深圳视联小区监控系统解决方案1.docx
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深圳视联小区监控系统解决方案1
小区监控系统
解
决
方
案
深圳市视联电子有限公司
2011年4月3日
第1章前言
随着Internet和宽带网络技术的日益发展，传统的以文字和图片为主的内容服务已不能满足用户的需求，具有视频和音频的多媒体内容服务即将成为主流，这是互联网技术发展的必然趋势。
近两年来一种崭新的全数字化网络视频监控系统正在得到广泛应用。
网络视频监控系统使用现有的网络系统，采用纯数字的网络监控，实现从监控点前端、监控中心、监控工作站的数字化处理，是监控系统发展的必然趋势。
网络数字视频系统与上述第一、二代系统相比具有明显的优势：
A.利用现有的网络资源，不需要为新建监控系统铺设光缆、增加设备，轻而易举地实现远程视频监控。
B.系统扩展能力强，只要有网络的地方增加监控点设备就可扩展新的监控点。
C.维护费用低，网络维护由网络提供商维护，前端设备是即插即用、免维护系统。
D.系统功能强大、利用灵活、全数字化录像方便于保存和检索。
E.在网络中的每一台计算机，只要安装了客户端的软件，给予相应的权限就可成为监控工作站。
第2章用户需求分析
总体需求：
本小区一期、二期监控系统共有71个监控点，，60个80米的红外网络摄像机，6个照车牌摄像机，5个网络智能球，前端全部采用网络摄像机，通过小区局域网传输，监控中心用8台46寸液晶显示器显示视频，所有的图像保存在中心监控室的存储服务器里，需要至少30天的录像。
整个系统是在局域网内实现监控，智能跟踪，报警等功能。
2.1系统基本功能要求
2.1.1实时图像监看
应能按照指定设备、指定摄像头进行图像的实时监看，支持监看图像的显示、缩放、抓拍和录像，支持多用户对同一图像资源的同时监看。
特别是对突发事件可以通过切换上电视墙来实现。
2.1.2实时语音广播功能
应能通过音箱，拾音器来实现对前端点进行语音对讲，实现广播功能，用广播来播方通知等。
2.1.3数字矩阵切换功能
为了能更直观的监控每路图像情况，采用数字矩阵上电视墙的方式可以更直观更简单的监控每个点的情况。
可以对每路图像进行巡回切
2.1.4远程控制
应能通过手动或自动操作，对各类系统设备进行监控，应能设定各客户端的权限及控制优先级，对级别高的用户请求应有相应措施保证优先响应。
2.1.5存储与备份
后台的数据库和存储设备采用前端存储方式，应具有高可靠性与安全性。
在监控中心再加集中存储，这样对数据具有绝对的安全性。
提供不低于RAID5级别的存储可靠级别。
在记录图像信息的同时还应记录与图像信息相关的检索信息，如设备、摄像头、时间、报警信息等，便于日后的查询调用。
存储容量应在图像分辩率采用D1（704×576）时，存储视频信息不少于30天。
2.1.6历史图像的检索和回放
应能按照指定设备、摄像头、时间、报警信息等要素检索历史图像资料并回放和外设下载；回放应支持正常播放、快速播放、画面暂停、图像抓拍等功能；
2.1.7图像采集清晰度和分辨率
应保证图像信息的原始完整性，即在色彩还原性、图像轮廓还原性（灰度级）、事件后继性等方面均与现场场景保持最大相似性。
系统采集图像应支持多种分辨率格式，并支持最终显示达到D1（704×576）质量，在低亮度环境下，应保障图像质量清晰可辨。
2.1.8存储报警
为保障录制图像信息的完整性和安全性，在中心存储设备故障、网络不通畅、图像采集编码器故障、由于中间环节其它设备发生故障等运行不正常情况，造成视频信息未能正常存储时，应能及时产生告警信息，便于及时发现和排查。
2.1.9支持移动侦测录像及报警
为节约硬盘存储空间，系统应支持移动侦测录像和报警信息的及时上报。
在移动侦测录像启动时，应可以同时上报告警信息。
2.2监控前端技术要求
2.2.1网络摄像机
1）支持MPEG2、MPEG4、H.264视频编码协议；
2）最大支持720P（1080*720）分辨率；
3）支持128kbps～6Mbps编码速率；
4）支持iSCSI等网络存储协议；
5）至少支持1路视频输入接口;
6）支持1个10/100/1000M以太网接口
7）支持报警I/O输入输出；
8）支持云台485控制
2.3监控中心技术要求
2.3.1视频图像存储和实时图像调用
支持1T以上的大容量磁盘：
主机连接接口：
GE，并至少有2个。
系统容量要求：
应支持1000路以上的视频同时储存。
RAID级别：
应支持多种RAID级别，最高可以至RAID5
存储性能带宽：
即指实时存储录制节目的总吞吐量
可支持的存储连接模式:
应详细说明储存的连接模式和实现方法。
状态监测功能：
应提供在系统运行时可提供的状态监控功能。
在线更换硬件：
支持硬盘热插拔及在线更换故障硬盘，而在线任何更换操作均不会引起录制存储数据的丢失；
安全性：
系统硬件应具有冗余双路电源，关键控制部分和处理部分也应具有硬件的冗余备份相关措施，请详细说明安全性的相关设计。
应提供集中存储、控制管理部分的系统组成描述，包括相关硬件设备数量、容量和接口配置等，硬盘配置数量和容量的计算方法和设计思路；
2.3.2视频回放和检索
1）存储服务器上的数据库中应支持多种检索和查询方法。
可根据设备、摄像头、时间、报警同图像存储物理位置的对应关系，查询历史视频资料。
2）可以对回放进行正常播放、快速播放、慢速播放、逐帧播放、暂停抓拍、录像下载等操作。
3）图像回放的过程中，应具有权限认证功能，对于不同权限的用户，可访问预先权限所划分的图像信息。
2.3.3软件功能
1）视频监控客户端软件应具有友好的操作界面，支持图形化的配置界面，所见即所得;
2）系统对所含设备能进行统一网管，支持对终端系统批量配置等功能，同时，在任意设备故障时，应能在统一平台上触发报警，便于值机人员及时处置。
3）支持多级用户管理，对全网的用户有配置权限，对设备有操作权限。
应支持查看、配置、回放、下载等多个级别的用户权限区分。
4）支持整个系统的日志管理，可记录和查询系统运行、操作、告警等日志信息。
5）实时显示图像应支持多画面分屏显示功能，并应能通过DVI接口接驳至已配置的52寸高清液晶大屏幕上。
基于实时监控，应具有良好的实时性，时延应在毫秒级别。
同时，应具有分屏轮切显示功能。
这里可以通过解码器加合成器的方式把图像合成一个画面在46寸的液晶大屏上显示。
2.4传输网络技术要求
应支持IP网络的组网要求，提供标准以太网接口，并能与投标方分中心机房交换机连接。
2.5其他要求
2.5.1扩展性
该系统应具有良好的容量扩展性，应提供系统扩容的详细方案。
2.5.2二次功能开放性
采用的软件应具有较强的开放性，在其功能纳入社会治安动态监控项目系统时，必须免费开放相关接口和协议，并提供必要的技术支持。
同时，应具有较强的二次软件开发能力，能根据实际应用需求，进行软件功能的二次开发。
应详细说明投标软件的自有知识产权情况、所采用接口的开放性、后续对二次软件开发的支持承诺和现有研发团队实力等相关情况。
2.5.3经济性
在充分满足各项技术功能的前提下，合理配置资源，使得该系统具有一定的经济性。
2.5.4技术或应用优势性
可以提供其它本次投标系统的技术优势或应用优势供参考。
第3章方案设计思想
3.1设计原则
任何一个设计方案的最根本前提是用户的需求，而先进、成熟的技术，可靠、灵活的用，技术发展的趋势和良好的性能/价格比是设计方案的最基本依据。
该在不失先进性、成熟性、可靠性、可扩展性的基础上，充分考虑用户的需求，照顾长远利益，最大限度地保护用户投资。
先进性
图像监视系统采用H.264/MPEG-4图像压缩处理技术，具有图像质量清晰，文件占用空间小，传输带宽小，速度快等特点；
各子系统（音视频、报警、门禁、环境变量）紧密结合，提供强大的系统集成功能；
灵活性
系统支持基于WEB方式的网络浏览功能，可供用户方便使用；
灵活进行系统软件升级，避免对系统产生过大的影响；
灵活的组网方式，有线或无线均可，方便监控点数量的增加；
实时性
基于带宽的优势，各类前端信号可做到实时的传输；
同时可利用其他传输通道进行实时传输，如：
GSM、CDMA1X、GPRS、3G网络等；
稳定性
具有独特的图像管理功能，严格控制丢帧现象；
完善的视频流控制功能，保证网络传输的顺畅；
管理、操作权限的分级实现，保障管理的统一、规范；
强大的自我诊断、恢复功能；
完善性
与数据采集监控系统无缝地结合，实现报警信号的联动，报警设备的自启动；
当报警信号产生时，可实现多种可用通道的信息传输，如网络、电话、短消息等；
扩展性
系统预留相的接口以便扩充之用；
控制部件（软、硬件）采用模块式结构、内部总线化等技术措施，可以方便灵活进行扩充，保证未来的适性；
易用性
基于优良的操作平台；
采用模块化设计，操作简便；
界面人性化；
设计依据
《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）；
《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）；
《安全防范系统验收规则》（GA308-2001）；
《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-2000）；
《安全防范系统》（DB33/T334-2001）；
《民用闭路电视监控系统工程技术规范》（GB50198-94）；
《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-87）；
《音频、视频及类似电子设备安全要求》（GB8898-2001）；
《测量、控制和试验室用电气设备的安全要求》（GB4793-2001）；
《信息技术设备的安全》（GB4943-2001）；
《邮电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收技术规范》。
EIA/TIA568A，EIA/TIA569A国际电子工业协会通信线缆、通讯路径和空间标准
ISO/ICE/IS11801结构化布线标准
ISOTCP/IP协议标准
ISO/IEC13818MPEG-2协议标准
ISOIGMP/CGMP协议标准
10BASE-T，100BASE-TX标准IEEE802.3，IEEE802.3U
《中华人民共和国通信行业标准》（YD/T926）
《防盗报警控制器通用技术条件》GB50198-94
《电视系统视频指标》CCTRRECOMMENDATION472-3
《电气指标标准》ELA-422 ELA-485
《电子设备雷击保护导则》GB7450-87
标准号
标准名称
GBJ115-87
《工业电视系统工程设计规范》
GB12663-90
《防盗报警控制器通用技术条件》
GB4798.4-90
《电工电子产品用环境条件无气候防护场所使用》
GB50217-94
《电力工程电缆设计规范》
GB/T17626.2
《静电放电抗扰度试验》
GB/T17626.3
《射频电磁场辐射抗扰度试验》
GB/T17626.5
《浪涌（冲击）抗扰度试验》
GB/T17626.8
《工频磁场的抗扰度试验》
GA308-2001
《安全防范系统验收原则》
GA/T75-94
《安全防范工程程序与要求》
DL476-92
《电力系统实时数据通信用层协议》
DL/T720-2000
电力系统继电保护柜、屏通用技术条件
DL/Z713-2000
500kV变电所保护和控制设备抗扰度要求
ITU-TH.323
《网络电视电话系统和终端设备标准》
CCITTG.703
《脉冲编码调制通信系统网路数字接口参数标准》
ISO/IEC13818
《MPEG2视音频编解码标准》
ISO/IEC14496-2
《H.264视音频编解码标准-视听对象的编码（6部分）》
IEC364-4-41
《保护接地和防雷接地标准》
IEC60870-5-101
《基本远动任务配套标准》
IEC60870-5-103
《继电保护设备信息接口配套标准》
IEC60870-5-104
《远动网络传输规约》
IEEE802.3
《10BASE-T以太网接口标准》
IEEE802.3U
《100BASE-TX快速以太网接口标准》
DB33-2001
《安全防范系统》
第4章方案总体设计
4.1系统体系结构
我们认为，一套监控系统最核心的部分是它的体系结构的设计，体系结构决定了系统本身是否能够适应系统监控规模的变化而进行伸缩、是否能够在用户需求变化的时候快速响应并无缝集成到原有的系统中去。
体系结构也决定了一套系统是否会在很短的时间内被淘汰，还是能够随着信息、视频、智能、安全技术的发展而不断自我完善。
根据目前监控的技术特点，可以将监控系统的体系结构分为三大类：
纯模拟监控，半模拟半数字监控，基于网络的纯数字监控。
在20世纪90年代初及以前，主要是以模拟设备为主的闭路系统，称为第一代视频监控系统，即模拟视频监控系统。
20世纪90年代中期，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与处理，从而大大提高了图像质量增强了视频监控功能，这种基于多媒体计算机系统称为第二代视频监控系统，即模拟输入与数字压缩、显示和控制系统。
严格意义来说，这个阶段的监控系统称为半数字化视频监控系统，其核心监控设备是DVR。
到2000年以后，特别是最近几年，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种视频处理技术的出现，视频监控进入全数字化的网络时代，称为第三化视频监控系统，即全数字视频监控系统或数字网络视频监控系统。
第三代数据监控系统以网络为依托，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。
根据本监控项目的需求，我们选择纯数字网络监控方案来构建本系统。
4.2系统总体架构
本项目主要是以监控中心，小区道路，围墙，公共场合等地方通过局域网把所有的点连在一起。
如下图：
由于本系统通过局域网的方式把前端所有的点组成了一个网络，可以实现双向语音对讲和广播的功能，实现画面的切换功能。
4.3系统组成
从系统的物理组织结构来看，系统可以分为三层：
底层的前端采集部分、中间层的网络传输部分和上层的监控中心总控部分。
其中前端和中心端是我们的重点。
具体包括：
前端采集部分：
根据要求前端采集用网络摄像机和网络智能球以及车牌摄像机，视频监控前端设备如下：
红外网络摄像机
网络智能球机；
车牌照相机
传输部分：
现在有三种方式进行传输：
局域网传输，无线WIFI传输，广域网传输。
根据系统要求，这个项目采用的局域网传输的方式，所以不需要考虑传输的问题，局域网是一个100/1000M的网络。
监控中心总控部分：
在本项目中，监控中心总控部分就是整个监控系统的后台部分。
系统采用多域结构控制中心。
在中心要实现视频监控、录像、上大屏显示等功能。
本系统，监控中心采用大型管理平台，对整个监控设备进行统一管理。
具体包括如下部分：
网络监控大型平台软件
中心管理服务器
中心转发服务器
中心录像服务器
视频管理客户机
视频监控客户机
NAS存储系统（通过网络接录像服务器进行集中录像）
第5章方案详细设计
任何一个完整的视频监控系统，从系统的功能逻辑来看都可以分为五大部分：
视频采集部分，视频存储部分，视频传输部分，管理控制部分，视频显示部分。
设计方案时，每个部分都必须进行充分论证。
本方案重点从以上五大部分进行详细分析设计。
5.1总体拓扑图
系统拓扑图如上，从整个拓扑图可以看出整个监控系统都是采用网络摄像机，通过局域网在总控中心对前端所有的图像进行控制，抓拍，报警等功能。
5.2视频采集部分
网络数字视频监控系统，视频采集部分一般由模拟摄像机、音响和拾音器、编码器、网络摄像机等组成。
在本系统中，前端采集部分全部采用网络摄像机，音响和拾音器组合方式来实现，所有前端部分分布在小区里面。
如下图所示：
本次系统总共需有71个点都采用网络摄像机，建设详细位置根据具体点位图去做（具体可以进行实地勘查）。
5.3视频存储部分
网络视频监控系统一般有三种存储方式：
基于前端编码设备的前端存储、基于中心平台服务器的中心存储、基于后端监控电脑的本地存储。
这三种存储方式可以任意组合使用。
前端存储：
中心存储：
本地存储：
本系统采用集中存储方式和管理方式，在控制中心安装后台存储硬件、管理服务器及相应软件。
采用服务器+NAS设备方式进行存储。
所有数据通过网络传送入NAS设备进行存储。
NAS采用RAID5硬盘保护备份功能以达到数据存储的安全可靠。
一路数据一天存储硬盘大小的计算公式：
码流*3600*24/8/1024/1024=？
G按照要求，每路打到3000K码流存储30天最少需要硬盘是65815G由于系统要求最少是65T的容量。
具体存储方式如下图所示：
5.4视频传输部分
整个系统全部采用网络传输。
考虑到网络传输的带宽问题（不管是用什么方式传输，带宽都是有限的资源，尽可能节约网络带宽总是我们设计视频监控方案的要考虑的一个重点），传输前的视频压缩最好采用压缩比很高的H.264压缩算法。
也就是说最好选择H.264算法的设备进行编码。
在本系统中采用局域网传输，编码设备全部采用H.264算法实现图像的压缩。
5.5管理控制部分
管理控制部分是视频监控系统中的核心部分，是用户使用系统的交互核心部分，在中大型监控系统显得特别重要。
本系统通过中心平台来实现集中管理与控制。
系统组建如下图所示：
如上图所示，CMU、MDU、MSU、NAS、管理客户机等是监控中心平台最核心的组成部分。
每一部分的解释如下：
CMU：
中心管理单元，对中心进行统一控制也管理。
是监控系统中的核心。
相当于人的大脑。
是整个系统的指挥中心。
MDU：
媒体转发单元，负责对数据流进行转发与分发。
MSU：
媒体存储单元，负责数据的录像存储。
NAS：
网络附属存储，通过网络方式输入数据进行存储。
5.6视频显示部分
视频显示一般有两种方式：
集中式的电视墙方式与电脑解码直接分屏显示方式。
电视墙显示方式：
电脑解码显示方式：
根据本项目监控点必须考虑最少支持1000路的系统设备，监控点比较分散的特点，视频显示部分最好采用成本更低，更加灵活的电脑软件解码后直接分屏显示方式和电视墙显示方式。
本公司的视频监控系统能够完全满足这方面的要求
根据客户需求,我方提供的中心视频管理TC-2800（M）D服务器接口有VGA和DVI的接口,可直接连接招标方已配置的64寸高清液晶大屏幕上。
基于实时监控，应具有良好的实时性，时延应在毫秒级别。
同时，中心视频管理TC-2800（M）D服务器应具有分屏轮切显示功能,在实时显示图像应支持多画面分屏显示功能.同时配置智能网络键盘,可通过键盘直接显示图像.
由于本项目提供了两台监视器，通过画面合成器的方式，通过我公司网络视频解码器来实现数字矩阵功能，通过电视墙软件来实现视频切换显示功能。
如下图所示：
第6章方案功能特点
本方案充分考虑用户需求，并整合了当前IP网络、视频语音等领域的技术优势，同时借鉴了NGN中控制与交换分离的先进理念，方案具备以下特点：
6.1先进的体系架构
VS6100充分整合了IP网络、视频、存储、信令等领域的技术，采用开放的架构，标准的技术实现。
系统将信令控制与媒体流交换分离的先进理念引入视频监控系统。
系统中音视频流并不在CMU上集中处理，而是通过网络的处理交换以分布式的形式分发出去，避免了由于媒体流处理的性能压力而造成的瓶颈问题，从而可以实现监控规模的无限制扩展。
真正完全的分层分布式设计架构，核心模块基于安全稳定的Linux操作系统及高性能的MySQL数据库。
6.2严格的模块化设计
VS6100整个系统采用模块化设计，系统配置灵活方便。
总体上来说系统由以下五大模块组成：
中心管理单元（CMU）：
整个平台系统的管理核心模块，对系统的所有接入设备及用户进行管理。
负责系统的所有信令及流的分发管理。
流媒体转发服务器（MDU）：
统一前端设备的流的接入方式，将前端的流根据用户的请示进行分发。
中心录像服务器（MSU）：
整个系统可以采用三种录像方式：
前端设备录像、中心服务器录像及客户端本地录像。
中心录像服务器负责进行中心集中录像。
根据用户的要求可以进行定时录像、手动录像及报警录像等多种录像方式。
平台监控客户端（CU）：
为用户提供视频监控业务的操作界面软件。
软件操作方便灵活。
可以实现视频监控、报警管理、设备参数管理及云镜控制等功能。
系统配置工具（CT）：
大型监控平台软件在进行具体的监控业务之前一定要进行大量的配置操作。
主要包括：
接入设备配置、用户及权限配置业务逻辑配置等。
配置工具一般是由系统管理员使用，对一般的监控业务的用户不提供。
严格的模块化设计，保证系统分工明确、运行稳定、安装方便、维护简单。
6.3多级网络拓扑结构
根据具体监控规模的大小，进行灵活实用的组网设计。
小到几十个点，大到成千上万个监控点。
从小型应用到组建大型网络均可满足。
对于小型监控系统，可以组成一个单域网络实现监控的功能需求。
对于分层分级的大型监控项目，可以通过多域级联方式来实现。
理论上可能进行无限级联从而达到无限扩容的目标。
6.4高清晰的图像质量
TOPVSVS6100系统接入的前端设备采用最新的专业图像技术，可提供FULLD1高清晰图像分辨率，支持MPEG2/MPEG4/H.264编码格式，编码带宽最高可达8M，尤其是在高动态图像监控场合，VS6100可以为用户提供最高质量的高清晰图像。
同时通过组播优化等网络技术，使得VS6100具备良好的实时性，满足专业监控的要求。
尤其是VS6100采用一次编码、全网交换的方式，避免了传统监控系统因为矩阵多级级联而造成的图像质量下降和时延增加的现象，在多级扩展后仍可以保持最佳的高清晰图像质量和低时延。
6.5专业可靠的数据存储
VS6100可以采用本地硬盘、NAS、IPSAN、磁盘阵列等多种存储方式。
NAS、IPSAN作为监控数据存储设备，可以在分布式部署的同时实现集中管理、跨域共享、平滑扩容、兼容互通等，此外，在可靠性方面也有很多独特的优势，如支持RAID、支持硬盘在线热插拔、支持硬盘电源短路保护、支持可选冗余热插拔电源、支持电源自动故障切换等。
从而确保了海量视频信息的可靠存储。
同时由于端到端的IPSAN存储是基于数据块的存储模式，克服了传统监控模式中文件存储容易损坏文件和无法查询最近图像的弊端，提高系统可靠性同时大大缩短了系统的图像回放响应时间，为紧急情况处置争取了时间。
6.6灵活方便的管理模式
VS6100系统针对不同的用户可以采用域管理、用户管理和云台控制冲突管理等多种权限管理模式。
不同的用户可以根据指定的权限对系统进行操作。
这种分级分域的多种管理模式非常适合政府、公安、机场等行业的管理模式。
系统根据用户业务管理模式的特点，采用集中式的管理方式。
通过中心管理单元CMU和媒体转发单元MDU不仅可对前端设备进行集中的管理和控制，还可对分布在各区域的存储终端设备进行远程的集中管理。
用户只需要在一台客户端上就可以对整网设备进行批量配置下发、远程升级、远程操作、业务实现等操作。
6.7廉价的布线成本
VS6100技术方案采用全网络化、纯数字化设计。
所有前端设备、中心平台服务器都采用网络方式连接，通过一根网线可以解决大量的监控媒体终端的接入，省去了大量的模拟视频线及控制线，大大节省了用户的布线成本。
6.8对新技术
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