科达网络视频监控系统技术方案.docx
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科达网络视频监控系统技术方案
网络视频监控系统技术方案
苏州科达科技有限公司
2007-3-26
一、
概述
在人类社会即将进入信息化社会的今天，电信网络和计算机网络的发展极大地改变着全社会人们的生活方式，而人们生活方式的改变又反过来对计算机网络和电信网络的服务能力提出了更高的要求。
随着数字技术、计算机技术和网络技术的发展，基于互联网的各种业务呈几何指数规律飞速增长，远程视频监控作为基于互联网的一种全新业务也得到了飞速的发展。
在中国，安防行业经过近二十年的发展，技术和产品性能上基本达到发达国家水平，作为安防系统中的一项重要子系统——视频监控系统，已经从最初的特殊行业的模拟监控发展到现在的数字化监控，从起初基于本地的小规模监控发展到今天基于网络的大型远程监控系统。
计算机系统的应用普及、网络通讯技术、图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展，使得安全技术防范行业能够采用最新的计算机、通讯和图像处理技术，利用计算机网络传输数字图像，可为实现远程图像监控及联网报警系统提供高效可行而且价格低廉的解决方案。
我们知道一个典型的传统视频监控系统一般由前端，中端和后端三部分组成，完成图像的采集，传输，显示，控制和记录五大功能，随着通信技术的发展及网络传输的普及,新型的数字监控系统将不仅具有以上五种功能,将结合其他信息安全系统,实现全方位、立体化、网络化、智能化的纵深监控防护体系,与报警系统、探测系统、控制系统、远程传输网络形成一个完善的大型网络化监控系统。
相对传统的模拟视频监控技术和DVR视频监控技术，网络视频监控技术拥有独特的技术优势：
网络化规模化、高可靠性高安全性、使用简便性、业务功能强大、管理功能强大、可扩展性好等等。
网络视频监控已经应用于电信运营商、公安、军队、政府、金融、教育、工业厂矿、企业等各个行业。
网络视频监控是视频监控技术发展的方向，是未来视频监控的趋势。
二、网络视频监控技术
2.1视频监控技术的发展
视频监控系统一直是监控领域中的热点，它以直观、方便、信息内容丰富而在各个行业得到广泛应用，视频监控系统的发展与电子、通信的发展息息相关，就其发展的阶段看，主要经历了以下三个阶段：
第一代基于模拟传输的视频监控系统（VCR为中心）
视频监控系统最早的应用方案是采用模拟信号在电缆或光纤中传输，然后再集中监控和录像等。
这种基于模拟图像的视频监控系统从电视机、摄像机诞生的那天，就已经诞生。
其视频监控系统主要由摄像机、视频切换矩阵、监视器、录像机等组成，通过视频线、控制线连接，主要用于安保、生产管理场合。
其特点是模拟视频信号传输，传输距离有限，安全性较差，监控方式单一。
其特点是以VCR（VideoCassetteRecorder）为中心。
第二代基于PC机或工控机的板卡式视频监控系统（DVR为中心）
视频采集压缩技术的进步使得基于计算机的板卡式视频监控系统成为可能，PC机的普及也推动了此类技术的发展。
这类视频监控系统主要由摄像机、各类采集设备、PC机/工控机、采集卡、视频压缩卡、通信接口卡、PC监控设备、录像机（模拟或数码）等组成，依赖于通信网络构成整个视频监控系统。
采用计算机作为硬件平台，WINDOWS操作系统+应用软件方式来实现。
该产品集图像采集、图像压缩、图像解压、图像监控与控制、图像点播、系统管理于一体，如果某部件（硬件或软件）发生故障，那么整个系统都功亏一篑，无论PC机还是工控机，都比较容易死机，不易于7×24小时不间断使用；Windows操作系统作为一个普通个人用操作系统，现在面临着系统极其不稳定，安全漏洞太多，容易被黑客利用等问题。
另外这种方式存在功耗大、环境适应能力、联网能力差等缺点，其特点是以DVR（DigitalVideoRecorder）为中心。
第三代基于嵌入式的网络视频监控系统（MCU为中心）
第三代视频监控领域，集中了多媒体技术、数字图像处理及远程网络传输等最新技术，它是大型的,分散的地理区域监控系统的最佳选择，它正以无可比拟的绝对优势取代着前两代监控系统。
第三代视频监控技术不仅仅在可解决图像传输、远程控制、现场信号采集等监控功能，还可提供高质量的监控图像和便捷的监控方式。
它一般基于TCP/IP架构，符合通信网的发展趋势。
嵌入式系统所有硬件软件全都采用专业设计、具备专业的制造工艺。
在编解码方面，采用专用的高速DSP处理芯片，系统软件采用稳定性最高的实时专用操作系统，因此具有功能最强大、可靠性最高、功耗小、环境适应能力强、软件的扩展升级方便等优点，具有非常广泛而灵活的应用。
其特点是以MCU（MultipointControlUnit）为中心。
2.2网络视频监控技术的特点
网络视频监控技术为当前最新的监控技术，它基于TCP/IP通信网，集中了多媒体技术、数字图像处理及远程网络传输等最新技术，可以提供清晰流畅的视频监控图像效果。
相对传统的模拟监控和DVR方式的监控，网络视频监控具备无可比拟的优势，主要体现在以下几个方面：
1、网络化监控：
通过IP网络真正做到任何时间、从任何地点、对任何现场进行实时监控；可充分利于IP网络的优势，实现大规模、大范围、全方位监控；
2、网络化存储：
系统可以实现本地、远程的录像存储及录像查询和回放；
3、高可靠性、安全性：
系统采用的视频编码器、网络摄像机、视频解码器、监控平台均嵌入式系统设计，具备极高的稳定性、可靠性，无需专人管理，利用构建无人值守的监控系统；
3、优异的图像质量：
系统采用先进的MPEG-4/H.264等视频编码算法，可实现清晰流畅的图像效果，实时性好；
4、操作管理简单：
系统具备良好的用户界面，采用C/S或B/S架构，操作使用非常简单；
5、业务功能强大：
系统为用户提供了灵活的监控画面选择,电子地图使用，对云台、变焦的行控制，预置位和镜头的轮巡，以及实现图像抓拍、录像和录像回放、报警和报警联动功能；
6、系统信息安全性高：
充分利用防火墙/VPN、加密、权限管理、安全认证、实时时钟等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏；
7、有效利用带宽：
监控视频流可随时调整，具备带宽自适应能力，可充分利用通信网络，根据网络带宽视频流可自动调节，系统可以在现有的任何网络中完成各种监控功能；
8、设备的分级、分组管理：
强大的分级、分组功能可将摄像机、视频编码器、报警设备等前端设备根据监控地点和管理需要编成不同区域和工作组，区域可以分级（分层）。
每个工作组可分配数个前端设备，同一个前端设备可同时分配在不同的工作组中；
9、用户的分级、分组管理：
根据管理需要可将用户划分成不同级别，最上层是超级管理员。
不同级别的管理员被赋予不同的权限。
管理员可以创建用户，分配初始密码，也可以将用户划分为用户组进行管理。
系统将控制权限分为多个等级，可根据需要灵活地分配给相应的用户和用户组；
10、可扩展性：
增加网络摄像机、视频编码器和分监控中心非常简单，能够持续平滑升级和扩展，降低对系统的整体投资成本，和其他管理控制兼容。
三、项目概况与需求分析
3.1项目概况
用户已经建立完善的局域网，可为监控系统提供传输线路。
计划添置几台交换机把网络延伸到所有监控点。
系统建成后，应能够方便地进行图像浏览，能够对监控图像进行抓拍。
要求对所有监控图像进行存储，以供必要时调用。
存储空间至少可以满足15天不间断录像的需要。
录像文件能够方便地调用、播放、导出。
3.2需求分析
拟建设一套覆盖60个监控点的视频监控系统，我们经过分析，得出具体需求如下：
1、建设一套覆盖60个监控点的网络视频监控系统，对重要场所进行全天候实时监控；
2、系统建成后应能够实现清晰流畅的监控图像，能够方便地调用监控图像；
3、能够实现对所有监控点实现15天录像存储，能够方便地察看和播放；
4、系统提供良好的操作管理界面，能够方便地管理和操作；
5、系统能够实现多用户登陆操作，公司领导和操作员可同时浏览监控图像；
6、系统应能够长期稳定可靠地运行，故障率低、安装维护方便；
7、系统设备应具备良好的性价比；
针对以上需求，结合科达公司网络监控系统产品特色，我们设计了网络视频监控系统解决方案。
四、
系统解决方案设计
4.1系统设计依据
1、GA/T75-94安全防范工程程序与要求
2、GBJ303-88建筑电气安装工程质量检验评定标准
3、GA/T514-2004交通电视监控系统工程验收规范
4、GA/T70-2004安全防范工程费用概预算编制办法
5、GB50348－2004安全防范工程技术规范
6、GB14050-93系统接地的形式及安全技术要求
7、GB50198-94民用闭路监控电视系统工程技术规范
8、GB50198-94彩色电视图像质量主观评价方法
9、GB50198-94民用闭路监控电视系统工程技术规范
10、GA308-2001安全防范系统验收规则
4.2系统设计原则
本方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。
并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。
本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。
其具有以下原则：
1、先进性与适用性
采用科学的、主流的、符合发展方向的技术、设备和理念，系统集成化、模块化程度高。
设计合理，架构简洁，功能完备，切合实际，能有效控制和提高工作效率，满足动态监控和业务工作的实际需求。
系统的技术性能和质量指标达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和本项目的特点。
该系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。
2、经济性与实用性
在先进、可靠和充分满足系统功能的前提下，体现高性价比。
采用经济实用的技术和设备，充分利用现有资源，综合考虑系统的设计、建设、升级和维护。
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。
3、可靠性与安全性
系统采用成熟的、稳定的、完善技术设备，系统具有一致性、升级能力，能够保证全天候长期稳定运行。
在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
4、开放性
以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以与消防、防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口，可实现远程控制。
5、可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能，系统规模和功能易于扩充，系统配套软件具有升级能力。
同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。
方案中设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。
6、追求最优化的系统设备配置
在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。
7、提高监管力度与综合管理水平
本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。
本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控，时时动态撑握监视及报警情况。
闭路电视监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。
4.3系统结构设计
网络视频监控系统的逻辑结构通常可分为前端接入、媒体交换以及用户访问三个层次，具体由中心业务平台、网络录像单元、编码单元、解码单元和客户端单元等设备组成。
如下图所示：
媒体交换层
媒体交换层由中心业务平台和网络录像单元组成，主要负责视音频的传送、存储以及系统管理。
中心业务平台是整个系统的核心，逻辑上需要实现用户接入认证、系统设备管理、业务功能控制以及媒体分发转发等功能。
网络录像单元用于实现网络媒体数据的数字化录像、存储、检索、回放以及管理。
本次项目，采用科达中心业务平台KDM2800。
KDM2800集成了平台和网络录像两部分功能，可以独立完成媒体交换层的全部功能。
KDM2800提供三个USB2.0接口，可接入USB硬盘盒或USB磁盘阵列提供录像文件存储空间。
存储空间的计算方法为：
录像容量（MB）=录像天数×24×60×60×录像码率（Mbps）/8
=15×24×60×60×0.8×60/8（M）
≈8T
前端接入层
前端接入层主要由编码单元、视频采集单元、报警单元等组成。
编码单元主要实现视音频信号、报警信号的采集编码、网络传输以及辅助设备（如云台、矩阵等）的控制。
编码单元通过LAN、WAN等IP网络接入中心业务平台；视频采集单元一般指监控摄像机，实现监控图像采集输入到编码单元；报警单元主要是报警信号发生设备，通常有烟感、温感、红外、门磁等设备。
本次项目编码单元采用科达公司KDM2461系列网络视频编码器。
KDM2461系列网络视频编码器可实现监控点信号的输入、编码与传输。
KDM2461系列网络视频编码器具有1路视频输入接口和双向语音接口，可提供CIF～D1格式视频监控图像。
KDM系列网络视频编码器提供告警电平输入输出接口，可接入温感、烟感、门磁、红外等报警设备。
用户访问层
用户访问层由客户端单元和解码单元组成。
客户端单元是远程图像集中监控和维护管理的应用平台，主要实现图像浏览、录像回放、辅助设备控制、码流分发控制等业务功能。
解码单元主要负责在客户端单元的控制与管理下，实现视音频信号的电视墙解码输出。
科达提供监控客户端软件和网络视频解码器KDM2560等产品构成用户访问层。
本次项目，可使用电脑通过客户端软件对监控图像进行浏览、操作、管理。
KDM2800平台支持多客户端接入，领导、操作员均可通过客户端软件浏览监控图像。
系统可为用户分配不同控制权限。
4.4组网拓扑图及组网说明
组网说明：
如上图，在机房设立监控中心，配置1台KDM2800监控平台、1个USB磁盘阵列、管理服务器；在监控点配置KDM2461L网络视频编码器、监控摄像机，通过公司局域网构成一个全程监控、集中管理的数字化、网络化视频监控系统。
1、监控中心
配置KDM2800监控平台和USB磁盘阵列，USB磁盘阵列通过USB接口接入平台。
KDM2800实现监控图像的分发转发，USB磁盘阵列用于监控图像的存储。
管理员/操作员通过管理客户端对监控系统进行配置和管理，通过浏览客户端实现监控图像的浏览、操作。
2、监控前端
在前端配置KDM2461L网络视频编码器和监控摄像头，监控摄像头采集视频图像输入视频编码器，经编码器编码上传到KDM2800监控平台，实现监控图像上传。
KDM2461L网络视频编码器可实现告警信号输入和输出，提供告警联动功能。
同时KDM2461L网络视频编码器具备语音输入输出接口，可实现与监控中心的语音对讲。
3、浏览客户端
浏览客户端为一套软件，安装在普通PC上即可浏览监控图像，并进行操作。
公司领导可随时通过浏览客户端浏览监控图像，真正做到随时、随地监控。
4.5设备配置
监控中心设备配置：
序号
设备名称
说明
数目
单位
备注
1
KDM2800
监控平台
1
台
2
华北工控数码库DS-1200
USB磁盘阵列
2
台
3
DELL
OptiPlexTM 210LnMT
管理服务器（管理客户端）
1台
台
管理客户端和浏览客户端可公用一台PC
4
希捷硬盘
500G
16块
16块
监控前端设备配置：
序号
监控地点
编码器
数目
（台）
摄像机
数目
（台）
备注
1
KDM2461L
60
60
五、系统功能介绍
5.1系统业务功能介绍
5.1.1图像监控功能
±支持单画面和多种多画面模式的实时图像浏览
±支持每幅画面的手动或自动轮询，轮询间隔可设置
±支持监控点摄像机的远程PTZ控制
±支持图像编码、字幕显示的配置和管理
±支持移动侦测、音频对讲功能的操作与管理
±可外接键盘和矩阵，实现图像切换和PTZ控制
5.1.2存储回放功能
±支持中心录像存储和客户端录像存储功能
±支持告警录像、定时录像、手动录像等控制方式
±可按多种参数实现录像资料的检索
±支持录像文件的本地回放和远程点播
±录像回放中提供快进、拖拉等多种控制功能
5.1.3音频通信
±提供监控点音频上传到客户端功能
±提供客户端音频向监控点广播喊话功能
±提供客户端与监控点之间的双向对讲功能
±通信过程中的音量大小可调节
±支持回声消除，保证双向对讲时的效果
5.1.4报警联动
±支持前端编码设备的开关量输入告警联动
±支持移动侦测告警联动
±通过二次开发接口与其他系统结合实现告警联动
±支持图像切换、录像、读秒等联动操作
±可通过前端编码设备提供声、光、电警示等联动控制
5.1.5电子地图
±可载入电子地图文件，载入时的显示比例可设置
±可在电子地图中添加、删除和移动图元
±支持图元名称、属性及对应前端编码设备的配置
±可通过双击图元实现前端监控图像的实时浏览
±可实现电子地图的全局或局部放大、缩小
5.2系统管理功能
5.2.1用户管理
±提供用户及用户组的添加、删除以及用户信息的修改
±支持超级管理员、用户管理员和操作员三种用户
5.2.2认证管理
±实现用户登录信息的认证
±登录用户的授权
5.2.3权限管理
±采用用户分级管理机制实现用户权限的授予和取消
±可针对不同用户分配不同的系统操作和设备管理权限
5.2.4设备管理
±提供设备的添加、删除以及设备信息的修改
±可根据设备的名称、类型等参数进行设备搜索
±支持设备权限的设置和修改
±支持设备软件的远程升级功能
5.2.5网络管理
±提供系统配置管理和系统性能管理
±提供告警管理、安全管理和日志管理
±提供状态监测、系统备份及数据恢复功能
六、系统特点介绍
6.1领先的应用架构
系统采用领先的数字化、网络化及智能化联网架构，可通过高效的视音频编码技术、灵活的网络处理技术以及智能的应用整合技术，为用户提供高效、便捷的远程监控整体解决方案。
设备基于嵌入式软件和工业级设计结构，集成度高，运行安全可靠，不会受到网络病毒侵扰。
6.2开放的设计体系
基于开放的设计体系，科达ViewShot网络视频监控系统可提供差异化的行业应用解决方案，以满足公安、军队、政府、金融、教育、能源、医药、交通、工业厂矿、连锁超市以及其他企事业单位等不同领域的应用需求。
6.3灵活性与可伸缩性
中心业务平台的所有功能模块均可配置、可裁减，可集中运行在单一平台之上，也可任意分布在多个平台之上，既可通过单平台配置实现中小容量接入，又可通过多平台堆叠和多级级联满足大容量平滑扩展和大型分级组网应用。
6.4丰富的业务功能
系统可提供丰富的视频监控业务功能，包括图像浏览、PTZ控制、录像存储、点播回放、语音对讲、报警联动、电子地图等。
6.5部署简单、使用便捷
系统部署与设备安装简单、快捷，系统通过中心业务平台集中调度的方式实现业务、用户以及设备的统一管理，有效的保障了系统运行的稳定性和安全性，同时也提高了系统的运行效率和用户的使用便捷性。
6.6电信级管理
系统具备电信级的用户管理、认证管理、权限管理、设备管理以及网络管理功能，可充分保证整个系统在网络、业务以及用户等方面的可管理和可维护。
七、网络监控产品介绍
7.1KDM2800中心业务平台
KDM2800是一款面向专网的中心业务平台，位于网络视频监控系统的媒体交换层，负责实现前端接入与认证、客户端接入与认证、监控码流分发、业务功能控制、系统设备管理等核心功能。
KDM2800集成了网络录像单元的功能，可实现网络媒体数据的数字化录像、存储、检索、回放以及管理。
KDM2800采用了高可靠、高性能的嵌入式设计架构，单台可接入1～104路监控点。
KDM2800支持多机堆叠功能，可在保持单级管理架构的情况下实现更大容量接入，可实现监控点在多个平台之间分布式接入和码流的自动均衡，并能在某一平台发生故障后自动切换至正常的平台，保证监控业务不间断。
KDM2800具有强大的多级级联功能，可组建需要采用分布式部署和分级管理的大型监控联网系统。
为了简化网络结构、节约用户投资，KDM2800集成了网络录像单元的功能，可通过外接USB磁盘阵列实现监控录像的集中存储，无需另配录像服务器。
设备参数:
硬件参数
外形结构
19英寸，1U
设备接口
1×10/100M以太网接口
4×USB接口，符合USB2.0标准
性能参数
前端接入
单台最多支持100路监控点同时接入
客户端登录
单台最多支持20个客户端同时登录
录像存储能力
单台最多支持100×512Kbps或70×768Kbps或40×1.5Mbps同时录像
单台最多可外接3个USB磁盘阵列
组网架构
单平台组网
多平台堆叠组网，最大可堆叠8台
多级级联组网，最大支持8级级联
可靠性
嵌入式设计
支持负载均衡
网络适应性
支持NAT穿越，支持Socks5
支持帧的重传重组功能，能适应恶劣的网络环境
功能参数
业务功能
图像监控、录像存储回放、音频通信、报警联动、移动侦测、电子地图等
管理功能
用户管理、认证管理、权限管理、设备管理、网络管理等
环境参数
电源
AC100～240V,50/60Hz
温度
0℃～40℃
湿度
10％～90％
重量
1.5Kg
功耗
10W
7.2KDM2461网络视频编码器
作为编码单元，KDM2461可部署于企业级网络视频监控系统的前端接入层，用于实现监控点信号的输入、编码与传输。
KDM2461具有1路视频输入接口和双向语音接口。
KDM2461可提供D1格式的高清晰视频监控图像。
KDM2461可满足数字化、网络化、智能化的视频监控前端接入需求。
通过双向音频的支持，KDM2461可实现监控现场与监控客户端之间的语音对讲应用。
KDM2461内置移动侦测功能，可分析监控点图像数据的移动特性，并以此确定现场发生行为或现场运动状况。
KDM2461支持PPPoE拨号功能，可部署在采用ADSL拨号接入的网络监控点。
KDM2461支持帧的重传重组功能，可在恶劣网络环境下保证视音频的清晰流畅。
设备参数：
设备型号
KDM2461
网络接口
1×10/100M以太网接口
视频接口
1×视频输入，BNC
视频编码
MPEG-4
视频分辨率
D1、2CIF、CIF
视频帧率
1～25帧/秒
视频码率
100Kbps～4Mbps
音频接口
1×音频输入、1×音频输出，RCA
音频编码
G.726
报警接口
1×输入、1×输出，开关量
控制接口
1×RS485，支持透明串口
网络特性
PPPoE拨号、断线自动重拨、帧的重传重组
设备尺寸
135mm×86mm×29mm
安装方式
桌面，壁装
电源适配器
输入AC100～240V（50～60Hz）
输出DC15V
功耗
6W
温度
-10℃～60℃
湿度
10％～90％
重量
0.85Kg
7.3KDM2461L网络视频编码器
作为
升级会员 