视频监控高清方案.docx
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视频监控高清方案
观音岩水电站高清数字网络视频监控
系统工程
技术方案
第一章概述
1.1行业背景分析
近年来，随着科技的进步和经济的发展带来了整个社会生活水平的提高，人们生活不再仅仅局限于传统的衣、食、住、行，对周围的居住环境与工作环境安全越来越重视，安全技术防范作为保护人民生命和财产的重要工具也越来越被广大消费者所重视。
在交通、银行、博物馆、政府机构、物流、商店（超市）、居民社区、企事业单位、工厂、教育、能源等各个领域已经得到广泛应用。
闭路电视监控系统作为安全防范系统最基本、最重要的子系统，得到了最为广泛的应用。
采用闭路监控为主的多种技术防范结合的系统是预防和制止犯罪最为有效的措施、同时也可以通过视频监控系统对各个现场环境的把握，实时了解其现场状态，提升各个环节的运作效率。
同时在进行视频监控的同时在各个重点出入口和区域建设报警系统，采用现代通信技术和计算机技术以与软件开发技术完成报警系统和视频监控的有效联动。
网络高清视频监控系统由总控中心里的专用监视器、录像存储、管理和转发设备以与布置在的主要部位的高清摄像机、网络球机和汇聚交换机等视频网络组成。
前端摄像机的实时监控视频信息通过交换机等传输设备传输到监控中心进行二十四小时实时录像，值班人员可对多路视频图像进行实时的任意的监看等。
闭路电视监控系统作为一项先进的高科技防范手段，特别是系统本身具有直观、实时、记录、回放等特点，在许多领域得到越来越广泛的应用。
为了进一步满足观音岩网络监控系统要求，创造一个安全、稳定和高效的旅游环境，根据项目提供的相关资料和项目的实际需求，参照有关国际标准和国家标准，并结合我公司多年项目所积累的经验，现编制出这套技术方案。
1.2技术背景分析
随着市场需求的不断变化和网络技术的飞速发展，无论是远程还是本地的中大型监控系统都需要一套完整的解决方案。
无论是传统的模拟方式还是现阶段的DVR、DVS单机解决方案都不能很好的解决中大型监控系统的问题，如机场监控，大型小区，智能大楼，学校，旅游景点，超市，监狱，还有一些诸如边防，基站监控等远程应用。
只有基于目前比较成熟的网络技术，才能有效的解决工程中长距离布线、系统的扩展等多种需求问题。
目前国内国外正在兴起一股应用全网络数字监控系统的热潮，尤其是在监狱、机场、交通、高档写字楼等大型市政项目，城市的综合治安管理平台等等，所以网络数字视频管理系统是目前监控系统的发展方向和趋势。
众所周知，视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。
在2000年以前，主要是以模拟设备为主，含摄像机和磁带录像机的全模拟电视监控系统，称为第一代模拟监控系统；2000年以后到现在，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和压缩处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，由于传输依旧采用传统的模拟视频电缆，所以就叫着第二代半模拟半数字本地视频监控系统。
从2004年开始，随着网络带宽的提高和成本的降低、硬盘容量的加大和中心存储成本的降低，以与各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，由于它从摄像机或网络视频服务器下来就直接进入网络，而且依靠强大的平台软件实施管理，所以称为第三代网络视频监控管理系统。
第三代视频监控系统以网络为依托，并以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命。
监控产品正经历着从模拟化向数字化、网络化、智能化的革命。
全网络视频监控管理系统除了具有传统闭路电视监视系统的所有功能外，还具有远程视频监看与回放，远程控制、快球预置点调用，网络连接异常检测，前端视频信号检测，DVS主机联动报警，视频录像数据存储等等功能，更有一套完善的后台管理软件平台。
令人兴奋的是我公司利用自主研发软硬件的能力，不但能够提供功能强大的单机监控系统和网络摄像机、视频服务器，更能提供一整套基于网络的后台软件管理平台，用中心管理机完成数字矩阵功能，更能完成单纯的DVS，视频服务器和数字矩阵完成不了的功能。
1.3项目需求分析
1.3.1概述
观音岩水电站为金沙江水电基地中游河段“一库八级”水电开发方案的最后一个梯级水电站，位于云南省华坪县与四川省攀枝花市的交界处，上游接鲁地拉水电站，下游距攀枝花市27公里。
根据其场地的核心地位与作业流程与人员进出的特殊性，要求有一套先进、全面、可行、并具有可扩展性的数字监控系统。
1.3.2建设目标
观音岩高清网络监控系统设计的目标是建设一套基于网络数字技术的新型视频监控系统。
用网络化视频图像记录替代传统模拟式图像分割录像监控，实现集中管理实时监控、实时调度；同时，网络监控功能可通过网络远程实时和非实时回放现场画面，以便于对突发事件的应急处理。
视频图像实时监控的同时要求能清晰分辨监控区域内出入与作业人员的面部特征；且在服务器内保留30天以上生产作业区的高画质数字视频存储。
1.3.3业务需求
观音岩高清网络监控系统由网络视频监控系统，集中管理监控系统（电视墙）构成。
1.3.4需求描述
1.3.4.1网络视频监控系统
网络视频监控系统采用基于IP网络数字技术的实时视频监控、记录、传输，并保留90天以上的高画质数字视频存储。
所有前端IP网络数字摄像机与报警信号通过光纤收发器连接到前端的信息机房，在通过光纤连接至监控主机房，必要时可通过英特网从监控主机房连接监控系统局域网。
在监控主机房配置存储、转发服务器，配置监控系统局域网核心交换机柜，核心交换机与区域交换机之间达到千兆（非理论千兆）。
选用主流正牌厂家的各级交换机，保证交换机交换能力，在网络视频监控流量较大的情况下，避免流量或交换能力导致的监控画面失真、设备掉线、马赛克画面、响应延迟、帧丢失等。
在生产指挥调度室设置液晶拼接单元，对整个场地进行实时监控和调度，并可对所有视频设备进行调度和多功能监控。
具体需求如下：
水电站外围，人行通道设置星光级功能的红外高清枪机31台，红外高速球机7台，用于定点监控需要重点监视的区域。
宿舍内部安装了网络高清红外半球24台，宿舍外部安装网络高清红外枪机5台，用于监控宿舍人员进出的情况和宿舍外部小偷的情况。
食堂内部和外部安装了360度室内网络高清半球摄像机2台、网络高清红外枪机4台、红外高速球机1台，用于监控食堂内部的安全。
领导楼、档案楼、监理楼安装了网络红外枪机13台、红外高速球机4台，用于监控外围的情况。
内部停车场、内部停车场旁的体育场所安装了360度室内网络高清半球摄像机2台、红外高速球机2台、网络红外枪机1台，用于监控停车场的进出情况和破坏器材的人员。
营地进出入口、工作接待中心安装了网络红外枪机12台、红外高速2台，用于监控车辆进出情况。
第二章系统设计
2.1设计原则
Ø高可靠性：
系统设计、设备选型、调试、安装等环节都严格执行国家、行业的有关标准与公安部门有关安全技术防范的要求，系统主要设备器材都选用国际化、专业化、规模化生产的高品质产品。
其工艺水平高，质量保证手段完善，性能稳定,从而为系统的高可靠性打下坚实的基础。
采用监控行业最新技术和高品质设备。
在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持与维修能力方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性。
满足7×24小时、全年365天的全天候长期稳定运行。
Ø先进性：
本系统采用先进的、具有前瞻性的视频监控技术，包括星光级200万像素网络高清技术、外置多功能拼接处理器、视频海量存储技术等。
设备选型要保证技术领先，性能可靠，操作简便、实用，维护简单，性能价格比最优，并留有扩展余地。
设备采用均采用目前领先技术和生产工艺制造。
系统设计既采用了先进的设计理念、技术、方法，又结合结构、设备的成熟性，不但能体现现在的技术水平，而且具有发展的潜力。
实现整个系统设备的运维管理，以与各类视频综合智能化应用。
Ø经济实用性：
在满足安全防范级别要求的前提下，在确保系统稳定可靠、性能良好的基础上，在考虑系统的先进性的同时，按需选择系统和设备，做到合理、实用，降低成本，从而达到极高的性能价格比，降低安全管理的运营成本。
系统建设应始终坚持面向应用、注重实效的原则，把实用性和经济性结合起来。
系统设备器材经过精心搭配，考虑最优的质量性能和价格比，既经济实用，又最大限度降低系统成本。
Ø系统完整性：
该套管理系统是一个较完整的集成化管理系统，系统的设计着重考虑贵单位其它系统的管理综合、互动集成等因素。
Ø操作简单实用：
采用高科技手段，进行智能化设计，尽量减少系统操作的复杂性。
Ø发展性：
系统应在初步设计时，就考虑未来良好的发展性，以降低未来发展的成本，使系统具有良好的可持续发展性，为今后系统的扩展提供了足够的空间。
Ø外观效果美观：
前端装置安装均考虑安全性、隐蔽性与美观性，根据实用和美观的原则，前端和后端我公司都选用了外观工艺和性能稳定都比较好的安防产品。
Ø开放性和标准性：
为了满足系统所采用的技术和设备的协同运行能力、系统投资的长期效应以与系统功能不断扩展的需求，必须追求系统的开放性和标准性。
高清网络摄像机、高清编解码器、网络设备、存储设备与软件平台等均应采用开放式的产品或架构，满足构建统一的视频管理与应用平台的需要。
Ø安全性和保密性：
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，也可以采用互联网和VPN进行传输。
同时设备接入、传输需采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。
采用加密技术，防止网络非法入侵保护和避免信息非法被窃取。
Ø易管理性和易维护性：
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，以辅佐管理人员与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。
2.2设计依据
观音岩水电站高清网络监控系统遵循相关安防、民用与公安等电气工程与建设安装的相关行业标准和规范。
甲方要求
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006
《工业电视系统工程设计规范》GBJ115
《消防联动控制设备通用技术条件》GB16806—1997
《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》CECS/119-2000
《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007
《视频安防监控数字录像设备》GB20815-2006
《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-2000
《安全防范系统验收规则》GA308-2001
《视频安防系统技术要求》GA/T367-2001
《计算机场地技术要求》GB2887-2000
《综合布线系统设计规范》EIA/ITA568A、ISO/IEC11801、CECS72-79
2.3设计目标
根据视频监控系统的特点和应用需求，本方案的目标是建设一个采用高清视频采集、外置多功能拼接处理器、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，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与时、可靠的监控图像信息，服务实战。
2.4设计思想
为了使我们设计的系统具有极高的可靠性和可持续发展的能力，同时也最大限度地降低系统的建设成本、运行成本费用。
我们首先确立了以下几个设计的总体思路：
1）前端采用高清百万像素网络摄像机采集视频图像，最大分辨率可达到
1080P（1920×1080）
2）高清图像数据经摄像机网络接口通过六类数据线汇聚至千兆交接机，由光纤进行传输至中心管理设备进行统一的切换、控制、显示、编码和存储；
3）切换、控制和输出，采用高性能的视频处理设备，保证切换、控制的实时性；输出的图像为非压缩原始图像，保证了大屏显示的图像质量、清晰度和流畅性；
4）采用双码流模式管理，一个用于网络访问（如分控中心桌面调看、中心硬解码显示），另一个用于存储；
5）录像资料统一存储，节省网络资源，录像时间按甲方要求为90天以上；
6）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；
7）中心采用专业液晶大屏显示监控图像；本方案中设计12台46寸液晶屏。
2.5设计特点
网络化实时监控
在局域网任何可以接入网络的地方，通过授权，均以实现实时网络视频监控图像浏览；
网络化存储
系统可以实现本地、远程的录像存储和录像回放；
高清晰的视频图像
系统所采用的自适应高性能服务器设备，视频最高分辨率可高达1280*1024P（30fps）、双码流、实时性好；
系统的兼容性
能够和传统的CCTV设备紧密结合，云台控制协议，与环境监控系统、门禁系统等互联后，系统可完成复杂的报警联动（扩展功能）
强大的控制和集中管理功能
用户集中认证和分布认证相结合，实现多级管理；
逻辑目录树和物理目录树统一集中管理；
用户和用户组策略管理，优先级自定义；
精确到每个摄像机的浏览和PTZ控制权限自定义；
系统管理权限自定义：
对低优先级用户锁定浏览权限和PTZ控制权限；
支持鼠标和3D的CCTV键盘PTZ控制，预置点，扫描线录制和调用
在窗口直接控制PTZ方位；
高优先级用户对视频图像和云镜的即时锁定；
报警的集中应答，联动，转发；
负载均衡：
负载均衡技术与时、准确的把握节点负载状况，并根据各个节点当前的资源使用状态动态调整负载平衡的任务分布，有效的利用了带宽和服务器资源。
录像保护：
通过安全认证和水印技术保证录像的真实性，以防录像被修改；
系统安全可靠
利用网络安全技术使信息更安全、可靠，支持网络VPN隧道的加密数据传输，使得视频图像在远程监控时更加安全；
组网方便
系统可以在现有的任何网络中完成各种监控功能，根据网络带宽的变化，视频流可自动调节
可扩展
具有与其它信息系统集成的开放接口，能够持续平滑升级和扩展，降低对系统的整体投资成本
2.6系统解决方案
在本安全技术防范系统中，电视监控系统主要作为建筑物内外大范围监视区域的主要监视系统。
根据丽江木府建筑特点和安全防范系统要求，结合目前安防产品的现状，电视监控系统的器材选型考虑为：
网络摄像机、交换机、管理平台、控制软件、电视墙等主设备，选用国内知名品牌的产品，在系统具有先进性的同时，可保证系统稳定性和系统维护；其它辅件、机柜、光缆、电缆、布线材料等选用国产的一些优质产品，这样即可以保证系统整体质量，又可从实际出发，降低工程成本。
在本系统方案设计中，我公司所推荐的设备为奥尼克斯全系列的产品。
2.6.1系统总体框架设计
整个系统由前端视频设备、传输系统、视频管理监控中心、防雷系统组成。
前端设备：
考虑到现场环境的功能要求不同，要求也不一样，在本方案中我们在主要出入口与主人行道采用高清百万像素网络摄像机、在主要建筑与空地处采用高清百万像素网络枪机与球机；在最高处设置全景高倍高清球机，以达到最终实现监控目的。
中心设备：
系统设计为可全面方便控全部信号记录的中心系统，并设计为数字联网系统，充分满足现代化安防系统网络化要求。
中间传输部分：
由6类双绞线传输、集中供电线路与附属管道组成。
各路双绞线缆采用一对一方式；前端各路摄像机均采用中心集中供电方式。
传输线路的管线均以小型美观的桥架敷设，分支主要采用PVC管敷设，充分保证系统长期运行的稳定性。
前设备供电：
丽江木府高清监控前端设备通常采用两种供电方式，一种是就近取电，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与防雷防护。
另一种是集中供电，前端设备统一由中心机房UPS电源提供AC220V电源至前端设备处通过采用电源适配器转换后提供给摄像机所需要的电源供电。
防雷接地：
在整个监控系统中，由于室内摄像机已经在建筑物内，相应的就不在会受到雷击的可能，因此我们建议在木府的外围球机上安装防雷设备进行对摄像机保护。
前端摄像机选用二合一网络防雷器，网络信号、电源的防雷，让室外监控的稳定运行。
前端监控的防雷主要从以下二个方面进行：
直击雷防护
在直击雷非防护区的每个视频监控点均配置预放电避雷针，安装于监控点立杆顶部。
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。
供电设施的雷击电磁脉冲防护
电源防雷系统主要是防止雷电波通过电源对前端设备造成危害。
为避免高电压经过避雷器对地泄放后的残压或因更大的雷电流在击毁避雷器后继续毁坏后续设备，以与防止线缆遭受二次感应，本系统对前端室外防水箱220V电源进线以与室外防水箱到网络数字摄像机的低压电源线路进行避雷接地。
220V电源进线避雷标称放电电流不小于10KA。
根据对整个系统的需求进行分析，和我们总体设计思想，系统的结构拓扑图如下：
根据系统建设的需求，此次建设不是简单的设备采购，应包括硬件设备采购、安装、系统集成等工程，按建设的性质可分为：
监控前端硬件建设
1：
摄像机安装与图像采集；
传输系统
1：
图像、控制信号传输；
2：
供电线路、防雷系统；
3：
IP网络传输；
监控中心建设
1：
存储系统；
2：
中心平台管理系统；
3：
显示系统；
4：
监控客户端控制系统；
2.6.2监控前端硬件建设
监控前端采用高清网络摄像机、枪机、球机，根据不同场所环境我们选用不同的网络摄像机。
此方案前端视频处理模式是采用高清来架构，同时为了满足监控画面的预览和回放清晰度，高清化网络摄像机采用1080P压缩分辨率进行传输和存储。
前端设备布置设计
点位设计要求
视频监控系统设计中前端点位的布置是否合理，以与所采用的设备是否恰当都是整个系统的关键所在。
因此本次设计中，采用高清网络摄像机进行图像采集监控，再经汇聚交换机汇聚到中心。
接入平台管理、并可进行全面而方便的控制，全部信号同时进入磁盘陈列集中存储单元内进行全面的记录。
在进行点位位置确定时，根据监视区域的规划来合理安排摄像机的安装位置，尽量满足重点区域无盲区监视，其他区域兼顾考虑等原则。
具体点位布置描述如下：
考虑到现场环境的功能要求不同，要求也不一样，在本方案中我们在主要出入口与主人行道采用高清百万像素网络摄像机、在主要建筑与空地处采用高清百万像素网络枪机与球机；在最高处设置全景高倍高清球机。
2.6.3传输系统
中心共有69路网络视频图像，每路视频图像720P高清需要的上传带宽不低于2Mbps，每路视频图像1024P高清需要的上传带宽不低于3Mbps，网络传输系统采用水平子系统汇聚后再用光缆传输到监控中心，我公司建议采用全千兆局域网来架构视频传输系统。
2.6.3.1网络传输设计
主干网以中心控制室为中心，设14个主干交换节点，交换机采用千兆交换机。
从交换机至摄像机全部采用6类非屏蔽双绞线传输。
主网络拓扑示意图：
整体网络拓扑采用大二层的结构，分为核心层和接入层。
核心层的核心交换机采用H3C增强型IPv6强三层万兆以太网交换机S5500－28F－EI，S5500具有出色的安全性，可靠性，多业务处理能力。
与接入层上的S5120－9P－SI光纤连接。
各类摄像机（61只室外高清网络枪式摄像机、7只高速球机、一只半球）直接接入到接入交换机上。
主网设备清单：
序号
产品代码
项目名称
数量
1
核心交换机
LS-5500-28F-EI-AC
H3CS5500-28F-EI-以太网交换机主机（24SFP+8GECombo+2Slots）-单交流电源
1
SFP-GE-SX-MM850-A
光模块-SFP-GE-多模模块-（850nm,0.55km,LC）
14
LSKM2150A
150W交流电源模块
1
小计
核心交换机
2
接入交换机
LS-5120-9P-SI-H3
H3CS5120-9P-SI,L2以太网交换机主机,8个10/100/1000BASE-T,1个SFP,支持AC110/220V
14
SFP-GE-SX-MM850-A
光模块-SFP-GE-多模模块-（850nm,0.55km,LC）
14
小计
接入交换机
产品介绍：
核心交换机S5500－28F－EI：
H3CS5500-EI系列交换机是H3C公司最新开发的增强型IPv6强三层万兆以太网交换机产品，具备业界盒式交换机最先进的硬件处理能力和最丰富的业务特性。
支持最多4个万兆扩展接口，支持IPv4/IPv6硬件双栈与线速转发，使客户能够从容应对即将带来的IPv6时代；除此以外，其出色的安全性，可靠性和多业务支持能力使其成为大型企业网络和园区网的汇聚，中小企业网核心、以与城域网边缘设备的第一选择。
高扩展性保护投资
随着用户端速度不断提高，用户最终会使集群千兆链路达到饱和，而能够拥有多条集群10GE链路将是我们的未来发展方向。
H3CS5500-EI系列交换机支持两个扩展槽位，每个槽位支持最大两端口的10GE扩展模块与两端口的CX4扩展模块，在实现千兆汇聚或接入时保留进一步支持10GE的扩展能力，尽力保护用户投资。
IPv4到IPv6的演变是以太网发展的大势所趋，网络设备对于IPv6的支持不仅是简单的可用就行，而是需要达到商用的标准，S5500-EI已经通过了国际最权威的IPv6Ready第二阶段认证，而且通过了信息产业部严格的IPv6入网测试。
这个系列产品是基于硬件的IPv4/IPv6双栈平台，支持丰富的IPv4和IPv6三层路由协议、组播协议和策略路由机制，实现IPv4到IPv6的平滑升级。
智能弹性架构
H3CS5500-EI系列交换机支持IRF2（第二代智能弹性架构）技术，就是把多台物理设备互相连接起来，使其虚拟为一台逻辑设备，也就是说，用户可以将这多台设备看成一台单一设备进行管理和使用。
IRF可以为用户带来以下好处：
简化管理IRF架构形成之后，可以连接到任何一台设备的任何一个端口就以登录统一的逻辑设备，通过对单台设备的配置达到管理整个智能弹性系统以与系统内所有成员设备的效果，而不用物理连接到每台成员设备上分别对它们进行配置和管理。
简化业务IRF形成的逻辑设备中运行的各种控制协议也是作为单一设备统一运行的，例如路由协议会作为单一设备统一计算，而随着跨设备链路聚合技术的应用，可以替代原有的生成树协议，这样就可以省去了设备间大量协议报文的交互，简化了网络运行，缩短了网络动荡时的收敛时间。
弹性扩展可以按照用户需求实现弹性扩展，保证用户投资。
并且新增的设备加入或离开IRF架构时可以实现“热插拔”，不影响其他设备的正常运行。
高可靠IRF的高可靠性体现在链路，设备和协议三个方面。
成员设备之间物理端口支持聚合功能，IRF系统和上、下层设备之间的物理连接也支持聚合功能，这样通过多链路备份提高了链路的可靠性；IRF系统由多台成员设备组成，一旦Master设备故障，系统会迅速自动选举新的Master，以保证通过系统的业务不中断，从而实现了设备级的1：
N备份；IRF系统会有实时的协议热备份功能负责将协议的配置信
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