校园高清数字监控系统技术方案书案例.docx

1、校园高清数字监控系统技术方案书案例校园高清数字监控系统技术方案书 第一章 概 述1. 概述高清数字监控系统是监控报警业界的新型产品，它将数字化视频图像记录与多画面图像显示功能和监视报警功能结合在一起，将逐步取代传统模拟式监控系统。1）、数字高清已成视频监控必然趋势由于压缩算法、光学、图像处理、网络等技术的革新，数字高清摄像机已经从概念成为现实。一年一度的安博会是安防行业的风向标，从2008年和2009年安博会不难看出，各路厂家商家谈论的焦点已经从D1画质转移到720P（1280X720，逐行扫描图像）、1080i（1920X1080，隔行扫描图像）高清影像。此外，随着我国“平安城市”的建设力度

2、逐渐加大，村镇技防建设已在国内部分省区悄然铺开，数字监控产品进入家庭等民用化市场的苗头已经呈现。2010年1月10日，沈阳市公安局召开新闻发布会，要求凡申请办理停车场的，必须安装高清晰电视监控设备，对原有停车场，要求立即组织安装高清晰电视监控设备。 由此可见，无论是从技术条件，还是市场诉求，监控摄像机进入高清晰度数字时代的条件已经成熟，且来势汹汹。2）、模拟摄像机面临被终结命运模拟摄像机时代走向终结，实质上是技术革新、市场优胜劣汰的必然结果。传统模拟摄像机原本分辨率就不高，加之要受到反复的A/D转换、电磁传输干扰、隔行扫描、D1画面的合成反交错等视频损伤的影响，所以无论是D1还是4CIF等只不

3、过是理论数值，实际到达人眼时已经非常的模糊不清了。关于公交、机场等公共安全场所的监控形同虚设的报道不断见诸报端，媒体更是称此类摄像机为“睁眼瞎”。从性能而言，数字百万高清摄像机可以说是全面超越了传统的模拟摄像机。模拟摄像机技术在发展中出现了各种瓶颈与限制，而数字百万高清产品的突出特点则克服了这些限制，在画质方面实现了飞跃。数字摄像机采用的是数字信号传输，它将光信号转化为数字信号，然后由DSP进行图像压缩与处理，最后通过网络将数字压缩视频输出，在抗电磁干扰性、逐行扫描、画面分辨率方面都拥有传统模拟摄像机所不能比拟的优势。数字摄像机可以达到百万级像素甚至千万级像素，色彩更加逼真，更加富有层次感、画

4、面饱和度更佳。另外，模拟摄像机需要将控制线、视频线、音频线、电源线都以独立的形式进行布线搭配，布线繁琐复杂且工作量大，综合布线成本较高，在工程应用中有许多局限。3）、市场呼唤民族高清数字产品从一线市场和厂家、器材商、工程商以及终端用户反馈的信息可以看出，市场对数字百万高清产品的需求非常迫切，市场开拓空间也非常巨大。 有媒体报道某公安系统领导在接受采访时说：“我们在办案的过程中经常会遇到这样的问题，在犯罪现场附近安装了视频监控设备，但是当办案人员将视频材料提取出来寻找办案线索时才发现，这些视频材料大多数根本提供不了任何对案件有价值的信息，人物模糊不清、还有很多的雪花噪点，特别到了夜间基本上就是一

5、团黑影，而且大部分的案件发生都是非常快速的，每当画面人物较多或者动作较快时图像效果就更差，甚至出现图像丢失或卡的情况，使得我们的办案人员苦不堪言，许多案件正是没有办法及时的取证和收集线索而延误了办案的时机。我们有的民警同志只能戏称这些线索为由俄罗斯方块组成的印像派油画。所以，我们非常迫切地希望能够提高视频监控的清晰度，让我们能够通过这些有效的工具发挥更大的作用保护人民的生产和生活安全。”正因为模拟摄像设备不能满足使用环境的需要，从而导致大量的监控成为无效监控、形同虚设。一些类似交通、银行等重点监控项目不得不高价从国外采购清晰度较高的监控设备，相关政府部门和工程商一直希望国内企业能够通过自主研发

6、，树立起百万高清领域的民族品牌，从而全面有效实现视频监控的目的，降低成本。可喜的是，国内已有极少数企业在百万高清产品研发上取得成功，实现了量产。深圳圣安高科在2009年推出百万高清全系列产品，在同等成本的基础上，画质远远超过模拟摄像机，已成功应用于银行、工厂、写字楼、广场等项目。下面将对微电耐特百万高清全系列产品和迎合工程需求的解决方案进行详解。2. 工程概况及系统总体构思校园需要对出入口、教室、操场、办公区域等环境部位实行保安自动化管理,采用百万高清监控设备，对各区域重要部分进行全面监控，实现全方位的覆盖和封锁，以达到安全、高效管理的目的，校园所有监控信号均可在机房进行集中管理。整个系统采取

7、“分散监控,集中管理，数字高清”的设计思想,根据监视范围内的摄像点的数量进行数字监控主机的选型和配置,可以对各个区域内进行现场监控。所有数字监控主机均可以通过网络接入领导办公室内，领导办公室可以任意调阅各个区域的监控图像。3. 设计标准和规范本方案设计遵循以下标准、规范和要求进行： GB50348-2004安全防范工程技术规范 GA/T70-2004 安全防范工程费用预算编制办法 GA/T 74-2000 安全防范系统通用图形符号 GB/T 50198-1994 民用闭路监视电视系统工程技术规范 GA/T 75-94 安全防范工程程序与要求 GA308-2001 安全防范系统验收规则 JG/T

8、16-92 民用建筑电气设计规范 GA/T367-2001 视频安防监控系统技术 GB50045-95 高层民用建筑设计防火规范 YDJ84-88 电信专用房屋设计规范 高清监控系统示意图4. 设计原则校园高清监控系统的设计应根据建筑物的使用功能、建设标准及安全防范管理的需要，综合运用电子信息技术、计算机网络技术、安全防范技术等，构成先进、可靠、经济、配套的安全技术防范体系。校园高清监控系统设计及其各子系统的配套须遵照国家相关安全防范技术规程并符合先进、可靠、合理、适用的原则。系统的集成应以结构化、模块化、规范化的方式来实现，应能适应工程建设发展和技术发展的需要。考虑到校园的特殊功能及其重要性

9、，安防系统的可靠性、先进性和扩展能力是非常重要的。因此必须在保证系统具有较高性能价格比的前提下，采取综合优化的配置方案，以实现校园区域全方位高质高效的保安监控并节约投资为最终目的。第二章 百万高清监控系统1. 总体设计思路1.1 监控目标根据现代化文明单位的标准及目前校园的工作需求，为了更好的利用现代化的科技手段为校园管理工作服务，实现从科技要安全，使用高清监控系统是一个必不可少的手段。根据实际需求，在出入口、教室、操场、办公区域等需要监控的重点、要害部位，必须安装监控设施，有效地实施监控。1.2 控制方式监控系统采用纯数字的方式。通过本地监控主机可对本地的视频信号进行任意切换、控制。从而使监

10、控人员能够直观的了解现场情况，更好的掌握全局。同时利用高性能存储服务器进行本地录像，保留第一手资料，供有关人员随时调阅。单位领导可通过网络观看视频内容，并可进行远程回放。本系统具有实时监视，全数字切换功能，数字化图像存储功能，实现电子化智能布防等。1.3 系统选型原则全面考虑：根据校园整体情况特点布置监控点。并全盘考虑整个监控系统的联网控制和与单位局联网传送视频信号。重点保护：出入口、教室、操场、办公区域等重要部位加强防护力度，及时了解现场情况。合理分布：系统配置合理，监视全面，造价经济。可靠运行：系统设备选用高可靠产品，设计施工时采取抗干扰措施，保证系统可靠运行。基于校园的特定功能，系统的性

11、能和可靠性是首要考虑的因素，其次是其功能要满足设计的应用要求，产品的价格也是重要的选型因素。因此，本系统的关键设备，如中心存储服务器、百万数字高清摄像机、数字高清镜头等，优先选用著名品牌微电耐特的主流产品，以保证功能先进，性能稳定可靠，技术成熟；主干线路关键设备，选用国内经实践检验证明质量可靠的成熟产品；其余配套及线缆等均可采用国产优质产品。2. 系统监控点位设置按监控点位具体环境选择合适的摄像机，使监视效果、防护和外观效果达到最佳，考虑到校园晚上需要具有防盗作用，校园厂区内所有的摄像机采用高清红外摄像机或高清智能球加辅助光源等的安装方式，起到全天候运行稳定和防破坏的作用。3. 系统控制方案3

12、.1 传输部分因高清监控均为数字信号，固本系统传输通过现有网络环境、架设光纤、专网的方式或者其他网络方式等将前端数字信号进行回传。3.2 监控室部分总控中心机房部署管理服务器，对监控专网内的高清摄像机、存储设备、解码设备、流媒体转发服务器实行集中管理，监测设备的运行状态；对总控中心、分控中心和其它部门的客户端进行帐户、密码、使用权限的 集中分配和管理，对客户端登陆监控系统进行验证。4主要设备选型4.1 主要前端设备4.1.1 VD-IPH系列室内外高清IP摄像机设备简介： 基于标准H.264的百万像素级高清网络摄像机。采用百万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

13、质，IR-CUT双虑光日夜转换，标准H.264视频压缩，支持H.264HP,MPEG4 SP编码。支持高清分量模拟输出，支持支持25帧/秒实时720P/FullD1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： 高分辨率逐行扫描1/3英寸百万像素CMOS传感器 广播级图像画质，清晰度可达720线，最低照度0.5Lux True ISO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+Full D1实时双码流，浏览和存储互不影响 3A控制（自动白平衡、自动

14、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720P、Full D1、4CIF分辨率 支持FTP服务器实时录像功能 内置WEB Server，支持WEB方式的浏览和管理 提供运动侦测(Motion-Detect)及传感联动等多种报警联动方式 提供标准GPIO报警接口、双向音频和高清网络输出接口 支持UPnP协议，轻松检索管理网络摄像机规格参数：高清网络红外枪摄像机 IPH823-R5/R10百万像素传感器，超高清晰视觉享受IR-CUT双虑光日夜转换，成像更清晰标准H.264视频压缩，支持H.264HP,MPEG4 SP

15、编码内置WEB服务器，支持手机.PDA PC 多种浏览及控制支持红外，防水室外安装型号VD-IPH823-R5VD-IPH823-R10视频传感器1/3寸百万像素高性能传感器视频分辨率1280*720 PAL镜头焦距4mm、6mm、8mm、12mm、16mm可选16mm 25mm可选镜头接口CS日夜转换IR-CUT双滤光片切换最低照度0lux(红外开启时)红外距离50m100M视频编码格式H.264, JPEG, Motion JPEG视频分辨率1280*720P 支持双码流视频码率32 Kbps 8 Mbps支持协议TCP, UDP, IP, HTTP, DHCP, RTP, RTSP, F

16、TP, SMTP, DNS, DDNS, NTP,ICMP, IGMP, ARP,SIP网络接口10M/100M 自适应, RJ45 连接器音频接口3.5mm LINE-IN,3.5mm LINE-OUT（需选配）电源接口DC12V使用温度-10 +55 (室内)/ -20 +70 （室外）湿度10 90%防水功能具备功耗小于8W小于10W尺寸173mm*102mm*93mm安装方式支架安装高清网络红外半球摄像机 IPH823-RD型号VD-IPH823-RD视频传感器1/3寸百万像素高性能传感器视频分辨率1280*720 PAL镜头焦距3.6mm、6mm、8mm、可选日夜转换IR-CUT双滤

17、光片切换最低照度0lux(红外开启时)红外距离25m视频编码格式H.264, JPEG, Motion JPEG视频分辨率1280*720P 支持双码流视频码率32 Kbps 8 Mbps支持协议TCP, UDP, IP, HTTP, DHCP, RTP, RTSP, FTP, SMTP, DNS, DDNS, NTP,ICMP, IGMP, ARP,SIP网络接口10M/100M 自适应, RJ45 连接器输入电源DC12V使用温度-10 +55 (室内)湿度10 90%防水功能具备功耗小于8W安装方式吸顶式安装高清网络高速球型摄像机 IPH3000-RH18型 号IPH3000-RH18水

18、平范围360连续旋转速 度水平键控速度:0.1/s300/s；垂直键控速度:0.1/s 180/s垂直范围-5-90（自动翻转）预置点个数256个巡航扫描8条, 每条可添加32个预置点花样扫描4条, 每条路径记录时间至少10分钟断电记忆支持守望功能预置点 / 花样扫描 / 巡航扫描 / 水平扫描 / 垂直扫描 / 随机扫描 / 帧扫描 / 全景扫描方位角信息显示开 / 关预置点视频冻结支持定时任务预置点 / 花样扫描 / 巡航扫描 / 水平扫描 / 垂直扫描 / 随机扫描 / 帧扫描 / 全景扫描报警输入1路报警输出1路, 报警联动可设置报警联动预置点、巡航扫描、花样扫描、SD卡录像、触发开关

19、量输出、客户端电子地图网络接口10Base-T / 100Base-TX, RJ45头分 辨 率1280(H)960 (V)帧 率50HZ：25帧（1280720P）视频压缩H.264音频压缩OggVorbis / 16kbps音频模式OFF/音频输入/音频输出双 码 流支持 SD 卡手动录像/报警录像；支持 SDHC 标准SD卡图像传感器1/3 Sony Progressive Scan CCD有效像素1280(H)960(V)最低照度0.1Lux/F1.6(彩色)；0.01Lux/F1.6(黑白)信 噪 比大于50dB背光补偿背光补偿(ON / OFF)电子快门1/251/100,000s

20、日夜模式滤光片彩转黑变 倍18倍光学 12倍电子聚焦模式自动 / 半自动 / 手动菜 单中、英文云台控制协议VIDEOTREC, PELCO-P和PELCO-D(可添加), 协议自适应电 源AC 24V工作温度和湿度-3065(室外) 湿度小于90%防护等级IP66(室外球)；TVS 3000V 防雷、防浪涌、防突波4.1.2 数字视频存储系统VD-9000系列多路实时系统网络视频录像服务器1产品概述 VD-9000系列多路实时嵌入式系统网络视频录像服务器，WINDOWS操作系统，具有较强可操作性；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，操作简单、稳定可靠、使用寿

21、命长、长期管理、维护费用低，是专业的数字化录像记录设备。2.产品特色 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720P（1280*720）】可接入高达720P（1280*720）分辨率的高清IP Camera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IP Camera 设备自动检索识别IP Camera，以及IP Camera的批量分配管理3.规格参数：设备型号VD-9004VD-9016操作系统Window操作系统高清视频接入数量4路4路、9路、16

22、路视频标准标准H.264录像分辨率720P(1280*720)、4CIF(704*576)可选视频帧率PAL为25帧/秒，NTSC为30帧/秒视频码率720P (2Mbps-4Mbps)、1080P（5Mbps-9Mbps）通讯接口RS232通讯接口RS232通讯接口硬盘接口SATA2SATA8/SATA12硬盘安装机内安装插拔式安装网络接口RJ45x610Base-T/100Base-TXRJ452, 1000Base-T工作电压AC 220V10%,50Hz最大功耗150W350W工作环境温度-10%+50工作环境湿度90%(无冷凝)安装标准1U 19“标准机架式安装标准3U 19“标准机

23、架式安装外形尺寸420*370*44mm440*500*177mm重量8kg4.1.3 附录高清IP普及小常识Q&A：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。目前摄像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（Charge Coupled Device），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。CM

24、OS：互补性氧化金属半导体CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor），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CCDCMOS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

25、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：1280720,像素数达到92.16万 ,1080P的有效显示格式为：19201080，像素

26、数达到20736万。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1280720、19201080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（Effecti

27、ve Pixels）和最大像素（Maximum Pixels）。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

28、像机的性能？（标称720P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700TVL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

29、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

30、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（Digital Video Recoder）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（Net Video