单，安装方便， 结点的添加和删除都比较方便；缺点是故障诊断 和隔离困难，总线上的任何一点出现故障都会导 致网络瘫痪。

（2）星型拓扑结构 星型拓扑结构将中心结点的中心与各结点连接 起来，各结点与中心结点通过点到点的方式连 接。其优点是网络组建容易，容易检测与隔离 故障，缺点是整个网络对中心结点的依赖性， 如果中心结点发生故障，将导致整个网络瘫 痪。

（3）环型拓扑结构 环型拓扑结构是将各相邻 结点互相连接，最终形成 闭合环，所有结点共享一 条物理通道，数据在结点 之间单向传输，如图6-2所 示。 环型拓扑结构的优点是网 络的结构简单，传输确 定，可以构成实时性较高 的网络。缺点是环中某一 结点的故障将导致网络瘫 痪，而且网络结点的添 加、退出及环路的维护和 管理都比较复杂。

（4）混合型拓扑结构 总线型拓扑结构、环型拓扑结构和星型拓扑结构是局域网的三 种基本体系结构，一般用于组建网络计算机数量比较少的局域 网。当网络较多时，往往不采用单纯的某一种基本体系结构， 而是采用在这三种基本拓扑结构的基础上进行扩展而形成的混 合型拓扑结构。 ① 树型拓扑结构是从星型结构演变来的，网络各结点按一定 的层次连接起来，形状像一棵倒置的树，易于扩充，故障隔离 比较方便。 ② 星型—总线型拓扑结构是由星型和总线型结构组合而成。 星型—总线型拓扑结构在一定程度上改善了星型结构过分依赖 中心结点的缺陷，使得某一中心结点的故障只影响到该中心结 点所连接的计算机。 ③ 星环型拓扑结构是由星型和环型结构组合而成，具有星型 结构易于诊断和隔离的优点，还能改善单纯星型结构和环型结 构的缺点。

6.2.4 网络参考模型与TCP/IP协议 计算机网络的硬件设备是承载计算机通信的实体。然而，当网络的硬 件设备按前述的拓扑结构进行物理连接后，又是如何有序地完成计算 机之间的通信任务呢？ 具体地说，共享计算机网络的资源，以及在网络中交换信息，需要实 现不同系统中的实体的通信。实体包括用户应用程序、文件传送包、 数据库管理系统、电子设备及终端等，系统包括计算机、终端和各种 设备等。一般说来，实体是能发送和接收信息的任何东西，而系统是 物理上明显的物体，系统包含一个或多个实体。两个实体要想成功地 通信，必须具有相同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流，都必 须遵从有关实体间某种互相都能接受的一些规则，这些规则的集合称 为协议，即两实体间控制数据交换的规则的集合。 所谓的协议，就像人与人交流的语言一样，是计算机网络通信实体之 间的语言。不同的网络结构可能使用不同的网络协议，不同的网络协 议设计也就造就了不同的网络结构。下面将从计算机网络协议的参考 模型开始，逐一介绍局域网、广域网、因特网的计算机网络通信协 议。

1．ISO/OSI参考模型 为了实现不同厂商生产的网络产 品之间的网络通信，国际标准化 组织（ISO）于1981年正式公布 了一个网络体系结构作为国际标 准，称为开放式系统互联参考模 型（Reference Model of Open System Interconnection），简称 ISO/OSI参考模型或OSI/RM。 ISO/OSI参考模型将整个网络的 功能划分为物理层（Physical Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、网络层（Network Layer）、传输层（Transport Layer）、会话层（Session Layer）、表示层（Presentation Layer）和应用层（Application layer）等7个层次。如图6-3所 示。

在ISO/OSI参考模型中，最高层是应用层，面向用户提供应用服务；最低层是物理层，连接传输介质实现数据传输，如图6-4和表6-1所示。 层 次 功 能 物理层 负责在传输介质上传输数据比特（bit）流，提供为建立、维护和拆除物理链路连接所需要的各种传输介质、通信接口特性等 数据链路层 负责监督相邻网络结点的信息流动。加强物理层传输原始比特流的功能，使之能够为网络层提供无错数据 网络层 管理路由策略，确定分组从源端到目的端如何选择路由 传输层 完成资源子网两结点之间的直接逻辑通信，实现通信子网端到端的可靠传输 会话层 利用传输层提供的端到端的服务向表示层或会话用户提供会话服务 表示层 表示层以下的各层只关心可靠的传输比特流，而表示层关心所传输的信息的语法和语义，完成一些特定的功能 应用层 负责与用户和应用程序进行通信，包含了各种应用协议和服务

2．TCP/IP 体系结构 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Interconnection Protocol，传输控制协议/网际协议） 是20世纪70年代中期，美国国防部为了ARPAnet开发的网络体系结构和协议标准，并以 此为基础组建了世界上规模最大的计算机因特网Internet。TCP/IP体系结构包含网络接 口层、网际层、传输层和应用层等4个层次。 （1）网络接口层 TCP/IP体系结构的最低层是网络接口层，也称网络访问层，对应ISO/OSI参考模型的物 理层和数据链路层。TCP/IP体系结构没有定义具体的网络接口协议，旨在提供灵活性， 以适应各种网络类型。 （2）网际层 TCP/IP体系结构的网际层对应ISO/OSI参考模型的网络层。网际层主要是处理来自传输 层的分组，将分组形成数据包（IP数据包），并为该数据包进行路由选择，最终将数 据包从源主机发送到目的主机。 （3）传输层 TCP/IP体系结构的传输层提供应用程序间（即端到端）的通道，其功能是利用网络层 传输格式化的信息流，提供连接的报务。传输层对发送的信息进行数据包分解，保证 可靠性传送并按序组合。 （4）应用层 TCP/IP体系结构的最高层是应用层，对应ISO/OSI参考模型的应用层、表示层和会话层， 用于提供网络服务，如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。

3．TCP/IP与Internet的关系 当TCP/IP协议形成网络传输的一种标准时，Internet这一术语开始得到 普遍的应用。Internet迅猛发展，规模越来越大，成为在世界范围内被 互联在一起的所有网络的总称，由最初的网间协议（IP）将各个物理 网络连接成一个单一的逻辑网络。由于进行Internet连接需要TCP/IP， 因此越来越多的组织对TCP/IP感兴趣，他们认为该协议可以适用于其 他的网络。 由于TCP/IP本身就存在于Internet中，且其使用受到一些军事单位的控 制，所以它的普及并不是很快，但它本身一些重要的特点使其能满足 世界范围的数据通信。 ① 开放式协议。TCP/IP可免费使用，且与具体的计算机硬件和操作 系统无关，因此，利用TCP/IP来统一不同的硬件和软件是很理想的。 ② 与网络硬件无关。TCP/IP的这一特点使其可适用于以太网、令牌 环网、拨号网、X.25网络及任何其他类型的物理传输介质。 ③ 通用的寻址方案。TCP/IP的这一特点使其可以在如Internet等网络 中唯一地寻址，找到其中的任何一个联网设备。

4．TCP/IP协议 TCP/IP协议具有很强的灵活性，支持任意规模的网络，使用IP地址来唯一标识网络计算 机。在使用TCP/IP协议组建局域网时，一般需要进行IP地址的规划和一些TCP/IP协议项 （包括IP地址、子网掩码、默认网关等）的设置。TCP/IP协议采用分组交换方式进行数 据传输。所谓分组交换，即数据在传输时分成若干段，每一数据段称为一个数据包。 TCP/IP协议的基本传输单位是数据包。 使用TCP/IP协议进行数据传输的过程如下： ① 由TCP协议把数据分成若干数据包，给每个数据包写上序号，以便在接收端将数据 还原成原来的格式。 ② IP协议给每个数据包写上发送和接收的地址，一旦写上源地址和目的地址，数据包 就可以在物理网上传送数据了。IP协议还具有利用路由算法进行路由选择的功能。 ③ 数据包可以通过不同的传输途径（路由）进行传输，由于路径不同，加上其他的原 因，可能出现顺序颠倒、数据丢失、数据失真甚至重复的现象。这些问题都由TCP协议 来处理，它具有检查和处理错误的功能，必要时还可以请求发送端重发。 因此，在TCP/IP通信协议中，IP协议负责数据的传输，而TCP协议负责数据的可靠传 输。计算机网络还有很多协议，如AppleTalk、SNA协议、DLC协议等。这些协议一般用 于一些特定的场合，如AppleTalk是一种用于连接Macintosh计算机的协议群。在组建计 算机网络时，应根据实际情况选择需要的通信协议。

6.2.5 令牌环网/IEEE 802.5 比较项目 IBM令牌环网 IEEE 802.5 数据速率 4.16Mbps 最大网段长度 260米（STP）/72米（UTP） 250米 拓扑结构 星型 没有指 传输介质 双绞线 信号机制 基带   访问控制 令牌传递 编码方法 差分曼彻斯特编码 令牌环网是IBM公司于20世纪 70年代开发出来的，至今仍然 沿用于IBM内部局域网。令牌 环网在局域网中的流行性仅次 于以太网，它还有一种变形， 就是令牌总线/IEEE 802.5。 令牌环网的传输介质主要基于 屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线两 种。其拓扑结构可以有多种： 环型（最典型，是原意）、星 型（实际中采用得最多）、总 线型（一种变形）。 实际上，IEEE 802.5的定义是在 IBM令牌环网的基础上进行总 结、统一的结果。可以这样理 解，IBM令牌环网是具体应用 的一种方案，实际上几乎是唯 一在实际中应用的方案，而 IEEE 802.5则是一种抽象的群体， 它们的异同见表6-2。

1．存取方法——令牌环控 （1）首先，令牌环网在网络中传递一个很小的帧，称为“令牌”，只 有拥有令牌环的工作站才有权力发送信息； （2）令牌在网络上依次传递； （3）当工作站要发送数据时，等待捕获一个空令牌，然后将要发送 的信息附加到后边，发往下一站，如此直到目标站，最后将令牌释放； （4）如果工作站要发送数据时，经过的令牌不是空的，则等待令牌 释放。 为了让大家更好地理解这种存取方法，我们在此构造一个例子： ① 假设有10个人围成一圈，他们无法交谈，只能通过写字来交谈。 然而为了能够有序地交谈，给他们每人一个空信封； ② 这个空信封在他们之间依次传递； ③ 当有人要说话时，等空信封传在面前，将写好的纸放入信封，在 信封上写上接收人的号数，然后往下传；当接收人看到后，从中取出 纸，擦去信封外的号数。这样还原成一个空的信封，继续依次向下传 递； ④ 如果有人要说话时，信封没到面前或信封不是空的，则只有等待。

2．与以太网的比较 令牌环网可以定制每个站持有令牌的时间，使 得整个网络是“确定性”的。但其协议过于复杂， 所以造成了不必要的带宽开支，使得令牌环网 的速度比以太网慢得多。 我们一起来对以太网、令牌环网以及其变形令 牌总线进行一个综合的比较，见表6-3。

比较项目 IEEE 802.3以太网 IEEE 802.5令牌环网 IEEE 802.4令牌总线 协议复杂性 碰撞解决较复杂 令牌和环维护复杂 最复杂 访问确定性 不确定 确定 支持优先级 不支持 支持 模拟技术 碰撞检测使用 完全数字化 大量使用 数据速率 10-1000Mbps 4.16Mbps 1,5,10Mbps 通信介质 均可 宽带同轴电缆 可靠性 好 较好 不好 轻负载时网络性能 无延迟 有延迟 重负载时网络性能 急剧下降   安装 简单 较复杂 复杂 使用广泛性 广泛 一般 不常用 适用场合 中等负载情况下 重负载，要求实时 实时性要求极高

6.2.6 光纤分布式数据接口 光纤分布式数据接口（FDDI，Fiber Destributed Data Interface），是由美国国家标准协会X3T9.5委员会 制定的光纤环网标准，采用类似令牌环网的协议， 用光纤作为传输介质，数据传输速率达100 Mbps， 环路长度可扩展到200千米，连接的站点数可以达 到1 000个。 FDDI网络在过去的10年中有了迅速的发展，主要的 网络产品制造商有DEC、AT&T等，如图6-5所示。绝 大部分的FDDI都是用于局域网的骨干网。

FDDI采用双环体系结构，两环上的信息反方向 流动，其中一环称为主环，另一环称为次环。 在正常情况下，主环传输数据，次环处于空闲 状态。双环设计的目的是提供高可靠性和稳定 性。其结构如图6-6所示。

1．FDDI的传输介质 FDDI采用光纤作为主要的传输介质，它定义了单模 光纤和多模光纤两种。 “模”是以一定角度进入光纤的束光。多模光纤采用 发光二极管作为光源，而单模光纤采用激光作为光 源。 多模光纤允许多“模”光在光纤中传播，因为每一 “模”光进入光纤的角度不同，它们到达光纤另一端 的时间也不同。这种特性称为模分散。模分散技术 限定了多模光纤的带宽和距离。 单模光纤则只允许一束光传播。由于只使用一束 光，没有模分散的特性，因此，单模光纤有能力提 供更高的传输性能和更远的距离。

2．FDDI的站点连接 FDDI的一大特点是其设备可以采用多种方法连接。 FDDI定义了单连接站点（SAS）、双连接站点 （DAS）和集线器三种类型的设备。 单连接站点只能通过集线器连接到主环上，这种连 接方式的主要优点是当单连接站点与主环的连接中 断后，对环路没有影响。单连接站点是一个单纯的 利用FDDI环通信的设备。 双连接站点有两个端口，它们通过DAS形式连接到 FDDI的双环上，而且每个端口都能分别与主环和次 环连接。当然，如果采用双站点连接的设备与主环 或次环的连接出现问题，将直接影响FDDI的环路结 构。其连接如图6-7所示。

3．FDDI的双环结构 FDDI的主要容错特性是双环结构。当双环上的 一个站点失效时，双环自动回绕成单环，如图 6-8所示。

4．铜缆分布式数据接口CDDI 为了使得FDDI能够更加有用，又制定了铜缆分 布式数据接口CDDI标准。铜缆分布式数据接口 是FDDI协议在铜轴双绞线上的实现。与FDDI一 样，它的传输速率为100 Mbps，也采用双环体 系结构提供冗余特性。CDDI支持的工作站与集 线器间的最大距离为100 m。

6.2.7 PPP点对点协议 PPP点对点协议主要用于“拨号上网”的广域连接模式。一般来说，一些无法使 用专门的网络线连接的双方（如家庭用户、移动用户）需要广域相连接的时 候，就可以借助分布最广的公用交换电话网来实现，如图6-9所示。 终端通过调制解调器的调制，将要传输的数字信号调制成模拟信号，然后通 过模拟的PSTN线路传输到目的地。图中的笔记本电脑虽然没有画出调制解调 器，但并不是说它就不需要，而是考虑到现在市场上的笔记本电脑一般是内 置了调制解调器的原因而故意作的调整。 让我们来想想，平时浏览因特网上的网页的时候，首先通过调制解调器连接 到电话线上，然后将在远方服务器的内容通过电话线传送到自己的计算机中 来。或者，当大家要发送电子邮件的时候，就将写好的电子邮件从电话线中 传送出去。另外，两个不同城市的两台计算机要互相传送数据，也可以通过 装在两台计算机上的调制解调器，让其中一台呼叫另一台（拨打它的电话号 码）而建立点对点的连接。 迄今为止，拨号上网还是绝大多数的家庭用户和小型办公室用户广域连接的 最常用的手段。但是因为通过的是模拟线路，所以传输速度较慢。

6.3 网络摄像机 网络摄像机的应用，使图像监控技术有了一个质的 飞跃： 6.3 网络摄像机 网络摄像机的应用，使图像监控技术有了一个质的 飞跃： 网络的综合布线代替了传统的视频模拟布线，实现 了真正的三网（视频、音频、数据）合一； 网络摄像机即插即用，工程实施简便，系统扩充方 便； 跨区域远程监控成为可能，特别是利用因特网，图 像监控已经没有距离限制，而且图像清晰，稳定可 靠； 图像的存储、检索十分安全、方便，可异地存储、 多机备份存储及快速非线性查找等。

6.3.1 网络摄像机的结构 网络摄像机一般由镜头、图像传感器、声音传 感器、A/D转换器、图像编码器、声音编码器、 控制器、网络服务器、外部报警、控制接口等 部分组成。

1．镜头 镜头作为网络摄像机的前端部件，有固定光 圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等种类， 与模拟摄像机相同。

2．图像、声音传感器 图像传感器有CMOS和CCD两种模式。CMOS即互补性金属氧化物半导 体，由硅和锗两种元素组成，通过CMOS上带负电和带正电的晶体管 来实现基本的功能。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记 录，解读成影像。CMOS相对于CCD最主要的优势就是非常省电。其 耗电量只有普通CCD的1/3左右。CMOS在处理快速变换的影像时，由 于电流变换过于频繁而过热。暗电流抑制的好就问题不大，如果抑制 的不好就十分容易出现杂点。 CCD图像传感器由在单晶硅基片上呈二维排列的光电二级管及其传输 电路构成。光电二极管把光转化成电荷，再经转化电路传送和输出。 通常，传送优良图像质量的设备都采用CCD图像传感器，而注重功耗 和成本的产品则选择CMOS图像传感器。但新的技术正在克服每种器 体固有的弱点，同时保留适合于特定用途的某些特性。 声音传感器即拾声器（或麦克风），与传统的话筒的原理一样。

3．A/D转换器 A/D转换器的功能是将图像和声音等模拟信号转 换成数字信号。 基于CMOS模式的图像传感器模块有直接数字信 号输出的接口，无需A/D转换器；而基于CCD模 式的图像传感器模块也有直接数字输出的接 口，亦无需A/D转换器，但由于此模块主要针对 模拟摄像机设计，只有模拟输出接口，故需要 进行A/D转换。

4．图像、声音编码器 经A/D转换后的图像、声音数字信号，按一定的格 式或标准进行编码压缩。编码压缩的目的是为了便 于实现音/视频信号与多媒体信号的数字化，便于 在计算机系统、网络及万维网上不失真地传输信 号。 目前，图像编码压缩技术有两种：一种是硬件编码 压缩，即将编码压缩算法固化在芯片上；另一种是 基于DSP的软件编码压缩，即软件运行在DSP上进行 图像的编码压缩。同样，声音的压缩亦可采用硬件 编码压缩和软件编码压缩，其编码标准有MP3等格 式。

5．控制器 控制器是网络摄像机的心脏，肩负着网络摄像 机的管理和控制工作。如果是硬件压缩编码， 控制器是一个独立部件；如果是软件编码压 缩，控制器是运行编码压缩软件的DSP，即两者 合而为一。

6．网络服务器 网络服务器提供网络摄像机的网络功能，采用 RTP/RTCP, UDP, HTTP, TCP/IP等相关网络协议，允 许用户从自己的PC机上使用标准的浏览器，根 据网络摄像机的IP地址对网络摄像机进行访问， 观看实时图像，以及控制摄像机的镜头和云 台。

7．外部报警、控制接口 网络摄像机为工程应用提供了实用的外部接口，如控制 云台的485接口、用于报警信号输入/输出的I/O口。例 如，红外探头发现有目标出现时，发报警信号给网络摄 像机，网络摄像机自动调整镜头方向并实时录像；另一 方面，当网络摄像机侦测到有移动目标出现时，亦可向 外发出报警信号。 网络摄像机的基本原理是：图像信号经过镜头输入、声 音信号经过麦克风输入后，由图像传感器的声音传感器 转化为电信号，A/D转换器将模拟电信号转换为数字电 信号，再经过编码器按一定的编码标准进行编码压缩， 在控制器的控制下，由网络服务器按一定的网络协议送 入局域网或Internet。控制器还可以接收报警信号及向外 发送报警信号，且按要求发出控制信号。

6.3.2 具体实现方法 网络摄像机不仅可基于计算机局域网用于区域监控（如住宅小区监控，办公 楼、银行、商场等传统监控），而且也能通过Internet用于新型、跨区域远程 监控及网上展示，如远程看护、无人值守的通信机房监控、旅游景点网上演 播、产品网上展览等。 以广州安居宝科技有限公司完全自主开发的网络摄像机为例，系统有如下一 些特点： ① 把图像进行M—JPEG编码压缩，通过网络利用TCP/IP协议进行传输；通过 网络摄像机或镜头、云台和其他外部设备进行操作控制； ② 内置一个RJ—45接口该接口可接10M/100M自适应以太网卡，可通过网络 实现远程接口；一个并行I/O口可以连接外部传感器进行自动报警，也可以 对外部设备进行控制或进行联动报警；一个RS—45串口，可以对镜头、云台 进行控制，或连接其他外部设备； ③ 内嵌Web server，允许用户从PC机使用标准的浏览器对各窗口进行操作； 具有单独的安全机制，可以对操作本摄像机的用户进行分级别的权限验证； ④ 有中心的集中式管理与控制的监控网及无中心的分布式监控网；内置实 时操作系统，支持软件下载和配置设置，方便升级和操作管理。

6.4 网络传输设备 计算机网络都是通过各种网络传输设备连接起 来的。这些设备被称为连通硬件。其中，局域 网（LAN）中的传输设备主要有网卡、转发器、 多站访问单元、集线器、路由器、桥式路由 器、转换器；广域网（WAN）主要包括多路 器、信道组、专用网、调制解调器、访问服务 器和路由器。只有了解了这些网络设备的基本 功能，才能较好地配置网络，从而建立网络视 频监控系统或是实现基于网络的分控。

1．网卡 网卡，全称为网络接口卡（Network Interface Card），是用于连接计 算机与传输媒介的物理板卡，通常安装于计算机的扩充槽中，有些则 直接集成在计算机主板上。从性质上说，网卡也是一种网络收发器或 传输媒介适配器。计算机装上网卡再通过相应的网络连线，才可以与 其他同样配上网卡的计算机共同构成局域网。 网卡一方面通过ISA或PCI总线与计算机连接，另一方面又同时与光纤 或电缆等通信介质连接。因此，网卡既可以把计算机内的各种数据传 送到网络介质上，又可以从网络上接收各类数据信息。 网卡在网络中起着极为重要的作用：准备数据、发送数据、控制数据 流量和接收数据。在工作中，计算机首先告诉网卡将要发送的数据， 并为没有缓冲区的网卡分配好内存；然后，当网卡接收到要发送数据 的信息后，如果自身不忙就会告诉计算机自己已经准备好；最后，网 卡通过总线接口从计算机内存中将数据搬移到网卡。由于网卡的处理 速度一般都比较慢，所以网卡在传递数据前，需要和对方就发送数据 的速度、最大的数据帧大小、发送数据时的时间间隔、等待数据确认 的时间、每次数据确认前发送的数据量等进行协调，一旦所有这些因 素都被协调好，网卡就开始向网络上传输数据了。

2．转发器 转发器将两个或多个电缆连接起来，并将所有 的输入信号重新传输到其他段上。其主要功能 包括：扩展网络段，使结点的数目不再受到电 缆短的限制；不停地检测网络上的问题，并能 连接其他网络设备上的结点。转发器的优点在 于它很廉价，但是由于要向所有的输出段发送 信号，因而使网络更加繁忙，降低了传输效 率。

3．多站访问单元 多站访问单元（MAU，Multi-station Access Unit） 用于连接令牌环网，是连接令牌环网的核心设 备，它工作在OSI参考模型的物理层和数据链路 层，在令牌环路上将数据帧从一个结点向环中 下一个结点传送。

4．调制解调器 如果用户没有局域网环境（例如，只有一两台计算机，也没有其他局域网接入设 备），仅仅通过电话线也是可以与其他异地计算机连成网络的。在这种情况下，计算 机需通过调制解调器（Modem，即Modulator和Demodulator的组合词）并借助电话网 （PSTN）或综合业务数字网（ISDN）接入网络，即计算机信息在发送时先经模拟或数 字调制，在接收端再经过与发送端相反的解调过程，即可形成计算机能识别的数字信 号。这样，如果在某个孤立的站点安装有多媒体视频监控系统或支持拨号访问的硬盘 录像系统，在远端通过电话拨号，就可以在自己的计算机上看到该站点监控的现场画 面了。如图6-10所示，为调制解调器外观图。 Modem具有内置式和外置式两种。其中，内置式又分为插卡式和主板集成式。插卡式 Modem可插于计算机主板的ISA或PCI插槽上，主板集成式则直接做于计算机的主板上。 它们都是通过板卡上的RJ—11接口与外来电话线相连接，同时还有一个环出RJ—11接 口用于连接电话机；外置Modem通过RS—232接口及连接电缆与计算机的RS—232接口 （即“串口”）相连接，另外，除了RS—232口和两个RJ—11电话线接口外，外置Modem 还有一个外接电源接口，因为它需要通过外接电源来供电。 Modem的主要指标是数据传输速率，早期Modem的传输速率只有300~1 200 bps，而如 今Modem的传输速率已可达56 Kbps。另外，在实际的网络传输中，数据传输速率与电 话线路上的噪声直接相关，电话线路的质量差分直接影响数据传输速率；与进行通信 的两端设备有关，若高速通信设备与低速通信设备相连时；通信速度以低速通信设备 为准；还与用户使用何种系统及硬件配置有关，系统不同，通信速率也会不同。

5．中继器 中继器（Reprater）工作在OSI参考模型的物理层。当信号在媒 介上经长距离传输而变得越来越弱时，就要使用中继器。它可 以对数据脉冲进行放大和整形，以消除衰减和失真。实用中， 中继器只适用于同一种或差异仅存在于物理层的网络之间的连 接，即只需要信号的整形放大就可以实现两个网络之间的耦 合。对于数据链路层以上的协议来说，用中继器连接起来的若 干段电缆与单根电缆是没有区别的（可能某处会稍许有一些延 时）。因此，中继器的主要功能在于延长电缆的有效连接长 度，还可以起到以太网拓扑结构的功能。简单的中继器在放大 有用信号时会将噪声一同放大，而质量好的中继器能首先将有 用数据提出，然后对数据信号进行放大。 由于中继器在物理层提供了大的驱动电流，因此适合于长距离 联网，但它对网络流量没有控制功能，在使用中应注意不能形 成环路，要遵守MAC协议的定时特性，不能用中继器将电缆无 限连接。

6．集线器 集线器（HUB）是一种特殊的中继器，有多个输入和输 出端口，用来在媒介段间的中央点进行连接，以星型拓 扑结构连接网络结点。它可将多个不同介质段连到一 起，而不会引起严重的杂波和干扰。因此从物理结构上 看，集线器相当于将所有连接计算机的网线集结在一 起，是所有网线的一个“集结点”。通常有非延加集线 器、可延加集线器和智能型集线器3种。可延加集线器 也被称作有源集线器，即有放大信号的功能，因而可以 有效地延长信号的传输距离。 常见的集线器有4口（即具有4个RJ—45接口）、8口、 16口和32口型。根据适用网络传输速度的不同，集线 器又可分为10 M、10/100 M自适应和1 000 M自适应 型。通过把2个或2个以上的集线器级联，可以扩充网 络中的RJ—45接口数量，从而增加联网计算机的数量。

7．网桥 网桥（Bridge）工作在OSI参考模型的第2层（即数据链路层），是一种在该层实现网络互连的存储 转发设备。大多数网络（尤其是局域网）在结构上的差异体现在数据链路层的介质访问协议 （MAC）中，因而网桥被广泛地用于局域网的扩展项目中。网桥从一个网段接收完整的数据帧，进 行必要的比较和验证，然后决定是丢弃还是发送给另外的网段。转发前，网桥可以在数据帧之前增 加或删除某一些字段，但一般不进行路由选择过程，因此，网桥具有隔离网段的功能。智能型的网 桥甚至可以连接两个不同的网段，例如，连接以太网段和令牌环网段。在网络上适当地使用网桥可 以起到高速网络负载、提高整个网络传输性能的作用。 由于网桥工作在数据链路层，因此，它所连接的网络的覆盖范围不受以太网覆盖范围的限制，但对 于大型网络，两个最远的网段之间经过的网桥并不是任意的，一般不超过5个。否则，可能会使整 个网络的性能下降。 和中继器比较起来，网桥能完成更多的工作。网桥能够在数据帧上重生数据，而中继器却只能简单 地进行放大；可以检查每个数据帧的目标地址和源地址，并建立一个路由表；还能够有选择地传送 数据，因而可以有效地隔离网络的故障。 网桥中的路由表是这样建立的：首先判断数据帧是否有效，如果有效，则把数据帧的源地址和网桥 路由表中的地址进行比较；如果该地址在路由表中已经存在，就直接重生和传输数据帧，否则就把 该地址加入路由表中。由此可知，网桥路由表中最初是空的，随着网络数据的传输，计算机的地址 渐渐地增多，一旦所有的计算机都发送过信息，路由表中就存储了全部的地址。 当网桥进行数据转发时，路由表就显得很有用了，因为网桥会将路由表中存储的目标地址与数据帧 的源地址进行比较。当网桥接收到数据后，如果确认数据帧的目标地址和源地址在同一个网段，就 把该数据帧忽略，不再发给其他网段；如果目标地址和源地址不在同一个网段，就只把该数据帧发 给目标地址所在的网段，使数据不必发给其他无关的网段。这两种情况都有效地减小了网络的信息 流量。如果数据帧的目标地址不在路由表中，就将数据发给除源地址外的所有网段。

8．路由器 路由器（Router）与网桥的最大差别在于网桥实现网络互联发生在数据链路 层，而路由器发生在网络层，它主要用于连接不同的网络。路由器通过访问 网络地址（Network Address）（或者说是IP地址）对网络层上的数据和路由 数据帧进行交换，而不像网桥那样是利用物理地址（或者说是MAC地址）来 交换数据。因此，在网络层上实现网络互联需要相对复杂的功能，如路由选 择、多路重发及错误检测等均在这一层上用不同的方法来实现。路由器中也 有一个路由表，但它不像网桥中含有的物理地址那样，路由器中含有的是网 络地址，因而它能包含所有已知的计算机网络地址。当路由器收到数据帧 时，它会先检查该数据帧的目的地址，并通过对路由表的检查确定一条最佳 的传输路径，然后通过这条路径把数据帧发送给目的地址。 路由器还具有缓存数据的功能，因此它能够控制数据的流量，使发送端和接 收端的速度保证相互匹配，从而避免数据的丢弃；同时，它还可以对数据重 新进行分组和分段，当数据过大而使接收端无法接收时，路由器就将大的数 据帧分成小的数据帧，以便对方的接收，避免了重复发送。 与网桥相比，路由器的异构网互联能力、阻塞控制能力和网段的隔离能力等 方面都要强很多。路由器是局域网和广域网之间进行互联的关键设备，通常 的路由器都具有负载平衡、控制网络流量及提高系统容错能力等功能。一般 来说，路由器大都支持多协议，提供多种不同的电子线路接口，从而使不同 厂家、不同规格的网络产品之间，以及不同的网络之间进行非常有效的网络 互联。

9．网关 网关（Gateway）实现的网络互联发生在网络层之上（OSI参考 模型的第4~7层），因此它是网络层以上的互联设备的总称。 对于网络体系结构差异比较大的两个子网，从原理上来说，在 网络层以上实现网络互联是比较方便的。对于局域网和广域网 而言，下面三层的结构差异比较大，它们之间的耦合是十分复 杂甚至是不可实现的。在这种情况下，一般采用网关进行网络 互联。 选择网络互联的层次越高，互联的代价就越大，效率也会越 低。但是，网关却能够互联差异更大的异构网。以典型的大型 校园网为例，校园网通常是由主干网和若干段子网组成。主干 网和子网之间通常是由路由器进行连接，子网内部常常有若干 局域网，这些局域网之间采用中继器或网桥进行连接，而校园 网与其他网络的连接（如公用交换网络、卫星网络和综合业务 数字网络等）一般都采用网关进行互联。

6.5 局域网的安装与维护 局域网是为人们最熟悉的网络。安装局域网的 基本前提是各计算机内置有网络适配器（网 卡），并通过网线连接在一起，形成一个物理 “网”。

6.5.1 物理连接 要使各独立的计算机连成网络，首先就要在各计算 机内添置网卡。在断电的情况下打开机箱盖，并将 网卡插入到计算机主板上空闲的PCI插槽内，然后 固定网卡并重新盖好机箱盖。再将各网卡通过带有 RJ－45接头的网线经集线器连接到一起，构成星型 网络。如果是用同轴电缆联网，则不需要集线器， 而是通过T型BCN连接器用同轴电缆串接在一起，构 成总线型网络。这样，网络的物理连接即告完成。 常用的局域网是10 M/100 M以太网，在保证各计 算机的物理连接后，还要安装网卡的驱动程序，进 行网络的软件安装与设置。

6.5.2 安装网卡驱动程序 如果所用网卡支持即插即用，Windows 9x/NT系 统就会自动检测出网卡，我们只需根据网卡的 硬件安装向导来安装网卡驱动程序，并配置好 网卡资源。IRQ、I/O地址、DMA通道号等资源 是不能与其他硬件资源冲突的，当然在绝大多 数情况下，Windows9x/NT会自动设置好这些网 卡资源。若网卡不支持即插即用，则必须手工 安装。其方法是在“控制面板”中双击“添加新硬 件”图标，然后按照提示安装网卡附带的驱动程 序。

6.5.3 安装与设置软件 Windows9x系统具有完善的网络功能，全面支持广域网和局域网，使网络的连接工作变得简单、方 便。 6.5.3 安装与设置软件 Windows9x系统具有完善的网络功能，全面支持广域网和局域网，使网络的连接工作变得简单、方 便。 一般来说，简单的局域网具有Novell网、Windows 9x对等网和Windows NT网等三种典型组网方案。 其中，Windows 9x系统对等网络不使用专用服务器，但网络上的任何一个站点都可以看成是一个非 专用服务器。各站点既是网络服务提供者——服务器，又是网络服务申请者工作站，因此对等网络 又称点对点网络。Windows 9x对等网适用于站点不多、网络规模较小的单位。下面简要介绍 Windows 9x对等网的安装与设置。 ①“控制面板”中双击“网络”图标，然后在“配置”标签页中，按“添加”按钮。 ② 在要安装的网络组件栏中，选择“协议”，按“添加”按钮。 ③ 厂商栏选择“Microsoft”。在网络协议栏，根据需要选择网络协议，一般选择“IPX/SPX兼容协议”或 者“TCP/IP”协议。然后按“确定”按钮保存。 ④ 在要安装的网络组件栏中，选择“客户”，按“添加”按钮。 ⑤ 在厂商栏选择“Microsoft”。在网络用户栏，选择“Microsoft网络用户”。按“确定”按钮。 ⑥ 在要安装的网络组件栏中，选择“服务”，按“添加”按钮。 ⑦ 选择“Microsoft网络上的文件与打印机共享”，按“确定”按钮。 经过以上步骤，在“网络”的“配置”标签页的已经安装的网络组件列表中应该至少有四项内容： Microsoft网络用户、TCP/IP协议、IPX/SPX兼容协议和Microsoft网络上的文件与打印机共享。

⑧ 在“配置”标签页中点取“文件与打印机共享”按钮，设置“允许其他用户访问我的文件”和“允许其他计算机使用我的打印机”为有效的网络。 ⑨ 在“网络”的“标识”页中，设置“计算机名”、“工作组”及“计算机说明”，Microsoft 9x将使用以上信息在网络上识别你的计算机。通常，Microsoft 9x工作组只 是用户的逻辑组织，并不提供实际的物理组织或用户的分隔。它要求在本子网段有唯一的机器名称，因此联网的各计算机名不能重复，而工作组名一般 都取为相同，计算机说明则是对本计算机的简单描述。 ⑩ 在“网络”的“访问控制”标签页中，设置对共享资源的访问控制方式。有两种控制方式：共享级访问控制和用户级访问控制。一般选择共享级访问控制即 可。 完成以上设置后，按“确定”按钮，系统将根据用户的设置，完成指定网络组件的安装。在安装过程中，系统可能会要求用户插入Microsoft系统盘，复制一 些必需的文件，这时根据屏幕提示操作即可。 如果在前面安装了TCP/IP协议，在“配置”页已安装的组件列表中选取相应的TCP/IP协议，然后按“属性”按钮。进入“TCP/IP属性”后，在IP地址页中，选取“指 定的IP地址”方式，然后在IP地址域输入一个IP地址，如192.168.1.26（注意：在同一个工件组中，IP地址的前三个数应该一样，第四个数不能相同，否则会 有冲突）。子网掩码可设置为255.255.255.0。 在完成以上安装步骤后，关机重新启动，在计算机工作台面上应能看见标识为“网上邻居”的新图标。选取“网上邻居”，即可看见同一个工作组中的多台计 算机。网络连通后，即可分别设置要共享的资源，如硬盘、文件夹、打印机、光驱等。 资源共享安全方式有两种：共享级安全资源共享方式和用户级安全资源共享方式。Microsoft 9x对等网络资源在共享级安全机制下对所有的对等网用户一 样，只有只读和全权两种，用户只要知道共享资源的密码，就可在规定的权限内共享资源。Microsoft 9x对等网络资源在用户级安全机制下可以对不同的 对等网用户设置不同的权限，用户不但要知道共享资源密码，还要求进行用户身份的验证。 Microsoft NT是一种基于客户机结构的32位网络服务器操作系统，采用的是Microsoft 9x风格的界面。与Novell网相比，Microsoft NT网优良的性能和简便的网 络管理操作使其后来居上，越来越多的用户开始采用Microsoft NT来架构基于客户机/服务器结构的网络。 Microsoft 9x工作站在Microsoft NT网络中的连接与组建Microsoft 9x对等网络完全相同，只是要配置网络通信协议的属性。其方法是：在“控制面板”中双击 “网络”图标，在“配置”项中选择所用的通信协议，单击“属性”，选择“登录到NT域”，并输入Microsoft NT主控服务器的域名。

6.6 网络视/音频传输与控制 数字视/音频压缩技术的发展使得视/音频信号 经由网络传输成为可能，网络也不再单一用于 计算机数据通信，视频监控、防盗报警、出入 口控制、电子巡更及其他数据接入服务等都可 以借助于计算机网络来实现。甚至有些智能化 的彩电、冰箱、洗衣机、微波炉等家用电器也 都配置了网络接口，并具备了上网功能，它们 可以通过网络下载家用电器的优化工作程序， 还可以由用户在远程通过网络遥控启动某些家 用电器的预定的工作程序。

6.6.1 网络视 / 音频传输 从物理结构看，计算机网络已经将所有的计算机通 过网络接入设备及有线或无线介质连接在一起，因 此，从理论上说，视频监控系统中的所有设备通过 适当的网络接入设备都已连接到计算机网络上，并 且借助于该网络进行视、音频信号的传输及设备状 态的控制。第5章介绍的多媒体监控系统的各分控 端已经借助于计算机网络实现了分控功能，第7章 介绍的数字硬盘录像系统也实现了网络分控功能。 近年来，在视频监控系统中又提出了网络摄像机及 视频网关的概念。它们以独立设备的通用的软件来 查看画面、监听声音或进行各种控制操作。

与网络摄像机相比，视频网关自身不带摄像机，因此它具有一 对视频输入/输出端口，可以接收由普通摄像机送来的视频信 号，并通过其内部数字处理，输出符合TCP/IP传输协议的数字 视频流到网络上，其视频输出端口用于外模拟监视器，其报 警、通信接口与前述的网络摄像机功能完全一样。有些视频网 关可以连接多路摄像机。图6-11所示为JETCOM单路视频网关JC －D750的外观，图6-12所示为JETCOM4路视频网关JC－ GW234A的外观。 无论是网络摄像机还是视频网关，在接入网络后都会有自己的 IP地址，因而网络上的任何授权用户都可以通过联网计算机找 到任何一台摄像机监看画面，并对其云台/镜头进行控制，这 就完全打破了传统监控系统传输距离的限制，也大大减少了线 材成本及施工费用。

在进行系统连接时，首先应将视频网关 通过具有RJ－45接头的5类网线接入 计算机网络，然后再接入摄像机、 解码器及报警探测器，最后接通电 源，就可以进行软件设置了。 如图6-13所示，为在启动JC－D750网络 摄像机/视频网关管理软件Ethercam Administrator后的系统界面。当按 下“Search Camera”按钮后，系统可 以自动查找连接到网络上的摄像机 或视频网关，并将它们一 一列出。 图中，New及New2即为找到的联网摄 像机或视频网关的名称，其中，第 一行为New网络摄像机，其IP地址为 192.168.10.123，MAC地址（物理地 址）为 00-d0-89-00-02-41；第二行 为New2网络摄像机，其IP地址为 192.168.40.36，MAC地址为00-89- 00-02-26。这两台网络摄像机处于 不同的两个子网段。

系统连接无误，但是在上述界 面中却找不到网络摄像机/ 视频网关，则可根据产品出 厂时设定的网络摄像机IP地 址，在命令行输入“ping x 系统连接无误，但是在上述界 面中却找不到网络摄像机/ 视频网关，则可根据产品出 厂时设定的网络摄像机IP地 址，在命令行输入“ping x.x.x.x”，以确定网络是否 有问题。在找到网络摄像机 /视频网关的情况下，一旦 用鼠标双击图6-13中找到的 某一台摄像机的名称（如 New2），就会弹出要求输 入用户名称及密码的界面， 如图6-14所示。非授权用户 是无法看到该摄像机画面并 对其进行控制的。

当用户名及密码输入正确并按下“OK”按钮时， 就可弹出该摄像机的画面图，如图6-15所 示。图中，左上部为该摄像机的名称New2 及IP地址192.168.10.101，MAC地址00- d0-89-00-02-26，左中部为该路摄像机画 面的帧率及比特率，帧率为11.2 fps，左 下部是修改密码及控制选项按钮，右上部 为云台/镜头控制按钮。当在图像窗口中 双击鼠标左键时，显示的图像可以扩大到 全屏幕显示。单击图中的Controls按钮则 会弹出图6-16的界面。 如图6-16所示为控制选项设定界面。由该图 可见，在控制选项“Digital”界面中可以对数 字化图像的格式、率、比特率、I帧的帧率 和量化级数进行设定。除此之外，在控制 选项“LENS＆CCD”界面中可以对自动光圈 镜头、背光补偿、消除闪烁和自动白平衡 进行设定；在控制选项“Video Input”界面中 可以对图像的对比度、亮度、饱和度和色 调进行设定；在控制选项“Digital I/O”界面 中可以对报警输入/输出接口的性质进行 设定；在控制选项“UART”界面中可以对 RS—232/RS—485通信方式进行设定。

6.6.2 网络控制方法 这里介绍的网络控制仅指基于网络的通信控制。在综合型的安全监控系统中 不仅仅传输视/音频信号，还传输多种控制信号，而这些控制信号原来大都 是按RS－232/485通信协议来传输的，因此，有些厂家专门开发了可以将RS －232/485通信协议与TCP/IP协议进行双向转换的通用转换盒。这样，视频 监控系统中的前端解码器与系统主机的通信、出/入口控制系统中各门口读 卡器与系统主机的通信就都可以借助该转换盒并通过网络实现“透明”传输。 其他具有RS－232或RS－485通信接口的设备也可以通过该转换盒直接接入网 络，以网络对这些设备进行控制。需要说明的是，由于前述的网络摄像机或 视频网关已经内置了这种转换盒的功能，因此视频监控系统中的前端解码器 可通过网络摄像机或视频网关的内置RS－232或RS－485通信接口直接接入网 络。 如图6-17所示，为仅用单路视频网关及一台16画面分割器实现16路视频信号 经网络传输的原理图。这显然是最经济的多画面网络接入方式。任何一台联 网并安装了监控软件的计算机都可以显示经视频网关传来的16画面分割器输 出的视频画面，并可以对前端的一个解码器进行控制。而其中对于画面的选 择控制则是经由TCP/IP转换盒将控制指令转换为RS－232通信格式后，通过对 16画面分割器的RS－232接口进行控制来实现的。这里TCP/IP转换盒不仅可 以控制16画面，还可以接入具有RS－232接口的水、电、气“三表”传来的数据 信息。

6.7 网络视频监控系统维护总体 家庭电视机的遥控器不灵了，电池没电了，保 险丝断了，小动物破坏了电视，电器放置在潮 湿的地方很容易坏等情况发生时，您能自己解 决吗？本节将介绍常见设备故障的正确判断与 简单的维修。

6.7.1 视频监控系统的日常维护与保养 1．维护与保养空间环境的总体原则 6.7.1 视频监控系统的日常维护与保养 1．维护与保养空间环境的总体原则 系统工作环境包括环境的温度、湿度、振动、 粉尘、空气的盐碱度、鼠害等。系统的设备会 受这些外部使用环境参数的变化而严重影响其 使用年限。所以，在实际的使用中，保持一个 良好的设备使用环境，才能够延长设备的使用 寿命。

（1）温度 通常要求计算机房的环境温度在24 ℃左右。一 般来说，过高的温度会给设备带来运行不稳定 的结果，容易加速设备的老化过程。因此，我 们要经常开空调来保证设备的环境。有时，因 停电空调关闭后，往往导致环境温度过高而产 生超温报警。

（2）湿度 若设备环境湿度太大，容易使电子设备内的电 路绝缘性能下降，导致电路工作不正常。例 如，显示器的高压电路对环境湿度十分敏感。 对于质量较差的显示器，就有可能在春天天气 反潮十分严重的情况下，不正常亮起或亮度变 暗，无法调亮。因此，对于一些要求相对较高 的机房，需装备去湿机。

（3）振动 设备环境经常性地受到振动，很容易让机械接 触性的电路连接产生接触不良的现象。对于计 算机设备来说，硬盘是一个怕灰尘又怕振动的 部件。所以在电子计算机不是很普及的年代， 机房对这方面的要求是相当的高。随着技术的 不断改进和发展，现在的硬盘都具有一定的防 尘、防振能力，但从延长设备使用寿命来说， 十分有必要保持良好的工作环境。因此，在环 境要求高的情况下，应当将这些易受振动影响 的设备放置在不易长期受振动的位置，或采取 一定的隔离保护措施。

（4）粉尘 环境中的大量粉尘会通过设备的散热孔隙或风扇进 入设备内部的电路板和电子元器件上，或通过设备 的静电将空气中的粉尘吸附在元器件上。由于粉尘 吸水性很强，其中也含大量的导电尘土，最容易改 变高阻抗电路的输入电阻及高压工作电路的正常工 作，严重影响设备运行的稳定性和可靠性。特别是 硬盘吸进大量粉尘后会增加微电机旋转的摩擦力及 影响磁头与盘面的正常运动关系，导致硬盘提前损 坏，严重影响硬盘长期工作的可靠性。还会影响 CCTV系统的摄像镜头及显示器、监视器的屏幕的清 晰度。进入机房为什么要求更衣换鞋？大家应当清 楚了。

（5）鼠害 老鼠不但会咬断各类电缆，影响监控系统的正 常运行；还经常在设备上拉屎、拉尿。由于尿 中的盐分具有导电性，很容易导致设备短路而 损坏。因此，平常还必须加强鼠害的处理和预 防工作。

2．维护供电环境的方法 供电环境包括电网电压、频率、电网干扰和波动、 线路的容量、自发电的质量等。电源是所有电子设 备的动力来源，就像一个人的心脏与血液流动，任 何部位失血或血液流动不畅均会导致这部分组织坏 死或病变。同样，电子设备的工作也都需要一个稳 定、干净、标准的电源供给环境。因此，电工除了 随时保障供电外，还必须懂得如何提高监控系统供 电的环境。UPS电源就是为此目的而发明的电子设 备。电源系统的维护，就是要经常性地对自发电设 备、低压配电柜、电力变压器、电力线路等电力设 施进行巡视，发现问题后及时处理。

（1）自发电设备 对站级自发电设备的维护工作，最主要的是定期对发电机进行试发 电，检查发电机油料、冷却水、蓄电池等部分是否正常，检查各机械 部件的螺丝有无松动等。 （2）电力变压器 主要是检查变压器的油温与油面是否超标，有无漏油现象，运行声音 是否正常，接线端子有无虚接、松动、过热现象，外壳和中心点接地 是否良好。同时，还要经常观测三相电力是否平衡，有无过载现象， 发现问题要及时处理。 （3）供电线路 主要检查所有重要供电线路是否完好，有无鼠害、外界等因素破坏情 况，发现问题及时处理。 （4）配电柜和配电箱 主要检查配电柜和配电箱内的空气开关是否良好，有无烧焦和炭化现 象发生，发现问题后及时处理。

3．维护电子设备的方法 对电子设备的维护主要是依据各类不同设备的使用要求，有针对性地进行维 护。 （1）各类电子设备的机架与机壳卫生。如控制台、屏幕墙、计算机等主要 设备的外表面。至于设备内部的清洁工作，应当定期用吸尘器进行清洁。 （2）定期给机电设备的易磨损机械部件清洁、上润滑油或更换零件。如票 据打印机和电动栏杆保养。 （3）定期给摄像机的镜头进行清洁。如车道与票亭的摄像机的防护壳前的 玻璃，还有摄像机内部的镜头和CCD元件的表面清洁。 （4）定期给UPS电源系统进行充、放电维护工作。就像一个人总是不锻炼身 体，体质状况就会下降一样，我们要定期给UPS电池放电后再充电，保持其 良好的性能。同时，测试其在市电断电的情况下可维持的工作时间，确保市 电断电时能正常收费，发现问题及时通知分中心进行更换。 （5）定期对计算机系统进行启动系统扫描维护，避免因长时间运行造成系 统性能下降，尤其是Windows98操作系统。 （6）检查机房的空调设备是否完好。有的机房空调制冷效果极差，有的下 水管破裂漏水严重，谨防静电地板下的电缆长期浸泡在水中。

6.7.2 常用的维修方法 在机电设备出现故障时，迅速、准确地定位故 障点，判断故障的类型，对于排除故障至关重 要。这里我们简单介绍几种常见、简单、实用 的方法，供大家参考。

1．观察法 所谓观察法，就是用人的所有感觉器官去判断设备是否 异常，包括眼睛看、耳朵听、鼻子闻、用手摸。就是要 求我们在设备的维护、维修中，注意观察设备的外观、 形状上有无异常。首先是眼看，观察设备是否同故障发 生前一致，有无出现弯曲、变形、变色、断裂、松动、 磨损、冒烟、漏油、腐蚀、产生火花等情况；其次是鼻 子闻，一般轻微的气味是正常的，当人不能忍受时则说 明电流太大，应调整或保护；再次是耳听声音、振动音 律及音色的异常；第四是用手摸，当然是触摸绝缘的部 分，看有无发热或过热，接头有无松动，以确定设备运 行状况及发生故障的性质和程度。对故障现象的准确描 述，对于迅速排除故障、少走弯路显得非常关键。观察 法在日常中也最为常用。

2．复位法 设备经过长时间的不间断运行，难免不出现故障。 而有些故障仅仅是由设备内控制单元长时间工作紊 乱，或外界环境干扰造成的，其本身并未损坏。此 时，仅需要对运行设备进行重新开机、上电复位即 可恢复正常。这就是我们所要介绍的复位法。最典 型的例子就是：计算机突然死机无法继续工作。这 实际是由于计算机运行时间过长，由于各种原因 （包括软件运行，环境温度升高等）造成的系统不 稳定。此时，很多有经验的同志就会关机、重新开 机以恢复正常。此外，有时云台无法转动，往往是 控制器控制模块工作紊乱所致，也只要对其进行重 新复位，就能够很快恢复正常。

3．替换法 在发生故障后，如果采用上述的各种方法仍旧 无法排除，那么可以初步确定某个工作元件发 生了故障，需要更换。如何准确、快速地找到 故障点，就需要用到替换法。替换法，顾名思 义就是利用同类型（甚至同型号）的元器件对 产生怀疑的部件进行更换以确定故障点的方 法。在更换了某个部件以后，如果系统恢复正 常，那么可以确定故障点就是这个元件，对症 下药，很快就能排除故障。因此，替换法在平 时的维护工作中，是十分有效和可用的。

4．对比法 对比法就是将两样相同的东西放在一起进行比较， 从而发现问题并排除问题的方法。人们在处理各种 事物时经常自觉或不自觉地使用这个方法。当您发 现一个未知事件时，如何采用对比方法，关键是在 寻找相同或相似的东西，要寻找的东西也可以是回 忆。但是，在排除故障时，使用对比法要特别注意 设备在系统使用中的参数设置，排除因参数设置不 正确引起的设备故障。 上面我们介绍了几种常见的故障排除方法，当然， 各种方法不是独立的，许多场合应做到综合应用才 能够发现问题，希望大家在实际工作中认真实践领 会。

6.8 网络监控系统实例 以西南某公安系统网络监控系统为例。 该系统建立在公用数据网（DDN）上，并 支持TCP/IP网络传输和PSTN电话线传输。 因此，该系统操作简便、控制灵活、弹 性配置、扩充方便，特别是在保密性方 面，能满足公安系统的特殊要求。 该系统采取分局、派出所两级控制方 式，分局的权限高于派出所的权限。6个 派出所可在本地监看，并控制所辖区域 内各监控点位的图像。而当分局需要控 制该点位时，派出所则不能控制。该系 统的前端按照其技术需求，在辖区内的 重点部位建立80个全方位监控点位，为 满足夜间监控要求，其中一部分监控点 位还装备夜视型双镜头CCD摄像机，能对 每个监控点实施24 h的实时监视。为满足 现值勤警官处置突发事件与向分局、派 出所实施实时报警的需求，还在每个监 控现场设置紧急报警按钮，能通过前端 解码器接入本系统进行报警。 如图6-18所示，为本系统结构图，我们 结合该图来进一步认识其架构与功能。

1．前端设备部分 前端设备由高分辨率彩色摄像机（重点部分的摄像机具备自动跟踪功 能）、电动镜头（重点部分采用夜视型双镜头与非球面镜头）、室外 全方位云台（重点部分采用数字云台）、室外全天候防护罩、高灵敏 监听头、紧急报警按钮、多功能解码器、视频多媒体端机等设备构 成。 所有前端设备均按国家标准进行配置，可实现对现场图像、音频信号 的采集，还能接受控制中心经解码器送达的控制指令，控制云台/电 动镜头做各种旋转及变焦距等伺服动作，以保证摄像机有更大的摄像 范围和“锁定目标”的需要。采集的视频信号按H.264格式存储在硬盘 中，供事后查证。 因为其辖区范围较广，所以各监视站点相对分散，再考虑系统整体先 进性问题，本系统基本上以邻近的几个摄像机为一组，同接入一台进 口专业级多媒体端机。由于摄像机到多媒体端机之间的距离均小于一 千米，故采用视/音频电缆与通信/控制电缆直接接入多媒体端机的方 式。而视频多媒体端机以太网卡和普通Modem卡，同时支持基于 TCP/IP的网络传输和基于PSTN的电话线传输，还支持多用户访问。

2．传输部分 系统的传输部分充分利用国家公用数据网（DDN），各 多媒体端机通过DDN基带Modem接入中国电信的DDN公 用数据网，开通速率为2.048 Mbps，使整个系统形成广 域网的结构。可传输的信号有： ① 各监控点位的图像/声音和报警信号上传到分局中心 控制室； ② 各派出所分控系统与分局中心控制室自己有关数据 的双向传输，如户口资料数据上传和通缉令的分发等； ③ 控制中心室所分发的控制信号与公共广播信号的传 输； ④ 各派出所的分控系统与各监控点位之间的双向传 输，如图像/声音和报警信号的上传与控制信号的分发 等。

3．控制中心部分 中心控制系统是建立在分局局域网基础上的，通过DDN基带 Modem接入DDN公用数据网，并与各前端多媒体端机组成广域 网。 由于采用了分布式结构与分权限管理方式，因此在中心控制系 统中，其分局局域网的每台授权PC均可充当整个视频监控系统 中的一个控制主机，同时也能对前端的云台及电动镜头任意控 制。 本系统的控制中心装备多台专业级LCD监视器，采用四画面分 割器，使每台监视器可同时输出4路图像，还装备大屏幕PDP作 为监控墙，用以同时显示从80路图像中任意选出的20路重点位 的图像。 本系统的数字图像记录设备，采用进口高档专业级DVR，不仅 拥有硬盘录像或重放功能，还能按照时间日期来进行录像检 索。

4．分控系统部分 在6个派出所，分控系统也设置相同的工控PC， 同样利用DDN基带Modem接入DDN公用数据网， 实现与中心控制主机一样的控制功能，其权限 低于主机，当分局中心控制超越派出所选定的 监控点位进行控制时，派出所分控将让出控制 权。由于已设定了权限，所以各派出所只控制 其所辖区域的监控点。

5．远程监控部分 该系统内的每台多媒体端机均支持远程电话访 问，能满足主控警官在离开控制中心的情况 下，利用笔记本电脑经电话拨号上网，对选定 的摄像机画面实施远程监控，还能对云台及电 动镜头进行控制，同时也能满足上一级对本系 统实施远程监视与控制的需求。

复习思考题6 1．网络的拓扑结构有哪几种？ 2．理解OSI参考模式的内容。 3．什么是网络协议？它与网络拓扑结构有什么关系？ 4．网络视频监控系统中常用的两种连接方式有什么不同？ 5．结构网络环境通常需要哪些网络设备？它们的原理是什么？ 6．网络视频监控系统有哪些优势？ 7．网络摄像机是由哪几部分构成的？ 8．你能够正确视频网关应用程序系统的控制吗？自己动手试一试， 再说出具体操作的步骤。 9．依据所学知识，自己动手分别设计出一套基于局域网与基于广域 网的视频监控系统。 10．对比多媒体视频监控系统，分析其与网络视频监控系统的相同与 不同之处。 11．请阐述视频监控系统日常的维护与保养方法。