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1、高清监控解决方案HDTVI高清监控解决方案杭州海康威视系统技术有限公司2014年11月第 一 章 总体概述一.1 设计背景视频监控作为安防系统的重要组成部分，以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于各行各业。已有的模拟标清系统清晰度不高，智能化应用匮乏，已经愈发难以满足客户的应用需求，针对模拟标清视频监控系统的高清改造需求十分迫切。海康威视从节约用户投资，满足用户需求的角度出发，推出新一代同轴高清HDTVI(High Definition-Transport Video Interface)系列产品，在此基础上提出一套集前端采集、传输存储、拼控上墙、应用管理于一体的HDTVI高清改造解决方案。

2、一.2 现状分析早期的视频监控系统以模拟标清系统为主，此类系统普遍存在着一些不足，制约了视频资源的共享和应用业务的整合，限制了防控体系技术的发展，主要表现在以下几个方面：视频清晰度低、图像质量差：现有的视频监控资源分辨率低，多以标清为主，整体视频图像质量差，夜间成像效果不理想，在一些重要场所无法看清人脸或车牌号码，只能解决“看得见”，无法实现“看得清”，利用视频图像信息进行取证具有一定的困难，同时标清图像也无法用于视频智能分析研判，基本丧失了数据挖掘的可能性，大大降低了视频资源的价值。传输距离受限、存在画面延迟：摄像机支持的直接传输距离有限，需要采用光端机延长传输距离，增加了成本和节点故障风险

3、；用户在预览视频图像时，画面存在延迟现象，严重影响用户的业务应用。系统集成度低、管理效率低下：监控系统涉及硬件模块众多，模块间的高度耦合使得系统高度复杂化，设备占用空间多且配置不灵活，使得管理效率低下，增加了故障节点的产生几率。对旧系统的整合程度不高：视频监控系统改造过程中，与原有系统之间难以融合，对原有监控资源利用率低，造成资源浪费。一.3 需求说明清晰成像、全面高清：全面采用高清视频监控技术，实现视频图像信息的高清采集、高清传输、高清编码、高清存储、高清显示，达到真正意义上的“高品质、全高清”，满足各部门对高清视频应用日益迫切的需求。低延时显示：尽量减少视频信号采集、传输、显示等各个环节的

4、延迟，降低前端到显示的延迟时间。提高系统集成度：降低系统的复杂度，能够将系统的多个设备进行整合，提高系统系程度，减少单点故障率，提高系统管理效率，降低能耗及维护成本。系统利旧、平滑升级：升级改造过程需充分考虑原有系统状况，充分利旧原有系统，以较小的经济代价实现系统的平滑升级，改造后的系统操作习惯、维护方式尽量保持一致，便于操作人员快速掌握系统操作。一.4 设计原则本系统充分结合HDTVI技术优势，以“经济性、先进性、可靠性、实用性、扩展性”为基本原则，具体如下：经济性：采用HDTVI技术对系统进行高清改造，充分考虑利旧已有系统，降低用户建设成本和投入，以合理价格实现强大的整体配置性能。先进性：

5、采用成熟、主流的设备构建系统，系统建设充分利用当前最新的视音频、数据、网络等技术，充分兼顾需求和技术的不断变化，建设业内领先的高清视频监控系统。可靠性：系统硬件采用电信级的服务器及专业设备，对关键设备采取冗余备份措施，软件采用模块化、分层隔离的设计思想，确保整个系统长期稳定运行。实用性：系统的设计突出应用，以现实需求为导向，以有效应用为核心，以技术建设与工作机制的同步协调为保障，确保系统能有效服务于用户的工作需要。扩展性：系统采用业界主流的硬件设备，提供标准的协议，具有良好的兼容性和通用软硬件接口，可以全面兼容主流厂商的设备，并能为其他系统提供接口。一.5 设计依据1) 移动图像和电视工程师协

6、会制定SMPTE 292M标准2) 以太网100BASE-T/1000 BASE-T标准 IEEE802.33) GB/T 13993.2-2002 通信光缆系统4) 安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求（GB/T 28181-2011）5) 安全防范工程技术规范 GB50348-20046) 安全防范工程程序与要求 GA/T75-947) 安全防范系统验收规则（GA308/2001）8) 安全防范系统通用图形符号（GA/T75-2000）9) 视频安防监控系统技术要求（GA/T367-2001）10) 民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB50198-94)11) 工业电视系

7、统工程设计规范（GB 50115-2009）12) 视频安防监控系统工程设计规范GB50395-200713) 安全防范系统雷电浪涌防护技术要求(GA/T670-2006)14) 信息技术开放系统互连网络层安全协议（GB/T 17963）15) 计算机信息系统安全（GA 216.1-1999）16) 安全防范系统雷电浪涌防护技术要求（GA/T 670-2006）17) 信息技术 安全技术 IT网络安全GB/T25068其他法律法规及标准。第 二 章 系统总体设计二.1 设计目标系统基于最前沿的视频图像处理技术、网络传输技术和计算机信息技术，通过运用HDTVI同轴高清视频监控技术、业务系统集成技

8、术等先进安防技术，实现全网调度、管理和应用，为用户提供一套“高清化、低延时”的视频图像监控系统，最大程度地实现原有监控应用系统的技术升级、应用升级和功能升级，满足用户在视频图像业务应用中日益迫切的需求。本方案主要实现以下目标：实现系统的高清化、低延时：通过端到端的高清接入，不经过编解码环节就直接进行上墙显示，大大降低延时，为用户提供更清晰更实时的图像和细节，让视频监控变得更有使用价值。建成区域内统一的中心管理平台：通过管理平台实现区域内统一的视频资源管理，对前端摄像机、解码拼控设备、存储设备等设备进行统一管理，实现远程参数配置和远程控制；通过管理平台实现区域内统一的用户和权限管理，满足系统多用

9、户的监控、管理需求，真正做到“坐阵于中心，掌控千里之外”。系统具备以下特征：高度整合、充分利旧：新建系统能与原有系统高度整合、无缝对接，能充分利用原有监控资源，避免前期投资的浪费。高清化、低延时：通过HDTVI同轴高清技术进行传输和显示，实现视频图像的高清化、低延时。快速部署、及时维护：HDTVI系列产品自适应能力强，部署简单，可最大化利旧已有系统资源，缩短部署周期。通过采用高集成化、模块化设计的设备提高系统部署效率，减少系统调试周期，系统能及时发现前端监控系统的故障并及时告警，快速响应。高可靠性、高开放性：通过采用业内成熟、主流的设备来提高系统可靠性，尤其是录像存储的稳定性，另外系统可接入其

10、他厂家的摄像机、编码器、控制器等设备，能与其他厂家的平台无缝对接。二.2 设计思路本方案主要针对模拟标清视频监控系统进行高清改造，在提升清晰度的同时，对系统的整体性能和业务应用整合深化实现同步优化改造。总体设计思路如下：1) 充分掌握用户视频监控需求，科学分析点位情况，无高清改造需求的点位保留其摄像机前端及传输链路基本结构，接入所属监控中心视频综合平台；有高清改造需求的点位，保留其原有传输链路，采用HDTVI摄像机和HDTVI光端机等位替换原设备，接入所属监控中心视频综合平台；2) 前端接入网络、监控中心与总控中心之间主干网络在满足带宽需求的情况下无需进行改造；根据实际改造需求，对局域网内部网

11、络进行调整即可；3) 存储设备及显示大屏需支持1080P及以上分辨率，以实现端到端高清，根据实际情况进行利旧或者升级替换；交换机、服务器、显示主机、监控管理终端、网络键盘等设备根据设备性能和用户业务需求，可部分甚至全部利旧；4) 采用分布式与集中式相结合的存储模式，在监控中心分别存储各自区域内的视频，重要的视频集中备份到总控中心。根据存储容量需求，监控中心可选择HDTVI DVR、CVR或者视频云存储，总控中心可选择CVR或者视频云存储；5) HDTVI高清视频信号接入所属监控中心视频综合平台后，通过视频综合平台HDTVI矩阵切换功能实现视频画面实时上墙显示，保证视频的最小延时、最高画质；总控

12、中心预览实时画面时，前端HDTVI高清视频信号先由监控中心视频综合平台进行编码，然后经网络传输至总控中心视频综合平台实现解码、拼控和上墙显示。6) 建立统一的视频信息管理应用平台，实现对所有监控点位的接入管理，同时引入最新的视频应用技术，打造一个可动态扩展的综合应用支撑管理平台。二.3 总体结构设计系统物理拓扑如下图所示：图1. 系统物理拓扑图 监控前端主要负责各种音视频信号的采集，高清改造部分是将原有的模拟标清摄像机、模拟光端机分别用HDTVI高清摄像机、HDTVI光端机进行替换，已有的同轴电缆传输链路利旧使用，将采集到的HDTVI高清视频信号不经压缩就实时传送至监控中心；利旧模拟前端部分保

13、持基本结构，采集的信息以模拟CVBS信号格式不经压缩实时传送至监控中心；利旧网络前端部分以编码后的标准网络码流格式传输至监控中心。 监控中心监控中心负责对前端分散区域监控点的接入、存储和显示。监控中心视频综合平台将采集的HDTVI高清视频信号不经编码、解码，直接通过视频综合平台矩阵切换功能实现实时上墙显示，保证了视频图像的高清化、低延时。监控中心配置存储设备（HDTVI DVR），负责对监控中心接入前端的视频图像存储，需支持高清输入、存储和转发，原有存储设备根据实际情况考虑利旧使用。监控中心交换机、服务器、显示主机、监控管理终端、网络键盘等设备在满足需求的情况下可利旧使用。第 三 章 系统详细

14、设计三.1 监控前端设计早期的模拟标清视频监控系统难以看清图像细节，视频数据使用价值有限，且有不少前端摄像机已经接近甚至达到设计使用年限，用户可以根据自身需求确定需要改造的模拟摄像机点位，采用HDTVI同轴高清摄像机进行替换改造，可实现高清视频数据采集及无延时、无损耗的远程视频传输，给用户提供更优质的图像效果、更丰富的监控价值。三.1.1 前端结构设计前端系统根据不同的监控点位选择不同的部署方式，摄像机可选择壁装、吊装、柱杆装等安装方式，不同安装方式需选择不同的配套件，同时根据不同应用场景可选择防雷器、LED补光灯等配套设备。对于室外柱杆装的前端摄像机，其部署结构如下图所示：图2. 前端系统部

15、署结构图三.1.2 HDTVI摄像机特性在模拟标清系统的高清改造中采用HDTVI同轴高清摄像机，相比其他摄像机具有明显优势。三.1.2.1 高清完美画质采用百万像素级别传感器，能获得更多的视频信息，实现19201080视频图像分辨率；具备更宽色度载波频率，并采用二倍过采样技术，画面色彩逼真度及清晰度大幅提升；支持高清25帧/秒以上高帧率视频信号采集，保证视频的实时性和连贯性；具备低照度、强光抑制、高清透雾、防红外过爆、数字降噪、超宽动态等功能，能在各种特定场景及环境下实现图像的清晰显示。以下为海康威视HDTVI 1080P摄像机拍摄效果图： 室内监控拍摄图3. 海康威视HDTVI 1080P摄

16、像机室内监控拍摄效果 室外监控拍摄图4. 海康威视HDTVI 1080P摄像机室外监控拍摄效果 室内红外监控拍摄图5. 海康威视HDTVI 1080P红外摄像机室内监控拍摄效果由以上几张图可以看出，海康威视HDTVI摄像机拍摄画面清晰度高、色彩逼真、具有层次感，红外成像效果均匀。三.1.2.2 实时远距传输HDTVI同轴高清摄像机采用低频信号传输，具备可靠抗干扰性能，且采集到的高清信号不经编码压缩进行传输，实现高清、无延时、无损耗的远程视频传输，通过合理的传输网络设计，真正实现“现场这一秒，就是显示器上的这一秒”。HDTVI同轴高清摄像机对于同轴电缆及BNC接口质量无特殊要求，支持500米（注

17、：该数值在实际工程应用中受线材质量和环境等因素影响）左右普通同轴电缆传输，直接传输距离较模拟摄像机、数字摄像机、网络摄像机更远，在模拟标清系统改造中基本无需考虑传输距离，可以直接进行摄像机替换，无需更多配置，充分利旧已有传输线缆资源，实现即插即用。此外，HDTVI摄像机支持同轴视控功能，即控制信号通过同轴电缆复合传输，可省去RS-485控制线。三.1.2.3 Smart HDTVI海康威视HDTVI产品支持Smart功能，在智能编码、智能侦测上取得了很大的突破，通过先进的编码技术、图像感知与处理技术等在保障甚至提高监控图像质量的前提下，大幅度降低视频码流，使得在有限的传输带宽和存储条件下传输高

18、质量的视频图像数据，并且通过丰富实用的功通满足不同环境的监控要求，提升视频监控系统的智能化水平。1) 智能编码： 同等图像质量下，720P码率只需12M，1080P码率只需34M； 码率最多降低1/2，存储空间最多减少1/2，带宽占用最多减少1/2。2) 智能侦测：图6. 智能侦测示意图 智能行为侦测功能支持对跨界入侵的行为进行自动检测，并可对进入区域和离开区域的行为分别布防；也可对区域入侵的行为进行自动检测，并可对入侵区域的物体的占比进行自动识别，减少误报率； 摄像机侦测到以上行为后可联动报警及录像等功能。三.2 上墙显示设计系统采用视频综合平台实现视频图像上墙显示功能，海康威视视频综合平台

19、系列是参考ATCA(Advanced Telecommunications Computing Architecture 高级电信计算架构)标准设计，支持模拟、数字、网络、HDTVI视频的矩阵切换、视音频编解码、集中存储管理、网络实时预览等功能，是一款集图像处理、网络功能、日志管理、设备维护于一体的电信级综合处理平台。使用综合平台不仅可以让整个监控系统更加简洁，也让安装调试，维护变得容易，并且具有良好的兼容性以及扩展性，可广泛应用于中大型的视频监控系统项目。本系统采用了视频综合平台的三种上墙模式：HDTVI矩阵模式、模拟矩阵模式、解码拼控模式。 HDTVI矩阵模式HDTVI矩阵模式可将接入的H

20、DTVI高清视频信号在未经编码、解码的情况下，直接进行视频信号的内部交换，切换至输出口进行上墙显示，最大化减少视频转换次数，保证视频的最好效果、最低延迟。视频综合平台HDTVI矩阵模式根据选配不同的输入/输出板卡数量可组成不同规模的HDTVI矩阵，单块HDTVI输入板卡支持16路HDTVI高清视频信号输入，且输入板具备编码功能，支持编码分辨率为1080P/720P/4CIF/CIF/QCIF，可将HDTVI高清视频信号进行压缩编码后进行存储，配置数量根据前端数量确定；单块输出板支持8路高清视频信号输出，可选用的接口包括HDMI/DVI/VGA，输出板除矩阵输出功能外，还具备1/4画面分割、解码

21、、拼接开窗漫游功能。本系统监控中心实时预览前端HDTVI摄像机图像时，即采用本模式实现上墙显示，HDTVI矩阵模式的应用示意图如下：图7. HDTVI矩阵模式应用示意图 模拟矩阵模式模拟矩阵模式可将接入的模拟标清视频信号在未经编码、解码的情况下，直接进行视频信号的内部交换，切换至输出口进行上墙显示，最大化减少视频转换次数，保证视频的最好效果、最低延迟。视频综合平台模拟矩阵模式根据选配不同的输入/输出板卡数量可组成不同规模的矩阵，单块模拟视频输入板卡支持32路模拟标清视频信号输入，且输入板具备编码功能，支持编码分辨率为WD1/4CIF/CIF/QCIF，可将模拟视频信号进行压缩编码后进行存储，配

22、置数量根据前端数量确定；单块HDMI/DVI/VGA接口输出板支持8路视频信号输出，单块BNC接口输出板支持32路视频信号输出，输出板除矩阵输出功能外，还具备1/4画面分割、解码、拼接开窗漫游功能。本系统监控中心实时预览前端利旧的模拟摄像机图像时，即采用本模式实现上墙显示，其应用模式与HDTVI矩阵模式类似。 解码拼控模式解码拼控模式可将网络视频码流进行解码和拼控上墙显示，在满配解码板的情况下，可以实现448路1080P/896路720P/1792路D1网络视频解码。单块HDMI/DVI/VGA接口输出板支持8路视频信号输出，单块BNC接口输出板支持32路视频信号输出，输出板除视频信号输出功能

23、外，还具备1/4画面分割、解码、拼接开窗漫游功能。本系统网络前端部分均采用本模式实现上墙显示，总控中心实时预览利旧的模拟摄像机和HDTVI摄像机图像时，也采用本模式进行上墙显示。三.3 HDTVI高清改造设计采用HDTVI同轴高清技术将原有模拟监控系统平滑升级为高清视频监控系统时，需根据系统各个部分的情况进行针对性改造，现将各部分的改造策略说明如下：1) 前端摄像机前端摄像机的改造只需将原有模拟摄像机采用HDTVI摄像机进行替换即可，由于HDTVI摄像机可以即插即用，替换时无需其他配置操作。建议替换的摄像机主要包括以下几种情况： 摄像机清晰度达不到客户应用需求； 摄像机已经达到或者超过使用年限

24、； 摄像机已经损坏且维修成本较大； 前端设备供应厂家已经不存在、或者相应型号已经停产并没有售后服务。2) 传输线缆HDTVI视频信号采用同轴电缆传输，调制信号为低频信号，抗干扰能力强，对线缆质量和BNC接口无特殊质量要求，直接传输距离最多可达500米。在改造过程中，原有同轴电缆和光端机之间的光纤均可直接利旧使用，省去线缆成本的同时，也避免了复杂的线缆布放等改造工作。另外，HDTVI视频监控系统支持同轴视控功能，原有RS-485控制线可以直接省掉。前端摄像机及传输线缆改造示意图如下：图8. 前端摄像机及传输线缆改造示意图3) 光端机采用HDTVI光端机对原有模拟光端机进行等位替换。4) 存储设备

25、原有存储设备除了需要满足高清视频信号的输入、存储、输出之外，还应满足摄像机清晰度提升后的存储空间需求，如无法满足，需进行改造或者替换。具体建设策略建议如下： 原有DVR原有DVR设备替换为支持1080P的 HDTVI DVR，在替换时可选用接入路数较多的HDTVI DVR设备，减少多台存储设备堆叠使用的现象。 原有集中存储设备满足需求的情况下利旧使用或者升级改造后使用。5) 拼控设备视频综合平台已经集成了强大的拼控功能，原有拼控设备可不再使用。6) 其他客户端PC及大屏均需支持高清视频接口：HDMI、VGA或者DVI，线缆应采用相应高清视频线缆。三.4 系统整体利旧设计为了节约整体投资成本，更

26、好地利用原建系统的资源，本方案考虑对原有系统进行整体利旧设计。三.4.1 设计思路系统利旧主要包括不需要改造的模拟监控系统或者网络监控系统如何接入到分控和总控中心。具体设计从以下几个方面考虑：1) 原有模拟监控系统利旧：未改造模拟设备接入新建视频综合平台的方式；2) 原有网络监控系统利旧：前端编码设备接入新建平台的方式；3) 原有网络监控系统利旧：原平台和新建平台进行对接的方式；4) 对于前端设备已经使用年限在5年以上的或者前端设备供应厂家已经不存在、或者相应型号已经停产并没有售后服务的，建议更换设备。第 四 章 系统功能四.1 系统管理功能本系统可实现的管理功能主要包括：1） 设备资源管理组

27、织机构的管理，包括组织机构的添加，删除，修改，为本组织的通道分组，根据本组织的所有通道的不同监控职能，进行分组管理。为保证所添加的服务器已经正确安装，可以在海康威视看门狗程序中查看服务器的运行状态，以确保设备的正常运行。图9. 设备资源管理界面图2） 用户权限管理 用户管理管理系统所有用户的添加删除，权限分配等操作，具体分为用户、部门、角色管理。可详细登记用户信息：用户名、所属机构、用户级别、联系电话、手机、mail等。 权限管理用户权限配置分为三部分：用户、部门、角色，不同用户可以设置所属部门和隶属角色，相关操作时根据优先级提供优先级高的用户优先使用权利，用户权限可以进行授权、转移和取消；3

28、） 报警接收与联动管理报警管理分为设备掉线报警、服务器异常报警、监控点报警、报警器报警。监控点报警为监控点的视频类报警，包括移动侦测，视频丢失，遮挡报警等。4） 录像配置与管理录像管理，用来管理录像的存储，包括对前端设备的录像计划配置，集中存储的录像计划配置。5） 网络管理网管模块对系统内的网络运行状况，设备运行状况、服务器运行状况进行监视和管理，并能以各种图表的形式进行实时显示。主要提供资源清单管理、远程维护管理、性能管理、故障管理、日志管理。对各种维护数据可以进行查询、统计，并生成相关报表。图10. 网络管理界面图6） 地图管理可以配置电子地图，用于快速定位到监控点的具体物理地置。当监控点

29、有报警发生时，电子地图会出现报警图标。支持添加、修改、删除地图，地图与组织机构关联，允许地图分层、分级管理，一张电子地图下可嵌套多张子地图。支持地图元素的添加、修改、删除，包括监控点、报警输出、报警输入点、地图链接、标记。图11. 地图管理界面图7） 设备校时管理平台支持设备校时功能，提高视频录像时间记录的正确性。支持自动校时与手动校时功能，可固定设置好每天的设备校时时间，系统按照事先设置自动执行校时功能，或采用手动校时方式执行。8） 授权管理管理平台采用license写入加密狗的授权方式，在安装完平台后，只需插入加密狗即可完成授权；后继用户若需要平台扩容，再导入扩容license即可。9）

30、入侵报警系统接入管理平台通过海康报警模块可以实现接收BOSCH、HONEYWELL等报警系统的报警，实现报警执行客户端联动、联动录像、联动球机跳转到指定预置点、联动发邮件、联动发短信等功能；也可以实现通过报警模块对报警主机布撤防与防区旁路等功能。实现监控人员第一时间检测到报警信息，并做相关处理，对于案件发现与处理的及时性有了提升。10） 数据库备份与恢复管理平台支持数据库的备份和恢复。备份平台数据后，备份文件保存在安装平台的C盘中，也可通过修改平台的配置文件，自定义备份文件的保存路径；当系统损坏导致数据丢失时，可方便快捷地完成数据的恢复。四.2 系统业务功能本系统可实现的业务功能主要包括：1）

31、 图像实时预览通过C/S客户端和WEB浏览器，可以单画面或多画面显示实时视频图像；支持不同画面的显示方式：1、4、6、9、16画面等方式；能够实现对前端云台镜头的全功能远程控制；具备图像自动轮巡功能，可以用事先设定的触发序列和时间间隔对监控图像进行轮流显示等。图12. 实时图像预览界面图2） 录像下载与回放支持录像的批量下载；支持多种备份方式，选择本地备份则保存在本地文件，选择刻盘备份则保存在刻录的光盘里，选择ftp上传备份则会上传到指定ftp服务器的指定目录里；备份速度与同时开启备份通道数可以根据用户不同的需求自主配置；支持动态加载刻录机。支持单画面、4画面、单进、单退、快进（1/2/4/8倍数）、剪辑、抓帧、下载等；在回放的过程中可以图像的电子放大功能，支持常规回放、分段回放、事件回放、即时回放等多种回放方式，支持录像回放电子放大，可以对指定区域的图像画面进行放大，放大到整个窗口，支持单通道剪辑和多通道一键剪辑，并将剪辑文件保存在本地。 图13. 录像下载界面图3） 解码拼控支持500W及以下所有分辨率视频解码显示，支持DVI/HDMI/VGA高清接口输出，支持1、4、9、16画面分割显示。单台支持112块屏幕任意拼接，支持视频缩放、开窗、漫游功能，支持窗口透明度设置。