工厂高清数字监控系统技术方案书共26页.docx
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工厂高清数字监控系统技术方案书共26页
工厂高清数字监控系统技术方案书
第一章概述
1.概述
高清数字监控系统是监控报警业界的新型产品，它将数字化视频图像记录与多画面图像显示功能和监视报警功能结合在一起，将逐步取代传统模拟式监控系统。
1）、数字高清已成视频监控必然趋势
由于压缩算法、光学、图像处理、网络等技术的革新，数字高清摄像机已经从概念成为现实。
一年一度的安博会是安防行业的风向标，从安博会不难看出，各路厂家商家谈论的焦点已经从D1画质转移到720P（1280X720，逐行扫描图像）、1080i（1920X1080，隔行扫描图像）高清影像。
此外，随着我国“平安城市”的建设力度逐渐加大，村镇技防建设已在国内部分省区悄然铺开，数字监控产品进入家庭等民用化市场的苗头已经呈现。
由此可见，无论是从技术条件，还是市场诉求，监控摄像机进入高清晰度数字时代的条件已经成熟，且来势汹汹。
2）、模拟摄像机面临被终结命运
模拟摄像机时代走向终结，实质上是技术革新、市场优胜劣汰的必然结果。
传统模拟摄像机原本分辨率就不高，加之要受到反复的A/D转换、电磁传输干扰、隔行扫描、D1画面的合成反交错等视频损伤的影响，所以无论是D1还是4CIF等只不过是理论数值，实际到达人眼时已经非常的模糊不清了。
关于公交、机场等公共安全场所的监控形同虚设的报道不断见诸报端，媒体更是称此类摄像机为“睁眼瞎”。
从性能而言，数字百万高清摄像机可以说是全面超越了传统的模拟摄像机。
模拟摄像机技术在发展中出现了各种瓶颈与限制，而数字百万高清产品的突出特点则克服了这些限制，在画质方面实现了飞跃。
数字摄像机采用的是数字信号传输，它将光信号转化为数字信号，然后由DSP进行图像压缩与处理，最后通过网络将数字压缩视频输出，在抗电磁干扰性、逐行扫描、画面分辨率方面都拥有传统模拟摄像机所不能比拟的优势。
数字摄像机可以达到百万级像素甚至千万级像素，色彩更加逼真，更加富有层次感、画面饱和度更佳。
另外，模拟摄像机需要将控制线、视频线、音频线、电源线都以独立的形式进行布线搭配，布线繁琐复杂且工作量大，综合布线成本较高，在工程应用中有许多局限。
3）、市场呼唤民族高清数字产品
从一线市场和厂家、器材商、工程商以及终端用户反馈的信息可以看出，市场对数字百万高清产品的需求非常迫切，市场开拓空间也非常巨大。
有媒体报道某公安系统领导在接受采访时说：
“我们在办案的过程中经常会遇到这样的问题，在犯罪现场附近安装了视频监控设备，但是当办案人员将视频材料提取出来寻找办案线索时才发现，这些视频材料大多数根本提供不了任何对案件有价值的信息，人物模糊不清、还有很多的雪花噪点，特别到了夜间基本上就是一团黑影，而且大部分的案件发生都是非常快速的，每当画面人物较多或者动作较快时图像效果就更差，甚至出现图像丢失或卡的情况，使得我们的办案人员苦不堪言，许多案件正是没有办法及时的取证和收集线索而延误了办案的时机。
我们有的民警同志只能戏称这些线索为‘由俄罗斯方块组成的印像派油画’。
所以，我们非常迫切地希望能够提高视频监控的清晰度，让我们能够通过这些有效的工具发挥更大的作用保护人民的生产和生活安全。
”
正因为模拟摄像设备不能满足使用环境的需要，从而导致大量的监控成为无效监控、形同虚设。
一些类似交通、银行等重点监控项目不得不高价从国外采购清晰度较高的监控设备，相关政府部门和工程商一直希望国内企业能够通过自主研发，树立起百万高清领域的民族品牌，从而全面有效实现视频监控的目的，降低成本。
2.工程概况及系统总体构思
工厂需要对出入口、车间仓库等环境部位实行保安自动化管理,采用百万高清监控设备，对各区域重要部分进行全面监控，实现全方位的覆盖和封锁，以达到安全、高效管理的目的。
整个系统采取“分散监控,集中管理，数字高清”的设计思想,根据监视范围内的摄像点的数量进行数字监控主机的选型和配置,可以对各个区域内进行现场监控。
所有数字监控主机均可以通过网络接入领导办公室内，领导办公室可以任意调阅各个区域的监控图像。
3.设计标准和规范
本方案设计遵循以下标准、规范和要求进行：
●GB50348-2019《安全防范工程技术规范》
●GA/T70-2019《安全防范工程费用预算编制办法》
●GA/T74-2019《安全防范系统通用图形符号》
●GB/T50198-1994《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
●GA/T75-94《安全防范工程程序与要求》
●GA308-2019《安全防范系统验收规则》
●JG/T16-92《民用建筑电气设计规范》
●GA/T367-2019《视频安防监控系统技术》
●GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》
●YDJ84-88《电信专用房屋设计规范》
高清监控系统示意图
4.设计原则
工厂高清监控系统的设计应根据建筑物的使用功能、建设标准及安全防范管理的需要，综合运用电子信息技术、计算机网络技术、安全防范技术等，构成先进、可靠、经济、配套的安全技术防范体系。
工厂高清监控系统设计及其各子系统的配套须遵照国家相关安全防范技术规程并符合先进、可靠、合理、适用的原则。
系统的集成应以结构化、模块化、规范化的方式来实现，应能适应工程建设发展和技术发展的需要。
考虑到工厂的特殊功能及其重要性，安防系统的可靠性、先进性和扩展能力是非常重要的。
因此必须在保证系统具有较高性能价格比的前提下，采取综合优化的配置方案，以实现工厂区域全方位高质高效的保安监控并节约投资为最终目的。
第二章百万高清监控系统
1.总体设计思路
1.1监控目标
根据现代化文明单位的标准及目前工厂的工作需求，为了更好的利用现代化的科技手段为工厂管理工作服务，实现从科技要安全，使用高清监控系统是一个必不可少的手段。
根据实际需求，在大门口、车间仓库、院子周围等需要监控的重点、要害部位，必须安装监控设施，有效地实施监控。
1.2控制方式
监控系统采用纯数字的方式。
通过本地监控主机可对本地的视频信号进行任意切换、控制。
从而使监控人员能够直观的了解现场情况，更好的掌握全局。
同时利用高性能存储服务器进行本地录像，保留第一手资料，供有关人员随时调阅。
单位领导可通过网络观看视频内容，并可进行远程回放。
本系统具有实时监视，全数字切换功能，数字化图像存储功能，实现电子化智能布防等。
1.3系统选型原则
全面考虑：
根据工厂整体情况特点布置监控点。
并全盘考虑整个监控系统的联网控制。
重点保护：
大门口、车间仓库等重要部位加强防护力度，及时了解现场情况。
合理分布：
系统配置合理，监视全面，造价经济。
可靠运行：
系统设备选用高可靠产品，设计施工时采取抗干扰措施，保证系统可靠运行。
基于工厂的特定功能，系统的性能和可靠性是首要考虑的因素，其次是其功能要满足设计的应用要求，产品的价格也是重要的选型因素。
因此，本系统的关键设备，如中心存储服务器、百万数字高清摄像机、数字高清镜头等，以保证功能先进，性能稳定可靠，技术成熟；主干线路关键设备，选用国内经实践检验证明质量可靠的成熟产品；其余配套及线缆等均可采用国产优质产品。
2.系统监控点位设置
按监控点位具体环境选择合适的摄像机，使监视效果、防护和外观效果达到最佳，考虑到工厂晚上需要具有防盗作用，工厂厂区内所有的摄像机采用高清红外摄像机，起到全天候运行稳定和防破坏的作用。
3.系统控制方案
3.1传输部分
因高清监控均为数字信号，本系统传输通过新建超五类网线组建监控专网将前端数字信号进行回传。
针对距离较远，只能通过光缆进行传输，增回三对光纤收发器。
3.2主机部分
ＮＶＲ主机，对监控的高清摄像机、存储设备实行集中管理，监测设备的运行状态；对总控中心、分控中心和其它部门的客户端进行帐户、密码、使用权限的集中分配和管理，对客户端登陆监控系统进行验证。
4．主要设备选型
4.1主要前端设备
4.1.1DS-2CD3T20（D）-I3海康威视200万30米红外筒型网络摄像机
基本参数：
1/2.8"CMOS，200万像素1920×1080高清，镜头4mm（6,8,12,16mm可选），ICR日夜型，IP66级防尘防水筒型摄，高效阵列灯红外30米，DC12V/DS-2CD3T20D-I3不支持PoE供电。
主要特性
·最高分辨率可达1920×1080@30fps,在该分辨率下可输出实时图像
·采用ROI、SVC等视频压缩技术,压缩比高,且处理非常灵活,超低码率
·码流平滑设置，适应不同场景下对图像质量、流畅性的不同要求
·支持GBK字库，支持更多汉字及生僻字叠加
·支持OSD颜色自选
·高效阵列红外灯,使用寿命长,照射距离可达30米（DS-2CD3T20D-I3,DS-2CD3T20-I3）
·支持smartIR，防止夜间红外过曝
·ICR红外滤片式自动切换,实现真正的日夜监控
·支持日夜两套参数独立配置
·DS-2CD3T20-I3支持PoE供电功能
·支持3D数字降噪,支持数字宽动态
·支持双码流,支持shojijiankong
·支持走廊模式,背光补偿,自动电子快门功能,适应不同监控环境
·功能齐全:
心跳,镜像,一键恢复等
·支持智能报警功能：
越界侦测,区域入侵侦测
·支持智能后检索，配合NVR支持事件的二次检索分析
·支持EZVIZ平台接入
·支持NAS、Email、FTP、NTP服务器测试
·支持HTTPS,SSH等安全认证，支持创建证书
·web支持basic和digest认证
·支持用户登录锁定机制，及密码复杂度提示
·符合IP66级防尘防水设计,可靠性高
应用场景
DS-2CD3T20（D）-I3海康威视200万30米红外筒型网络摄像机适用于道路、仓库、地下停车场、酒吧、管道、园区等光线较暗或无光照环境且要求高清画质的场所。
订货型号
DS-2CD3T20D-I3,DS-2CD3T20-I3
外形尺寸
4.1.2数字视频存储系统
4.1.3附录
高清IP普及小常识Q&A：
Q:
CMOS与CCD的区别
A:
感光器是IP摄像机的核心，也是最关键的技术。
目前摄像机的核心成像部件有两种：
一种是CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。
CCD：
电荷藕合器件图像传感器CCD（ChargeCoupledDevice），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。
CMOS：
互补性氧化金属半导体CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor），它的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像CMOS影像传感器将每一个像素的电荷转换成电压，每一个感光单位配置一个放大器，读取前便将其放大
比较内容
CCD
CMOS
物理结构
由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵等多层结构
传感单元、放大器等周边电路
高度集成的单层结构
成像质量
好
一般，高端CMOS可与CCD媲美
信噪比
高，照度一般可达到0.5Lux以下
一般，高端CMOS可达0.5-1Lux
成本
工艺复杂，成本高
工艺简单，成本低
集成度
低
高
功耗
耗电量大、发热量大、寿命较短
耗电量小、发热量小、寿命较长
发展趋势
CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型，高清成像应用瓶颈几乎无法解决
高端CMOS随着技术的不断改进提升将成为未来高清成像系统的主角
Q:
什么是720P？
什么是1080P？
A:
720P、1080P是美国电影电视工程师协会（SMPTE）制定的最高等级高清数字电视的格式标准，720P的有效显示格式为：
1280×720,像素数达到92.16万,1080P的有效显示格式为：
1920×1080，像素数达到207．36万。
SMPTE（美国电影电视工程协会）将数字高清信号数字电视扫描线的不同分为1080P、1080I、720P（i是interlace,隔行的意思，p是Progressive,逐行的意思）。
720P、1080P是一种在逐行扫描下达到1280×720、1920×1080分辨率的显示格式。
是数字电影成像技术和计算机技术的融合。
我们常说的720P高清摄相机或1080P高清摄相机就是按照这种标准，能够通过对视频图像的采集、编码、压缩、解码等一系列过程最终输出720P或1080P分辨率图像的摄相机。
Q:
什么是高清摄像机的有效像素？
A:
数字摄像机/照相机的像素数包括有效像素（EffectivePixels）和最大像素（MaximumPixels）。
与最大像素不同的是有效像素数是指真正参与感光成像的像素值，而最高像素的数值是感光器件的真实像素，这个数据通常包含了感光器件的非成像部分，而有效像素是在感光器件真正参与感光部分的像素值，它往往会比最大像素值少很多，所以，在像素面积不变的情况下，数字摄像机/照相机能获得最大的图片像素，即为有效像素。
目前许多数码摄像机/照相机所标称的像素值往往是最大像素，而不是有效像素。
另外，同时同样的感光器件在拍摄视频和拍摄照片时所使用的有效像素也是不同的。
一般拍摄视频时所使用的有效像素要远远小于拍摄照片时所使用的有效像素。
Q:
如何鉴别高清IP摄像机的性能？
（标称720P的摄像机如何能够鉴别优劣）
A:
高清摄像机的属于视频监控领域里的新兴事物，目前国内还没有统一的检验与测试标准。
因此，虽然同样标称为720P的高清摄像机，但是，在视觉感官上的差距却非常明显。
我们大致可以通过以下五点来简单的判断高清IP摄像机的优劣
1.清晰度测试
可以通过普通的视频图像清晰度（线数）测试卡来简单的判断高清摄像机的清晰度。
这种方法能够通过肉眼直接分辨出图像的清晰度，一般来说高清720P的摄像机测试卡指标能够清晰的分辨出大于700TVL电视线，而较差的高清摄相机这一指标会偏低，而且图像有抖动或毛边。
2.动态范围测试
可以通过普通的视频图像灰度等级测试卡来简单判断高清图像的灰度等级数据。
3.色彩还原
通过色彩测试卡或肉眼来判断比较高清视频图像的色彩还原度。
一般好的高清IP摄相机的还原度非常高，几乎可以达到非常逼真的还原效果。
4.信噪比
相同画面情况下对噪声的抑制处理也是衡量高清IP摄相机性能优劣的重要指标之一。
对于画面中暗块亮快的处理、噪声抑制直接决定了图像的画质效果，有许多低端的摄相机只能在100Lux以上的理想状态下输出较为清晰的画面，对于光线环境变化的适应能力很差，强光或者暗光的环境下没有对噪声抑制的有效手段，无法保证图像质量。
这种情况下高清图像是没有意义的，我们称之为伪高清。
5.图像编码压缩算法
IP高清摄相机对图像的编码压缩算法的好和差也是直接影响摄相机性能的重要指标之一，目前市场上的高清摄相机视频图像的编码压缩处理芯片分成DSP芯片和ASIC芯片两种载体，两者各有千秋，DSP芯片功能应用相对灵活,开发周期短，但是编码效率偏低，且成本较高。
ASIC芯片功能应用相对固定，开发周期长，但是编码效率很高，且大批量使用后成本较低。
不管是哪一种载体都需要好的视频编码压缩算法，好的算法能够在保证图像质量和清晰度的情况下尽可能的减少视频码流和存储容量。
较差的IP高清摄相机往往会在大运动量的情况下产生马赛克或水波纹等情况，直接影响视频图像质量。
Q:
高清图像如何存储？
A:
高清图像的存储设备和传统的数字硬盘录像机DVR（DigitalVideoRecoder）不同，由于它直接输入的数字视频图像，因此它不需要进行图像的编码压缩，而只需要存储数字视频图像资料，除此之外，它还需要能够支持对IP高清摄像机的管理，网络服务、权限管理、Web服务等后端网络服务和应用支持。
这种设备我们统称为NVR（NetVideoRecorder）。
目前，NVR设备按照不同的使用需求有多种产品形态，其中包括分布式NVR和集中式NVR存储系统。
Q:
高清图像如何显示？
A:
目前高清视频图像大都以720P（1280*720）分辨率为主，由于分辨率达到了甚至超过了我们传统显示设备的显示能力范围，因此在高清图像的显示方面也引入了许多新的设备、标准和接口。
其中包括大屏幕高清显示器、HDMI接口等。
由于传统的数字显示接口以VGA标准为主，但是VGA标准接口的输出分辨率最大也只能达到1280*1024分辨率，因此，当我们需要显示720P分辨率的高清图像时就必须采用以HDMI标准的接口进行视频信号的传输，采用支持720P的高清显示设备进行显示。
4.2平台软件
4.2.1：
主界面说明
序号
名称
说明
1
快捷工具栏
用于快捷进入指定的功能项。
2
设备管理
管理和添加设备。
3
视频窗口
视频观看窗口，最多支持36画面，单击指定的画面可以最大视窗。
4
云台控制
控制云台旋转方向，需要在视频端连接云台设备。
5
日志窗口
查看登录或报警日志的窗口。
4.2.2工具栏说明
序号
名称
说明
1
设备浏览
浏览和管理当前连接的视频服务器。
2
地图浏览
切换到电子地图管理窗口。
3
分组浏览
打开分组窗口，用于分组和管理视频通道。
4
PTZ云台
打开RS-485控制窗口，用于云台控制。
5
登录日志
浏览用户登录软件的登录信息。
6
报警日志
浏览视频服务器的报警日志。
7
多窗口浏览
多画面控制，最大支持36个通道同时浏览
8
播放条
隐藏或开启通道下方的播放工具按钮，见“播放工具条说明”。
9
软件信息
关于VIDIACNET软件的版本信息。
4.2.3播放工具条说明
序号
名称
说明
1
停止
停止当前通道的视频图像。
2
录像
录制当前通道中的视频。
3
拍照
抓拍当前通道中的图像。
4
声音
调整当前通道的声音。
5
对讲
打开当前通道语音对讲。
第三章人员培训方案
为使建设方的管理、技术人员和操作人员掌握各个系统的相关技术，便于业主对系统的应用和维护，我公司制定了如下技术培训计划，培训计划侧重在三个方面：
维修培训：
针对不同产品、系统的常见故障诊断和排除；
使用培训：
使受培训的人员掌握相关子系统的原理、设备功能和操作
现场培训：
在工程验收前后，对现场有关部门人员进行现场培训，使他们能够顺利操作使用，对现场故障进行判别和快速排除的办法。
技术培训计划表
序号
培训项目
培训内容
培训时间
培训地点
培训人数
1
高清监控系统
1.系统基本原理及组
2.主机基本操作方法
3.系统使用注意事项
4.小故障的判断及排除
5.日常维护知识
*天
现场
*人
第四章施工组织计划
1.监控系统工程综述
1.1监控系统工程范围
工厂监控系统控制范围包括出入口、教室、操场、办公区域等。
1.2监控系统工程特点
工程质量要求高:
工厂监控系统工程是配置了大量智能化设备，安装质量应达到优良标准。
系统功能和具体使用密切相关，因此，在工程的管理和施工质量上具有非常高的要求。
实用性要求高：
系统功能设置、点位布置都要充分考虑用户的具体使用需求，并且方便管理。
监控系统集成不仅是设备的集成，更重要的是应用平台的统一和系统功能的综合。
售后服务响应和解决问题的时间要求高：
整个工程装备了大量监控系统设备，后期维护能力是保障系统正常运行的关键，必须关注实施单位的维护能力和维护条件。
2.施工工艺及方法
施工要点
线槽安装要求：
线槽应平整，无扭曲变形，内壁无毛刺，各种附件齐全；
线槽接口应平整，接缝处紧密平直，槽盖装上后应平整、无翘脚，出线口的位置准确；
线槽的所有非导电部份的铁件均应相互连接和跨接，使之成为一连续导体，并做好整体接地；
线槽安装应符合《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）的有关部门规定；
线槽内配线要求
线槽配线前应消除槽内的污物和积水；
缆线布放前应核对型号规格、程式、路由及位置与设计规定相符。
在同一线槽内（包括绝缘在内）的导线截面积总和应该不超过内部截面积的40%；
缆线的布放应平直、不得产生扭绞，打圈等现象，不应受到外力的挤压和损伤；
缆线在布放前两端应贴有标签，以表明起始和终端位置，标签书写应清晰，端正和正确；
电源线、信号电缆、对绞电缆、光缆及建筑物内其他弱电系统的缆线应分离布放。
各缆线间的最小净距应符合设计要求；
缆线布放时应有冗余。
在交接间，设备间对绞电缆预留和度，一般为3~6米；工作区为0.3~0.6米；光缆在设备端预留长度一般为5~10米；有特殊要求的应按设计要求预留长度；
缆线布放，在牵引过程中，吊挂缆线的支点相隔间距不应大于1.5m；
布放缆线的牵引力，应小于缆线允许张力的80%，对光缆瞬间最大牵引力不应超过光缆允许的张力。
在以牵引方式敷设光缆时，主要牵引力应加在光缆的加强芯上；
电缆桥架内缆线垂直敷设时，在缆线的上端和每间隔1.5m处，应固定在桥架的支架上，水平敷设时,直接部份间隔距施3~5m处设固定点。
在缆线的距离首端、尾端、转弯中心点处300~500mm处设置固定点；
槽内缆线应顺直,尽量不交叉、缆线不应溢出线槽、在缆线进出线槽部位，转弯处应绑扎固定。
垂直线槽布放缆线应每间隔1.5m处固定在缆线支架上，以防线缆下坠；
在水平、垂直桥架和垂直线槽中敷设缆线时，应对缆线进行绑扎。
４对对绞电缆以24根为束，25对或以上主干对绞电缆、光缆及其他信用电缆应根据缆线的类型、缆径、缆线芯数为束绑扎。
绑扎间距不宜大于1.5m，扣间距应均匀、松紧适应；
在竖井内采用明配、桥架、金属线槽等方式敷设缆线，并应符合以上有关条款要求。
2.1安防系统设备安装工艺
工艺流程
安装设备
做好线标
接线端接头处理
设备支架安装
安装位置设置
安装前通电检测
施工要点：
1、安装前的设备检验：
施工前应对所安装的设备外观、型号规格、数量、标志、标签、产品合格证、产地证明、说明书、技术文件资料进行检验，检验设备是否选用厂家原装产品，设备性能是否达到设计要求和国家标准的规定；
施工前，设备必须24小时通电检查，检查设备的稳定性，并做好设备通电检查记录，发现不合格设备及时更换。
2、设备安装位置的设置：
根据图纸设计要求，正确选定安装位置；
施工前对设备安装位置的性质进行统计，例如：
吊装、墙装、顶装、安装高度等，做到安装之前必中有数；
3、设备支架安装：
根据设备的大小，正确选用固定螺丝或膨胀钉；
固定螺丝需拧紧，不应产生松动现象；
支架安装尺寸应符合设计要求。
4、接线端接头处理：
Ｑ9头制作平整牢固，与BNC头接触必须正确有效；
接线头必须进行焊锡处理，保证接线端接触良好，不易氧化；做好线标。
设备安装：
（一）摄像机的安装：
1．摄像机的安装应符合下列规定：
1）应满足监视目标视场范围要求，并具有防损伤、防破坏能力。
安装的高度：
室内距离地面尽可能不低于2.5m；室外距离地面不低于
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