鸿天伟业高清数字视频监控方案Word文件下载.docx
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480i中的i表示视频的垂直分辨率为480线图像隔行（错行）扫描显示，同理，720p中的p表示视频的垂直分辨率为720线图像逐行扫描显示。
显然，相同分辨率下，逐行扫描比隔行（错行）扫描的图像效果要好。
到第三代完全基于IP网络视频监控系统（IPVS），图像显示的分辨率可达1080p（1920×
1080）（二百万像素）或1600×
1200。
由于受到成本的限制，高清在视频监控行业一直未得到普遍有效地应用。
而现在芯片技术及压缩算法的发展，高清的视频监控产品逐渐兴起。
现在D1标清视频压缩格式业已正式写入数字硬盘录像系统（DVR）国家标准。
高清摄像机和高清视频编解码器也逐步得到应用和推广，高清视频监控系统提供的高质量视频图像，将为安防监控效果带来显著的提升。
1）图像清晰度更高、细节更加清楚
传统的标清分辨率的图像对于多数的监控场景，基本上无法对细节进行分辨。
而当发生案件时，从录像资料中很难对监控现场涉案的人员、物品准确认定，不具备很好的对侦破工作的指导性和法律质证能力。
在一些重要的监控场所，应采用高清摄像机获取高清晰度的监控画面，更能清楚地呈现防区原貌。
2）监控目标覆盖范围更广、提高监控效能
在传统的标清监控技术构架下，为了保证监控的覆盖率，尽可能的减少监控死角，需要安装布置相当规模数量的监控摄像机，监控系统规模不断扩大，从几百路向成千上万路甚至数十万路的规模发展。
如此规模庞大的监控资源，在同一时间里却只有极少部分能够得到实时的监控，而绝大多数监控图像被无差别的记录保存下来，从而形成了海量级的视频录像数据资料。
而这些规模庞大的录像资料中也仅有极少部分因可能与某些已知的事件相关联而被备份以外，其他的录像信息则不断的被新的录像数据所覆盖。
这就是典型的传统监控系统大规模、高成本、低效率的建设应用现状。
在高清监控技术构架下，单台高清摄像机能够相当于几台普通摄像机的监控覆盖面，且图像分辨率更高、信息量更丰富，因此采用高清监控可以非常有效的缩减系统规模，节省传输链路和设备，从而减少总体建设成本，高清监控技术将推动视频监控系统建设应用向着节约化、效能化转变。
3）高清摄像机能实现数字PTZ功能
高清摄像机不仅提升了图像清晰度，使得数字PTZ（即数字云台）功能得以体现，也就是在整幅大图像中对某个局部细节进行放大或移动。
而且这种大范围整幅图像监控拍摄，不会错过监控范围内的任何情况，给日后的调阅查证提供了有效手段。
同时由于数字PTZ方式没有机械移动部件，设备也更经久耐用。
1.3设计目标
根据高清视频监控系统的特点和应用需求，本方案的目标是建立一个采用高清视频采集技术、高清视频编解码技术、光纤专网图像传输技术、联网控制技术、存储和显示等应用技术，兼容标清管理并进行精确监控的视频监控平台。
结合当前与今后一定时期内图像监控系统与图像应用系统的发展需要，建立高清图像管理平台，为指挥调度、调查取证等多种后台应用提供及时、可靠的监控图像信息，服务实战。
主要内容如下：
1.建设前端高清监控点
根据实际需求，结合监控布点原则及规范，在兼顾现实与发展的原则指导下，力求实现科学、适用的前端布点设计。
如：
围绕市区各重点关注场所和核心重要部门、市区交通要道、商娱繁华场所等区域，本着资源优化配置及利用的原则，充分利用其立杆、供电、光纤等资源，实现高清视频监控前端布点建设，可采用动静结合策略，部署高清可控监控点和高清固定监控点。
2.高清视频信息接入与交换输出
前端高清IP摄像机采集到的高清视频信息经网络交换传输设备，根据实际应用环境（实际系统的组成），将视频信号传递到分控中心（数据存储与转发）和监控中心、总控中心，实现视频接入及切换输出显示，同时满足与其他视频系统的联网和共享。
3．高清视频显示与应用
监控中心实现高清视频图像显示，监控中心可采用大尺寸LCD液晶监视器或DLP大屏幕显示，能显示前端采集的高清视频图像，同时可保留既有的标清系统显示；
高清视频图像支持高清下变标清，实现与既有标清系统的资源共享；
高清网络编码后的IP流媒体传送到存储系统及各视频应用系统，以实现高清视频的综合应用。
4.联网控制管理
采用联网控制系统，不仅完成视频干线联网控制，同时可以实现远程切换，故障告警，远端升级、远程排障等功能。
1.4设计原则
1.先进性
本系统采用先进的、具有前瞻性的视频监控技术，包括200万像素数字高清技术、高清视频编解码技术、视频海量存储和高效检索技术和视频智能分析技术等。
同时采用先进的综合视频管理平台，借鉴海量多媒体资料管理系统的经验和技术，不仅实现对高清、标清视频的统一管理，还应实现整个系统设备的运维管理，以及各类视频综合智能化应用。
2.可靠性
系统设计、设备选型、调试、安装等环节应严格执行国家、行业的有关标准及公安部门有关安全技术防范的要求，贯彻质量条例，采用稳定、可靠的技术设备，确保系统级别的高稳定性和可靠性，满足实际需求，实现全年365天的全天候长期稳定运行。
系统中核心的存储设备、重要的服务器及后台服务软件等，支持掉电恢复后设备及软件自动恢复正常连接、断网或网络风暴恢复后设备及软件自动恢复正常连接，启动过程无需过多人工干预。
3、安全性
系统传输采用专网，充分利用光纤资源，保证视频信息、控制信息网络传输的安全和畅通，避免采用互联网和VPN进行传输。
同时设备接入、传输采用加密技术，提供网络非法入侵保护和避免信息非法被窃取。
4.开放性
高清数字摄像机、网络设备、存储设备及软件平台等均应采用开放式的产品或架构，能够提供完整的SDK、API等二次开发环境，并须提供SDK、API等的源代码及数据结构、开发文档，并交由独立第三方进行验证，满足构建统一的视频管理及应用平台的需要。
5.易管理性、易维护性
前端设备支持远程升级和远程故障排除功能，维护便捷，降低系统运维管理成本。
同时可自动检测系统中任何一台设备的运行状态，并示出详细参数，以辅佐管理人员及时准确地判断和解决问题。
采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。
6.兼顾现实与发展的原则
根据目前实际需求并适当考虑发展，选配各种系统设备的数量、型号等，适当选择通讯光缆等，做到经济性与科学性最佳结合。
7.可施工性原则
兼顾以上各原则，从实际出发，使系统设计具有可施工性。
第2章系统总体设计
2.1总体设计思路
高清视频监控系统建设监控点图像全部接入视频监控专网，实现24小时实时监控，在系统存储设备（NVR、存储阵列等）完成录像记录，并保证在突发事件发生时，监控中心能够调用现场实时图像信息进行指挥和调度。
系统建设的思路如下：
1）前端采用高清数字摄像机采集高清视频图像，采集的高清图像经交换设备传输存储设备、显示设备，或经交换设备、光端设备、光纤等实现远距离图像信息的共享；
2）各分控机房部署NVR服务器，提供断网暂存服务器，录像时间可根据需要确定；
设置客户端，对管辖区域内的高清摄像机施行实时监控和远程控制；
3）分控中心管辖多个监控点，部署存储设备，实现分布式存储，采用IPSAN+存储服务器，为高清摄像机提供存储服务，录像时间为30天；
4）主控中心机房部部署管理服务器，对监控专网内的高清摄像机、存储设备、解码设备、流媒体转发服务器实行集中管理，监测设备的运行状态；
对客户端进行帐户、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；
5）主控中心可采用高清解码阵列和支持高清视频图像控制的大屏幕控制器，通过LCD液晶监视器或DLP显示监控图像，整合现有视频资源，并为其他单位或应用系统提供视频资源；
6）对前端设备接入、网络传输、资源访问等采用有效的安全管理措施，包括信息加密、网络接入控制、访问认证管理等措施，防止监控系统被非法入侵、监控信息被非法窃取和擅改等；
7）监控系统的建设应为下一阶段社会监控系统的整合提供基础和接口，并能满足其他部门和单位对图像的共享要求，充分利用监控资源，发挥整体效益，做到系统具有可持续发展特性。
2.2系统拓扑结构图
2.3系统功能特点
1）高清图像采集
高清数字摄像机实现高清视频图像采集功能，支持1600*1200或1920*1080分辨率，支持光纤输出，具有最佳的图像抗干扰性和高清视频图像远距离传输能力。
高清数字摄像机夜间能获得高质量的视频监控效果，确保录像资料能有效记录行人、车辆特征、环境等图像信息，提供有效的刑侦分析素材，对系统的建设意义极为重要。
本方案采用LED补光方式来满足全天候图像监控的要求。
在LED频闪工作模式下，摄像机与LED同步精确，在夜间低照度环境下能有效获取高质量的图像。
2）低延时远程监控
在整个地区范围内，通过视频监控专网，授权用户能远程监控任意可控监控点的图像，远程操作摄像机进行变焦和转动，可以清晰地查看现场图像。
高清编码卡采用高性能处理芯片和优化算法，编码效率高，编码延迟小，可确保端到端控制延迟小于260ms。
低延迟体现控制灵敏度高、响应迅速、聚焦准确等优势。
3）高清图像显示
高清网络视频信号通过解码设备，按一定的分割和轮循规则显示在电视墙上。
高清解码设备支持高清视频图像和标清视频图像输出，可兼容现有的标清显示系统。
4）图像存储与共享
系统具备高清视频流的存储功能，授权网络用户可以从存储服务器或NVR上远程调看、下载视频资料。
5）录像缓存与补录
系统具备断网录像缓存功能，IPSAN失去通信时，录像资料自动缓存到分控中心NVR服务器，当通信恢复后，系统自动将缓存在NVR内的视频资料补录到IPSAN内。
6）管理服务功能
通过管理服务器，统一管理存储设备的音视频资料的访问，并为客户端提供流畅的视频流服务，实现全网系统管理和流媒体转发。
7）权限管理功能
可以添加和删除用户，并可对各级用户的控制权优先级进行管理。
8）多系统整合功能
实现和原有标清监控系统的整合、与GIS系统、广电、会议系统的整合。
9）视频资源共享
通过视频资源共享专网和软件管理平台其他单位提供图像资源。
10）系统日志功能
系统自动记录系统的操作日志和运行日志。
第3章高清视频监控前端
3.1高清监控点组成
前端设备以高清摄像机为主，附带镜头、护罩、云台、立杆、防雷、网络等部件。
3.2前端高清摄像机
前端摄像机是整个安全防范系统的原始信号源，摄像部分的好坏及它产生图像信号的质量将影响整个系统的质量。
系统前端采用高清数字摄像机，相比普通摄像机具有明显的技术优势：
1）高清数字摄像机采用百万像素级别CCD传感器，能获得更多的视频信息，实现1280×
720、1920×
1080、1600×
1200甚至更高的视频图像分辨率；
2）监控图象显示质量更高，能够更好地捕捉细节；
3）逐行扫描CCD动态画面表现更流畅；
4）支持HDTV的宽屏输出模式（16:
9）；
5）监控画面覆盖面更广，相同监视区域可以替代原有的多个固定点摄像机和一个全方位摄像机。
3.2.1摄像机选型原则
根据高清视频监控的需要，我们在选择摄像机时按照以下原则：
1）采用SONYCCD传感器
CCD与CMOS两种感光芯片相比，CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制、高质量图像输出、动态影像表现方面都要优于COMS，所以本项目高清摄像机建议采用CCD作为感光芯片。
2）支持日夜功能，实现昼夜监控，低照度：
≤0.5lux/F1.2（彩色），≤0.1lux/F1.2（黑白）
为满足全天候治安监控的需要，摄像机应具备日夜彩转黑和低照度功能，在黄昏和夜间照度较低的情况下也能获得较为清晰的视频图像。
3）视频分辨率≥UXGA（1600*1200），帧率最高25帧/秒
高清视频监控需要达到1600*1200或1920*1080P分辨率，逐行扫描，最高帧率应达到25帧/秒。
4）支持光模块（SC）接口
高清图像传输接口采用光纤接口（SC），高清数字摄像机与高清编码阵列之间通过光纤传输无压缩的视频图像，保证了图像的清晰度，信号传输无衰减和干扰，也避免了室外监控视频图像受雷击的影响。
5）信噪比≥52dB
高清数字摄像机应具备高的信噪比，保证图像信号质量。
6）具有曝光速度、AGC控制、白平衡控制等功能。
3.2.2高清摄像机选型（根据现场需要选择）
一、产品特点：
（该处要另选一种）
1）采用SONYCCD，1/1.8〞，支持日夜功能，实现昼夜监控。
2）最高分辨率：
UXGA（1600*1200）。
3）帧率：
最高25帧/秒。
4）灵敏度：
低照度设计，可达1.2lux/F1.2（彩色）
5）支持光模块（SC）接口。
6）摄像机参数配置功能：
曝光速度、AGC控制、白平衡控制等。
7）具备色彩还原度极佳的自动白平衡功能，在不同的灯光环境下，摄像机根据色温的变化，自动调整白平衡，色彩逼真亮丽，达到最佳的还原度。
二、技术规格
序号
指标名称
技术指标
1
传感器
逐行扫描SONYCCD传感器，1/1.8〞
2
最低照度
彩色：
0.5Lux/F1.2
黑白：
0.1Lux/F1.2
3
自动光圈
DC驱动
4
镜头
C/CS
5
快门速度
自动电子快门/手动，1/25秒至1/100,000秒可调
6
自动增益
关/高/中/低
7
日夜
自动/白天/晚上
8
白平衡
自动/手动
9
亮度
0-F可调
10
饱和度
11
对比度
12
锐度
13
Gamma
0.45
14
镜像
水平/垂直
15
视频输出接口
GBIC/SC
16
触发输入
4路开关量
17
触发输出
2路信号量，1路开关量
18
工作温度
-10℃~60℃
19
电源
DC12V±
10%
3.3前端供电与设备管理
3.3.1前端设备供电
前端设备通常采用三种供电方式，第一种是集中供电，第二种是就近取电，第三种是POE（PowerOverEthernet）供电（即利用网线直接供电，需要有POE供电功能的网络交换机支持），一般可采用就近供电方式，各摄像机终端在就近的公共供电网络（如路灯供电网）取一路220V市电，市电经加装自动重合闸开关（含SPD），引到落地室外防水箱使用，保证了引入部分电源线路的漏电及防雷防护。
监控室外防水箱内部安装一套室外监控专用UPS，为一个或多个监控前端设备供电，后备供电8小时以上。
UPS供电特性：
1）在线式供电，持续稳定输出标准的220V正弦波交流电（正常市电），使前端设备可靠稳定工作，保证图象质量，延长云台和摄像机的使用寿命。
2）UPS工作电压范围较宽，能适应各种供电环境，输出稳定的220V正弦波交流电。
3）UPS采用监控专用胶体电池抗高温，能适应夏秋季野外高温条件，使维护工作量大大减少。
3.3.2前端设备管理
前端配置一台环境检测主机，对前端设备进行各种状态侦测，使监控中心能清晰地了解前端各个设备供电、运行、环境温度湿度等状态；
使中心远程控制前端设备的启停，远程排除故障。
可实现：
1）对前端摄像机、云台进行远程断电重启。
2）对传输不正常的设备进行远程断电重启。
3）温度检测，超过正常温度时启动风扇进行降温。
4）各种报警功能：
a）前端机箱门被非法打开；
b）无AC220V输入，或AC220V输入>
280V；
c）前端机箱温度超过55度；
d）无视频输入；
e）摄像机电源异常。
3.4防雷接地系统
雷电是一种不以人的意志为转移的自然现象，它是自然界中高电压大电流的电荷中和现象，它同时伴有强烈的爆炸、强光和强磁场现象。
对于人类，它的发生有有利的一面，而更多的是不利的一面。
雷电的危害途径主要是爆炸冲击波、强光、高电压、大电流、高热和强磁场等。
也就是常说的直击雷和感应雷两个方面的危害。
监控系统是高精度的弱电系统，为提高系统工作的安全可靠性，需要采取有效的防雷接地措施。
据目前防雷技术和相关标准，监控系统应做综合防雷接地。
即从直击雷防护、电磁脉冲防护、等电位连接和接地等方面综合防护。
1）电磁脉冲防护（浪涌保护）
雷击或其它电磁现象都会使电源和通讯线路上产生瞬时高电压（称浪涌），浪涌会对线路和设备造成危害。
为避免或减小浪涌的危害，在监控系统各种金属线路两端进设备前安装相应的浪涌保护器（常说的避雷器）并做好接地；
对于光缆，在其两端将屏蔽层或加强芯做接地处理。
2）直击雷防护
所谓直击雷，是指雷电直接击中建筑物、构筑物等，使建、构筑物直接承受高电压、大电流的侵害，与此同时产生感应雷效应，影响周围事物。
直击雷是具有最大破坏力的雷害现象。
对于暴露于自然环境中的监控设备，应采取直击雷防护措施。
在直击雷非防护区（不受其它直击雷防护设施保护的自然区域）的每个视频监控点均配置预放电避雷针（接闪器），安装于监控点立杆顶部。
同时将避雷针和立杆与合格的接地装置做可靠电气连接。
提前预放电避雷针利用雷云电场周围电场强度向针尖发射高压脉冲特性，提前一定的时间引导雷电放电，不至于使局部雷云电荷积累形成过大的雷击强度，降低监控点雷击接闪强度和电子设备雷击电磁脉冲强度，提高了室外监控点的保护裕度。
3）等电位连接和接地
等电位连接是将正常不带电（或不带信息）的、未接地或未良好接地的设备金属外壳、电缆的金属外皮、金属构架、金属管线与接地系统作电气连接，防止在此物件上由于感应雷电高压或接地装置上雷电入地高电位的传递造成对设备内部绝缘、电缆芯线的反击。
监控点设备（含电源避雷器、控制信号避雷器）宜采用单点接地方式实现等电位连接，独立接地电阻小于10Ω。
监控机房内应做等电位连接并与机房接地装置做可靠电气连接。
第4章图像传输与存储
4.1高清图像的传输
根据高清监控系统的具体结构，整体监控专网可分为多个局域网，分别对应各分控中心，各分控中心直接管理的监控点的图像信息经相应的分控中心交换设备供各监控中心实时显示、监控和存储。
图像信息采用H.264编码，在综合管理平台和流媒体服务器的管理下，克服了网络数据传输的瓶颈问题，实现了图像信息多点访问和存储的同时性和高速性。
4.2高清图像处理
经流媒体服务器转发，可实现图像的实时预览、录像存储、分布式存储、重点存储、检索回放、取证迁移等
4.2.1实时预览与录像存储
实时图像高清编码送入分控中心流媒体服务器，经流媒体服务器转发给专用图像工作站软解显示、高清解码阵列上墙显示，同样能转发给监控中心。
各分控中心NVR将图像信息实时录像存储，并将存储录像存入分控中心IPSAN。
分控中心通信故障时，高清编码阵列存储码流暂存在分控中心NVR，待通信恢复后，暂存在NVR的图像自动补录至分控中心IPSAN。
4.2.2检索回放与取证迁移
分控中心和监控中心的图像工作站从IPSAN获取录像资料进行回放。
人工回放过程中，被认定为取证录像后，该部分数据将被拷贝至取证迁移服务器进行长期保存。
一般采用FCSAN作为取证迁移服务器的存储空间，取证录像保存周期一般为1-3年。
4.3分布式集中存储思路
4.3.1存储方式设计思想
系统监控点规模庞大，若采用监控中心集中存储方式，将面临机房空间不够、网络交换压力大、单点故障后果严重等问题，因此需要将存储位置下沉。
若下沉至某个分控中心，又将面临该机房空间已经紧张、设备安装环境相对恶劣、IPSAN日常维护技术要求较高等问题，因此在全系统合适物理位置选择几个分控中心作为数据存储与转发的汇聚节点，符合大规模高清监控系统建设思路，即分布式集中存储。
4.3.2重点图像存储
监控中心可配置视频存储系统，将前端重要监控图像经后台编目发布服务器（录像发布平台）编目后保存到存储服务器。
存储服务器建议采用监控专用存储系统，高清监控系统的存储系统需适应大码流并发写操作，而且是以写为主、以读为辅的应用，应优化资源分配，保障高清监控存储系统能长时间运行在大并发量、大码流的工作环境下。
存储系统建议支持IPSAN工作模式：
IPSAN多工作于集中存储或者用于中心备份存储，集中存储是利用iSCSI协议透过IP网络将视频数据全部集中保存在数据中心，中心备份存储是在NVR定时录像的基础上，经编目服务器编目后发布并备份保存在中心的IPSAN内。
4.4传输带宽分析
4.4.1预览高清图像码流
监控中心大屏幕实时预览图像存储采用高清1080P（1920*1080逐行扫描）格式，码流需求为每路64Mbps。
4.4.2存储高清图像码流
监控图像存储采用高清1080P（1920*1080）格式
按8Mbps码流计算，每路图像存放1天的数据总量8Mbps÷
8X3600秒X24小时X（1天）÷
1024＝84GB
30天需要的容量∑（GB）＝84GB×
30天＝2520GB
4.5网络安全性设计
网络视频监控系统的接入、传输和访问均应考虑安全性，本项目主要通过以下方式提高网络安全性：
1）信息加密措施：
对网络传输信息，采用加密措施，包括视频信号的加密、控制信令的加密，保障信息安全；
2）专网传输措施：
监控系统通过专网传输，与外网物理隔离，避免传输网络遭受攻击和破坏；
3）防火墙隔离：
对监控中心服务器平台网络接入进行防火墙隔离，只允许指定端口、指定地址访问指定的服务，防止非法入侵；
4）防病毒：
监控中心和分控中心部署防病毒系统，保护网关、服务器和工作站的安全。
第5章监控中心图像显示系统
5.1图像显示系统组成
监控中心显示系统主要有高清解码器、高清大屏幕控制器、大屏幕显示器、服务器和应用软件平台组成。
实现高清视频监控系统的切换、显示和控制。
其中高清解码器的解码、轮询和输出策略以及大屏幕控制器的切换显示方式通过电视墙服务器统一管理。
5.2高清视频解码器
前端监控图像主码流作为监控中心大屏幕实时预览码流，由高清解码阵列解码上墙显示。
5.2.1高清解码器
高清网络解码阵列支持1080p等高清图像压缩码流的集中解码，可应用于高清视频监控系统。
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