高清监控解决方案.docx
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高清监控解决方案
HDTVI 高清监控解决方案
杭州海康威视系统技术有限公司
2014 年 11 月
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第 一 章 总体概述 .......................................................................................... 1
1.1 设计背景 ......................................................................................... 1
1.2 现状分析 ......................................................................................... 1
1.3 需求说明 ......................................................................................... 2
1.4 设计原则 ......................................................................................... 2
1.5 设计依据 ......................................................................................... 2
第 二 章 系统总体设计 ................................................................................... 4
2.1 设计目标 ......................................................................................... 4
2.2 设计思路 ......................................................................................... 5
2.3 总体结构设计 .................................................................................. 5
第 三 章 系统详细设计 ................................................................................... 7
3.1 监控前端设计 .................................................................................. 7
3.1.1 前端结构设计 ........................................................................... 7
3.1.2 HDTVI 摄像机特性 .................................................................... 8
3.2 上墙显示设计 ................................................................................ 10
3.3 HDTVI 高清改造设计 ..................................................................... 12
3.4 系统整体利旧设计......................................................................... 14
3.4.1 设计思路 ................................................................................ 14
第 四 章 系统功能 ........................................................................................ 15
4.1 系统管理功能 ................................................................................ 15
4.2 系统业务功能 ................................................................................ 17
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第 一 章 总体概述
1.1 设计背景
视频监控作为安防系统的重要组成部分，以其直观、方便、信息内容丰富而
广泛应用于各行各业。
已有的模拟标清系统清晰度不高，智能化应用匮乏，已经
愈发难以满足客户的应用需求，针对模拟标清视频监控系统的高清改造需求十分
迫切。
海康威视从节约用户投资，满足用户需求的角度出发，推出新一代同轴高
清 HDTVI（High Definition-Transport Video Interface）系列产品，在此基础上提出
一套集前端采集、传输存储、拼控上墙、应用管理于一体的 HDTVI 高清改造解
决方案。
1.2 现状分析
早期的视频监控系统以模拟标清系统为主，此类系统普遍存在着一些不足，
制约了视频资源的共享和应用业务的整合，限制了防控体系技术的发展，主要表
现在以下几个方面：
视频清晰度低、图像质量差：
现有的视频监控资源分辨率低，多以标清为主，
整体视频图像质量差，夜间成像效果不理想，在一些重要场所无法看清人脸或车
牌号码，只能解决 “看得见”，无法实现“看得清”，利用视频图像信息进行取证具
有一定的困难，同时标清图像也无法用于视频智能分析研判，基本丧失了数据挖
掘的可能性，大大降低了视频资源的价值。
传输距离受限、存在画面延迟：
摄像机支持的直接传输距离有限，需要采用
光端机延长传输距离，增加了成本和节点故障风险；用户在预览视频图像时，画
面存在延迟现象，严重影响用户的业务应用。
系统集成度低、管理效率低下：
监控系统涉及硬件模块众多，模块间的高度
耦合使得系统高度复杂化，设备占用空间多且配置不灵活，使得管理效率低下，
增加了故障节点的产生几率。
对旧系统的整合程度不高：
视频监控系统改造过程中，与原有系统之间难以
融合，对原有监控资源利用率低，造成资源浪费。
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1.3 需求说明
清晰成像、全面高清：
全面采用高清视频监控技术，实现视频图像信息的高
清采集、高清传输、高清编码、高清存储、高清显示，达到真正意义上的“高品
质、全高清”，满足各部门对高清视频应用日益迫切的需求。
低延时显示：
尽量减少视频信号采集、传输、显示等各个环节的延迟，降低
前端到显示的延迟时间。
提高系统集成度：
降低系统的复杂度，能够将系统的多个设备进行整合，提
高系统系程度，减少单点故障率，提高系统管理效率，降低能耗及维护成本。
系统利旧、平滑升级：
升级改造过程需充分考虑原有系统状况，充分利旧原
有系统，以较小的经济代价实现系统的平滑升级，改造后的系统操作习惯、维护
方式尽量保持一致，便于操作人员快速掌握系统操作。
1.4 设计原则
本系统充分结合 HDTVI 技术优势，以“经济性、先进性、可靠性、实用性、
扩展性”为基本原则，具体如下：
经济性：
采用 HDTVI 技术对系统进行高清改造，充分考虑利旧已有系统，
降低用户建设成本和投入，以合理价格实现强大的整体配置性能。
先进性：
采用成熟、主流的设备构建系统，系统建设充分利用当前最新的视
音频、数据、网络等技术，充分兼顾需求和技术的不断变化，建设业内领先的高
清视频监控系统。
可靠性：
系统硬件采用电信级的服务器及专业设备，对关键设备采取冗余备
份措施，软件采用模块化、分层隔离的设计思想，确保整个系统长期稳定运行。
实用性：
系统的设计突出应用，以现实需求为导向，以有效应用为核心，以
技术建设与工作机制的同步协调为保障，确保系统能有效服务于用户的工作需要。
扩展性：
系统采用业界主流的硬件设备，提供标准的协议，具有良好的兼容
性和通用软硬件接口，可以全面兼容主流厂商的设备，并能为其他系统提供接口。
1.5 设计依据
1） 移动图像和电视工程师协会制定 SMPTE 292M 标准
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2） 《以太网 100BASE-T/1000 BASE-T 标准》 IEEE802.3
3） 《GB/T 13993.2-2002 通信光缆系统》
4） 《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T
28181-2011）
5） 《安全防范工程技术规范》 GB50348-2004
6） 《安全防范工程程序与要求》 GA/T75-94
7） 《安全防范系统验收规则》（GA308/2001）
8） 《安全防范系统通用图形符号》（GA/T75-2000）
9） 《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367-2001）
10） 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198-94）
11） 《工业电视系统工程设计规范》（GB 50115-2009）
12） 《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007
13） 《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》（GA/T670-2006）
14） 《信息技术开放系统互连网络层安全协议》（GB/T 17963）
15） 《计算机信息系统安全》（GA 216.1-1999）
16） 《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》（GA/T 670-2006）
17） 《信息技术 安全技术 IT 网络安全》GB/T25068
其他法律法规及标准。
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第 二 章 系统总体设计
2.1 设计目标
系统基于最前沿的视频图像处理技术、网络传输技术和计算机信息技术，通
过运用 HDTVI 同轴高清视频监控技术、业务系统集成技术等先进安防技术，实
现全网调度、管理和应用，为用户提供一套“高清化、低延时”的视频图像监控
系统，最大程度地实现原有监控应用系统的技术升级、应用升级和功能升级，满
足用户在视频图像业务应用中日益迫切的需求。
本方案主要实现以下目标：
实现系统的高清化、低延时：
通过端到端的高清接入，不经过编解码环节就
直接进行上墙显示，大大降低延时，为用户提供更清晰更实时的图像和细节，让
视频监控变得更有使用价值。
建成区域内统一的中心管理平台 ：
通过管理平台实现区域内统一的视频资源
管理，对前端摄像机、解码拼控设备、存储设备等设备进行统一管理，实现远程
参数配置和远程控制；通过管理平台实现区域内统一的用户和权限管理，满足系
统多用户的监控、管理需求，真正做到“坐阵于中心，掌控千里之外”。
系统具备以下特征：
高度整合、充分利旧：
新建系统能与原有系统高度整合、无缝对接，能充分
利用原有监控资源，避免前期投资的浪费。
高清化、低延时：
通过 HDTVI 同轴高清技术进行传输和显示，实现视频图
像的高清化、低延时。
快速部署、及时维护 ：
HDTVI 系列产品自适应能力强，部署简单，可最大
化利旧已有系统资源，缩短部署周期。
通过采用高集成化、模块化设计的设备提
高系统部署效率，减少系统调试周期，系统能及时发现前端监控系统的故障并及
时告警，快速响应。
高可靠性、高开放性 ：
通过采用业内成熟、主流的设备来提高系统可靠性，
尤其是录像存储的稳定性，另外系统可接入其他厂家的摄像机、编码器、控制器
等设备，能与其他厂家的平台无缝对接。
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2.2 设计思路
本方案主要针对模拟标清视频监控系统进行高清改造，在提升清晰度的同时，
对系统的整体性能和业务应用整合深化实现同步优化改造。
总体设计思路如下：
1） 充分掌握用户视频监控需求，科学分析点位情况，无高清改造需求的点
位保留其摄像机前端及传输链路基本结构，接入所属监控中心视频综合平台；有
高清改造需求的点位，保留其原有传输链路，采用 HDTVI 摄像机和 HDTVI 光端
机等位替换原设备，接入所属监控中心视频综合平台；
2） 前端接入网络、监控中心与总控中心之间主干网络在满足带宽需求的情
况下无需进行改造；根据实际改造需求，对局域网内部网络进行调整即可；
3） 存储设备及显示大屏需支持 1080P 及以上分辨率，以实现端到端高清，
根据实际情况进行利旧或者升级替换；交换机、服务器、显示主机、监控管理终
端、网络键盘等设备根据设备性能和用户业务需求，可部分甚至全部利旧；
4） 采用分布式与集中式相结合的存储模式，在监控中心分别存储各自区域
内的视频，重要的视频集中备份到总控中心。
根据存储容量需求，监控中心可选
择 HDTVI DVR、CVR 或者视频云存储，总控中心可选择 CVR 或者视频云存储；
5） HDTVI 高清视频信号接入所属监控中心视频综合平台后，通过视频综合
平台 HDTVI 矩阵切换功能实现视频画面实时上墙显示，保证视频的最小延时、
最高画质；总控中心预览实时画面时，前端 HDTVI 高清视频信号先由监控中心
视频综合平台进行编码，然后经网络传输至总控中心视频综合平台实现解码、拼
控和上墙显示。
6） 建立统一的视频信息管理应用平台，实现对所有监控点位的接入管理，
同时引入最新的视频应用技术，打造一个可动态扩展的综合应用支撑管理平台。
2.3 总体结构设计
系统物理拓扑如下图所示：
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图1. 系统物理拓扑图
➢监控前端
主要负责各种音视频信号的采集，高清改造部分是将原有的模拟标清摄像机、
模拟光端机分别用 HDTVI 高清摄像机、HDTVI 光端机进行替换，已有的同轴电
缆传输链路利旧使用，将采集到的 HDTVI 高清视频信号不经压缩就实时传送至
监控中心；利旧模拟前端部分保持基本结构，采集的信息以模拟 CVBS 信号格
式不经压缩实时传送至监控中心；利旧网络前端部分以编码后的标准网络码流格
式传输至监控中心。
➢监控中心
监控中心负责对前端分散区域监控点的接入、存储和显示。
监控中心视频综合平台将采集的 HDTVI 高清视频信号不经编码、解码，直
接通过视频综合平台矩阵切换功能实现实时上墙显示，保证了视频图像的高清化、
低延时。
监控中心配置存储设备（HDTVI DVR），负责对监控中心接入前端的视频图
像存储，需支持高清输入、存储和转发，原有存储设备根据实际情况考虑利旧使
用。
监控中心交换机、服务器、显示主机、监控管理终端、网络键盘等设备在满
足需求的情况下可利旧使用。
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第 三 章 系统详细设计
3.1 监控前端设计
早期的模拟标清视频监控系统难以看清图像细节，视频数据使用价值有限，
且有不少前端摄像机已经接近甚至达到设计使用年限，用户可以根据自身需求确
定需要改造的模拟摄像机点位，采用 HDTVI 同轴高清摄像机进行替换改造，可
实现高清视频数据采集及无延时、无损耗的远程视频传输，给用户提供更优质的
图像效果、更丰富的监控价值。
3.1.1 前端结构设计
前端系统根据不同的监控点位选择不同的部署方式，摄像机可选择壁装、吊
装、柱杆装等安装方式，不同安装方式需选择不同的配套件，同时根据不同应用
场景可选择防雷器、LED 补光灯等配套设备。
对于室外柱杆装的前端摄像机，其部署结构如下图所示：
杆上设备机箱内设备
HDTVI高清球机
HDTVI光端机
接入网
防雷模块
HDTVI高清摄像机
图例
光纤
电源线
同轴电缆
外置LED补光灯电源模块
图2. 前端系统部署结构图
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3.1.2 HDTVI 摄像机特性
在模拟标清系统的高清改造中采用 HDTVI 同轴高清摄像机，相比其他摄像
机具有明显优势。
3.1.2.1 高清完美画质
采用百万像素级别传感器，能获得更多的视频信息，实现 1920×1080 视频
图像分辨率；具备更宽色度载波频率，并采用二倍过采样技术，画面色彩逼真度
及清晰度大幅提升；支持高清 25 帧/秒以上高帧率视频信号采集，保证视频的实
时性和连贯性；具备低照度、强光抑制、高清透雾、防红外过爆、数字降噪、超
宽动态等功能，能在各种特定场景及环境下实现图像的清晰显示。
以下为海康威
视 HDTVI 1080P 摄像机拍摄效果图：
➢室内监控拍摄
图3. 海康威视 HDTVI 1080P 摄像机室内监控拍摄效果
➢室外监控拍摄
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图4. 海康威视 HDTVI 1080P 摄像机室外监控拍摄效果
室内红外监控拍摄
图5. 海康威视 HDTVI 1080P 红外摄像机室内监控拍摄效果
由以上几张图可以看出，海康威视 HDTVI 摄像机拍摄画面清晰度高、色彩
逼真、具有层次感，红外成像效果均匀。
3.1.2.2 实时远距传输
HDTVI 同轴高清摄像机采用低频信号传输，具备可靠抗干扰性能，且采集
到的高清信号不经编码压缩进行传输，实现高清、无延时、无损耗的远程视频传
输，通过合理的传输网络设计，真正实现“现场这一秒，就是显示器上的这一秒”。
HDTVI 同轴高清摄像机对于同轴电缆及 BNC 接口质量无特殊要求，支持
500 米（注：
该数值在实际工程应用中受线材质量和环境等因素影响）左右普通
同轴电缆传输，直接传输距离较模拟摄像机、数字摄像机、网络摄像机更远，在
模拟标清系统改造中基本无需考虑传输距离，可以直接进行摄像机替换，无需更
多配置，充分利旧已有传输线缆资源，实现即插即用。
此外，HDTVI 摄像机支
持同轴视控功能，即控制信号通过同轴电缆复合传输，可省去 RS-485 控制线。
3.1.2.3 Smart HDTVI
海康威视 HDTVI 产品支持 Smart 功能，在智能编码、智能侦测上取得了很
大的突破，通过先进的编码技术、图像感知与处理技术等在保障甚至提高监控图
像质量的前提下，大幅度降低视频码流，使得在有限的传输带宽和存储条件下传
输高质量的视频图像数据，并且通过丰富实用的功通满足不同环境的监控要求，
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提升视频监控系统的智能化水平。
1） 智能编码：
➢同等图像质量下，720P 码率只需 1~2M，1080P 码率只需 3~4M；
➢码率最多降低 1/2，存储空间最多减少 1/2，带宽占用最多减少 1/2。
2） 智能侦测：
图6. 智能侦测示意图
➢智能行为侦测功能支持对跨界入侵的行为进行自动检测，并可对进入区
域和离开区域的行为分别布防；也可对区域入侵的行为进行自动检测，
并可对入侵区域的物体的占比进行自动识别，减少误报率；
➢摄像机侦测到以上行为后可联动报警及录像等功能。
3.2 上墙显示设计
系统采用视频综合平台实现视频图像上墙显示功能，海康威视视频综合平台
系列是参考 ATCA（Advanced Telecommunications Computing Architecture 高
级电信计算架构）标准设计，支持模拟、数字、网络、HDTVI 视频的矩阵切换、
视音频编解码、集中存储管理、网络实时预览等功能，是一款集图像处理、网络
功能、日志管理、设备维护于一体的电信级综合处理平台。
使用综合平台不仅可
以让整个监控系统更加简洁，也让安装调试，维护变得容易，并且具有良好的兼
容性以及扩展性，可广泛应用于中大型的视频监控系统项目。
本系统采用了视频综合平台的三种上墙模式：
HDTVI 矩阵模式、模拟矩阵
模式、解码拼控模式。
➢HDTVI 矩阵模式
HDTVI 矩阵模式可将接入的 HDTVI 高清视频信号在未经编码、解码的情况
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下，直接进行视频信号的内部交换，切换至输出口进行上墙显示，最大化减少视
频转换次数，保证视频的最好效果、最低延迟。
视频综合平台 HDTVI 矩阵模式根据选配不同的输入/输出板卡数量可组成不
同规模的 HDTVI 矩阵，单块 HDTVI 输入板卡支持 16 路 HDTVI 高清视频信号
输入，且输入板具备编码功能，支持编码分辨率为 1080P/720P/4CIF/CIF/QCIF，
可将 HDTVI 高清视频信号进行压缩编码后进行存储，配置数量根据前端数量确
定；单块输出板支持 8 路高清视频信号输出，可选用的接口包括 HDMI/DVI/VGA，
输出板除矩阵输出功能外，还具备 1/4 画面分割、解码、拼接开窗漫游功能。
本
系统监控中心实时预览前端 HDTVI 摄像机图像时，即采用本模式实现上墙显示，
HDTVI 矩阵模式的应用示意图如下：
图例
同轴电缆
网线
视频线
拼接大屏
高清
球机
存储设备
...
高清
摄像机
交换机
视频综合平台
图7. HDTVI 矩阵模式应用示意图
模拟矩阵模式
模拟矩阵模式可将接入的模拟标清视频信号在未经编码、解码的情况下，直
接进行视频信号的内部交换，切换至输出口进行上墙显示，最大化减少视频转换
次数，保证视频的最好效果、最低延迟。
视频综合平台模拟矩阵模式根据选配不同的输入 /输出板卡数量可组成不同
规模的矩阵，单块模拟视频输入板卡支持 32 路模拟标清视频信号输入，且输入
板具备编码功能，支持编码分辨率为 WD1/4CIF/CIF/QCIF，可将模拟视频信号
进行压缩编码后进行存储，配置数量根据前端数量确定；单块 HDMI/DVI/VGA
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接口输出板支持 8 路视频信号输出，单块 BNC 接口输出板支持 32 路视频信号
输出，输出板除矩阵输出功能外，还具备 1/4 画面分割、解码、拼接开窗漫游功
能。
本系统监控中心实时预览前端利旧的模拟摄像机图像时，即采用本模式实现
上墙显示，其应用模式与 HDTVI 矩阵模式类似。
➢解码拼控模式
解码拼控模式可将网络视频码流进行解码和拼控上墙显示，在满配解码板的
情况下，可以实现 448 路 1080P/896 路 720P/1792 路 D1 网络视频解码。
单块
HDMI/DVI/VGA 接口输出板支持 8 路视频信号输出，单块 BNC 接口输出板支持
32 路视频信号输出，输出板除视频信号输出功能外，还具备 1/4 画面分割、解
码、拼接开窗漫游功能。
本系统网络前端部分均采用本模式实现上墙显示，总控
中心实时预览利旧的模拟摄像机和 HDTVI 摄像机图像时，也采用本模式进行上
墙显示。
3.3 HDTVI 高清改造设计
采用 HDTVI 同轴高清技术将原有模拟监控系统平滑升级为高清视频监控系
统时，需根据系统各个部分的情况进行针对性改造，现将各部分的改造策略说明
如下：
升级会员 