高清数字监控系统设计方案.docx
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高清数字监控系统设计方案
高清数字监控解决方案
数字/网络高清
城市数字高清监控系统技术方案
一、项目概述
为了进一步加强城市交通管理，实现城市视频监控管理的跨越式发展，满足道路高清监控的需求，特计划建设一套全新的高清视频综合监控系统，集成利用高清摄像机和高清编解码设备，对全市主要干道实施高清视频综合监控应用。
本次系统建设以开发区现有高清综合监控系统为基础，进一步扩大前端系统建设范围和功能、建立专用的视频图像网络、统一规划高清视频应用平台，最终形成一套符合现代化智能交通管理需求，满足常熟公安局图像业务应用需求，具有智能化应用、功能全面、技术领先的综合实战应用系统。
本次采用的高清视频综合监控设备全部符合或优于国内主要城市道路综合监控的要求，整个系统设备在架构上采用硬件单元化、软件模块化的设计，方便设备的扩充和功能的增加，所选设备中云台解码器具备方位回传显示和网络传输功能，室外机箱内的设备均采用工业级和抗震设计，完全可以适应室外恶劣的工作环境，高清编码器具备双码流传输能力，在实现高清视频监控的同时还可以兼容公安局原有的图像系统，终端视频存储设备具备较强的系统加密和抗震能力，可以充分保障存储录像的安全。
总之，我公司选择的高清视频综合监控前端设备在设备性能和功能上不仅满足用户单位的要求，而且还在细微之处进行了各种优化设计，保障整个系统的安全性和稳定性。
二、建设内容
2.1、系统建设内容
本次系统建设主要在本市繁华场所、城市快速路、联络线、事故多发地点等重要位置安装XX处高清视频综合监控前端，每套高清视频综合监控前端包括高清摄像机、高清镜头、高清数字光端机、防护罩、云台和解码器以及避雷器设备，每套综合监控前端具备全天候的高清视频监控功能、事件检测功能和视频存储功能，充分满足高清智能城市化综合监控管理的需求。
2.2、系统建设的综合效果
通过智能高清监控管理系统的建设，将进一步增强道路视频监控在城市中的覆盖范围，有力弥补当今常熟城市化建设飞速发展过程中现有电视监控点的不足，有效地提高管理各职能部门的管理能力和处置能力，由过去的被动监控转变为主动监控，根据实时检测到的现场数及时、快速的实施针对预案，为直观发现和处置交通突发事件、提高系统智能化维护管理能力等方面，提供强有力的技术支持与保障。
（1）有效弥补了警力不足，极大地提高了城市管理能力和为市民服务缓解道路拥堵的能力；
（2）高清数字监控系统凭借其高清晰度的实时监控图像，并与多种智能分析设备相结合，将被动监控转变为主动监控，能以更直观的信息为指挥人员提供道路实时状况，便于及时掌握实时动态，有利于及时直观发现和处置紧急突发事件；
（3）通过对道路的远程视频监控和相应的事件检测，及时将相关信息通过公安局的综合管理平台发布到室外信息显示上，对城市重点路段，支持无线报警对讲功能；充分应用公安管理科技手段，使市民在出行时享受到更为快捷、安全的公共环境；
（4）通过建设全天候的高清视频监控点位，进一步提高公安局指挥中心获取的主要道路街面实时状况图像的质量，尤其是提高恶劣天气条件下的图像质量，为应急指挥、信息发布提供更为清晰的图像信号参考；
（5）本次的高清摄像机已经升级为200万像素的高分辨率，每个监控点均可360度旋转，捕捉方圆几十米以内的所有实时信息（支持客户端抓拍），可实时监控违反交通规则等行为，还可以对遗洒、逆行和走应急车道进行录像和抓拍；
（6）通过高清视频综合监控设备的建设，可以很全面的掌握一定范围内的街面、交通视频信息资源，实现对全市道路集中、统一、权威、高效的指挥控制，为城市有序运转提供强大的科技支持和保障。
三、系统建设原则和依据
3.1、系统建设原则
本公司对本项目投标方案的总体目标是“立足于客户现实需求，兼顾技术未来发展”，具体系统建设原则如下：
1.可靠性
可靠性是本系统设计中的关键，不可靠的系统根本谈不上什么先进性，系统瘫痪导致的损失和后果是不可估量的，因此对所选设备的可靠性要求极高。
为此在方案设计及选用产品时，我们特别考虑了：
第一、系统的关键部分全面采用国内、外知名厂家的产品，保证系统工作的安全性；
第二、所选用的设备均经为在以往实施的大量工程中经受了质量考验的产品；
第三、选型的主要设备厂商必须提供全面的产品质量保证和完善的售后服务，以确保系统长期、稳定、可靠地运行。
特别是本次重点设备高清网络摄像机、高清数字摄像机、高清数字矩阵、百万像素镜头、直流变速云台、防护罩、云台解码器、高清视频编码器、备份存储设备以及防雷器在多个项目中应用，且效果良好；
高清视频综合监控系统必须运行稳定、可靠，具有故障自动检测、报警的能力。
系统整体设计必须关注多个相关节点和应用环节，对整个系统的设计进行综合评估，从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间；
高清视频综合监控系统建成后，将作为市内道路监控管理、打击路面违法事件的重要数据来源和信息平台，系统功能的不稳定性甚至系统崩溃都将对城市监控管理乃至社会生产生活带来不可估量的损失。
因此，我们从运行环境、软硬件等多个方面充分考虑系统的高可靠性。
硬件方面，我们遵循最严格的硬件设备选择，充分考虑到室外的恶劣环境，选择质量上乘、性能稳定的硬件设备，采用技术成熟的嵌入式结构，使系统可以在高、低温高湿等各种恶劣环境下正常工作。
硬件上设计有自诊断电路。
如果某个软件模块的异常，监护进程无法处理，自诊断电路自动重新启动前端系统，避免前端系统的长时间死机。
项目的软件综合平台与硬件紧密配合并实现业务和监控双重的应用功能，将业务可视化，将视频流程化、规范化将是平台的主要方向之一。
综上所述，系统的可靠性在软件和硬件两个方面都得到了有效的保证。
2.先进性
本次新建的高清电视监控系统是一个高标准、技术先进的监控系统，我们考虑到系统在设计、施工和设备选型等方面应不局限于当前的使用条件和规模，必须具有一定的超前意识，我们选用的高清摄像机、高清数字矩阵、高清视频编码器等设备均具备较强的先进性，充分满足道路高清监控的要求。
3.兼容性
我们在设计本方案时充分考虑到了整个系统设备之间的接口和通讯问题，本项目所采用产品完全支持并符合国际标准、国家标准、工业标准及行业标准，扩充部分投标设备的视频信号、控制信号、控制信号接口等均与现有电视监控系统具有良好的兼容性。
4.经济实用性
在满足高清电视监控系统要求的前提下，以确保系统稳定可靠、性能良好为基础，在考虑系统的先进性的同时，按需选择系统和设备，做到合理、实用、降低成本，从而达到极高的性能价格比，降低业主建设资金投入。
5.可扩展性
可扩展性的基础是开放性、标准性和技术的可持续性，采用先进的理论和方法保证可扩展性，包括采用先进的软件工程理论、系统论，以及分层和代理的方法等多种手段来保证扩展性。
系统的扩展性包括两个方面：
1）系统功能的可扩展性：
系统功能的可扩展性是由系统开发平台和系统设计两个方面加以保证的。
系统开发平台提供工业标准的开放的开发接口，系统设计时，充分考虑日后系统的功能扩展，同时将对所设计实施的部分有严谨完备的设计文档。
2）系统支持TCP/IP、FTP协议，支持数据实时上传，方便中心系统功能扩展。
6.环境的适应性
我公司根据现场环境参数及标书中的要求，我们所选用的云台、防护罩和高清数字光端机、防雷器均为全天候室外型设备，保证在室外恶劣的环境条件下完全可以长期、稳定、可靠地正常运行，高清数字摄像机、高清数字矩阵、云台、防护罩均满足工业化使用的要求，并且在国内室外监控及智能交通的项目中实际应用。
3.2、系统建设依据
Ø《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》GA/T497-2009
Ø《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》GA/T832-2009
Ø《机动车号牌图像自动识别技术规范》GAT833-2009
Ø《公安交通管理外场设备基础施工通用要求》GA/T652—2006
Ø《公路交通安全设施设计技术规范》JTJ074-2003
Ø《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
Ø《民用闭路监视系统工程技术规范》GB50198-94
Ø《中华人民共和国公共安全行业标准》GA/T70-94，GA/T75-94
Ø《安全防范工程技术规范GB50348
Ø《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001
Ø《道路交通标志和标线》GB5768—2009
Ø《预防道路交通事故“五整顿三加强”实施意见》公通字[2004]33号
Ø《关于进一步加强路面行车秩序整顿工作的通知》公交管[2004]110号
Ø《道路交通安全违法行为处理程序规定》公安部第69号令
Ø《交通技术监控信息数据规范》GA648-2006
Ø《公安综合信息系统规范》GA417
3.3、产品选型标准
我公司根据用户真实需求为根本依据，选择的产品均符合国家相关标准的要求，根据标书的要求，其产品需符合以下要求：
Ø设备本身要具备防高温、低温、电磁干扰、防冲击、碰撞等性能以保证设备、系统本身的安全；
Ø具备防雷击、防触电等方面的性能，以保证设备、系统的运行安全和操作人员的安全；
Ø产品还应具有防人为破坏的功能，如：
具有防破坏的保护壳体，具有防拆开关等；
Ø系统的平均无故障工作时间应满足用户的使用需要。
四、系统整体方案设计
4.1、系统结构设计
要实现真正的高清监控，仅一个高清摄像机是不够的，必须从视频源的采集、视频信号的处理、视频信号的传输、视频的显示浏览、录像文件的回放等环节全面支持高清。
对用户而言，高清只有在包含了前端、传输、浏览、显示、平台、存储等各个环节时才有意义。
因此，高清监控系统也必须如此，任何一类系统是就系统的整体性能而言，高清视频综合监控系统要具备实际的应用意义，就必须提供涵盖前端、传输、管理中心以及后端环节的完整的解决方案：
高清视频综合监控系统设备系统主要包括：
前端设备：
高清数字摄像机（SDI）、高清网络摄像机（IP）；
传输设备：
高清数字光端机、光收发器、网络传输设备；
终端设备：
高清数字矩阵、视频编码器、IPSAN专业存储设备、和综合视频管理平台等。
显示设备：
大屏拼接显示系统（DLP大屏、LCD大屏等）
其整体高清综合监控系统的结构图如下所示：
前端设备：
1、高清摄像机（SDI）可以选配一体化枪机和SDI球机，图像通过HD-SDI接口连接到高清视频光端机上，高清视频信号通过光纤直接传输到监控中心的高清数字矩阵输入，经过数字矩阵交换、处理直接上显示墙，支持图像的分割、叠加、漫游、任意开窗等功能，真正采用一套设备实现所有的功能;
2、高清网络摄像机（IP）可以选配高清网络一体机和高清网络球机，图像信息通过光收发器及网络传输设备链接到中心的交换网络中，中心的高清数字矩阵直接可以从网络中获得网络视频信号，内置IP流解码功能，即可实现统一的上墙应用，一步到位。
由于本次前端设备点位较多且均处于室外，因此系统的运维管理就显得相当重要，我们在所有前端设计了智能检测设备，通过检测设备可以将镜头的状态、云台的状态以及设备箱、电源、温度、开关门等的状态实时检测出来并发送到指挥中心的综合管理平台上。
中心设备：
1、高清数字光端机将视频信号分别输入给高清视频矩阵和高清视频编码器或者是高清录像机。
网络摄像机图像直接通过网络链路输入到监控网络中来。
2、高清数字矩阵：
直接将前端实时、高清信号切换输出到监控大屏幕上。
对前端监控点位进行实时的监控和管理，做到真正的高清、无延迟实时监控。
其中：
高清视频编码器是本次系统中HD-SDI信号转化为数字信号的重要设备，高清视频编码器将编码压缩后数字视频流发送给存储设备和事件检测器，存储设备采用IP-SAN的存储架构进行设计，并对所有的存储数据进行RADI5校验处理，充分保证录像存储的可靠性和安全性，符合权限的用户能对录像进行点播、下载等操作。
对于IP网络视频信号可以直接通过流媒体转发后存储到IP-SAN中。
与SDI最大的应用区别在于：
SDI的实时性更好。
4.2、高清视频综合监控前端设计
本次项目建设，高清视频综合监控前端是本系统的主要建设内容。
我公司充分依托专业化电视监控系统建设经验，凭借与国内外知名厂商的良好合作基础，为本项目建设提供一整套设备选型、安装、调试等专业化的解决方案。
本次高清视频综合监控设备的设计特性均具备工业化应用要求，其宽温的适应性和有效的抗震处理，完全可以在室外恶劣的工作环境中稳定运行。
4.2.1、前端设计原则
（1）本标段前端为由于道路监控点需要全天候24小时监控，所以我们均选用室外带预置位球机搭配130或200万像素高清网络摄像机。
（2）由于常熟地区自然环境的变化，所以系统前端设备采用高标准室外监控设备,其中球机、防护罩的防护等级均超过IP66标准。
（3）各类布线施工原则上均敷设管道，尽量不用安装明线的方法，设计以美观、不破坏市容效果为原则。
（4）监控系统的前端摄像设备等均需要可靠、安全的供电保障，每个监控点设有一路单独使用的电源和空开。
（5）充分考虑设备防雷及设备接地。
（6）由于前端设备均安装于公共场所，所以选用设备外观尽可能美观大方，并充分考虑到可靠性、稳定性、安全性。
（7）系统及设备充分考虑低功耗环保设计的原则，同时考虑色彩、防腐功能与一体。
4.2.2、高清视频综合监控前端结构设计
本项目高清视频综合监控前端整体较为分散，且处于室外的工作环境，其安全性和稳定性是本次前端结构设计的重中之重，其核心设备均具备不低于-10~+60℃的温度适应性，存储设备具备有效的抗震和防电磁干扰的能力，护罩、球机以及云台解码器均具备不低于IP66的室外防护等级，采用工业级的网络交换机保障网络传输的高可靠性和稳定性，其具备不低于60万小时的稳定工作时间，综上所述其前端结构设计图如下所示：
本次系统前端设备在整体结构上采用了逻辑分布、物理紧凑的设计构想，在设备的安装上，除了摄像机、防护罩外其余设备均摆放在室外机柜内，以此充分保障系统的稳定性和可靠性。
4.2.3、前端点位安装说明
由于前端视频点位均安装在室外，对安装、施工的工艺要求较高，在设计施工安装时我们将重点关注以下几点：
1、摄像机护罩均安装有遮阳罩，防止摄像机对准太阳和具有较强光源的发光物时产生的图象模糊及光晕。
2、严格遵守立杆安装完毕后再穿线的施工原则，避免线缆在立杆时被杆子压坏。
3、摄像机的集中供电会挑选符合摄像机的电源，避免电压、电流过低或过高的情况发生，损坏摄像机。
4、电源线和控制线会使用同种颜色，以免接线时接错，导致摄像机损坏。
5、球型摄像机的吊装方式对水平的精度有一定要求，尽量保持水平位置，否则会出现画面不规整的现象，对与倾斜严重的球机点位会出现对于较远的地方无法监控的现象。
一般要求球机具备-5°的功能，可以最大限度避免摄像头不能往上抬到足够高的位置。
4.3、高清视频综合监控前端的选择
4.3.1、高清摄像机的选择
根据常熟市市内城市道路的特点并结合常熟市公安局的实际需求，
本项目选用的高清摄像机为200万或130万高清智能球型摄像机，该摄像机采用高清CMOS或CCD感光芯片，可输出全高清1080P/720P的高清图像，同时具有强大的FPGA图像预处理功能和优化的图像视角功能，其集成的高性能DSP芯片可以完成全实时的高清视频图像处理，在获得即有功能的同时还可结合用户的实际需求进行二次开发，使应用更具灵活性。
1.摄像机选型
4.3.5、防雷器的选择
由于江苏省四季多雨，摄像机安装在室外其防雷是必须考虑的。
4.4高清视频信号传输设备的设计
光端机是本次高清视频综合监控设备的主要传输功能，其可以集成网络和其他数字接口为一体，实现多业务的传输应用。
4.4.1主要功能及特点
五、指挥中心系统设计
5.1高清数字综合平台
5.1.1产品描述：
Athena™雅典娜系列高清数字矩阵是一款安防行业的多业务图像集成平台，系统支持模拟/数字、高清/标清、IP等多格式视频的混合输入功能，同时具备强大的高清图像拼接输出上墙显示功能。
其中对于网络信号的输入支持标准的H.264、MPEG4/RTSP、RTP协议。
（尽量提前做下测试和对接）
Athena™雅典娜高清数字矩阵--基于超大规模FPGA数字逻辑处理技术、高清编解码技术、智能分析技术、高速背板时交换技术、高清图像输出处理技术、流媒体转发技术、存储管理技术、设备管理等技术。
系统采用刀片式模块设计，各类业务板卡按需灵活配置，扩容升级方便、维护成本低，多种机箱结构设计可满足不同的应用规模。
Athena™雅典娜高清数字矩阵系统--集成主流矩阵控制协议（支持与MAX、PELCO、AD、AC矩阵等组网运行），支持（pelco、AD等云台控制协议）。
另外还支持音频切换箱、报警联动箱的联动控制功能。
通过平台软件可与主流报警主机进行联动，实现系统预案自动调用。
高清数字矩阵可满足原有模拟矩阵系统的升级改造，并兼容新建的高清网络和高清数字信号的接入能力。
设备支持2U、4U、8U、13U、19U不同规模，即可满足中心超大规模的应用也可以满足分布式（小机型）的节点组网应用。
单台设备支持规模从2×4至512×72灵活扩展，通过级联还可实现更大规模的系统集成。
功能特性：
硬件技术结构
◆标准机架式结构设计，运营级机箱系统设计；
◆多种高度、规模的机箱结构设计，按需配置；
◆热插拔（HotSwap）板卡设计，升级扩容灵活方便；
◆热备冗余电源，智能温控风扇散热系统，系统稳定可靠；
◆纯硬件FPGA自建核心实时处理技术，启动快，无操作系统；
◆CrossPoint高速全交叉矩阵交换技术，支持高清图像实时交换和处理；
◆RRTA分辨率实时全兼容技术（ResolutionReal-timeTotalAdaptation），支持输入和输出多分辨率的自动兼容；
◆一体化多模式组合应用，可同时支持图像融合、拼接等应用；
◆高密度多信号格式模块化板卡设计，配置更经济；
矩阵切换控制
◆支持模拟、数字图像信号的输入和切换输出，单机最大支持512路模拟输入，128路高清数字输入；
◆支持标清、高清图像信号的输入和切换输出，单机最大支持D1分辨率256路解码，支持1080p分辨率64路解码；
◆支持高清图像信号的环接输出显示功能（指定型号）；
◆支持EDID（ExtendedDisplayIdentificationData）扩展显示标识数据）轻松兼容多种显示设备；
◆支持超高分辨率（3840*2400）输入处理；
◆支持高清（1920*1080p@60Hz）数字和模拟方式输出；
◆支持多规格高清视频图像格式的接入和输出；
◆支持双绞线（HDoTP）输入、输出技术；
◆支持网络视频流（最大1080P）的输入和切换输出；
◆支持多格式图像信号的混合输入和输出设计，可任意组合成多种规格的数字矩阵系统；
◆支持键盘、软件、触控系统的控制切换；
◆支持第三方软件平台开发集成，开放SDK协议；
图像处理功能
◆支持无缝实时切换功能（图像切换间隔时间内无黑场出现）；
◆单机最大支持72个显示单元的拼接；
◆OSD字符叠加显示功能，可设置字体颜色、大小和背景；
◆支持1、2、4、9、16多画面分割显示功能；
◆支持图像去黑边裁剪功能，适用于非标准摄像头图像信号；
◆支持任意的开窗、跨屏、漫游移动显示功能；
◆支持任意的图像整体缩放、局部放大功能；
◆支持画中画显示、图像叠加显示功能；
◆支持透明度处理和图像偏移校正功能；
◆支持倍线功能，可对低分辨率的图像实现倍频和倍线增强处理；
◆智能图像增强处理技术；
◆超大分辨率底图叠加应用（24位真彩色，典型5*8的组合大屏可用10928*3840分辨率的底图）
◆输出支持切换、拼接、融合一体化多模式应用。
视频编/解码
◆支持H.264/RTSP标准网络视频的解码处理；
◆支持从QCIF~HD1080P的网络视频的自适应解码；
◆支持音视频复合解码功能（需外置音频处理设备）；
◆具备256路4CIF解码能力（满配）；
◆具备64路1080P（200万像素）解码能力（满配）；
◆支持实时网络图像的解码输出（需搭配软件平台）；
◆支持录像图像的解码输出（需搭配软件平台）；
◆开放解码规范和协议，支持第三方软件平台开发集成；
◆支持主流厂家的网络摄像机的解码接入功能；（华三、美电贝尔、海康威视、大华、黄河数字、朗驰、迅驰、TI、安讯士、派而高、松下、索尼、三洋、三星等）
网络控制功能
◆支持TCP/IP网络管理和组网；
◆支持H.264/RTSP协议的编解码功能；
◆支持TCP/IP协议簇，支持TCP、UDP、RTSP、RTP、SNMP、NTP等协议
◆支持点对点解码控制、自动轮巡解码控制；
◆支持网络扩展与报警系统联动（需软件平台配合）；
◆支持远程控制矩阵所有信号的切换、控制；
◆支持远程管理和配置参数，支持导入、导出系统数据；
◆支持远程获取系统状态、日志、维护、恢复系统、升级等功能；
串口控制功能
◆RS232输入、输出串口控制功能，支持与键盘、通讯控制器、中控系统的配合；
◆支持与MAX、PELCO、AD、AC等主流安防矩阵的组网和级联控制；（配置通讯控制器）
◆支持淳中全系列矩阵的组网、级联、扩展切换和控制功能；
◆支持报警、语音信号的联动切换和关联控制；
◆键盘支持图像的开窗、切换、移动、缩放等控制，支持云台控制，支持主流PELCO等主流云台控制协议；
◆支持客户端转发控制协议和命令管理；
◆支持场景调用、配置和实时控制；
◆支持系统设备管理分组和控制功能，可对不同协议设备分组采用不通的协议分别控制；
显示控制技术
◆支持M*N任意屏幕组合功能；
◆支持DLP、LCD、PDP、LED等多种硬拼接显示系统的应用；
◆支持各监控中心、调度管理、会议指挥、数字影像展示、虚拟交互系统的显示拼接系统；
◆支持各种正幕（正投、背投）、环幕、球幕等应用；
◆支持常规的组合显示墙应用；
其他功能
◆支持权限管理和多用户控制技术；
◆支持系统日志和参数备份管理功能；
◆支持C/S客户端、服务端组网控制技术；
◆支持多答999999个云台控制功能（需控制器配合）；
◆支持多大999999个输入管理功能（需控制器配合）；
◆支持多大9999个输出显示管理功能（需控制器配合）；
◆简单易用的配置管理软件支持自动辅助配置；
◆支持网络虚拟屏幕输入功能（定制并需要软件平台支持）；
◆系统组件：
通讯控制器、控制键盘、客户端管理软件、流媒体软件平台；
5.1.2技术参数
型号
AT90系列
矩阵配置
机箱
2U
4U
8U
13U
19U
主控板
1块
1块
1块
1块
1块
交换板
1块
1块
1块
2块
2块
输入板/插槽
2
4
8
16
32
输出板/插槽
2
4
8
18
18
高清网络交换容量
4*4
8*16
16*32
32*72
64*72
标清网络交换容量
16*4
32*16
64*32
128*72
256*72
高清非网络交换容量
8*4
16*16
32*32
64*72
128*72
标清非网络交换容量
32*4
64*16
128*32
升级会员 