高清监控系统方案.docx
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高清监控系统方案
高清监控系统方案
高清监控系统解决方案
1.
2.
3.系统概述
道路视频监控系统是最常用也是最实用的交通信息采集手段，在国内外交通管理领域已被广泛的应用。
它能为交通管理指挥人员直观地反映道路交通信息与交通状况，便于及时掌握交通动态。
由于道路视频监控系统所记录的图像具有很强的直观性、实时性和可逆性，使得它在解决交通事故、预防和疏导交通拥堵、及时响应交通突发事件以及在治安和侦破刑事案件、为公安侦察破案提供线索等方面发挥重要的作用。
高清视频监控系统采用高清网络摄像机，以数字信号的模式对视频图像进行传输和存储。
传统的监控分辨率低，为了满足局部细节清晰度，而不断增加成本、增加摄像机数量，包括摄像机、配套设备及辅材费用的增加；布线、安装及后期维护费用的增加，或者采用云台/变焦（PTZ）摄像机来放大、跟踪目标。
全局和细节顾此失彼，容易漏录视频信息。
全景高清摄像机正是能够提供全景和细节的相互配合一种新模式。
一般百万像素网络摄像机较传统模拟摄像机、普通网络摄像机具如下优势：
1、采用百万像素级传感器，能获得更多的视频信息，一般可达1280×1024、1392×1024、1628×1236甚至2048×1536的分辨率；
2、图象显示质量更高，能够更好地捕捉细节；
3、逐行扫描CCD/COMS动态画面表现更流畅；
4、可支持HDTV的宽屏输出模式（16:
9）；
5、覆盖面更广，相同监视区域可以替代原有的多个固定点摄像机和一个全方位摄像机。
4.设计规范及标准
本方案严格依据国家和行业相关规范及标准进行设计。
遵循的相关规范及标准如下：
±《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）
±《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
5.缩写词和术语
5.1.缩写词
本方案书中使用的缩写词如下表所示：
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文档中没有指定样式的文字。
1缩写词中英文对照表
英文缩写
中文全称
AVS
数字音视频编码标准（AudioandVideocodingStandard）
CCD
电荷耦合元件，可称为CCD图像传感器（Charge-coupledDevice）
CIF
通用图像格式（CommonImageFormat）
4CIF
四倍的通用媒体格式（4CommonImageFormat
CMOS
互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件
（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）
DSP
数字信号处理（DigitalSignalProcessing）
DVR
数字视频录像机（DigitalVideoRecorder）
GA
中华人民共和国公安部行业标准
GB
中华人民共和国国家标准
GBJ
中华人民共和国建设部标准
GIS
地理信息系统（GeographicInformationSystem）
ID
身份（Identification）
IEC
国际电工委员会
IEE
电气工程师学会
IEEE
电气和电子工程师学会
ISO
国际标准化组织
JTJ
中华人民共和国交通行业标准
MPEG
运动图像专家组（MovingPictureExpertsGroup）
NTP
网络时间协议（NetworkTimingProtocol）
PAL
逐行倒相（PhaseAlternateLine）
PTZ
摄像机或云台所支持的动作，包括左右移动、上下移动和焦距缩放（Pan-Tilt-Zoom）
SAN
存储区域网（StorageAreaStorage）
TCP
传输控制协议（TransmissionControlProtocol）
TCP/IP
传输控制协议/互联网络协议
（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）
UDP
用户数据报协议（UserDatagramProtocol）
YDJ
中华人民共和国通信行业标准
5.2.术语
分辨率Resolution
指模拟/数字图像设备回放出来的一帧图像能被人眼分辨出的线数/像素数。
高清HD
英文为“HighDefinition”。
关于高清的标准，国际上公认的有两条:
视频必须至少具备720线非交错式（720p，逐行）或1080线交错式隔行（1080i，隔行）扫描,屏幕纵横比为16:
9。
常见的三种分辨率，分别是：
720p（1280×720p），1080i（1920×1080i），1080p（1920×1080p），其中以720p和1080i最为常见。
标清SD
英文为“StandardDefinition”，是物理分辨率在720p以下的一种视频格式,具体的说，是指分辨率在400线左右的“标清”视频格式，即标准清晰度。
车辆信息
包括车辆的通过时间、地点、行驶方向、车辆号牌、车辆类型、车辆颜色等数据；
全景图片
实时交通流量情况、包含车辆全貌、车型、颜色及装载情况等信息；
CameraLink
CameraLink的标准是由数家工业摄影机及影像卡大厂共同制定出来的,它是连接数字照相机和图像采集卡的新标准，提供了超高的图像传送速度。
视频串行数字接口SDI
串行数字接口（SDI）标准由移动图像和电视工程师协会（SMPTE）制定，在广播和视频产品领域得到了广泛的应用。
SDI标准规定了怎样通过视频同轴电缆在产品设备之间传送未经压缩的串行数字视频数据。
根据数据速率不同，有两种SDI标准：
标准清晰度（SD）和高清晰度（HD）SDI。
这两个标准的基本电气规范相同，其主要差别是HD-SDI具有更高的1.485Gbps数据速率，而SD-SDI数据速率范围为143Mbps至540Mbps，最常用速率为270Mbps。
HDMI高清数字接口
HDMI的英文全称是“High DefinitionMultimedia”，中文的意思是高清晰度多媒体接口。
HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。
同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。
应用HDMI的好处是：
只需要一条HDMI线，便可以同时传送影音信号，而不像现在需要多条线材来连接；同时，由于无线进行数/模或者模/数转换，能取得更高的音频和视频传输质量。
对消费者而言，HDMI技术不仅能提供清晰的画质，而且由于音频/视频采用同一电缆，大大简化了家庭影院系统的安装。
用户User
经过授权的，在权限范围内能够调用和控制图像信息的人。
图像资源ImageResource
图像采集设备、图像存储设备、图像转发设备等可提供图像信息的设备和介质。
重大事件SignificantEvents
指在有视频监控系统的重要场所发生的恐怖袭击、自然灾害、火灾、爆炸、投毒、各类恐吓及由于人员骤然聚集引发的造成或可能造成重大伤亡、重大财产损失和重大社会影响，危及公共安全的事件。
编解码设备codecequipment
指具有音视频编解码及网络传输能力的设备，包括图像编码器、图像解码器。
6.系统构成
高清视频监控系统由前端图像采集部分、通信传输部分和监控中心构成，组成如下：
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1监控系统结构示意图
前端设备主要是图像的采集设备，把活动景物的光信号转变为图像的数字信号。
通过视频传输设备将视频图像传送到指挥中心。
监控中心主要是完成视频图像的显示及控制。
指挥中心接收设备将图像还原（硬解码或者软解码），进入大屏幕显示系统显示。
指挥中心操作人员通过大屏幕实现图像的实施监控浏览、通过控制键盘将控制信号发送到虚拟矩阵，虚拟矩阵通过传输设备将控制信号发送到前端图像采集设备，完成对前端视频采集设备的控制。
并且监控中心部分部还可以对前端设备传回的图像进行存储记录。
6.1.图像采集部分
图像采集部分主要包括一体化高清网络（云台）摄像机、防雷、传输设备等。
其设计如下：
视频图像的采集功能主要是利用一体化高清网络（云台）摄像机实现，一体化高清网络（云台）摄像机连接主要包括：
网络线、（控制线、）电源线。
一体化摄像机通过防雷器与传输设备连接将数字视频信号（及方向控制信号）传送到监控中心，完成视频图像的采集功能。
其前端设备连接如下图所示：
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2前端视频结构（带云台）示意图
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3前端视频结构示意图
传统的数字监控系统前端主要包括的摄像机和视频编码器，摄像机拍摄模拟视频后需要经视频编码器编码以后再传输至管理中心，而本系统采用的高清网络摄像机，集拍摄、编码、传输于一体，不需再配置编码设备，直接将高清网络摄像机接入前端传输设备，利用高速光纤网络传输至管理中心。
本系统采用的一体化高清网络（云台）摄像机，具备18X光学变焦镜头，其云台控制和镜头的控制也是基于网络化控制，和摄像机+DC镜头+云台+编码器的数字监控系统相比大大简化了系统的结构，提高了系统可靠性。
摄像机成象器件采用130万象素逐行扫描CCD，可拍摄1280×720P@30Fps的实时高清画面，同时具备低照度特性，确保夜晚的图像成像质量。
6.2.通信传输部分
系统前端到中心采用光纤网络技术，实现点到点100M的网络带宽。
通过传输设备将数字视频信号、数据等信息传送到指挥中心。
对于多设备接入路口部署工业级路口接入交换机，确保传输系统的稳定可靠运行。
中心部署高性能千兆汇聚交换机。
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4传输设备连接示意图
6.3.监控中心
监控中心主要是完成视频图像的显示、控制和存储。
监控中心操作人员通过大屏幕实现图像的监控、浏览，通过中心机房或网络上任一台经授权的计算机上观看实时监控图像，并对前端摄像机进行云台等的控制。
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5监控中心结构
6.3.1.系统管理平台
此模块根据采用高清监控设备产品管理软件内容编写。
系统管理平台采用的组件方式设计，包括用户验证目录管理模块，管理服务器模块，网络虚拟数字矩阵模块，流媒体议转发模块，存储服务模块等。
用户验证目录管理模块完成设备配置，权限优先级管理功能；
管理服务器模块完成设备的状态监测、远程配置等功能；
网络虚拟数字矩阵模块完成任意监控点音视频的实时调用，多路视频远程组切和轮巡、视频切换、图像解码控制等功能；
流媒体协议转发模块完成实时视频转发、远程云镜控制信号转发、报警信息转发、录像资料的转发等功能；
存储服务模块完成音视频资料的存储、检索、备份管理等功能。
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6软件界面示意图
6.3.2.中心显示
系统支持软解码或者硬件解码两种方式来实现高清视频的显示。
软解码方式：
软解码方式即部署视频客户端（台式机即可），通过视频客户端来开窗浏览路口视频画面，视频客户端的视频输出通过DLP拼接系统显示到中心大屏幕上。
每台视频客户端可以实现1/4/9/16窗口的显示，完全能够满足中心的视频显示需要。
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7软解码方式
硬解码方式：
硬解码方式就是使用高清解码器将高清数字视频流解码还原为高分辨率图像：
720P（1280*720）、1080P（1920*1080），输出到DLP大屏幕、液晶显示器上，实现点对点高清播放。
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8硬解码方式
6.3.3.网络存储
根据实际情况设计，可参照计算机网络与存储设计文件
采用基于IPSAN存储设备的专业监控存储系统，采用流媒体协议可以同步支持200路720P（4Mbps）、600路D1（1.5Mbps）或1200路CIF（512kbps）格式的图像并发写入；底层采用流媒体存储系统，彻底解决文件碎片，保证系统性能的稳定性。
数据采用RAID5+1热备技术。
一个RAID组出现硬盘坏，RAID技术可以保证数据不丢；热备技术可以使设备在出现坏盘时，无需人工介入，自动开始修复工作（RAID重构），数据仍然不丢，而且存储服务无需中断。
7.系统功能
系统支持主控、分控结构，全部视频信息统一由交警指挥控制中心主控直接管理，根据需要分配不同的权限给不同的分控部门如：
交警大队，实现资源共享；可以共同对全市范围内的各个监视点进行监视、控制、记录、存储。
系统具有管理分层的功能：
保证不同级别的人，具有不同的权限，达到管理分层、控制分权。
系统功能特点如下：
±组合灵活的视频显示：
电视墙、大屏幕、计算机显示、网络远程显示任意图像；
±方便的控制方式：
计算机多媒体控制、网络远程控制；
±强大的控制能力：
云台、镜头控制，辅助开关控制，系统配置，宏命令编辑、定义和调用，预置位定义和调用，系统巡航；
±强大的视频联网功能，高效的网络视频服务：
采用MPEG/H.264编码压缩，为网络用户提供视频服务、视频广播和点播；
±图形用户界面操作使用方便：
以上全部功能通过计算机界面控制实现，用户权限、级别定义完善；
±完善的视频管理和服务：
包括数字录像存储、视频记录检索与回放、多画面显示等。
7.1.基本功能
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9系统基本功能框图
7.1.1.监视功能
监视功能是电视监控系统最主要的功能之一，要求看全、看清楚现场的景物。
主要通过清晰度、画面实时程度和显示决定监视效果。
本系统能够全天候24小时监视各个重要路段、交通监视点的电视图像情况；
稳定的视频图像是视频监控系统的基本要求，也是考察评估系统的重要指标之一。
特别是智能交通监控系统，要能够一年四季，全天候在户外恶劣环境工作，不能出现死机、停顿、画面不清晰、画面抖动等故障。
要提高系统的稳定性，必须从根本上保证整体系统的稳定性。
工作人员可在中心机房的监视器、大屏幕上或网络上任一台经授权的计算机上观看所有重要路口的视频图像。
视频监控客户端上，可以实现多画面的显示，多个画面之间的操作相互独立，比如：
可以显示多路实况，可以显示多路回放，也可以部分画面显示实况、部分画面显示回放。
视频监控客户端根据所配置的计算机性能的不同，可以支持4画面、6画面、9画面等显示方式，最多支持16分屏。
7.1.2.录像及回放功能
系统支持手动录像、一次性计划录像和长期性（每周、每日）计划录像，可设定计划的起止日期，对于录像计划周期内临时性的取消录像，可通过设置计划的是否有效来控制。
可设定录像文件存放路径及存放时间，可对计划进行修改、删除等操作，录像计划在过期后自动从录像计划界面中消失，但可在查询界面中找到。
录像文件按日期、编码器自动生成文件夹及文件名。
目前存放格式只是单一类型，只能用专门的播放工具播放，不支持其它播放模式。
方便的本地及远程录像查询和回放功能，支持基于时段、对象的选择回放，支持从1/4至8速的有级调整回放速率，支持暂停、重播。
支持多个用户同时观看同一个录像文件的不同时段的录像。
如脱机存储或转移了存放路径，则无法用回放功能查询，但提供其它工具，可直接进入文件夹下点击文件名播放，文件名中包含编码器及时间信息。
录像日志和回放日志可以查看用户登录和使用情况。
7.1.3.控制功能
±键盘控制
控制功能主要指由网络控制键盘经虚拟矩阵对前端摄像机全方位云台，镜头进行灵活、可靠的控制。
操作、控制各个监视点的视频设备，如云台上下左右移动，镜头焦距（远近推拉）、聚焦（清晰度）控制、现场辅助控制等。
±计算机多媒体网络控制
本系统中，工作人员可在中心机房或网络上任一台经授权的计算机上观看实时监控图像，并对前端摄像机进行云台、镜头焦距等的控制。
7.1.4.用户与权限管理
支持多级用户管理，每个用户有用户名和密码，通过MD5加密的方式到服务器上进行验证，保证可靠性
整个系统有一或多个系统管理员，对全网的用户有配置权限，可选的对设备有操作权限。
域管理员用户，可以对域内的编解码器、图像采集和显示设备进行增、删、改、查，为云台设置预置位，新增域和子域的新用户
普通用户对摄像头和显示器的权限包括：
查看配置信息，看实时监控，远遥，看回放，下载录像，配置轮切计划；管理员可以指定某用户对于某摄像头或显示器具有某种权限；为配置方便，也可以指定某用户对于某域内的所有摄像头或显示器具有某种权限（权限的批量配置）。
7.2.基于ATMS集成平台的扩展功能
此功能模块需根据研究院技术文件进行补充
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10基于ATMS集成平台的扩展功能框图
7.2.1.违法抓拍功能
违法抓拍功能，通过人工控制监控设备、监视路面交通状况、抓拍记录、重放、打印各种所需监管情况和画面，如：
车辆违法压线、违法掉头、违法停车、逆行等行为。
效果如下图：
中心设立动态抓拍监测坐席，每个坐席按区域编组浏览视频图像，主要完成交通违法抓拍和动态监测功能。
基本功能如下：
±分级控制功能：
可设置对视频控制的优先级别，当不同级别的操作员对同一视频图像进行操控时，根据优先级判断操作所有权。
避免抓拍时对视频操作上的冲突。
±交通违法抓拍：
在机动车有交通违法（逆行、压线、停车等）行为时，操作员可操纵系统录下或抓拍下交通违法车辆、车牌、周围环境等视频信息，并附有时间、路口等辅助信息。
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11动态交通违法抓拍系统主操作界面
±交通违法信息编辑：
可对交通违法车辆信息如：
交通违法时间、交通违法地点、交通违法类型、交通违法视频记录（高清录像或高清图片）、车辆交通违法处理状态等进行修改编辑，并自动生成修改日志。
其交通违法编辑界面如下：
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12交通违法信息编辑界面
±交通违法记录查询：
按指定条件如：
交通违法车号、交通违法地点、交通违法类型、交通违法时间等相关信息查找交通违法记录。
查询的违法录像结果可用播放软件播放，交通违法信息查询界面如下图：
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13交通违法信息查询结果界面
±交通违法处理和交通违法视频记录存储：
可与现有交通违法管理系统有机结合，将视频记录、号牌、车型等信息按照目前使用违法处理数据格式添加到数据库中，根据交通违法记录进行统计打印，向车主发出处罚通知。
交通违法处理查询及处罚信息界面如下：
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14交通违法信息查询结果界面
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15处罚信息界面
±系统检索统计：
对系统数据库进行数据检索与统计。
±系统备份：
对系统数据库进行备份管理。
±安全性：
可按不同用户级别进行不同级别操作。
7.2.2.视频分组显示功能
系统可以将相关道路监控进行分组编辑，并且对组内视频的预置位进行编辑。
编辑的监控组，可以作为道路全程无缝监控的应用，也可以满足日常视频画面巡检的需要。
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16视频分组
视频巡检实现对选定分组视频信息进行巡检操作，如下图所示。
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17视频巡检
7.2.3.电子地图管理功能
通过交通管控集成平台可对视频设备（CCTV）进行信息查看、在地图中详细、居中显示、标绘、修改、添加、删除等操作，如下图所示。
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18视频设备列表
视频设备信息包括：
设备ID、设备类型、设备名称、设备状态、所属辖区、设备用途、型号、尺寸、规格、数量单位、通讯方式、生产商名称及联系方式、供应商名称及联系方式、IP地址等，如下图所示。
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19视频设备基础信息维护
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20ATMS系统中集成了视频监视系统设备的位置及状态
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21在ATMS系统中对指定摄像机的图像显示与控制
7.2.4.交通状况监测
7.2.4.1交通秩序检测
选择摄像机，然后选择交通秩序信息，如果该路口交通情况畅通则选择畅通，拥堵选择点击拥堵，缓慢选择点击缓慢。
点击相对性的情况后则发送消息到指挥调度平台的消息服务器。
如果需要记录发生情况，点击开始录像，得到事件结束后点击结束录像。
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22交通秩序检测
7.2.4.2重点部位治安情况
选择重点部位治安情况信息，如果有治安事件发生。
点击相对的治安情况后则发送消息到指挥调度平台的消息服务器。
如果需要记录发生情况，点击开始录像，得到事件结束后点击结束录像。
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23重点部位治安情况
7.2.4.3警员执勤情况
警员的执勤情况，如果在岗点击在岗，如果不在岗则点击不在岗。
点击后则发送消息到指挥调度平台的消息服务器。
如果需要记录发生情况，点击开始录像，得到事件结束后点击结束录像。
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24警员执勤情况
7.2.4.4信号灯状态
选择信号灯状态情况，如果选择信号灯所对应的状态。
点击后则发送消息到指挥调度平台的消息服务器。
如果需要记录发生情况，点击开始录像，得到事件结束后点击结束录像。
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25信号灯状态
7.2.4.5监测情况统计
选择开始统计时间和结束时间，选择输入统计用户，然后可以查询每天的监测信息。
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26监测情况统计
7.2.5.指挥调度功能
监控系统提供的业务功能，为指挥调度系统、特勤任务系统等提供了有力支持。
因为视频监控就相当于交通秩序的眼睛，反映了最直观的交通信息。
指挥调度系统中，碰到突发事件的时，需要对道路状况进行实时查看，更有甚者，需要进行全方位，多点面的同时观测。
特勤任务系统中，视频的分组预置功能，为保证特勤路线的全程无缝监控提供了保障。
同时，针对各项事件中，可以快速地查看各种设备的运行显示状况，如诱导大屏幕、信号灯态等等。
8.核心技术
8.1.高清晰成像采集
前端高清摄像机采用百万像素级的逐行扫描CCD成像器件，可以拍摄720P以上分辨率的图像，图像经编码模块压缩成标准的720P或1080P分辨率图像后由IP网络传输到中心进行存储和解码播放。
百万像素
升级会员 