眾所周知，視頻監控系統由圖象采集、傳輸系統、控制系統以及圖象顯示記錄四部分組成。對于任何一個安防系統來說，控制系統是核心，而視頻矩陣是其中的經典。它不僅決定了監控系統的容量，還是整個安防系統的主要操作平臺。一個好的矩陣幾乎可以實現安防系統所有的功能要求。因此，矩陣被形象的稱為“矩陣主機”。因此可以說，熟悉了矩陣就熟悉了安防系統，用好了矩陣就可以靈活地構成多種實用的安防系統。矩陣是應用最廣，功能最強大，穩定性最高的視頻監控核心控制設備。

　　矩陣是線性代數中的一個數學名詞。由m*n個數排成m行n列的數表稱為矩陣。因此，不論是多么復雜的矩陣系統都是依據交點開關的工作原理。矩陣陣列的行和列中，任何行都可以與任何列連接，這就構成了矩陣最主要、最基本的功能：任何攝象機(輸入)都可以在任何監視器(輸出)上顯示并進行相關控制與切換。因此，矩陣的基本功能類似于人的“大腦”。矩陣的出現是視頻監控規模和技術不斷發展到一定程度的必然產物。

　　現在，矩陣系統正在朝者大容量、網絡化、結合一定數字化的方向發展。隨著科學技術的飛速發展，特別是計算機和通信技術的不斷發展進步，高科技手段已經深入到各個領域，在安防系統中也已普遍運用。數字化技術已滲透到社會生活的每一個角落，傳統的模擬監控系統也面臨著數字化的發展趨勢。應該說，數字化是視頻監控系統的大勢所趨。面對這樣的挑戰，矩陣系統不能在一味的向著大型化趨勢發展，這樣的話對于遠距離、多站點的綜合性安防系統來說就力有未逮了。因此矩陣系統也在不斷發展和完善之中，尤其是在分布式聯網方面取得長足的進步。當前的監控系統已經不再是原來以成百上千路輸入的單一矩陣為核心，而是向著小容量、多站點的聯網控制系統發展。當前的矩陣系統也由容量的大型化、功能齊全化、結構集成化逐漸演變為站點多樣化、結構靈活化、使用方便化等方向發展。聯網矩陣也就孕育而生了。

　　聯網矩陣系統不僅保持了原有模擬矩陣系統的穩定性高、圖象質量高、安全性高等特點，還利用聯網特性使不同地點、不同環境、不同數量的各個站點的矩陣實現有機的視頻與通訊信號的連接，完成不同區域內的圖象資源共享，并且統一調度與管理。聯網矩陣系統以少量的視頻輸出代替原有的大量的視頻輸入，大大節省了傳輸線路的資源。

　　矩陣聯網的實現主要通過各個矩陣之間視頻信號和通訊信號的連接來實現的。矩陣的聯網結構主要有以下幾種：星型結構、鏈型結構和網狀結構。

　　星型結構主要是以一個矩陣為中心矩陣，其余各個矩陣向中心矩陣上傳圖象和通訊信號。如下圖所示，這樣的結構主要用于具有“一個中心，多個基本點”的地方，中心矩陣的級別最高，可以調閱所有矩陣的圖象，其余的各個矩陣等級相同，都是中心矩陣的分控矩陣，但各個分控矩陣之間互相獨立，沒有任何關系。星型結構的聯網矩陣結構比較簡單，應用也比較廣泛，是目前運用的最多的一種聯網結構。

　　鏈型結構主要是將各個矩陣按照菊花鏈的連接方式級連在一起。如下圖所示，最前面的一個矩陣作為整個系統的中心矩陣，其余的矩陣依次排序，逐級上連。中心矩陣可以調閱各個等級的矩陣圖象，第二級矩陣可以調閱在它之下的任一級矩陣的圖象，依次類推。這一類聯網矩陣結構簡單，層次分明，主要用于有多個監控等級的場合。比如：公安系統中，市局監控區局，區局監控派出所等。

　　網狀結構就是結合了星型結構和鏈型結構所組成的混合型聯網結構。如下圖所示，這樣的矩陣聯網系統既可以有一個明確的中心矩陣，也可以沒有明顯的中心矩陣，各個矩陣之間只要有需要，就可以進行連接，任意兩個矩陣之間都可以發生關系，這樣就可以對整個區域內的圖象進行共享。網狀結構的聯網系統結構較為復雜，但系統靈活，可根據項目的實際情況綜合配置，是將來矩陣聯網系統的主要應用模式。

　　要實現矩陣聯網，除了視頻干線的連接外，各個矩陣之間的通訊連接是及其重要和關鍵的。矩陣之間通訊信號的傳輸通常情況下一般采用RS232、RS422或RS485的方式，傳輸距離遵循各自標準規定。目前市場上大多矩陣的聯網是通過上述幾種方式。然而，這類聯網系統的局限性在于數據傳輸速率低、傳輸距離受限制、對于聯網結構復雜的系統來說，步線煩瑣，容易混亂。

　　因此，在上述聯網實現的基礎上，又產生了一種新的矩陣聯網方式：以太網聯網方式。

　　隨著網絡技術的不斷發展，以太網聯網矩陣也越來越成熟。以太亡聯網，顧名思義，就是利用以太網來連接各個矩陣之間的控制信號。具體來說，每個矩陣都有一個網絡接口，同時被賦予各自唯一的IP地址，用來區分和控制，然后通過以太網把這些矩陣全部連接到網絡中，通過網絡設置，對各個矩陣分級設定。以太網聯網方式的優勢在于，可以方便的接入現有網絡、數據傳輸率高、并對傳輸距離不受限制。以太網聯網矩陣系統使安防系統的集成化達到了新的一個高度。使用傳統的通信方式，系統網絡非常笨重，需要許多接線和連線，特別是遇到大系統時尤其復雜，經常造成通訊延時甚至無法通訊。而使用以太網聯網方式，由于網絡接入的方便性，導致可以輕而易舉的完成結構復雜的聯網系統。

　　對于以太網聯網矩陣系統，其通訊信號完全通過網絡傳輸，因此對于這一類系統的通訊信號傳輸可以只通過星型連接就可完成，即各個矩陣都有一根網線連到網絡上即可。一般而言，對于以太網聯網矩陣系統來說，各個矩陣的等級都是通過電腦來設定的。把一臺電腦連入矩陣系統網絡，通過專用軟件可以輕易設定各個矩陣的等級，不用像傳統聯網方式那樣通過復雜的硬件連接來區分矩陣級別。設定好各個矩陣級別后，在根據級別不同進行視頻信號的連接。一般地，低級別的矩陣從矩陣的視頻輸出端輸出視頻信號到高一級別的矩陣的視頻輸入端，如果是對等矩陣，則兩個矩陣之間互相傳遞視頻信號。由此可見，通過以太網聯網方式，大大節省了通訊信號傳輸的資源。

　　總體來說，以太網聯網系統相比傳統聯網方式具有不可比擬的優勢：通信速率高、系統穩定、傳輸距離不受限制、組網方便靈活、網絡擴展便利、適合系統集成等。因此，可以說利用以太網構成矩陣聯網系統已逐漸成為監控系統的一種發展趨勢。

　　上海環球金融中心的安防系統正是以太網聯網矩陣的一個典型應用。上海環球金融中心位于浦東新區世紀大道100號，建筑主體高度達到492米，工程地塊面積為3萬平方米，總建筑面積達38.16萬平方米，比鄰金茂大廈。上海環球金融中心是以辦公為主，集商貿、賓館、觀光、會議等設施于一體的綜合型大廈，屬上海環球金融中心有限公司管轄。建筑的94層至101層為觀光層，79層至93層將建成超五星級的賓館，7層至77層為寫字樓，3層至5層為會議室，地下2層至3層為商業設施，地下3層至地下1層規劃了約1100臺的停車位。在100層、距地面472米處設計了長度約為55米的觀光天閣。此外，在94層還設計了面積為700平方米、室內凈高8米的觀光大廳。

　　上海環球金融中心有101層高，是我國目前的最高樓，在世界上也處于頂尖行列。由于上海環球金融中心樓高，且很多不同的功能包括：辦公、會議、觀光、酒店等不同類型，而各個類型對于監控的要求也不盡相同，監控點遍布整個大樓，如果只用一個監控中心顯然是不現實的。因此在上海環球金融中心的B2F、B1F、1F、5F、52F、87F、90F都設有監空中心，且每個中心根據各自功能不同，矩陣容量和等級都不同。

　　整個設計中，監視范圍重點是大樓入口處門廳、各樓層電梯廳、電梯轎廂、消防梯部分通道口、地下車庫以及大樓旁側車行主干道。

　　整個建筑物分為停車場、酒店套房及公共區域、觀光區域、辦公區域，標準酒店及豪華餐廳區域，還有觀光層區域等功能區，對于超高層建筑物來說，閉路監控系統按功能區域劃分為主控矩陣(總控制中心)和七個局部控制中心，具體如下：

　　1層救援中心：主控矩陣，矩陣系統配置592路輸入/96 路輸出;監視區域：監視整個大樓的所有的視頻圖像;

　　B2F分控中心：矩陣系統配置224路輸入/32 路輸出;監視區域：監視大樓的酒店套房及公共區域(B2F～1F，85F～88F)視頻圖像;

　　B1F分控中心：矩陣系統配置32路輸入/32 路輸出;監視區域：監視大樓的觀光區域(B2F～3F)視頻圖像;

　　5F分控中心：矩陣系統配置64 路輸入/32 路輸出, 監視區域：監視大樓的會議室區域(1F~5F)視頻圖像。

　　52F救援分中心：矩陣系統配置64 路輸入/32 路輸出, 監視區域：監視大樓的辦公區域(42F-78F)視頻圖像。

　　87層通訊中心：矩陣系統配置：256 路輸入/32 路輸出，監視大樓的標準酒店及豪華餐廳區域(79F-93F不含89F,含部分90F～93F )視頻圖像。

　　90層觀光控制中心：矩陣系統配置：160 路輸入/32路輸出，監視大樓的觀光層區域(94F-101F,含89F和部分90F～93 )視頻圖像。

　　在主控中心、各分控中心，設置硬盤錄像機對每一路監控攝像機進行錄像;各個分控中心都和主控中心聯網;遠程控制PC 是用于閉路監控系統控制，并以權限區分操作級別，通過遠程控制PC 控制所有攝像機的傳輸、球機的運動及變焦，并通過20”液晶監視器查看多畫面圖像，如遇報警、異常情況，通過千兆以太網，訪問、調用硬盤錄像機的錄像數據。分別設置主控矩陣，并可以通過以太網對各分控、主控中心的硬盤錄像機的歷史數據及實時數據。就整體而言，1F的矩陣是中心矩陣，其他矩陣對于1F的矩陣來說都是它的二級矩陣。而其中，87F和B2F矩陣、90F和 B1F矩陣還作為對等矩陣可以互相調用。因此，這是一套綜合型的較為復雜的一套矩陣系統，如果采用傳統的通訊方式由于結構復雜，各監控中心距離較遠實現起來有很大的難度，因此采用了以太網聯網的矩陣聯網方式來完成。

　　整個系統采用日本松下的矩陣系統。松下系統矩陣的一大特點就是采用以太網聯網方式構成自身矩陣并可通過以太網聯網其他監控中心的矩陣。在1F中心使用松下850大型系統矩陣，在其他中心使用650中大型系統矩陣。由于采用以太網連接，所以兩種不同系列的矩陣可以完美地結合在一起，構成一套復雜的系統，系統網絡結構圖如下所示。

　　系統中，每套矩陣配置一臺系統管理單元，用于通訊連接。所有的通訊信號全部采用網絡傳輸，而視頻信號由于距離原因，部分采用光端機通過光纖進行傳輸。由于采用以太網連接，使得系統連接相對簡單，僅采用星型連接就可完成。所有矩陣主控、分控中心，通過本地遠程PC和控制鍵盤依據規定的操作權限對本地矩陣和其他分控中心、主控中心的矩陣進行配置及切換調整，分控矩陣將部分視頻輸出經過視頻光端機將監控圖像輸出至主控中心，主控矩陣將部分視頻輸出經過視頻光端機將監控圖像分別輸出至其他分控中心，即組成雙向視頻傳輸鏈路。通過對矩陣的輸入輸出進行有序設置及調整，實現對監控系統有效管理。實現中心矩陣、分控矩陣有機互控互聯。前端攝像機→矩陣，矩陣→監視器，節點間(上行/下行)的視頻連接均為單同軸或光纖(距離超出1200 米時)。 各節點中矩陣單元與CPU 單元間通過以太網絡通訊。 因此，整套系統功能完善，使用方便，成為安防系統的一個典型工程。

　　綜上所述，聯網矩陣系統的應用將會越來越廣泛，技術也會不斷發展更新。將來，安防系統前景一片光明。

來源：上海冠林銀保科技有限公司

作者：林雍長