数字高清视频监控项目解决方案文档格式.docx
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通过分权、分域特性可以使楼宇内各部门轻松共享监控图像资源;
►强大的业务联动能力:
视频监控平台可以与楼宇报警、门禁、消防等系统进行联动,提高楼宇综合智能水平。
1.2.项目需求分析
具体建设目标:
现根据泵站目前的情况,需要建设一套高清数字视频监控系统,整个结构基于典型的IP架构来设计。
系统平台预留集成接口,用于系统集成;
同时摄像机提供SDK开发包,实现更多的管理功能要求。
室内摄像机图像采用7台720P高清半球摄像机2M码流存储,室外摄像机采用6台720P高清一体化枪式摄像机2M码流存储,通过1台24千兆网络交换机将前端13台摄像机和中心存储、解码设备、操作键盘、工作站等连接一起,实现系统的互联互通。
录像方式(每天24小时),录像保存30天。
建成后的安防图像监控信息系统作为提高治安管理的有效途径之一,其选用的产品及管理系统将在一定程度上代表行业的领先水平,建成后系统应具备以下功能要求:
1.实时图像点播
应能按照指定设备、指定场所,如出入口,进行图像的实时点播,支持点播图像的显示、缩放、抓拍和录像,支持多用户对同一图像资源的同时点播。
2.远程控制
应能通过手动或自动操作,对前端设备的各种动作进行遥控;
应能设定控制优先级,对级别高的用户请求应有相应措施保证优先响应。
3.存储和备份
监控控制平台的数据库在记录图像信息的同时还应记录与图像信息相关的检索信息,如设备、通道、时间、报警信息等。
总控中心采用NVR存储进行部署,图像分辩率可采用720P(1280*720)和1080P(1920*1080)。
4.历史图像的检索和回放
应能按照指定设备、通道、时间、报警信息等要素检索历史图像资料并回放和下载;
回放应支持正常播放、快速播放、画面暂停、图像抓拍等。
5.报警管理
报警的接收和分发,应能接收报警源发送过来的报警信息,根据报警处置策略将报警信息分发给相应的系统、设备进行处理。
报警源包括前端报警设备/报警子系统、监控设备的视频移动侦测输出。
6.报警联动
若报警位置存在监控设备,报警发生时应能通过预设方式自动调用视频或声音信息进行报警复核,并触发视频和录音录像,系统支持与其它警用业务系统进行报警联动。
7.语音双向对讲
根据应用需要(如安全防护等),能支持在监控点和监控中心之间实现语音双向对讲功能。
8.系统的人机交互
具有直观、友好、简洁的人机交互界面。
具有视频画面分割显示、信息提示等处理功能。
能反映自身的运行情况,对正常、报警、故障等状态给出指示。
9.用户与权限管理
监控中心应具有对接入的用户进行授权和认证的功能。
用户及权限管理可由各监控中心独立执行,也可集中执行。
用户及权限管理模块应定义用户对设备的操作权限、访问数据的权限和使用程序的权限。
监控中心的用户应有权限获取所辖范围内的历史图像和实时监视图像,当需要获取非管辖范围内的历史图像和实时图像时,应取得有效授权。
系统可提供对前端设备进行独占性控制的锁定及解锁功能,锁定和解锁方式可设定。
10.网络与设备管理
应能在监控管理平台范围内对系统设备、网络进行管理,收集、监测网络内的监控设备、相关服务器的运行情况;
对有权限调用访问本级监控中心的用户应能进行监控;
在系统内部应能实现实时工作时钟同步。
11.日志管理
日志包括运行日志和操作日志两种,运行日志应能记录系统内设备启动、自检、异常、故障、恢复、关闭等状态及发生时间;
操作日志应能记录操作人员进入、退出系统的时间和主要操作情况。
方便楼宇内部的管理人员了解目前的监控设备的运行情况。
12.系统图像质量
应保证图像信息的原始完整性,即在色彩还原性、图像轮廓还原性(灰度级)、事件后继性等方面均与现场场景保持最大相似性。
系统的最终显示图像应达到D1质量或720P高清图像质量,对于电磁环境特别恶劣的现场,图像质量不降低。
1.3.系统设计原则
为了达到此次新建视频监控系统产品性能优异、质量领先的目标,该系统设计应该充分考虑系统的合理性、先进性、实用性、可靠性、稳定性和可扩展性的原则。
1.3.1.合理性原则
为了保证整个系统从设备配置到系统构成的合理性,系统设计根据实际状况和建设治安防控系统的具体要求,充分满足用户在使用中的各项功能要求。
为了保证系统的顺利使用以及与已建成系统集成的顺利进行,本系统的建设需要提供开放的软件接口,提供底层的API,从而为将来开发出实用而简易的集成软件,完成系统集成打好基础。
1.3.2.先进性原则
当前,计算机及通信技术高速发展,使得系统的设计不但要考虑充分利用当前的最新技术,而且还必须考虑随着技术的进一步发展,能在系统中不断溶入新技术,使系统始终充满活力,始终保持一定的先进性。
在视频监控系统的设计中,对所有设备和相应软件的设计中,应该选用国际先进的视频监控设备和系统,从而既保持传统监控系统图像质量高的特点,同时能够彻底解决监控系统数字化、网络化过程中的瓶颈问题。
真正实现国内先进水平的目标。
该系统的设计采用数字视频方式,通过IP网络摄像机进行视频图像的采集,数字实时图像通过解码器在电视墙或者直接在计算机终端上显示,数字存储图像以iSCSI流的方式直接写入磁盘阵列。
这一技术路线保证了系统具有良好的清晰度、较少的管理设备资源占用、完全实时、一流的网络功能等诸多特点,采用了先进的数字图像技术,为系统扩展应用打好基础,系统建成后在很长时间内不会被淘汰。
1.3.3.实用性原则
系统的建设应以实用性为基本原则。
系统功能必须满足监、控、存、查、管、用的基本要求,硬件和软件平台界面友好、易学易用、使用方便、图像清晰;
采用统一的系统标准和通信协议,使整个系统中各个子系统间能互联互控,充分发挥整个系统的功能。
1.3.4.可靠性原则
保证安防监控系统安全、正确地完成相应功能,保证系统的完整性、正确性和可恢复性,系统的不稳定因素要从硬件、软件系统协同运行中给予充分的防止。
如有发生也应做到可即时地恢复,所有产品均具有正式的出厂合格证明和权威机构的质量认证。
本系统的规模无论在网络、系统平台,还是在系统应用方面都具有相当的规模,系统的运行可靠性是主要性能之一。
保证对系统提供24小时不间断服务。
1.3.5.可扩展性原则
可扩展性原则主要体现在系统横向和纵向的扩展能力上。
在系统横向扩展方面,智能视频监控系统在满足当前视频监控需求的基础上,应该非常方便的扩展容量,可方便实现更大容量的视频监控系统。
在纵向扩展方面,视频监控系统具有良好的兼容性和通用的软硬件接口,用户可在其基础上进行二次功能开发(如图像智能分析等)。
随着系统以后的扩展,用户容量将会不断扩大,新的业务功能的要求将会层出不穷。
这要求系统具备良好的可扩展性,所以在系统建设的初期,首先立足于近期的应用需求进行系统配置,而以系统的可扩展性来保证今后5~10年内的发展需求。
1.3.6.安全保密性原则
整个信息系统安全的问题,是系统建设中一个优先考虑的关键,所以整个系统数据要充分安全,要严格实行操作按级管理,对关键数据实施特殊保护,各种操作要做好记录,便于查找。
图像传输网络的建设需符合公安部的有关规定,充分考虑网络的安全性和保密性。
由于本系统涉及到对商业场所的实时监控、数据传输量大及使用人员多,故安全性和保密性就显得十分突出和重要。
在考虑系统的安全性和保密性时,除应考虑各种外界干扰外,还需在各个环节提供安全、保密措施。
1.4.系统设计依据
系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。
本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行:
Ø
国家标准GB50198-94,《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
信息产业部和广电总局有关中国电视制式要求
GA/T75-94安全防范工程程序和要求
国家标准GB50057-94,《建筑物防雷设计规范》
国家标准GB7450-87,《电子设备雷击保护导则》
国家标准GB50348-2004,《安全防范工程技术规范》
国家标准GB12663-90,《防盗报警控制器通用技术条件》
国家标准GB50198-96,《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》
国家标准GBJZ32-90-92,《中国电器安装工程施工及验收规范》
国家标准GBJ115-87,《工业电视系统工程技术规范》
《安全防范工程技术规范》(GB50348-2004)
《视频安防监控系统技术要求》(GA/T367-2001)
《安全防范系统验收规则》(GA308-2001)
《安全防范工程程序与要求》(GA/T75-94)
《防盗报警控制器通用技术条件》(GB12663-90)
《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198-96)
《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)
《中国电器安装工程施工及验收规范》(GBJZ32-90-92)
《信息技术客户通用电缆铺设要求》(ISO/IEC11801)
《工业电视系统工程技术规范》(GBJ115-87)
《视音频编解码标准——视听对象的编码(6部分)》(ISO/IEC14496)
《工业企业扩音通信系统工程设计规程》(CECS62-94)
《工业企业通信工程设计图形及文字符号标准》(ECS37-91)
《广播传音电缆线路工程建设技术规范》(GY5053-94)
《安全防范系统通用图形符号》(GA/T74-2000)
《城市地理空间框架数据标准》(CJJ103-2004)
2.系统总体架构设计
2.1.系统架构设计
系统采用模块化设计思路,分为IP网络摄像机、传输交换系统、NVR网络视频录像机、Monitorlite系统管理软件4大部件。
1、IP网络摄像机
IP网络摄像机为一体化设备,通过感光元件及ISP芯片采集前端监控点视频图像,经过H.264、H.264HP、MPEG-4、MPEG-2等编码格式进行编码,提供D1、720P、1080P等各种规格的前端视频采集效果。
通过实时流和存储流双流设计,可以根据用户需求任意调整码流,根据网络环境可实现灵活的监看及存储应用。
并采用电信级制造工艺,可以基于各种网络环境高质量、可靠的满足各类网络监控前端采集、存储和解码的需求。
2、传输交换系统
数字视频监控系统通过标准以太网实现系统媒体流及信令流的承载。
通过网络交换机实现前端网络视频资源的接入及转发。
由于监控系统对于承载网络带宽及可靠性的要求,建议选择高性能企业级交换机产品搭建监控承载网。
通过设备自身安全特性和防火墙等实现对边界安全接入的控制,同时可通过网络本身的设备、协议冗余保证整个监控网络的稳定性。
3、NVR网络视频录像机
NVR网络视频录像机设备同时具备高性能可靠存储及灵活易用管理平台功能。
通过管理设备的高度融合,大大简化监控系统的部署及维护工作,降低整体拥有成本。
NVR设备融合IP存储技术和数据管理系统,可以基于统一平台满足不同存储质量、容量和服务质量的需求。
可以提供RAID技术实现完善的备份机制和存储生命周期管理功能,基于iSCSI实现块直存可大大提高存储系统性能及调用速度。
NVR设备融合视频管理、数据管理及B/S客户端软件,可实现监控系统资源集中认证、注册、配置、控制、报警转发控制等完善的管理功能。
客户端可以提供友好方便的人机界面功能,包括监控对象的实时监视监听、查询、云台控制、接警处理。
4、Monitorlite系统管理软件
MonitorLite系统管理软件是宇视针对中小型安防监控应用开发的视频监控管理软件,集用户认证、视频管理、设备管理、控制管理、任务管理、日志管理、报警管理、电子地图、电视墙管理功能于一身,可以满足各种中小型安防视频监控系统的应用。
2.2.监控建设模式分析
2.2.1.模拟视频监控系统
模拟视频监控系统的发展较早,目前常被称为第一代监控系统。
模拟监控系统是以视频矩阵、分割器、录像机为核心,辅以其他传感器的模拟信号传输、控制、处理系统。
模拟监控系统采用视频切换矩阵连网,多路数视频光端机上传视频图像。
系统主要特点是:
视频、音频信号的采集、传输、存储均为模拟形式,一定距离范围内图像质量保持得很好。
传统的模拟校园视频监控系统有局限性。
首先,模拟视频监控系统中所存储的视频图像信号是未经压缩的模拟信号,需要使用大量录像带,成本高、占空间且不易保存;
第二,模拟视频监控系统在进行长延时录像时的图像质量较差,检索时需要在录像带上反复进退查找,难度大、不易使用,第三,与信息系统无法交换数据,难于和平安校园的各种数据库兼容,无法进行统一的管理,应用的灵活性较差。
由于模拟视频监控系统这些自身难以克服的缺点,无法达到大规模校园监控系统的要求,在系统建设过程中需要逐步淘汰或者进行升级改造。
2.2.2.模数结合的视频监控系统
数字硬盘录像机(DVR)应用到模拟监控系统中,将传统的模拟视频信号转换为数字信号,通过计算机网络来传输,这就形成了模数结合的监控系统,实现了视频/音频的数字化、系统的网络化、应用的多媒体化和管理的智能化。
模数结合监控系统的报警信号和视音频信号的接入、图像的切换和前端设备的控制主要采用模拟切换矩阵,图像的记录采用数字方式,图像数字化后通过计算机网络传输。
模数结合的视频监控系统存在诸多问题:
“矩阵+DVR”是两套系统组合。
矩阵作为实时查看设备,起到控制、切换作用;
DVR作为数字存储设备。
两套系统之间没有相互控制、统一管理的机制,仅仅是两套系统的组合。
标准化问题对于安防监控系统,在设计之初,就要充分的考虑到系统的扩容的便利性。
除在大楼建设初期设计的一些监控摄像点外,可能会随着监控要求的变化随时增加一些监控探头,如设置在停车场,公共活动场所或者室外环境。
矩阵协议目前没有形成国际标准化,不同厂家的矩阵难以实现互通,对后期扩容造成隐患。
视频存储问题在模数结合的视频监控系统中采用DVR作为存储介质,但是DVR没有采用RAID、不支持硬盘热插拔,使得DVR难以为平安校园的视频监控的事后取证提供高可靠性、稳定性的历史文件。
同时由于视频文件分散在不同设备上,难以形成统一管理和视频数据综合利用,例如图像识别等应用。
管理能力问题DVR+矩阵方式的布线非常复杂,超过150路时,非常占空间,管理复杂。
2.2.3.基于IMOS的IP智能监控架构
目前,整个安防监控系统已经进入了网络监控的时代,各行业联网监控需求的快速增长,对传统的监控厂商提出了全新的要求。
传统监控厂商由于能力限制,很难涉足开发综合安防系统的各个方面,在实现网络监控需求时其重点还是在各个子系统之上去考虑上层软件的设计。
当监控场所面积越来越大,分区越来越多,而使得监控范围不断扩大,海量的视频存储需求不断增加,业务需求越来越复杂和灵活时,由于传统监控厂商无法从网络监控的整体架构角度对所有网络监控的组件进行优化,只能依靠上层软件被动的去整合异构非标的硬件、不同厂商存储、网络等,系统设计已经存在一些不可逾越的瓶颈。
因此,才会出现依靠流媒体服务器、网络转存服务器、设备代理服务器等组件来实现不同异构设备之间的媒体处理和信令处理,当面对海量多媒体信息管理存储的需求,这些设备的集群、负载均衡、故障倒换等可靠性设计以及其整体架构的性能瓶颈已经成为阻碍安防监控发展的重要因素。
安防视频监控更多是作为单位日常业务系统的一部分,和视频监控、语音通信、即时通信、视频信息发布等各种多媒体系统的融合需求也逐步增多,同时需要对大量的多媒体数据进行保存和按需检索,这种多媒体融合应用的发展趋势正是全行业的业务管理向着多媒体化方向发展的必然结果。
面对安防监控的视频存储和多媒体融合管理需求的不断增加,传统监控厂商和集成商由于在网络、多媒体、存储等网络监控新增组件技术积累方面的匮乏,正面临前所未有的挑战,一方面需要保持在局部市场的盈利能力,另一方面还要投入大量的研发资源满足安防监控市场对海量监控管理可靠性、稳定性、多媒体管理不断增长的需求。
宇视科技针对网络监控和多媒体融合管理的需求,推出了定位于IP多媒体基础软件平台的IMOS(IPMultimediaOperationSystem-IP多媒体操作系统),IMOS本质上是一个通用的支撑多媒体综合监控、会议通信、语音通信、信息发布应用的中间件平台,即可以支撑宇视科技管理平台组件也可以支撑宇视科技的多媒体编解码终端设备和多媒体应用存储设备,IMOS基于联网监控需求对整个校园监控系统的所有组件进行融合优化,满足安防监控系统的全局看、控、存、管、用业务需求,它的出现能够解决当前安防监控系统不可逾越的瓶颈,满足多媒体融合应用的需求,同时更好的支持合作伙伴面对客户提供个性化增值应用解决方案。
2.3.系统组网拓扑
本方案设计拓扑如下:
系统结构图
如上图所示,此系统规模有限,前端图像采集摄像机有13台网络枪机和半球,即那可中心采用1台24口千兆交换机即可,剩余端口可接入中心设备,如:
解码器、视频存储主机、操作键盘、工作站等设备。
总控中心配置的Monitorlite管理软件是视频监控管理软件,集用户认证、视频管理、设备管理、控制管理、任务管理、日志管理、报警管理、电子地图、电视墙管理功能于一身。
总中心配置4台46寸高清拼接显示器,通过2台8路高清解码器,进行2*2拼接显示。
总控中心部署一台网络键盘对视频图像切换上墙显示等便利操作。
总控中心部署NVR网络视频存储主机,对前端视频图像的保存,每天存储24小时,保存30天。
所有接入图像进行实时存储。
3.系统前端设计
对于视频监控系统来说,前端产品的选型直接关系到整个系统的效果,也直接影响到用户的使用情况,根据项目需求,前端设计方式如下:
●室外摄像机采用具有高清一体化枪机进行图像采集,分辨率质量达到720P(1280*720);
●室内采用具有9:
16走廊模式的的枪机或半球网络摄像机进行图像采集,分辨率质量达到720P(1280*720);
3.1.宇视网络摄像机特色
网络摄像机(IPC)无论枪、半球还是球机,均由镜头+Sensor(传感器)+ISP(图像信号处理)+编码+网络接口和结构组成。
简单来说一个IPC是由光学属性+IP属性(编码和网络)+结构属性构成:
光学属性方面,在标清向高清的转型过程中,同样的Sensor大小上承载了更多的像素,低照度、宽动态、强光抑制等光学属性上的命题是整个产品链共同面临的新问题,因此光学的好坏,在高清时代必然是新一轮的竞争局势。
IP编码属性方面,从模拟到数字的转型过程中,编码压缩技术对于传统模拟摄像机的厂商来说是个全新的领域,在这个转型过程中,有些厂商消声匿迹了,有些厂商高清流畅度不够,有些厂商码流过大,而在编码领域有着多年积累的厂商,其编码优势就突显出来了。
IP网络属性方面,从接口同轴到IP的转型过程中,变化的不仅仅是接口形态,基于网络的承载而引发的产品应用场景的巨变,使得网络属性成为IPC的全新命题:
如何解决网络丢包后图像卡顿和冻结的问题;
如何解决突发事件发生时,大量客户端调用同一图像的大流量并发访问问题;
如何解决和其他业务共占网络资源时,IPC获得恰当优先级的问题;
如何解决上百路IPC统一配置、统一升级、统一管理的问题等等,都需要网络摄像机厂商充分考虑。
结构属性方面,任何一个电子类的产品都有结构属性,摄像机结构设计的好坏直接关系到摄像机的部署便利性、可靠性和使用年限。
更不可回避的是,质量与成本,就像是矛与盾,之间的对立与冲突时刻考验着一个厂商的价值观、社会责任观与研发功力。
那对于一款优秀的IPC来说,上述属性的比例又是怎样的呢?
从当今高清IPC的项目几乎逢单必测可以看出,绝大多数人在认识IPC尤其是高清IPC时最看重的是图像效果,色彩是否鲜艳,图像是否可以看清一些细节等等。
当然,作为最直观的属性,输出高清图像质量是一个好IPC的最基本要素,但是,一定不是全部!
据工程商统计,现网IPC运行中最大的三个问题:
1.IPC实际图像表现不如当初测试之时的表现;
2.IPC易出现设备故障,需要更换;
3.和网络相关的问题,如图象卡顿,延时等易出现监控设备供应商和网络服务供应商的扯皮。
认识了网络摄像机,我们再来回答文章开头提出的三个问题:
网络摄像机和模拟摄像机最大的不同在于其IP属性,如果说IP编码和IP网络技术的多年积累成为宇视科技在2010年进入网络摄像机领域的垫脚石,那么2010年这个被业界称作为“高清元年”的时间点不仅推动了整个产业由标清向高清的转型,也推动了宇视科技强力切入IPC视频监控的最前端。
从2010年中推出首款高清枪机,2011年中推出首款高清半球、球机,到2012年初完成12款基本款型布局,再到现在80多款不同的IPC款型,42项匠人型革新技术,宇视科技始终围绕着“无微不至:
不仅仅是卓越高清”的核心理念和产品定位稳步发展。
在光学属性上,新一代的IPC平台采用业界最新的背照式CMOS方案,配合宇视独有的SDEA智能曝光校正技术,可实现720P和1080P的超低照度彩色监控;
屡屡在和国外知名品牌的测试PK中拔得头筹,并且专利的场景自适应技术可保障测试效果和实际开局全自动模式下的效果一样。
在编码属性上,新一代的IPC可提供H.264标准的最高档次编码,同样画质所需带宽可比传统方案的节省1/3以上,从而降低了整个高清方案所需配套的网络部署需求和存储介质容量的需求;
在网络属性上,除了IPC集成业界最丰富的业务接口、支持组播、SNMP统一网管、UNP网络穿越、iSCSI双直存、网络自适应等网络技术优势外,宇视科技在售前监控网络架构规划,开局网络配置,售后网络故障排除等网络服务上的优势得天独厚且无微不至;
在品质结构上,IPC的芯片选型、工业设计、防护设计在产品规划之初就定义了明确的专业产品定位,并严格遵循电信级产品品质的开发鉴定流程,无论是枪机加固铸铝外壳、半球EMCClassB、球机极温宽压,还是全系列的6KV防雷、业界首创全天候球,无一不证明这--宇视IPC的品质不是口号,而是设计和管理出来的。
4.监控中心和分控中心图像显示系统设计
4.1.中心控制室
监控中心控制室包括电视墙和控制台两个部分。
中心屏显系统:
由4块(
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