網路影像監控系統一、 前言 IEI威達電為工業計算機研發領導廠商，其本身在硬件方面擁有完整的研發團隊與優良的生產線，在軟件方面除了完整的網絡多媒體研發團隊、還有研發出多款網絡儲存設備(NAS)的研發團隊。使其不只在硬件上擁有研發與生產的優勢，更在軟件上擁有影像與儲存的綜效優勢，軟件與硬件的精良研發與高度整合，造就了威達電大型網絡影像監控系統(IEI Network DVR System)。威達電網絡影像監控系統為一數字化、網絡化、模塊化的影像監控系統，基礎設備應用Linux系統建立，使用者接口利用Windows系統整合，集合了Linux操作系統的穩定性和多任務性、Windows的普及性與多樣性為一體。其中包含了影像伺服模塊(Linux)、資料儲存模塊(Linux/Windows)、監控顯示模塊(Windows)及系統管理模塊(Windows)，包含影像監控系統所需的完整功能，架構出具有彈性、穩定與多任務特性的威達電大型網絡影像監控系統。二、 系統概念高階大型網絡影像監控整個影像監控系統的研發方向以提供傳統監控系統所無法達到的高階功能為核心，提供一連串傳統監控系統所無法作到的高階功能。簡化影像系統設備的復雜度、提高系統運作的穩定、增加系統架構擴充的便利、提供便捷的影像管理功能、減少重復的布線與施工方式，更是已定型的傳統監控系統所無法達成的目標。相較之下，傳統監控系統在攝影機影像的瀏覽上藉由低階的四或十六分割多任務器輸入處理或由昂貴的模擬式矩陣進行選擇，所有的影像經由制式化的安排，無法彈性變更順序與畫面組合，儲存的影像資料無法有效的保存與管理，影像回放僅能限制于控制室或特定地點，昂貴且功能陽春的圖控系統，不穩定的單機封閉式架構，分散的管理功能等。就功能面與建置成本而論，顯示傳統監視系統無法發展更高度整合性的產品，更無法整合出大型的監控系統。資料數字化影像的數字化加速模擬式系統淘汰的速度，以更高的分辨率與品質提供使用者更多便利性和用途。模擬影像儲存方式一成不變，經由影像多任務器的壓縮處理儲存于磁帶上，最常見的即為應用VCR錄像機為記錄裝置，錄像帶為儲存媒體。而磁帶最為人垢病的缺點為儲存時間有限、需要藉由人工更換磁帶、體積龐大、保存不易、重復使用性低、壽命短、數據備份不易、錄像畫質不佳及調閱數據不便等，多重缺點。數字化影像應用成熟且普級率高的裝置硬盤為影像儲存媒體，以錄像帶一半的體積可取代數十卷錄像帶的容量，重復儲存亦不會有磨損現象。威達電即應用開發安全穩定儲存裝置的經驗，應用數字化技術開發數字DVR系統，影像數字化的優點如下: 數字分辨率最高可達640x480像素 影像擷取速率可依需要調整 影像畫質與清析度不受硬盤重復讀寫影響 搜尋畫面可依日期時間、事件記錄快速搜尋及自動播放 定格操作方便，凍結畫面清晰 硬盤可自動重復循環儲存 可結合網絡與通訊進行管理 影像輸出可用一般打印機或直接燒錄成光盤 同步監控放影及影像處理 可遠程監控及影像放大 系統網絡化傳統同軸纜線式監控系統需將所有的模擬式攝影機影像藉由同軸電纜將所有訊號線路布線施工至中控室，小型的監視系統施工問題尚不明顯，但面對大型監控系統時常常會面臨到許多工程施作上和多臺DVR控制主機相互整合控制的問題。另外，視訊用同軸纜線、相關配件與施工費用，也隨著攝影機的數量與距離的增加而成等比級數上漲。如要增設副控端，其成本不是網絡影像監控系統多一條網絡線和增加一部計算機的費用，而是新增一個房間、大量的模擬影像分配器、同軸纜線及相關施工費用等，如果有圖控系統更需另行支付軟件版權費用，多點監看的增設成本往往讓使用者卻步。并且應用同軸纜線的系統，需要在建置初期即有詳細的計畫，倘若施工完畢后如要再擴充，其施工難易度往往加大許多，其影像邊際擴充成本，往往會高于原先的每路影像建置成本。所有同軸纜線式系統的難處及缺點，在威達電網絡化的影像監控系統下都可得到完美的解決。威達電網絡影像監控系統以普及率極高的以太網絡為骨干，基礎的網絡建設可依不同的建筑物特性作不同的彈性設計，其施工彈性比起將所有的同軸電纜經由不同樓層、不同位置拉線至中控室大大的提高許多。因為模擬攝影機的影像可經由同一條網絡線傳送回控制室或監控點，其纜線及配件的成本和施工的費用便大幅減少了許多。在副控點的擴充上，威達電網絡影像監控系統的擴充成本可說是幾乎沒有，僅需一條網絡線及原本使用的計算機設備即可。當網絡影像監控系統建置完畢后，如要擴充攝影機路數或是延伸監控系統范圍，因為使用與延伸的是原本即建置好的以太網絡系統上，每路攝影機的邊際擴充成本小于原始系統每路影像建置成本。功能模塊化整個監控系統由模塊化的概念將一般單機DVR的主要功能分離，設計成”監控系統即為大型影像監控主機”，因此模塊化具備許多利于大型系統的特性。模塊化的設計讓整個大型影像監控系統分工更為精細，每個功能模塊只執行單一工作以強化穩定性；當任何模塊發生問題均可實時予以維修或替換分散系統風險，不需像傳統的整機式架構得停機維修，讓整個系統停擺。而模塊設計的方式讓系統擁有升級性，當新的影像技術、壓縮技術、儲存技術或管理功能推出后，便可以較低的升級成本實時升級系統，不需像整機式系統完全更換DVR主機。威達電網絡影像監控系統可概分為影像伺服模塊、資料儲存模塊、監控顯示模塊及系統管理模塊，所有模塊都可依照需求擴充，相互之間沒有絕對的關聯性，增加攝影機路數不需再增加顯示模塊及管理模塊，提高錄像儲存天數只需增加數據儲存模塊。整個系統以影像伺服模塊為核心，由IEI自行開發的VioGate與VioCard為主動式控制單元，替代使用者整合與監看其它模塊狀態并及時回報。資料儲存模塊可依需求，使用內建的儲存裝置、NAS、Unix/Linux NFS server、FTP server或Windows PC。監控顯示模塊可利用現有的任何計算機經過網絡將整個系統影像及相關信息顯示至屏幕上。系統管理模塊為具備高階管理功能的中央圖控監控軟件，經由此管理模塊，管理者可以以單一的接口、同一臺計算機操控整個大型系統的數百路影像，克服管理多套小型系統時，往返多臺DVR主機監看、操作、設定的困擾，并可藉由人性化的視覺圖型管理功能、有效的管理整個網絡影像監控系統。三、 系統綜合特點大型架構設計影像路數無上限、儲存天數無上限、副控端無上限威達電網絡影像監控系統以大型系統為設計架構，因此在攝影機路數上并無絕對上限，依據網絡系統的規劃可持續增加，目前實際運作案例最高到達420路影像。而當有Internet聯機需求時，也只要透過一個正式實體IP便可以從Internet瀏覽所有420路攝影機的影像。在影像資料的儲存方面，也可無限制的擴充資料儲存模塊，儲存裝置的增加不再受限于DVR主機硬件本身的先天設計，并可于遠程加入異地備援用數據儲存模塊，本地網域內的第二備援儲存模塊等。以NAS-4300為例，安裝8臺300GB的硬盤機即可達到2.34375 TB = 2,400 GB = 2,457,600 MB的容量，以相同于傳統模擬式監視系統的錄像品質，可供使用者儲存四年的歷史影像資料。至于副控端，也可依需要增設無限多個監控點，每個監控點可具有和控制室相同的功能，亦可針對每個副控點設定其瀏覽與管理的權限，讓網絡內的任何地點均可以成為威達電網絡影像監控系統的控制中心。系統擴充輕而易舉擴充簡便、影像邊際擴充成本低有別于傳統監控系統的昂貴邊際擴充成本擴充一路攝影機可能必需增加影像多任務壓縮器、一臺錄像設備、視訊纜線及配件成本、高昂的施工費用，擴充監控系統單一路數的花費平均高于每路影像初始建置成本。威達電網絡影像監控系統在擴充上擁有施工簡便、系統邊際擴充成本低的特性。當新增攝影機時，無需重新拉數十至數百公尺的同軸纜線，只要將數公尺的影像訊號線連到DVR主機，再將線路線拉到最近的局域網絡節點即可完成。施工不用請專業布線人員，僅需要會在家中拉有線電視纜線與一般網絡線的能力，線材市面均有廉價的現成品，只需將接頭插上即完成系統擴充。穩定與多任務的模塊化運作由許多小型整機式DVR主機集合成的監控系統，在面臨大型架構的長時間運作時，系統功能中某一功能發生不正常的狀況，整個監視系統運作便宣告中斷，如:影像擷取卡發生故障造成DVR主機當機，同時間會影響同一臺主機內的錄像功能、儲存功能及監看功能，在系統維修完畢、恢復作業前，對于外來的入侵與錄像存證完全沒有防備。由于以小型整機式DVR主機負擔了大型系統的所有運作，在長時間DVR主機同時處理影像擷取、資料儲存、畫面顯示及系統管理，隨時處于全負載的情況下，系統很容易發生問題。而威達電網絡影像監控系統在模塊化的設計架構下，其系統主要功能分散于各個模塊，功能單一化能提高設備運作的穩定性，適于長時間運作的應用。且由于采用Linux為系統核心，其穩定度無庸置疑的高于以Windows系統開發的任何產品，不用過多說明，相信大家常常看到計算機出現藍底白字的當機畫面。整個模塊化的架構在異常狀況的排除上也只要實時將發生問題的模塊加以替換即可，且某一模塊就算發生問題，也不會影響到其它模塊運作的正確性。整個系統最初的設計即是以長期運作、低相互依賴性的優良架構進行規劃，可確保整個大型系統長時間的正常運作，并將可能的傷害減至最低。四、 產品獨特功能威達電網絡監控系統功能利用不同模塊間的特性組合而成，以下依模塊分類介紹所具有的功能。影像擷取模塊VioGate, VioCard1. 網絡功能 支持基本動態IP(DHCP)、固定IP(Static IP)功能。 支持PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet)應用于寬頻網絡，讓VioGate/VioCard直接連接ADSL Modem上網，無需透過Router。適用于分布式地點，如:路口監控。 支持DDNS(Dynamic Domain Name Service)免費動態轉址服務，應用于浮動IP的ADSL(固定IP亦可)，節省線路租用成本。目前支持:DynDNS, ODS, DHS, DyNS。 支持Multicast功能威達電DVR產品三大核心功能之一，可強化網絡效能、節省頻寬，實際可應用于LAN或相同ISP，Internet因部份ISP不提供此服務，無法保證完全可應用于Internet。 2. 安全設定 提供最簡單亦是最安全的保障，可只接受特定IP聯機及拒絕特定IP聯機，讓安裝于網絡上的監視系統保護自己，同時也保障使用者的權利。3. 權限管理支持多種使用者帳號及權限管理4. 攝影機設定提供使用者可自由彈性的設定攝影機的相關參數，包括分辨率、影像擷取率、亮度、彩度、飽和度及對比等多種不同功能，還包括多種不同PTZ攝影機控制Protocol的設定。 分辨率:可設定高達640x480 (4:3)，模擬式攝影機最高只到480 TV Line。 影像擷取率:總數為60 fps，每路可單獨設定不同的速度。 PTZ攝影機:支持Sony、Panasonic、Dynacolor、Merit Lilin、Honeywell。 5. 錄像功能影像擷取模塊不只提供全時錄像更具備了多時段錄像，可設定每日多時段且每日均可為不同設定。6. 快照功能快照功能可配合其它系統進行整合，如:結合門禁系統或是考勤系統，使用者于刷卡或是進出的同時，可利用GPIO傳送訊號到影像擷取模塊拍攝影像存盤，增加門禁/考勤系統的可信賴性。7. 儲存功能威達電開發的影像擷取模塊廣泛地支持各種儲存設備種類與操作系統，含:內建硬盤機、NAS、Windows OS、Unix/Linux OS、FTP Server。儲存功能支持雙儲存路徑的設定，提供備援功能，讓使用者的錄像資料不中斷。應用方式如下:網絡儲存裝置故障主要網絡儲存裝置故障可自動切換至網絡上第二儲存路徑。網絡斷線或內建硬盤損壞網絡斷線無法進行資料儲存時，可自動切換至內建的儲存裝置。內建的儲存裝置故障時可自動尋求網絡上的儲存設備進行錄像。同時，無需擔心儲存裝置存滿，可設定循環模式或磁盤空間警告，讓使用者省去更換錄像帶的困擾。8. 事件警報事件種類: 位移偵測、影像中斷、網絡中斷、系統錯誤、儲存失敗、磁盤已滿、警報輸入(GPI)。位移偵測 可以同時設定多達256個偵測范圍，提供5種靈敏度應用于不同場合，例如:低靈敏度應用于室外的光線變化或風吹草動，可避免誤判；高靈敏度應用于室內較固定的偵測內容。警報輸入 可連接緊急按鈕、紅外線感應器、震動感應器、磁簧開關、近接感應器、門禁卡片閱讀機、POS系統等，多種數字輸入設備。警報方式: 激活錄像、拍攝快照、寄發電子郵件、發出簡訊、發出警報聲、顯示事件通知、警報輸出(GPO)。激活錄像 事件驅動錄像模式可設定預錄事前發先前30秒及事件結束后30秒，前后共一分鐘的事件內容并同時激活多支攝影機進行錄像。寄發電子郵件 事件警報發生時影像擷取模塊(VioGate-100/120, VioCard-100)可自動經由預先設定好的郵件服務器寄發電子郵件并夾帶快照畫面通知管理者或使用者。(建議可搭配IEI WMS進行說明/銷售)發出簡訊 支接簡訊服務，使用者可于事件發生的同時收到通知，無需擔心離開監控場所即無法得知現場情況。并可設定發送簡訊的時間間隔，持續通知使用者及管理者盡速前往處理。警報輸出 可外接其它硬設備，如:開門按鈕、燈光回路、門禁主機等，不同的系統。9. 記錄查詢威達電網絡影像系統可自動記錄使用者清單、使用者記錄、事件記錄供事后管理者進行查詢。各種記錄包含了使用者名稱、IP位置、使用動作、登入時間、事件內容、事件開始時間、事件結束時間。所有事件記錄均可另外存為Log File，供使用者備份或例印。10. 系統工具更新系統版威達電持續開發DVR監控主機(VioGate-100/120, VioCard-100)的新功能與增加可控制的PTZ攝影機種類，使用者可于威達電網站上免費下載最新版本的Firmware升級網絡影像監控系統。備份及恢復組態設定:使用者可自行備份還原DVR主機的設定文件或是還為系統默認值，讓多臺DVR主機均可有相同設定，無需重復進相同步驟。遠程開關機：系統內建看開狗程序(Watch-Dog)，當系統出現當機時可自動重開機。使用者亦可透過網絡進行手動關機或是重新激活。硬件設定：可透過軟件讓硬件上的Reset鈕失效，即使有心人打算重置DVR主機，亦無法透過硬件Reset鍵對系統進行更改。磁盤工具：內建磁盤工具讓使用者可對內建磁盤驅動器進行格式化與磁盤檢查，以確保錄像資料能完整和安全的保存。個人化設定：提供可客制化的歡迎畫面，建立監控系統的獨特性，如:登入時出現XX公司監控系統或是XX保全監控系統及服務電話。簡易式電子地圖可提供使用者了解各臺攝影機的相對位置，不須再以名稱進行猜測，即使第一次看到攝影畫面亦可立即了解現場狀況。系統管理模塊VioGate-Master1. 單一接口監看與管理 管理者透過威達電VioGate-Master系統管理模塊可直接設定整個影像監控系統的各種設定。當使用者同時管理數十臺影像擷取模塊時，可經由同一個畫面進行監看，新增使用者、系統升級、更改設定均可利用系統管理模塊VioGate-Master統一套用至全系統，無需管理者反復設定多臺DVR主機，減少人為設定上的疏失。2. 客制化頁面式影像管理使用者可依需要自行編輯/排列所欲瀏覽的畫面，每一個攝影機影像均可自由組合，而每一畫面最多為20分割影像，畫面頁數編輯則無上限。此功能可將所有相關畫面有系統的整合，讓管理者更輕易的管理及監看整個系統。3. 管理端警報顯示客戶端警報顯示為威達電所開發出的高階功能之一，開啟此項功能后當系統發生任何事件(位移偵測、影像中斷、網絡中斷、儲存裝置發生問題、系統發生錯誤、警報輸入等)時，任何透過網絡聯機的主控端、副控端皆會于畫面上顯示警示、發出警報聲、并顯示實時畫面。4. 電子圖控系統管理威達電系統管理模塊提供最人性化的管理方式電子圖控系統。透過系統的電子地圖，管理者可以不再需要牢記攝影機編號，僅需看著每張地圖，很輕易的即可選擇所欲瀏覽的影像，并很清楚的了解到其攝影機位置，當事件發生時也可以馬上很清楚的了解事件發生的確切位置與實際的影像。使用者可以自行上載最通用的BMP或JPEG檔案為底圖，以拖拉的方式拉動攝影機圖標到所需的地點，再點選攝影機清單中的連結，即可輕易完成電子圖控的布置。五、 系統整合威達電影像擷取模塊VioGate, VioCard隨機提供系統整合商開發軟件用的*ActiveX組件，利用ActiveX組件可直接接收VioGate, VioCard傳送而來的影像，亦可進行回放錄像及影像相關的功能與設定。ActiveX組件和說明書可于IEI網站上免費下載取得。硬件方面可利用GPIO功能進行整合設定，利用多套不同系統間訊號互相驅動，讓不同的系統能夠相互溝通。*ActiveX技術請參考DVR Sales Kit內的技術文件門禁/考勤系統市售卡片閱讀機系統最大缺點為無法得知卡片使用者為何，調閱門禁/考勤資料時僅能得知卡號、持卡人姓名、時間、卡片閱讀機編號，無法得知實際刷卡人與持卡人是否相同，結合影像擷取功能，可于刷卡時利用快照方式取得影像資料，調閱記錄時可比對與持卡人存盤的照片資料，整合影像擷取功能即可提高門禁/考勤系統的可靠度。停車場管理系統附加影像辨識功能之停車場管理系統為最新趨勢，不僅可在取票卡時監控進出車輛，亦可同時拍攝駕駛及車牌影像，加強停車場安全管制。配合威達電提供之ActiveX組件整合入原有停車場管理系統軟件及整合入光學辦識功能(OCR)即可連帶進行車牌辨識，管理人員可于車輛出場時同時比對票卡及車輛是否相符，提升停車場管理系統功能性與價值。中央監控系統中央監控系統配合影像資料的取得可協助管理人員更快速了解現場狀況，傳統中央監控僅能取得監控點啟停狀態或是取得監控數值，當監控點出現異常時，管理人員無需親自至難以即刻到達的現場，可透過實時影像資料先行判斷是否是感應器故障、誤觸，或是了解事件發生種類，可提前于至現場前聯絡相關單位處理。POS系統一般POS系統僅能讀取條形碼再傳送至后臺服務器，所傳送的資料內容僅僅只有數據資料，無法明確取得產品之實際外觀與相關影像資料，POS系統整合入威達電影像擷取模塊即可于取得條形碼的同時擷取產品影像信息，對照后臺數據庫進行存盤或比對，應用于倉儲盤點、連鎖商店收銀臺可大幅減少貨品進出時的錯誤率，清點貨品時亦可調閱每項貨品影像存盤提高進、退貨的正確性。六、 應用范例新竹風城購物中心東南亞最大的Shopping Mall，新竹風城購物中心已正式開幕。整座購物中心占地約4萬平方公尺，新竹風城大型數字監控系統架設420支攝影機(包含高速球型攝影機、室內/室外攝影機、半球型攝影機)，110處緊急壓扣，提供24小時錄像，錄像數據保存至少15天以上。必需預留約500支以上的攝影機擴充空間，錄像數據保存天數需可擴充到30天以上。監控范圍內需設置中控室及多處副控點供警衛人員隨時監看，并提供電子圖控系統方便管理高達420支攝影機，且購物中心內之高速球型攝影機必需可透過網絡進行控制。緊急事件發生時必需能即刻跳出離事件發生場所最近之攝影機畫面，并發出警示聲通知駐衛警備隊。使用模塊化概念建構起之大型數字監控系統，提供了容易擴充及管理簡便的優點，故可輕易達到新竹風城數字監控系統所要求之可擴充500支攝影機且錄像達30天以上的條件；配合具有電子圖控的 VioGate-Master X01M網絡監控軟件，建立新竹風城商圈的多點多層次使用者圖形接口。并且透過網絡傳輸，設置第二、第三監控點僅需1部計算機，建置成本十分低廉且可彈性擴充。知名娛樂場所高路數監控某知名大型連鎖娛樂場所，因出入份子復雜且營業時間為24小時，為了維持營業場所的安全及保存完整事件記錄，必需安裝可靠性較高的視訊監控系統。原本此大型連鎖娛樂場所已安裝傳統CCTV系統，因監控系統功能過于陽春，且監視設備架設需要大量空間及資料存放空間嚴重不足，故想以監控系統數字化的方式減少空間的浪費。此數字監控系統為集中式架構，各分店的監控點約為200路攝影機，沿用原有之模擬式攝影機直接升級為數字監控系統，監控設備所需求之空間以最小為原則。傳統PC Base數字監控系統16 路攝影就需要4U高度的空間，200路攝影機即需要13臺機架型PC，占滿52U的機柜空間且錄像時間既不長且無法擴充更多時間，另行購買磁盤陣列系統又必需浪費更多建置成本與擺放位置。同時使用13臺PC不僅管理不便且無法整合，更必需為每臺PC購買鍵盤、鼠標等輸入設備，多占用13U的高度。利用威達電的VioCard-100即可輕易解決空間不足與建置成本高昂的問題。以威達電自行生產的7U工業機箱，搭配足夠的電源供應與VioCard-100模塊，組成40路模塊式數字監控主機，200路的影像僅需5臺即可完成建置，并且不需使用鍵盤與鼠標。整體高度只需要35U，僅約傳統PC Base監控設備的一半空間。樓宇自動化系統威達電新建之中興三廠為一高科技電子制造業廠房，整棟大樓水、電、備用發電機、備用燃料、進出口門禁控管、電源啟停等多種設備分散于整棟大樓各樓層，部份設備狀態無法由外觀判定或無法隨時查看，因此必需有一套方便的自動化系統進行監視及控制。為了提高大樓管理人員的效率及提供非專門管理人員隨處可監看且易于了解的管理系統，因此必需建立起方便的使用者圖形接口，亦即電子圖控