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高清数字监控系统整体解决方案
高清数字监控系统整体解决方案
2015年6月
序言
随着科学技术的进步和计算机网络的传输与存储技术、视频数字编解码技术的发展，使得视频监控系统在安防行业的应用有了一个飞跃性的发展。
安防视频监控业界通常把视频监控技术的发展划为模拟监控、数模结合监控以及全数字智能化监控几个阶段。
IP高清全数字智能化监控系统，作为划时代的革命性产物经过多年的发展已经解决了传统意义上诸多瓶颈问题，IP高清时代即将来临了！
首先视频编解码技术和计算机存储技术的快速发展直接导致了高清图像有了网络传输和存储的可能，我们能够有效的利用最先进的编解码技术将将高清的图像压缩成可以接受的并易于传输和存储的大小，为高清系统的快速发展奠定了坚实的基础；
其次，IP网络的广泛部署和快速发展推动了网络视频监控的出现，实际上视频监控IP化以后特别是CMOS技术的日益成熟和完善和720P,1080P高清摄像机的推出，很多广播级的IP视频技术都被大量的引入到视频监控应用中，除了传统意义上的技防监控，更延伸到各行各业的管理层面，使得视频监控的应用范围向更大范围扩展；
第三，由于IP高清摄像机带来了视频图像质量的大幅提升，大量的视频采集的信息为各种智能视频分析工具提供了充足的分析源，大大推动了视频监控向智能监控的发展。
随着高清IP监控系统的日渐成熟，可以预计，高清IP监控系统终将视频监控系统数字化、网络化、智能化推向顶峰，实现真正的全面应用。
在视频监控系统升级变革的风口浪尖，亚奥D（digital）I（intelligence）N（net）S（system）
DINS系统应运而生，将监控行业数年来一直追求的图像的高清晰与系统的数字化、智能化和网络化有机的结合，带来一种新的建设和应用模式。
高清IP普及小常识Q&A：
关键词：
1080P、720PNVRCMOSHDMI高清有效像素
Q:
CMOS与CCD的区别
A:
感光器是IP摄像机的核心，也是最关键的技术。
目前手机数码相机的核心成像部件有两种：
一种是CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。
CCD：
电荷藕合器件图像传感器CCD（ChargeCoupledDevice），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。
CMOS：
互补性氧化金属半导体CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor），它的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像CMOS影像传感器将每一个像素的电荷转换成电压，每一个感光单位配置一个放大器，读取前便将其放大
比较内容
CCD
CMOS
物理结构
由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵等多层结构
传感单元、放大器等周边电路
高度集成的单层结构
成像质量
好
一般，高端CMOS可与CCD媲美
信噪比
高，照度一般可达到0.5Lux以下
一般，高端CMOS可达0.5-1Lux
成本
工艺复杂，成本高
工艺简单，成本低
集成度
低
高
功耗
耗电量大、发热量大、寿命较短
耗电量小、发热量小、寿命较长
发展趋势
CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型，高清成像应用瓶颈几乎无法解决
高端CMOS随着技术的不断改进提升将成为未来高清成像系统的主角
Q:
什么是720P？
什么是1080P？
A:
720P、1080P是美国电影电视工程师协会（SMPTE）制定的最高等级高清数字电视的格式标准，720P的有效显示格式为：
1280×720,像素数达到92.16万,1080P的有效显示格式为：
1920×1080，像素数达到207．36万。
SMPTE（美国电影电视工程协会）将数字高清信号数字电视扫描线的不同分为1080P、1080I、720P（i是interlace,隔行的意思，p是Progressive,逐行的意思）。
720P、1080P是一种在逐行扫描下达到1280×720、1920×1080分辨率的显示格式。
是数字电影成像技术和计算机技术的融合。
我们常说的720P高清摄相机或1080P高清摄相机就是按照这种标准，能够通过对视频图像的采集、编码、压缩、解码等一系列过程最终输出720P或1080P分辨率图像的摄相机。
Q:
什么是高清摄像机的有效像素？
A:
数字摄像机/照相机的像素数包括有效像素（EffectivePixels）和最大像素（MaximumPixels）。
与最大像素不同的是有效像素数是指真正参与感光成像的像素值，而最高像素的数值是感光器件的真实像素，这个数据通常包含了感光器件的非成像部分，而有效像素是在感光器件真正参与感光部分的像素值，它往往会比最大像素值少很多，所以，在像素面积不变的情况下，数字摄像机/照相机能获得最大的图片像素，即为有效像素。
目前许多数码摄像机/照相机所标称的像素值往往是最大像素，而不是有效像素。
另外，同时同样的感光器件在拍摄视频和拍摄照片时所使用的有效像素也是不同的。
一般拍摄视频时所使用的有效像素要远远小于拍摄照片时所使用的有效像素。
Q:
如何鉴别高清IP摄像机的性能？
（标称720P/1080P的摄像机如何能够鉴别优劣）
A:
高清摄像机的属于视频监控领域里的新兴事物，目前国内还没有统一的检验与测试标准。
因此，虽然同样标称为720P或1080P的高清摄像机，但是，在视觉感官上的差距却非常明显。
我们大致可以通过以下五点来简单的判断高清IP摄像机的优劣
1、清晰度测试
可以通过普通的视频图像清晰度（线数）测试卡来简单的判断高清摄像机的清晰度。
这种方法能够通过肉眼直接分辨出图像的清晰度，一般来说高清720P的摄像机测试卡指标能够清晰的分辨出大于800TVL电视线，而较差的高清摄相机这一指标会偏低，而且图像有抖动或毛边。
2、动态范围测试
可以通过普通的视频图像灰度等级测试卡来简单判断高清图像的灰度等级数据。
3、色彩还原
通过色彩测试卡或肉眼来判断比较高清视频图像的色彩还原度。
一般好的高清IP摄相机的还原度非常高，几乎可以达到非常逼真的还原效果。
4、信噪比
相同画面情况下对噪声的抑制处理也是衡量高清IP摄相机性能优劣的重要指标之一。
对于画面中暗块亮快的处理、噪声抑制直接决定了图像的画质效果，有许多低端的摄相机只能在100Lux以上的理想状态下输出较为清晰的画面，对于光线环境变化的适应能力很差，强光或者暗光的环境下没有对噪声抑制的有效手段，无法保证图像质量。
这种情况下高清图像是没有意义的，我们称之为伪高清。
5、图像编码压缩算法
IP高清摄相机对图像的编码压缩算法的好和差也是直接影响摄相机性能的重要指标之一，目前市场上的高清摄相机视频图像的编码压缩处理芯片分成DSP芯片和ASIC芯片两种载体，两者各有千秋，DSP芯片功能应用相对灵活,开发周期短，但是编码效率偏低，且成本较高。
ASIC芯片功能应用相对固定，开发周期长，但是编码效率很高，且大批量使用后成本较低。
不管是哪一种载体都需要好的视频编码压缩算法，好的算法能够在保证图像质量和清晰度的情况下尽可能的减少视频码流和存储容量。
较差的IP高清摄相机往往会在大运动量的情况下产生马赛克或水波纹等情况，直接影响视频图像质量。
Q:
高清图像如何存储？
A:
高清图像的存储设备和传统的数字硬盘录像机DVR（DigitalVideoRecoder）不同，由于它直接输入的数字视频图像，因此它不需要进行图像的编码压缩，而只需要存储数字视频图像资料，除此之外，它还需要能够支持对IP高清摄像机的管理，网络服务、权限管理、Web服务等后端网络服务和应用支持。
这种设备我们统称为NVR（NetVideoRecorder）。
目前，NVR设备按照不同的使用需求有多种产品形态，其中包括分布式NVR和集中式NVR存储系统。
Q:
高清图像如何显示？
A:
目前高清视频图像大都以720P（1280*720）或1080P（1920*1080）分辨率为主，由于分辨率达到了甚至超过了我们传统显示设备的显示能力范围，因此在高清图像的显示方面也引入了许多新的设备、标准和接口。
其中包括大屏幕高清显示器、HDMI接口等。
由于传统的数字显示接口以VGA标准为主，但是VGA标准接口的输出分辨率最大也只能达到1280*1024分辨率，因此，当我们需要显示1080P分辨率的高清图像时就必须采用以HDMI标准的接口进行视频信号的传输，采用支持1080P（FULLHD）分辨率的高清显示设备进行显示。
高清数字监控系统（DINS）介绍
第一部分：
DINS系统构成：
和传统的视频监控系统一样，DINS系统主要分成五大部分即：
图像的采集、图像的传输、图像的存储以及图像的显示、系统的管理与控制。
它是由IP高清网络摄像机、光纤传输交换、NVR网络存储服务器和高清视频解码服务器以及集中管理服务平台组成。
DINS系统有着与传统概念监控系统相比无与伦比的优势主要体现在：
1.完美的高清监控画面，逼真的色彩还原，清晰的局部细节特征表现，完全颠覆了传统监控系统中对监控图像画面的认知概念。
高清晰、大画面、大视角的监控图像能够使一台高清摄像机替代多达5、6台普通摄像机达到同样的效果甚至表现更优秀。
2.统一的监控平台，工程实施、管理维护方便。
通过对网络监控四大基础组件IP高清摄像机、网络存储设备、网络系统和管理平台的互相融合，优化了系统架构，提高了系统整体效地能、可靠性和性价比，同时可以真正有效地满足用户的定制需求。
基予网络介质的IP监控方案，省去了传统监控中要敷设大量视频线和控制线的工作，只需要将几根网线接入监控机房就能解决图像或控制信号的传输问题。
3.先进的体系架构，扩容方便。
有网络本身来承载交换存储流和实时流等业务码流，由管理服务器处理控制信息，适合扩展应用。
控制、图像、存储等全部采用国际标准技术实现，便于互连互通，整体架构采用分层、开放设计，便于新技术新业务的引入及融合，真正让建筑变得“智能化”。
扩容只需要增加编码器，增加管理平台软件许可，增加存储容量，便可快速实现。
4.支持IPSAN扩展存储，实现快速、高可靠。
IP监控系统的存储本身由于采用IPSAN专业存储架构，设备可靠性要远高于传统DVR，包括支持各种RAID保护技术，支持硬盘热备和在线维护，任何一个硬盘损坏不会丢失数据，支持电源冗余，这些都是传统DVR所不具备的。
5.丰富的增值业务，实现安防智能化。
IP监控解决方案可以实现诸如专业报警、门禁、SCADA、消防、智能分析等系统联动，帮助用户解决跨系统联动集成和应用管理方面的问题，大大降低了项目实施、协调、集成等方面的风险，丰富了系统的各种增值应用。
传统监控中对图像只能进行传输、监看和记录对图像不可能进行分析和处理。
而基于IP的数字化监控方案让视频监控可以与门禁、报警、智能分析、智能跟踪、流量统计等智能业务整合，实现真正安防自动化。
网络视频监控以数字信号处理为基础，采用网络化的方式实现信号的传输、交换、控制、录像存储以及点播回放，并通过设立强大的中心业务平台，实现对系统内所有编解码设备及录像存储设备的统一管理与集中控制。
对用户而言，仅需登录中心业务平台，即可实现全网监控资源的统一调用和浏览。
第二部分：
DINS系统的典型应用拓扑图：
第三部分：
DINS系统的整体介绍
1.图像的采集
图像的采集部分主要有IP高清网络摄像机来完成，它的作用相当于传统的模拟摄像机+视频服务器或DVR的编码及网络服务等功能的集合，只是IP高清网络摄像机所采集的图像更清晰、数据量更大、色彩还原更度更高。
由于IP高清网络摄像机直接输出的是高清IP网络信号，因此不会受到网络传输中各种信号干扰的困扰。
同时，亚奥IP高清网络摄像机还支持1路BNC模拟输出，满足用户的不同需求。
除此之外IP高清网络摄像机还支持RS485控制信号的接入，通过485信号控制云台解码器，控制云台的上下左右转动（如图所示）。
高清摄像机的特点：
A、图像清晰度高
高清IP网络摄像机，它采用500万像素的逐行扫描CMOS图像传感器清晰度可达720P（1280*720分辨率）/1080P（1920*1080分辨率）全实时广播级图像画质，清晰度远远高于传统意义上的CCD模拟摄像机，真正实现了高清监控的目标。
B、系统的环境适应性强
系统具有自适应的智能调节模式，会根据不同光线环境自动调节摄像机的光圈、增益、降噪等参数，能够始终保持最完美的画面效果。
由于系统实现了监控从采集到存储的全数字化，因此，对于传统意义上所存在的摄像机受到光线变化影响直接影响画质的现象将不会存在。
同时对于线路传输中普遍存在的视频信号干扰等也将彻底消失。
C、色彩还原逼真
系统采用的视频采集压缩芯片，是来自于美国的世界著名品牌，也是sony\松下等专业广播级视频采集芯片的提供商，色彩显示堪比专业3CCD摄像机的色彩还原，在图像的色彩的高保真、色彩信息处理、宽动态、系统降噪等多方面都有着绝对优势。
D、系统寿命长
由于系统采用了CMOS图像传感器，因此，在摄像机功耗、发热量低。
稳定性也远远高于传统的模拟摄像机。
同时由于组件相对简单，故障率也相对较低。
将支持POE供电，直接通过网线供电，解决了现场供电的问题。
E、发展趋势
CMOS图像传感器由于在宽动态、噪声抑制、制作工艺等技术环节上有了重大的突破，因此CMOS图像传感器成为了未来的发展趋势，广播级的高端专业高清照相机、摄像机几乎都采用的是CMOS图像传感器。
2.图像的传输
系统的传输适用于有综合布线的局域网系统或者独立的光纤组网，只不过与传统模拟信号传输区别的是，不需要采用昂贵的光端机进行模拟信号的调制，只需要采用光线收发器进行简单的光电转换即可，大大降低了建设成本。
3.图像的存储
图像的存储采用的是网络存储服务器即所谓的NVR.他集成了对影像资料的管理、存储码流的分配、对IPCamera的管理与设置、报警联动、用户权限认证与管理、WEB流媒体视频点播服务等多种功能，能够保证系统中的高清视频图像进行实时安全稳定的存储，并提供各种完善的网络接口，提供强大的网络远程设置、配置、视频点播、视频回放服务。
4.图像的显示与控制
图像的显示与控制部分包含两部分内容即高清图像的显示以及对图像的管理、切换及PTZ控制。
由于高清视频图像的清晰度达到了标清720P甚至高清1080P，因此，对高清图像的显示需要采用专用的解码设备以及显示设备。
显示输出的接口需要支持HDMI高清输出。
5．系统集中管理平台
集中管理平台还能够提供对NVR的管理，IP网络高清服务器的图像调整、远程码流设置、图像质量设置、图像的切换选择、对NVR录像资料的回放控制等。
在PTZ控制方面，考虑到数字化系统固有的延时特性会给用户的PTZ操作带来不便我们采用了全新的PTZ控制模式，最大程度的降低了，由于网络延时给用户带来的感官上的不适。
通过点击平视、仰视、四周环视等按钮实现对云台的直观控制。
远程浏览（扩展）系统内可以通过任意一台硬件配置足够的PC通过网络IE浏览到系统的所有IP高清网络摄像机。
系统设备选配清单：
1：
图像的采集
——ST-N9000系列高清网络摄像机（室内/室外型）
——ST-N9720D/P720P室内外高清网络摄像机
——ST-N91080D/P1080P室内外高清网络摄像机
——ST-VPS1000智能分析模块
——高清镜头
2：
网络部署
——光纤（距离超过80米必须采用）
——光纤收发器
——百兆/千兆交换机
——百兆/千兆综合布线系统
3：
图像的存储
——ST-NVRC300系列网络视频录像服务器
——ST-NVRC300EHD系列多路实时嵌入式系统网络视频录像服务器（小型）
——ST-NVRC300EHDR系列多路实时嵌入式系统网络视频录像服务器（中型）
——ST-DVRC300HD/N系列混合型网络视频录像服务器（混合型）
——大型磁盘阵列
4：
图像的显示
——ST-NVM5100D高清数字矩阵系统
——ST-NVM5110D高清视频解码器
——带HDMI接口的高清液晶显示器（720P/1080P）
——HDMI中继延长设备
5：
图像的控制与管理
——ST-VMP8800高清视频集中管理控制平台（含软硬件）
——ST-MMC多媒体中心控制服务模块
——ST-MCS系统巡检管理服务模块
——ST-AMS智能报警控制模块
——ST-VMS高清显示切换控制服务模块
——ST-STS高清数字流媒体转发服务模块
——ST-VSS视频存储管理服务模块
——ST-V9.0高清视频集中管理客户端
配套资料技术手册：
ST-N9000系列室内外高清IP摄像机
ST-N9120HD室内外高清网络摄像机
简介：
基于标准H.264 的百万像素级高清网络摄像机。
它采用500万像素的逐行扫描图像传感器清晰度可达1280*720分辨率广播级图像画质，支持高清分量模拟输出，支持支持25帧/秒实时720P/1080P+Full D1双码流实时编码，支持常用播放软件直接播放。
先进的H.264压缩算法效率更高，同画质下码率仅为MPEG-4的二分之一。
特色功能：
●高分辨率（HighResolution）逐行扫描1/2.5英寸500万像素CMOS传感器
●广播级图像画质，清晰度可达720线，最低照度0.5Lux
●TrueISO标准H.264，可用标准解码器解码
●720P（1280*720/25fps）全实时高清视频录像
●支持720P+FullD1实时双码流，浏览和存储互不影响
●3A控制（自动白平衡、自动增益控制、自动曝光控制）
●支持SD/SDHC卡方式存储报警高清图片及录像
●RJ45接口10M/100M自适应以太网
●支持1080P、720P、FullD1、4CIF、VGA和CIF分辨率
●支持FTP服务器实时录像功能
●内置WEBServer，支持WEB方式的浏览和管理
●提供视频运动侦测（Motion-Detect）及传感联动等多种可选报警联动方式
●支持水印（DigitalWatermark）技术，录像资料不易被篡改
●提供标准GPIO报警接口、双向音频和高清模拟输出接口
●支持UPnP协议，轻松检索管理网络摄像机
规格参数：
摄像机与镜头
720P
成像器件
1/2.5Inch逐行扫描图像传感器
有效像数（水平*垂直）
2592H*1944V
扫描模式
逐行扫描
镜头接口
C/CSmount
白平衡AWB/增益控制AGC/曝光控制AEC
自动
信噪比
>50db
镜头类型
直流驱动（DC）自动光圈镜头，推荐使用1/2Inch高清镜头
音视频规格
视频压缩标准
标准H.264，录像文件可以用标准解码器解码
音频压缩标准
MP2，AAC（可选）
视频最高分辨率
1280x720P（25fps）+720x576（25fps）
压缩分辨率
720P（1280*720）、4CIF（704*576）、CIF（352*288）*PAL为25帧/秒，NTSC为30帧/秒
网络协议
通用协议
TCP/IP,HTTP,SNMP，UPnP，DHCP,FTP,UDP
FTP客户端
ftp实时录像、报警录像
输入输出接口
模拟视频输出
BNC模拟输出
网络接口
RJ45x1，10Base-T/100Base-TX自适应以太网口，兼容PoE（IEEE802.3af）
SD/SDHC卡插槽
1个支持SD/SDHC卡
AudioIn
1LineIn
AudioOut
1LineOut
RS485
1
报警
报警检测
移动侦测、视频丢失、镜头遮挡、传感器联动
报警功能
SD卡、FTP上传、E-mail提示、客户端警示、联动云台
其它参数
电源
DC12V:
300MA（IEEE802.3af,*选配模块POE及POESwitcher）:
3.6W
工作环境温度
-10℃～+50℃
工作环境湿度
<90%（无冷凝）
尺寸（长x宽x高）
130*71*65mm（不含镜头,以出货时为准）
重量
约350g
数字视频存储系统
ST-NVRC300EHD系列多路实时嵌入式系统网络视频录像服务器
1．产品概述
亚奥ST-NVRC300EHD系列多路实时嵌入式系统网络视频录像服务器，LINUX操作系统，稳定性更高，有效抵御病毒入侵，防止黑客攻击，具有较强的网络安全性；集成了影像资料的管理、存储码流的分配、对IPCamera的管理与设置、报警联动、用户权限认证与管理、WEB流媒体视频点播服务等多种功能，操作简单、稳定可靠、使用寿命长、长期管理、维护费用低，是专业的数字化录像记录设备。
ST-NVRC300EHDR
ST-NVRC300EHD
2.产品特色
●嵌入式操作系统
采用Linux系统，X86架构设计，集嵌入式与工控式、通用性、兼容性、可扩展性、安全性等诸多优点于一身。
剪裁过的Linux系统固化于电子盘中，脱离硬盘启动，有效保护硬盘，抵御病毒入侵
●系统安全保证
在非正常断电情况下不会损坏操作系统
●*插拔式SATA硬盘盒
新型的机箱设计，插拔式硬盘盒。
根据用户需要可随时添加或删减硬盘数量，满足个性化要求
●高清录像【1080P（1920*1080）或720P（1280*720）】
可接入高达1080P（1920*1080）或720P（1280*720）分辨率的高清IPCamera数字信号
●个性化工作表设置
支持个性化录像工作表的编制和执行
●智能识别IPCamera
设备自动检索识别IPCamera，以及IPCamera的批量分配管理
●超强网络吞吐能力
集成6口百兆交换机，高码流情况下保证稳定的网络吞吐流量
●图像移动侦测
区域设置：
每画面可设置多个检测区域；检测灵敏度可设置：
区域可设置多级灵敏度
●报警联动功能
支持报警信号的采集、排队、提示、联动、告警、检索、查看、保存等一整套报警业务支持无线GSM报警联动
●超强权限设置功能
用户和用户组策略管理，优先级自定义，具有多级权限设置功能，所有的操作功能均可以灵活配置，不同的操作人员具有不同的浏览回放及操作权限
●IPCamera的远程设置功能
远程参数配置、维护、软件升级
●通道状态显示
可以在通道画面上显示通道名称、录像状态、视频连接状态、动态检测状态等
●系统设备诊断功能
系统具有设备自诊断功能，能够实时监测设备工作状态、网络连接状态等
●校时功能
提供IPCamera设备的校时管理服务
●支持数字矩阵等终端解码设备
支持数字矩阵的图像解码和电视墙控制
●支持流媒体视频转发服务
实时视频、历史视频、控制信号与报警信号的转发，带宽的优化与分配
典型应用：
规格参数：
设备型号
ST-NVRC300EHD
ST-NVRC300EHDR
操作系统
Linux操作系统
高清视频接入数量
4路
4路、9路、16路
视频标准
标
升级会员 