第 一 章(zhāng) 總體概述
1.1 設計背景
視頻(pín)監控作爲安防系統的(de)重要組成部分(fēn),以其直觀、方便、信息内容豐富而廣泛應用(yòng)于各行各業。當前,已有的(de)模拟标清視頻(pín)系統清晰度不高(gāo),智能應用(yòng)匮乏,已經愈發難以滿足客戶應用(yòng)需求,針對(duì)模拟标清系統的(de)高(gāo)清改造需求十分(fēn)迫切。海康威視從滿足用(yòng)戶需求,節省用(yòng)戶投資的(de)角度出發,推出新一代同軸高(gāo)清HDTVI(High Definition-Transport
Video Interface)系列産品,并提出了(le)一套集前端采集、傳輸、存儲、拼控上牆、應用(yòng)管理(lǐ)于一體的(de)HDTVI高(gāo)清改造解決方案。
1.2 現狀分(fēn)析
早期的(de)視頻(pín)監控系統以模拟标清系統爲主,此類系統普遍存在著(zhe)一些不足,制約了(le)視頻(pín)資源的(de)共享和(hé)應用(yòng)業務的(de)整合,限制了(le)防控體系技術的(de)發展,主要表現在以下(xià)幾個(gè)方面:
視頻(pín)清晰度低、圖像質量差:現有的(de)視頻(pín)監控資源分(fēn)辨率低,多(duō)以标清爲主,整體視頻(pín)圖像質量差,夜間成像效果不理(lǐ)想,在一些重要場(chǎng)所無法看清人(rén)臉或車牌号碼,隻能解決“看得(de)見”,無法實現“看得(de)清”,同時(shí)标清圖像也(yě)無法用(yòng)于視頻(pín)智能分(fēn)析研判,基本喪失了(le)數據挖掘的(de)可(kě)能性,大(dà)大(dà)降低了(le)視頻(pín)資源的(de)價值。
傳輸距離受限、存在畫(huà)面延遲:攝像機支持的(de)直接傳輸距離有限,需要采用(yòng)光(guāng)端機延長(cháng)傳輸距離,增加了(le)成本和(hé)節點故障風險;用(yòng)戶在預覽視頻(pín)圖像時(shí),畫(huà)面存在延遲現象,嚴重影(yǐng)響用(yòng)戶的(de)業務應用(yòng)。
系統集成度低、管理(lǐ)效率低下(xià):監控系統涉及硬件模塊衆多(duō),模塊間的(de)高(gāo)度耦合使得(de)系統高(gāo)度複雜(zá)化(huà),設備占用(yòng)空間多(duō)且配置不靈活,使得(de)管理(lǐ)效率低下(xià),增加了(le)故障節點的(de)産生幾率。
對(duì)舊(jiù)系統的(de)整合程度不高(gāo):視頻(pín)監控系統改造過程中,與原有系統之間難以融合,對(duì)原有監控資源利用(yòng)率低,造成資源浪費。
1.3 需求說明(míng)
清晰成像、全面高(gāo)清:全面采用(yòng)高(gāo)清視頻(pín)監控技術,實現視頻(pín)圖像信息的(de)高(gāo)清采集、高(gāo)清傳輸、高(gāo)清編碼、高(gāo)清存儲、高(gāo)清顯示,達到真正意義上的(de)“高(gāo)品質、全高(gāo)清”,滿足各部門對(duì)高(gāo)清視頻(pín)應用(yòng)日益迫切的(de)需求。
低延時(shí)顯示:盡量減少視頻(pín)信号采集、傳輸、顯示等各個(gè)環節的(de)延遲,降低前端到顯示的(de)延遲時(shí)間。
提高(gāo)系統集成度:降低系統的(de)複雜(zá)度,能夠将系統的(de)多(duō)個(gè)設備進行整合,提高(gāo)系統系程度,減少單點故障率,提高(gāo)系統管理(lǐ)效率,降低能耗及維護成本。
系統利舊(jiù)、平滑升級:升級改造過程需充分(fēn)考慮原有系統狀況,充分(fēn)利舊(jiù)原有系統,以較小的(de)經濟代價實現系統的(de)平滑升級,改造後的(de)系統操作習(xí)慣、維護方式盡量保持一緻,便于操作人(rén)員(yuán)快(kuài)速掌握系統操作。
1.4 設計原則
本系統充分(fēn)結合HDTVI技術優勢,以“經濟性、先進性、可(kě)靠性、實用(yòng)性、擴展性”爲基本原則,具體如下(xià):
經濟性:采用(yòng)HDTVI技術對(duì)系統進行高(gāo)清改造,充分(fēn)考慮利舊(jiù)已有系統,降低用(yòng)戶建設成本和(hé)投入,以合理(lǐ)價格實現強大(dà)的(de)整體配置性能。
先進性:采用(yòng)成熟、主流的(de)設備構建系統,系統建設充分(fēn)利用(yòng)當前最新的(de)視音(yīn)頻(pín)、數據、網絡等技術,充分(fēn)兼顧需求和(hé)技術的(de)不斷變化(huà),建設業内領先的(de)高(gāo)清視頻(pín)監控系統。
可(kě)靠性:系統硬件采用(yòng)電信級的(de)服務器及專業設備,對(duì)關鍵設備采取冗餘備份措施,軟件采用(yòng)模塊化(huà)、分(fēn)層隔離的(de)設計思想,确保整個(gè)系統長(cháng)期穩定運行。
實用(yòng)性:系統的(de)設計突出應用(yòng),以現實需求爲導向,以有效應用(yòng)爲核心,以技術建設與工作機制的(de)同步協調爲保障,确保系統能有效服務于用(yòng)戶的(de)工作需要。
擴展性:系統采用(yòng)業界主流的(de)硬件設備,提供标準的(de)協議(yì),具有良好的(de)兼容性和(hé)通(tōng)用(yòng)軟硬件接口,可(kě)以全面兼容主流廠商的(de)設備,并能爲其他(tā)系統提供接口。
1.5 設計依據
1) 移動圖像和(hé)電視工程師協會制定SMPTE 292M标準
2) 《以太網100BASE-T/1000 BASE-T标準》 IEEE802.3
3) 《GB/T 13993.2-2002 通(tōng)信光(guāng)纜系統》
4) 《安全防範視頻(pín)監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》(GB/T 28181-2011)
5) 《安全防範工程技術規範》 GB50348-2004
6) 《安全防範工程程序與要求》 GA/T75-94
7) 《安全防範系統驗收規則》(GA308/2001)
8) 《安全防範系統通(tōng)用(yòng)圖形符号》(GA/T75-2000)
9) 《視頻(pín)安防監控系統技術要求》(GA/T367-2001)
10) 《民用(yòng)閉路監視電視系統工程技術規範》(GB50198-94)
11) 《工業電視系統工程設計規範》(GB 50115-2009)
12) 《視頻(pín)安防監控系統工程設計規範》GB50395-2007
13) 《安全防範系統雷電浪湧防護技術要求》(GA/T670-2006)
14) 《信息技術開放系統互連網絡層安全協議(yì)》(GB/T 17963)
15) 《計算(suàn)機信息系統安全》(GA 216.1-1999)
16) 《安全防範系統雷電浪湧防護技術要求》(GA/T 670-2006)
17) 《信息技術
安全技術 IT網絡安全》GB/T25068
其他(tā)法律法規及标準。
第 二 章(zhāng) 系統總體設計
2.1 設計目标
系統基于最前沿的(de)視頻(pín)圖像處理(lǐ)技術、網絡傳輸技術和(hé)計算(suàn)機信息技術,通(tōng)過運用(yòng)HDTVI同軸高(gāo)清視頻(pín)監控技術、業務系統集成技術等先進安防技術,實現全網調度、管理(lǐ)和(hé)應用(yòng),爲用(yòng)戶提供一套“高(gāo)清化(huà)、低延時(shí)”的(de)視頻(pín)圖像監控系統,最大(dà)程度地實現原有監控應用(yòng)系統的(de)技術升級、應用(yòng)升級和(hé)功能升級,滿足用(yòng)戶在視頻(pín)圖像業務應用(yòng)中日益迫切的(de)需求。本方案主要實現以下(xià)目标:
實現系統的(de)高(gāo)清化(huà)、低延時(shí):通(tōng)過端到端的(de)高(gāo)清接入,不經編解碼直接傳輸和(hé)顯示,爲用(yòng)戶提供更清晰更實時(shí)的(de)圖像和(hé)細節,讓視頻(pín)監控變得(de)更有使用(yòng)價值。
建成區(qū)域内統一的(de)中心管理(lǐ)平台:通(tōng)過管理(lǐ)平台實現區(qū)域内統一的(de)視頻(pín)資源管理(lǐ),對(duì)前端攝像機、解碼拼控設備、存儲設備等設備進行統一管理(lǐ),實現遠(yuǎn)程參數配置和(hé)遠(yuǎn)程控制;通(tōng)過管理(lǐ)平台實現區(qū)域内統一的(de)用(yòng)戶和(hé)權限管理(lǐ),滿足系統多(duō)用(yòng)戶的(de)監控、管理(lǐ)需求,真正做(zuò)到“坐(zuò)陣于中心,掌控千裏之外”。
2.2 設計思路
本方案主要針對(duì)模拟标清視頻(pín)監控系統進行高(gāo)清改造,在提升清晰度的(de)同時(shí),對(duì)系統的(de)整體性能和(hé)業務應用(yòng)整合深化(huà)實現同步優化(huà)改造。總體設計思路如下(xià):
1) 充分(fēn)掌握用(yòng)戶視頻(pín)監控需求,科學分(fēn)析點位情況,有高(gāo)清改造需求的(de)點位保留其傳輸鏈路,将攝像機、光(guāng)端機、DVR替換爲HDTVI系統産品即可(kě);無高(gāo)清改造需求的(de)點位,将原有攝像機接入HDTVI DVR即可(kě)。
2) 前端接入網絡、分(fēn)控中心與總控中心之間主幹網絡在滿足帶寬需求的(de)情況下(xià)無需進行改造;根據實際改造需求,對(duì)局域網内部網絡進行調整即可(kě);
3) 存儲設備及顯示大(dà)屏需支持1080P及以上分(fēn)辨率,以實現端到端高(gāo)清,根據實際情況進行利舊(jiù)或者升級替換;交換機、服務器、顯示主機、監控管理(lǐ)終端、網絡鍵盤等設備根據設備性能和(hé)用(yòng)戶業務需求,可(kě)部分(fēn)甚至全部利舊(jiù);
4) 采用(yòng)分(fēn)布式與集中式相結合的(de)存儲模式:在分(fēn)控中心采用(yòng)HDTVI DVR存儲各自區(qū)域内的(de)視頻(pín),重要的(de)視頻(pín)集中備份到總控中心,總控中心推薦采用(yòng)CVR或者視頻(pín)雲存儲;
5) HDTVI高(gāo)清視頻(pín)信号接入所屬分(fēn)控中心HDTVI DVR後,不經編解碼在顯示器上顯示,保證視頻(pín)的(de)最小延時(shí)、最高(gāo)畫(huà)質;總控中心預覽實時(shí)畫(huà)面時(shí),分(fēn)控中心編碼後的(de)高(gāo)清視頻(pín)信号經網絡傳輸至總控中心視頻(pín)綜合平台實現解碼、拼控和(hé)上牆顯示。
6) 建立統一的(de)視頻(pín)信息管理(lǐ)應用(yòng)平台,實現對(duì)所有監控點位的(de)接入管理(lǐ),同時(shí)引入最新的(de)視頻(pín)應用(yòng)技術,打造一個(gè)可(kě)動态擴展的(de)綜合應用(yòng)支撐管理(lǐ)平台。
2.3 總體結構設計
本系統采用(yòng)總控中心、分(fēn)控中心兩級建設,系統物(wù)理(lǐ)拓撲如下(xià)圖所示:
圖1. 系統物(wù)理(lǐ)拓撲圖
Ø 監控前端
主要負責各種音(yīn)視頻(pín)信号的(de)采集,包括三種類型前端攝像機:HDTVI 攝像機、模拟攝像機、網絡攝像機(IPC)。海康威視HDTVI
DVR支持以上三種攝像機的(de)自适應混合接入,針對(duì)需要進行高(gāo)清改造的(de)點位,利舊(jiù)使用(yòng)已有同軸電纜,将模拟攝像機和(hé)模拟光(guāng)端機替換爲HDTVI系列産品,接入分(fēn)控中心HDTVI DVR;不需要改造的(de)模拟攝像機和(hé)IPC,無需進行改造,直接接入分(fēn)控中心HDTVI DVR。
Ø 分(fēn)控中心
分(fēn)控中心負責對(duì)前端分(fēn)散區(qū)域監控點的(de)接入、存儲和(hé)顯示。
分(fēn)控中心配置HDTVI DVR對(duì)區(qū)域内接入前端的(de)視頻(pín)圖像進行存儲,可(kě)支持高(gāo)清輸入、存儲和(hé)轉發。分(fēn)控中心交換機、監控管理(lǐ)終端、顯示器、網絡鍵盤、等設備在滿足需求的(de)情況下(xià)可(kě)利舊(jiù)使用(yòng)。
Ø 總控中心
總控中心通(tōng)過視頻(pín)信息管理(lǐ)應用(yòng)平台,負責對(duì)整個(gè)系統的(de)模塊及部件進行配置和(hé)管理(lǐ)。
總控中心視頻(pín)綜合平台将分(fēn)控中心編碼後的(de)視頻(pín)信号進行高(gāo)清解碼,并實現拼控上牆等功能,保障視頻(pín)圖像的(de)高(gāo)清顯示。總控中心配置存儲設備對(duì)分(fēn)控中心重要視頻(pín)進行備份,該存儲設備需支持高(gāo)清視頻(pín)信号的(de)輸入、存儲和(hé)轉發,原有存儲設備根據實際情況考慮利舊(jiù)使用(yòng)。總控中心交換機、服務器、顯示主機、監控管理(lǐ)終端、網絡鍵盤等設備在滿足用(yòng)戶需求的(de)情況下(xià)可(kě)利舊(jiù)使用(yòng)。
本方案以對(duì)模拟系統進行HDTVI高(gāo)清改造的(de)系統設計爲主,模拟視頻(pín)系統和(hé)網絡視頻(pín)系統的(de)利舊(jiù)設計不作詳細介紹。
第 三 章(zhāng) 系統詳細設計
3.1 監控前端設計
早期的(de)模拟标清視頻(pín)監控系統難以看清圖像細節,視頻(pín)數據使用(yòng)價值有限,且有不少前端攝像機已經接近甚至達到設計使用(yòng)年限,用(yòng)戶可(kě)以根據自身需求确定需要改造的(de)模拟攝像機點位,采用(yòng)HDTVI同軸高(gāo)清攝像機進行替換改造,可(kě)實現高(gāo)清視頻(pín)數據采集及低延時(shí)、無損耗的(de)遠(yuǎn)程視頻(pín)傳輸,給用(yòng)戶提供更優質的(de)圖像效果、更豐富的(de)監控價值。
3.1.1 前端結構設計
前端系統根據不同的(de)監控點位選擇不同的(de)部署方式,攝像機可(kě)選擇壁裝、吊裝、柱杆裝等安裝方式,不同安裝方式需選擇不同的(de)配套件,同時(shí)根據不同應用(yòng)場(chǎng)景可(kě)選擇防雷器、LED補光(guāng)燈等配套設備。
對(duì)于室外柱杆裝的(de)前端攝像機,其部署結構如下(xià)圖所示:
圖2. 前端系統部署結構圖
3.1.2 适用(yòng)場(chǎng)景
前端攝像機選型應根據不同應用(yòng)場(chǎng)景監控需求,選擇不同類型或者不同組合的(de)攝像機,保證監控區(qū)域内的(de)無盲區(qū)、全覆蓋,以達到最優的(de)視頻(pín)監控效果。
3.1.2.1 室内場(chǎng)景
Ø 室内通(tōng)道場(chǎng)景
樓梯、走廊、電梯、出入口等室内固定點監控場(chǎng)景,由于夜晚光(guāng)線較弱,推薦采用(yòng)130萬/200萬HDTVI高(gāo)清紅外半球或筒機;大(dà)廳等出入口外部夜晚光(guāng)線較弱,推薦采用(yòng)130萬/200萬HDTVI高(gāo)清紅外筒機。
Ø 室内大(dà)型場(chǎng)景
地下(xià)停車庫、室内籃球場(chǎng)、大(dà)型辦公區(qū)域、倉庫、酒店(diàn)大(dà)堂等大(dà)型室内場(chǎng)景,白天或夜晚光(guāng)線都較弱,推薦采用(yòng)130/200萬HDTVI高(gāo)清紅外球機,可(kě)上下(xià)左右旋轉并對(duì)遠(yuǎn)處細節進行變倍放大(dà),定點監控推薦使用(yòng)130/200萬HDTVI高(gāo)清紅外筒機;地下(xià)停車庫等出入口如果要看車牌,推薦使用(yòng)200萬HDTVI高(gāo)清槍機+護罩+補光(guāng)燈的(de)方式(按現場(chǎng)具體環境,如果需要防水(shuǐ)防塵,需選用(yòng)支持IP66的(de)室外護罩,如果無需防水(shuǐ)防塵,可(kě)選用(yòng)室内護罩或不加護罩)。
Ø 室内小型區(qū)域
會議(yì)室、獨立辦公室、資料室等小型室内區(qū)域,分(fēn)塊監控推薦使用(yòng)隐蔽美(měi)觀的(de)130萬/200萬HDTVI高(gāo)清紅外半球産品。
3.1.2.2 室外場(chǎng)景
Ø 室外大(dà)場(chǎng)景
大(dà)場(chǎng)景的(de)應用(yòng)場(chǎng)景主要爲具有開闊視野和(hé)需要大(dà)範圍呈現監控畫(huà)面的(de)場(chǎng)景,如機場(chǎng)跑道、停機坪、廣場(chǎng)、火車站台、碼頭、港口等,可(kě)應用(yòng)200萬HDTVI高(gāo)清球機,可(kě)控制雲台鏡頭進行變焦和(hé)轉動,查看區(qū)域性全景目标。
Ø 路面監控
室外路面固定點推薦采用(yòng)200萬HDTVI高(gāo)清槍型攝像機,滿足在覆蓋範圍内看清過往行人(rén)、車輛的(de)行爲特征和(hé)體貌特征;對(duì)大(dà)範圍監控區(qū)域進行監控,推薦采用(yòng)130萬/200萬HDTVI高(gāo)清球型産品。
攝像機要達到IP66的(de)防護等級,避免雨(yǔ)水(shuǐ)或灰塵的(de)進入影(yǐng)響其正常使用(yòng);在晚上光(guāng)線不足的(de)環境下(xià)推薦采用(yòng)超低照(zhào)度功能或紅外功能的(de)HDTVI高(gāo)清槍機,保障夜晚等光(guāng)線不足環境下(xià)的(de)監控圖像質量。
Ø 制高(gāo)點監控
制高(gāo)點監控的(de)場(chǎng)景主要爲在樓頂、塔頂、山頂等制高(gāo)點處對(duì)所在範圍内的(de)整體的(de)、大(dà)範圍的(de)監控,推薦采用(yòng)130萬/200萬HDTVI高(gāo)清智能球型攝像機,或采用(yòng)HDTVI高(gāo)清槍型攝像機加大(dà)倍率的(de)電動鏡頭配合支持雲台控制的(de)一體化(huà)雲台,電動鏡頭的(de)焦距根據實際監控範圍确定選配。
3.1.3 HDTVI攝像機特性
在模拟标清系統的(de)高(gāo)清改造中采用(yòng)HDTVI同軸高(gāo)清攝像機,相比其他(tā)攝像機具有明(míng)顯優勢。
3.1.3.1 高(gāo)清完美(měi)畫(huà)質
采用(yòng)百萬像素級别傳感器,能獲得(de)更多(duō)的(de)視頻(pín)信息,實現1920×1080視頻(pín)圖像分(fēn)辨率;具備更寬色度載波頻(pín)率,并采用(yòng)二倍過采樣技術,畫(huà)面色彩逼真度及清晰度大(dà)幅提升;支持高(gāo)清25幀/秒以上高(gāo)幀率視頻(pín)信号采集,保證視頻(pín)的(de)實時(shí)性和(hé)連貫性;具備低照(zhào)度、強光(guāng)抑制、高(gāo)清透霧、防紅外過爆、數字降噪、超寬動态等功能,能在各種特定場(chǎng)景及環境下(xià)實現圖像的(de)清晰顯示。以下(xià)爲海康威視HDTVI 1080P攝像機拍(pāi)攝效果圖:
Ø
室内監控拍(pāi)攝
圖3. 海康威視HDTVI 1080P攝像機室内監控拍(pāi)攝效果
Ø
室外監控拍(pāi)攝
圖4. 海康威視HDTVI 1080P攝像機室外監控拍(pāi)攝效果
Ø 室内紅外監控拍(pāi)攝
圖5. 海康威視HDTVI 1080P紅外攝像機室内監控拍(pāi)攝效果
由以上幾張圖可(kě)以看出,海康威視HDTVI攝像機拍(pāi)攝畫(huà)面清晰度高(gāo)、色彩逼真、具有層次感,紅外成像效果均勻。
3.1.3.2 實時(shí)遠(yuǎn)距傳輸
HDTVI同軸高(gāo)清攝像機采用(yòng)低頻(pín)信号傳輸,具備可(kě)靠抗幹擾性能,且采集到的(de)高(gāo)清信号不經編碼壓縮進行傳輸,實現高(gāo)清、低延時(shí)、無損耗的(de)遠(yuǎn)程視頻(pín)傳輸,通(tōng)過合理(lǐ)的(de)傳輸網絡設計,真正實現“現場(chǎng)這(zhè)一秒,就是顯示器上的(de)這(zhè)一秒”。
HDTVI同軸高(gāo)清攝像機對(duì)于同軸電纜及BNC接口質量無特殊要求,支持500米(注:該數值在實際工程應用(yòng)中受線材質量和(hé)環境等因素影(yǐng)響)左右普通(tōng)同軸電纜傳輸,直接傳輸距離較模拟攝像機、數字攝像機、網絡攝像機更遠(yuǎn),在模拟标清系統改造中基本不用(yòng)考慮傳輸距離,可(kě)以直接進行攝像機替換,無需更多(duō)配置,充分(fēn)利舊(jiù)已有傳輸線纜資源,實現即插即用(yòng)。此外,HDTVI攝像機支持同軸視控功能,即控制信号通(tōng)過同軸電纜複合傳輸,可(kě)省去RS-485控制線。
3.2 傳輸網絡設計
網絡的(de)整體設計不僅關系到整個(gè)網絡系統的(de)性能,還(hái)涉及到未來(lái)網絡系統如何有效地與新技術接軌以及系統平滑升級等問題。本系統立足于滿足高(gāo)清視頻(pín)接入、轉發、存儲、解碼等需求,實現HDTVI高(gāo)清視頻(pín)信号的(de)低延時(shí)、高(gāo)清化(huà)顯示,同時(shí)選擇成熟、先進的(de)網絡技術,充分(fēn)滿足未來(lái)五年監控系統業務的(de)需求。
3.2.1 網絡結構總體設計
系統傳輸網絡結構大(dà)體分(fēn)爲前端接入和(hé)高(gāo)清視頻(pín)傳輸專網兩部分(fēn):
Ø 前端接入
前端監控系統接入分(fēn)控中心可(kě)按照(zhào)傳輸距離來(lái)選擇不同的(de)傳輸模式,HDTVI攝像機和(hé)球機支持500米左右同軸電纜傳輸,更遠(yuǎn)距離的(de)信号傳輸可(kě)通(tōng)過光(guāng)纖+HDTVI光(guāng)端機方式傳輸。
Ø 高(gāo)清視頻(pín)傳輸專網
高(gāo)清視頻(pín)傳輸專網是指編碼壓縮後的(de)視頻(pín)信号傳輸網絡,主要包括分(fēn)控中心接入交換機到總控中心核心交換機之間的(de)網絡。系統設計中,可(kě)自建光(guāng)纖網絡,也(yě)可(kě)租用(yòng)運營商傳輸鏈路,進行網絡信号的(de)視頻(pín)傳輸和(hé)交換。
分(fēn)控中心到總控中心的(de)網絡帶寬可(kě)根據前端數量的(de)20%來(lái)估算(suàn)。
3.2.2 HDTVI前端接入
HDTVI視頻(pín)監控系統的(de)接入按照(zhào)傳輸距離來(lái)選擇傳輸模式,一般情況下(xià),500米以内傳輸距離使用(yòng)同軸電纜,遠(yuǎn)距離傳輸則考慮使用(yòng)光(guāng)纖線路并配套光(guāng)端機。由于HDTVI攝像機支持的(de)同軸電纜直接傳輸距離遠(yuǎn)大(dà)于一般模拟攝像機,所以在實際改造過程中,可(kě)以直接利舊(jiù)原有線纜。
1)
模式一:同軸電纜傳輸
HDTVI高(gāo)清視頻(pín)信号采用(yòng)普通(tōng)同軸電纜傳輸距離爲500米左右。傳輸拓撲結構如下(xià)圖所示:
圖6. 同軸電纜傳輸結構示意圖
2)
模式二:光(guāng)纖+HDTVI光(guāng)端機傳輸
模式二主要是應用(yòng)于遠(yuǎn)距離傳輸場(chǎng)景,通(tōng)過光(guāng)纖鏈路來(lái)傳輸無壓縮的(de)視頻(pín)信号,通(tōng)過使用(yòng)光(guāng)纖+HDTVI光(guāng)端機的(de)方式,可(kě)以實現最遠(yuǎn)達幾十公裏的(de)傳輸。HDTVI攝像機、光(guāng)端機均支持同軸視控功能,故無需布放RS-485控制線。
傳輸拓撲結構如下(xià)圖所示:
圖7. 光(guāng)纖+HDTVI光(guāng)端機傳輸結構示意圖
3.2.3 網絡傳輸帶寬設計
考慮到網絡傳輸過程及其它應用(yòng)的(de)開銷,鏈路的(de)可(kě)用(yòng)帶寬理(lǐ)論值爲鏈路帶寬的(de)80%左右,爲保障視頻(pín)圖像的(de)高(gāo)質量傳輸,帶寬使用(yòng)時(shí)建議(yì)采用(yòng)輕載設計,輕載帶寬上限控制在鏈路帶寬的(de)50%以内。
1) 總控中心與分(fēn)控中心之間的(de)視頻(pín)傳輸網絡應滿足視頻(pín)調用(yòng)需求,建議(yì)帶寬需達到千兆以上;
2) 中心網絡設備滿足服務器、存儲設備接入帶寬需求,傳輸帶寬至少達到千兆以上;
3) 辦公桌面帶寬建議(yì)達到百兆以上。
結合項目實際需求,網絡帶寬規劃可(kě)做(zuò)相應調整。
3.3 視頻(pín)存儲設計
本系統采用(yòng)分(fēn)布式與集中式相結合的(de)存儲模式:在分(fēn)控中心采用(yòng)HDTVI DVR存儲各自區(qū)域内的(de)視頻(pín),重要的(de)視頻(pín)集中備份到總控中心,總控中心推薦采用(yòng)CVR或者視頻(pín)雲存儲。
3.3.1 存儲策略
HDTVI DVR直接獲取攝像機的(de)音(yīn)視頻(pín)信号并存儲于本機上,實現視頻(pín)直存,視頻(pín)圖像存儲周期爲30天。存儲設備的(de)部署在物(wù)理(lǐ)上爲分(fēn)布式,但在邏輯上爲集中管理(lǐ),減輕維護工作量。同時(shí)采用(yòng)就近存儲、快(kuài)速存儲、分(fēn)散存儲的(de)策略,可(kě)保證數據盡可(kě)能快(kuài)速地進行存儲,有效規避網絡異常等問題,将單點故障的(de)風險降到最低。
系統總控中心支持手動/自動備份視頻(pín)錄像,系統平台的(de)備份功能可(kě)按照(zhào)備份監控點、所屬設備、備份時(shí)間、備份持續時(shí)間、備份類型等屬性配置監控點錄像備份計劃,用(yòng)戶可(kě)根據需求對(duì)重要視頻(pín)進行備份。備份存儲設備可(kě)根據實際情況及需求進行選擇,對(duì)于1000路以下(xià)規模的(de)場(chǎng)景,建議(yì)選擇CVR;1000路以上規模的(de)場(chǎng)景,建議(yì)選擇視頻(pín)雲存儲。
3.3.2 存儲空間計算(suàn)
海康威視HDTVI攝像機具備智能編碼功能,在低碼流下(xià)可(kě)以保持較高(gāo)的(de)圖像質量,并極大(dà)節省視頻(pín)存儲空間,1080p清晰度的(de)視頻(pín)碼流可(kě)以降到3~4M,720p清晰度的(de)視頻(pín)碼流可(kě)以降到1~2M。每個(gè)前端所需存儲空間(GB)=【視頻(pín)碼流大(dà)小(Mbps)×60秒×60分(fēn)×24小時(shí)×存儲天數/8】/1024
圖像分(fēn)辨率
|
碼流
|
錄像大(dà)小
1天(G)
|
錄像大(dà)小
15天(G)
|
錄像大(dà)小
30天(G)
|
4CIF
|
2Mbps
|
21.09
|
316.41
|
632.82
|
720P
|
2Mbps
|
21.09
|
316.41
|
632.82
|
1080P
|
4Mbps
|
42.18
|
632.82
|
1265.64
|
3.3.3 取流方式
Ø
分(fēn)控中心
分(fēn)控中心的(de)用(yòng)戶直接從DVR中獲取實時(shí)流或回放流,以此減少了(le)一部分(fēn)流媒體服務器的(de)部署,降低了(le)系統建設成本。
Ø
總控中心
總控中心的(de)用(yòng)戶通(tōng)過流媒體服務器從DVR中獲取實時(shí)流或回放流,以此節省了(le)分(fēn)控中心與總控中心間的(de)主幹網帶寬,降低了(le)系統建設成本。
3.3.4 HDTVI
DVR特色功能
海康威視HDTVI DVR能夠自适應接入HDTVI
720P,1080P高(gāo)清信号、CVBS标清模拟信号以及IPC高(gāo)清網絡視頻(pín)信号。前端攝像機接入HDTVI DVR的(de)過程中,編碼參數自動調整,接入CVBS信号進行WD1編碼,接入TVI信号進行高(gāo)清分(fēn)辨率編碼,整個(gè)過程無需任何配置和(hé)重啓,可(kě)實現即插即用(yòng)。
圖8. HDTVI DVR自适應接入三種類型攝像機
此外,HDTVI DVR集多(duō)種視音(yīn)頻(pín)系統和(hé)其他(tā)業務系統于一體,實現高(gāo)清監控、存儲、報警聯動等功能。同時(shí),NVR集成了(le)智能編碼、智能流控、智能偵測、視頻(pín)質量診斷等智能應用(yòng)功能。
1) 智能編碼
Ø
同等圖像質量下(xià),720P碼率隻需1~2M,1080P碼率隻需3~4M;
Ø
碼率最多(duō)降低1/2,存儲空間最多(duō)減少1/2,帶寬占用(yòng)最多(duō)減少1/2。
2) 智能流控
Ø
智能判斷網絡狀況,根據網絡帶寬,自動調節碼流發送;
Ø
網絡狀況良好時(shí),全幀率預覽;網絡狀況較差時(shí),降幀率預覽。
3) 智能偵測
圖9. 智能偵測示意圖
Ø
支持對(duì)跨界入侵檢測、區(qū)域入侵檢測等智能行爲的(de)偵測,并支持智能行爲事件的(de)報警、錄像存儲;
Ø
支持按報警信号和(hé)智能行爲偵測等事件進行錄像的(de)查詢、回放和(hé)備份。
4) 視頻(pín)質量診斷
Ø
支持對(duì)視頻(pín)質量進行診斷,對(duì)亮度異常、畫(huà)面模糊等異常視頻(pín)現象進行報警。
3.4 解碼拼控設計
系統總控中心采用(yòng)視頻(pín)綜合平台實現視頻(pín)圖像解碼、拼控和(hé)上牆顯示,海康威視視頻(pín)綜合平台參考ATCA(Advanced Telecommunications Computing
Architecture 高(gāo)級電信計算(suàn)架構)标準設計,支持視音(yīn)頻(pín)編解碼、大(dà)屏拼接控制、存儲管理(lǐ)、矩陣切換、實時(shí)預覽等功能,是一款集圖像處理(lǐ)、網絡功能、日志管理(lǐ)、設備維護于一體的(de)電信級綜合平台。使用(yòng)綜合平台不僅可(kě)以讓整個(gè)監控系統更加簡潔,也(yě)讓安裝調試,維護變得(de)容易,并且具有良好的(de)兼容性以及擴展性。
視頻(pín)綜合平台采用(yòng)插拔式模塊化(huà)設計,業務闆槽位豐富,支持HDMI/DVI/VGA等多(duō)種高(gāo)清視頻(pín)接口,單塊解碼闆具備128路D1/64路720P/32路1080P的(de)解碼能力。此外,單台設備最多(duō)支持112塊屏幕任意拼接,支持1、4、9、16等多(duō)種畫(huà)面分(fēn)割顯示模式,具備開窗(chuāng)、漫遊、疊加、縮放、透明(míng)度設置等大(dà)屏控制功能。
由于視頻(pín)綜合平台是整個(gè)系統的(de)核心,從核心交換機到視頻(pín)綜合平台之間的(de)網絡承載了(le)很大(dà)的(de)壓力。爲了(le)保證整體系統穩定高(gāo)效,采用(yòng)鏈路彙聚(LACP)設計,在核心交換機和(hé)視頻(pín)綜合平台間用(yòng)多(duō)條千兆網線連接,并進行綁定。鏈路彙聚設計可(kě)實現兩大(dà)功能:在帶寬比較緊張的(de)情況下(xià),可(kě)以通(tōng)過邏輯聚合可(kě)以擴展帶寬到原鏈路的(de)N倍;可(kě)以通(tōng)過配置鏈路聚合實現同一聚合組各個(gè)成員(yuán)端口之間彼此動态備份,當一條鏈路出現故障,另一條自動承擔故障鏈路工作,保證鏈路的(de)可(kě)靠性。
圖10. 大(dà)屏顯示結構示意圖
總控中心可(kě)采用(yòng)46或55英寸LCD拼接單元屏組成M(行)×N(列)的(de)拼接大(dà)屏作爲顯示幕牆,不僅可(kě)以顯示前端設備采集的(de)畫(huà)面、GIS系統圖形、報警信息,其他(tā)應用(yòng)軟件界面等,還(hái)能接入本地的(de)VGA信号、DVD信号以及有線電視信号,滿足用(yòng)戶各種信号類型的(de)接入需求。
3.5 監控中心設計
3.5.1 分(fēn)控中心
分(fēn)控中心負責HDTVI高(gāo)清前端的(de)接入、存儲、顯示,同時(shí)通(tōng)過視頻(pín)傳輸網絡将視頻(pín)信息傳輸到總控中心。分(fēn)控中心系統結構如下(xià)圖所示:
圖11. 分(fēn)控中心系統結構圖
HDTVI高(gāo)清前端進行視頻(pín)圖像采集,将未經壓縮的(de)視頻(pín)信号通(tōng)過多(duō)種傳輸方式接入分(fēn)控中心。分(fēn)控中心HDTVI DVR将接入的(de)HDTVI高(gāo)清視頻(pín)信号進行标準H.264編碼壓縮和(hé)存儲,并通(tōng)過網絡與總控中心進行聯網。此外,HDTVI DVR可(kě)通(tōng)過自帶的(de)高(gāo)清視頻(pín)顯示接口,如VGA、HDMI,将HDTVI攝像機采集的(de)高(gāo)清視頻(pín)畫(huà)面不經編解碼在顯示器上直接顯示,實現圖像的(de)實時(shí)高(gāo)清顯示。
分(fēn)控中心可(kě)配置監控管理(lǐ)終端、網絡鍵盤等設備,通(tōng)過監控管理(lǐ)終端可(kě)對(duì)授權範圍内的(de)前端攝像機和(hé)HDTVI DVR設備進行管理(lǐ),網絡鍵盤用(yòng)于監控畫(huà)面的(de)顯示控制和(hé)切換等操作。
3.5.2 總控中心
總控中心負責對(duì)所有前端進行統一管理(lǐ),對(duì)重要監控點位進行上牆顯示,對(duì)分(fēn)控中心的(de)重要視頻(pín)進行集中備份。由于原總控中心的(de)存儲、解碼、大(dà)屏顯示等環節均有可(kě)能成爲高(gāo)清顯示的(de)瓶頸,需要對(duì)總控中心進行系統設計以最終實現視頻(pín)圖像的(de)高(gāo)清顯示。
總控中心系統結構如下(xià)圖所示:
圖12. 總控中心系統結構圖
1) HDTVI高(gāo)清視頻(pín)信号顯示
分(fēn)控中心的(de)HDTVI高(gāo)清信号經編碼後,通(tōng)過網絡傳送到總控中心的(de)視頻(pín)綜合平台,通(tōng)過解碼闆進行高(gāo)清解碼輸出(可(kě)采用(yòng)VGA、DVI、HDMI等多(duō)種接口輸出),投送至總控中心的(de)拼接大(dà)屏進行顯示。視頻(pín)綜合平台支持1、4、9、16等多(duō)種畫(huà)面分(fēn)割顯示模式,單台支持112塊屏幕任意拼接,另外視頻(pín)綜合平台還(hái)支持拼接、開窗(chuāng)、漫遊、疊加、縮放、透明(míng)度設置等大(dà)屏控制功能。
2) 系統集中管理(lǐ)
在總控中心構建視頻(pín)信息管理(lǐ)應用(yòng)平台,可(kě)以實現對(duì)接入監控網絡的(de)所有設備進行集中管理(lǐ),包括設備健康度巡查、設備權限管理(lǐ)、接入用(yòng)戶的(de)權限管理(lǐ)、控制優先級管理(lǐ)等。通(tōng)過監控管理(lǐ)終端,可(kě)對(duì)系統進行配置和(hé)管理(lǐ),同時(shí)也(yě)可(kě)通(tōng)過終端進行視頻(pín)預覽和(hé)回放。
3) 高(gāo)清視頻(pín)回放
通(tōng)過視頻(pín)信息管理(lǐ)應用(yòng)平台,總控中心可(kě)以對(duì)各分(fēn)控中心的(de)存儲設備進行遠(yuǎn)程控制,同樣也(yě)支持對(duì)存儲設備中的(de)錄像文件進行遠(yuǎn)程回放、下(xià)載和(hé)備份等操作。
監控錄像的(de)回放可(kě)以通(tōng)過監控客戶端來(lái)完成,可(kě)以進行單幀回放、1/16、1/8、1/4、1/2、常速、2X、4X、8X等多(duō)種回放模式,同時(shí)還(hái)支持将回放畫(huà)面投送至監控大(dà)屏進行顯示的(de)功能。
4) 重要視頻(pín)備份
通(tōng)過視頻(pín)信息管理(lǐ)應用(yòng)平台,總控中心可(kě)以對(duì)分(fēn)控中心的(de)重要視頻(pín)進行集中備份,備份數據流通(tōng)過視頻(pín)傳輸專網從分(fēn)控中心到達總控中心。
5) 顯示主機信号顯示
視頻(pín)綜合平台可(kě)以将顯示主機上的(de)視頻(pín)信号實時(shí)投放到大(dà)屏上。
6) 網絡鍵盤管理(lǐ)
網絡鍵盤與視頻(pín)綜合平台通(tōng)過以太網互聯,方便監控管理(lǐ)人(rén)員(yuán)通(tōng)過鍵盤控制視頻(pín)綜合平台将前端監控圖像切換上牆顯示。
7) 與分(fēn)控中心的(de)高(gāo)清聯網
通(tōng)過将總控中心核心交換機接入視頻(pín)傳輸專網,實現分(fēn)控中心高(gāo)清視頻(pín)信号的(de)接入。
3.6 HDTVI高(gāo)清改造設計
采用(yòng)HDTVI同軸高(gāo)清技術将原有模拟監控系統平滑升級爲高(gāo)清視頻(pín)監控系統時(shí),需根據系統各個(gè)部分(fēn)的(de)情況進行針對(duì)性改造,現将各部分(fēn)的(de)改造策略說明(míng)如下(xià):
1) 前端攝像機
前端攝像機的(de)改造隻需将原有模拟攝像機采用(yòng)HDTVI攝像機進行替換即可(kě),由于HDTVI攝像機可(kě)以即插即用(yòng),替換時(shí)無需其他(tā)配置操作。建議(yì)替換的(de)攝像機主要包括以下(xià)幾種情況:
Ø 攝像機清晰度達不到客戶應用(yòng)需求;
Ø 攝像機已經達到或者超過使用(yòng)年限;
Ø 攝像機已經損壞且維修成本較大(dà);
Ø 前端設備供應廠家已經不存在、或者相應型号已經停産并沒有售後服務。
2) 傳輸線纜
HDTVI視頻(pín)信号采用(yòng)同軸電纜傳輸,調制信号爲低頻(pín)信号,抗幹擾能力強,對(duì)線纜質量和(hé)BNC接口無特殊質量要求,直接傳輸距離最多(duō)可(kě)達500米。在改造過程中,原有同軸電纜和(hé)光(guāng)端機之間的(de)光(guāng)纖均可(kě)直接利舊(jiù)使用(yòng),省去線纜成本的(de)同時(shí),也(yě)避免了(le)複雜(zá)的(de)線纜布放等改造工作。另外,HDTVI視頻(pín)監控系統支持同軸視控功能,原有RS-485控制線可(kě)以直接省掉。前端攝像機及傳輸線纜改造示意圖如下(xià):
圖13. 前端攝像機及傳輸線纜改造示意圖
3) 光(guāng)端機
采用(yòng)HDTVI光(guāng)端機對(duì)原有模拟光(guāng)端機進行等位替換。
4) 存儲設備
原有存儲設備除了(le)需要滿足高(gāo)清視頻(pín)信号的(de)輸入、存儲、輸出之外,還(hái)應滿足攝像機清晰度提升後的(de)存儲空間需求,如無法滿足,需進行改造或者替換。具體建設策略建議(yì)如下(xià):
Ø
原有DVR
原有DVR設備替換爲支持720P/1080P的(de) HDTVI DVR,在替換時(shí)可(kě)選用(yòng)接入能力較強的(de)HDTVI DVR設備,減少多(duō)台存儲設備堆疊使用(yòng)的(de)現象。
Ø
原有備份存儲設備
滿足需求的(de)情況下(xià)利舊(jiù)使用(yòng)或者升級改造後使用(yòng)。
5) 解碼拼控設備
原有解碼拼控設備需支持高(gāo)清視頻(pín)的(de)解碼和(hé)拼控,不滿足要求的(de)情況下(xià)需進行替換。
6) 拼接大(dà)屏
原有拼接顯示單元需支持1080P及以上高(gāo)清視頻(pín)圖像的(de)輸入和(hé)顯示,不滿足的(de)情況下(xià)需進行替換。改造時(shí),建議(yì)采用(yòng)46或55英寸LCD/DLP拼接單元屏組成M(行)×N(列)的(de)拼接大(dà)屏。
7) 其他(tā)
客戶端PC及大(dà)屏均需支持高(gāo)清視頻(pín)接口:HDMI、VGA或者DVI,線纜應采用(yòng)相應高(gāo)清視頻(pín)線纜。
3.7 系統整體利舊(jiù)設計
爲了(le)節約整體投資成本,更好地利用(yòng)原建系統的(de)資源,本方案考慮對(duì)原有系統進行整體利舊(jiù)設計。
3.7.1 設計思路
系統利舊(jiù)主要包括不需要改造的(de)模拟監控系統或者網絡監控系統如何接入到總控中心。具體設計從以下(xià)幾個(gè)方面考慮:
1) 原有模拟監控系統利舊(jiù):未改造模拟設備接入新建視頻(pín)綜合平台的(de)方式;
2) 原有網絡監控系統利舊(jiù):前端編碼設備接入新建平台的(de)方式;
3) 原有網絡監控系統利舊(jiù):原平台和(hé)新建平台進行對(duì)接的(de)方式;
4) 對(duì)于前端設備已經使用(yòng)年限在5年以上的(de)或者前端設備供應廠家已經不存在、或者相應型号已經停産并沒有售後服務的(de),建議(yì)更換設備。
3.7.2 模拟監控系統接入設計
模拟監控系統采用(yòng)的(de)模拟攝像機通(tōng)過同軸電纜或光(guāng)纖接入監控中心,監控中心将接入的(de)視頻(pín)一分(fēn)二,一路接入矩陣,一路接入DVR存儲。矩陣負責視頻(pín)的(de)切換、上牆顯示,同時(shí)可(kě)以與上級矩陣級聯;DVR負責視頻(pín)存儲,同時(shí)可(kě)以與上級單位聯網,便于調取錄像。
爲了(le)原系統最大(dà)程度利舊(jiù),可(kě)将原有模拟矩陣接入視頻(pín)綜合平台,實現視頻(pín)資源的(de)利舊(jiù)整合。視頻(pín)綜合平台可(kě)以通(tōng)過矩陣接入網關,接入市面上主流廠家的(de)矩陣,确保模拟視頻(pín)的(de)調用(yòng)、控制等。DVR存儲資源通(tōng)過SDK等方式接入現有的(de)應用(yòng)管理(lǐ)平台,如果原先爲海康DVR,可(kě)直接接入使用(yòng);如果爲其他(tā)廠家DVR,那麽需要第三方廠家提供相應的(de)SDK和(hé)解碼庫,以供平台開發對(duì)接使用(yòng)。
模拟監控系統整體利舊(jiù)結構圖如下(xià):
圖14. 模拟監控系統整體利舊(jiù)結構圖
原視頻(pín)矩陣和(hé)新建系統視頻(pín)綜合平台之間可(kě)以通(tōng)過矩陣接入網關進行對(duì)接,矩陣接入網關是原有模拟矩陣和(hé)視頻(pín)綜合平台之間通(tōng)信協議(yì)轉換和(hé)傳遞的(de)橋梁。通(tōng)過矩陣接入網關實現模拟矩陣和(hé)新建系統無縫對(duì)接,整個(gè)系統可(kě)以滿足用(yòng)戶對(duì)模拟矩陣、視頻(pín)綜合平台的(de)互聯互控,可(kě)實現二者之間的(de)互相調