智能化系统方案技术部分Word格式.docx
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⏹《建筑智能化系统工程实施及验收规范》DB32/366-99
⏹《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92
⏹《中国人民共和国公共安全行业标准》GA/T70-94
⏹《中国人民共和国公共安全行业标准》GA/T75-94
⏹《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94
⏹《安全防范系统验收细则》GA308-2001
⏹《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-2000
⏹《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
⏹《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
⏹《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
⏹《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000
⏹《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92
⏹《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87
⏹《电视监控工程程序与要求》GA/T75-94
⏹《电视监控工程费用概预算编制办法》GA/T70-94
⏹《防盗报警控制器通用技术条件》GB12663-90
⏹《民用闭路电视监控系统工程技术规范》GB50198-94
⏹《中华人民共和国公安部行业标准》GA27-92
第二章
监控系统总体设计
2.1需求分析
整个监控系统建设中需要实现的功能包括:
前端视频采集,信号传输,网络视频存储,中心监控主机统一管理调度监控资源,视频实时显示等。
针对以上系统需求,本系统设计方案的技术要点、功能和产品选型均满足项目的技术要求,针对需求中的各要点,给出更加详尽的解决方案。
硬件部分
本系统由前端网络高清摄像机、网络信号传输及供电设备、NVR录像机、显示器组成。
⏹摄像机
共设计96个摄像机,其中地上红外枪机21个,地下车库红外枪机37个,楼道内半球摄像机11个,电梯用迷你半球摄像机24个,小区出入口车牌摄像机3个,保证对监控区域的有效覆盖,昼夜能看清监控区域的人员活动和现场安全情况及行人体貌特征重点部位(小区西侧及北侧院墙,会所步行道南大门地上出入口,消防主干道及行车支路,住宅楼内电梯及楼体卡口,地下车库主入口及内部主要干道等),重点布放,三处主入口实现进出车牌及人员昼夜高清监控,详细安装位置见图纸。
⏹光纤传输和网络
由于各监控点分布比较分散且相距中心距离不等,超过75米距离采用光纤集中传输的设计方法将前端摄像机的视频信号通过光纤传输到监控中心,监控室附近周边的通过网线传输至监控中心。
布线考虑后期可根据物业要求能实现南大门保卫室人员与会所北侧保卫室人员,对重点区域实现各自分区监控。
⏹NVR网络硬盘录像机
根据集中存储、集中管理的设计理念,选择NVR作为存储设备。
本项目需部署64路网络硬盘录像机2台。
⏹显示器
中心采用2台22寸液晶显示器对监控图像进行显示,做到画面清晰、色彩明亮,显示器显示效果1920*1080高清显示。
客户端软件管理部分(网络客户端)
软件对应于硬件能完成的相关监控操作功能。
包含实时预览、远程控制、录像存储、录像回放、设备管理、用户管理等等。
⏹设备管理模块负责对IP前端进行统一配置、管理;
⏹预览回放模块负责实时视频监控(含云镜控制)与录像文件检索回放;
⏹录像管理模块负责对IP前端录像计划进行统一部署,启停录像;
⏹用户管理模块负责对登陆系统的用户权限进行分配。
第三章监控系统架构设计及规划说明
3.1系统架构
3.1.1监控系统架构
小区前端安装网络高清摄像机,前端摄像机采集的视频信号经过光纤传输,在监控中心进行网络汇集;
机房设置NVR录像机,进行前端视频的存储、视频的分发、设备报警的管理、视频的实时监控、控制、回放等;
网络视频信号通过液晶显示器显示,可以通过客户端访问监看。
架构示意图:
3.2图像采集
作为监控系统的视频源头,摄像机对整套监控系统起着至关重要的作用。
对摄像机的基本要求是:
图像清晰真实、适应复杂环境、安装调试简便。
1.图像真实清晰——摄像机种类很多,其本源是内部核心部件“图像传感器+数字处理芯片”,针对不同的行业有完全不同的优化方案。
比如:
广播电视系统的图像处理偏艳丽,这是符合观众的视觉需求。
相对而言,视频监控系统对图像的要求是真实还原,尤其是图像的色彩应与现场一致,比如:
人的肤色、衣着颜色、车辆颜色等。
其次,图像清晰度主要取决于图像传感器线数,线数越高,图像解析力越高,能获取更多的图像细节。
此外镜头倍数也将影响用户捕获图像的景深,广角取景能获取全景概况,长焦取景能获取人脸面部特征,因此,用户对图像要求与使用场景密切相关。
当然,在特殊场景下还需要特殊功能进行匹配,比如:
超低照度、逆光等等。
2.适应复杂环境——与NVR、交换机所处环境不同,摄像机一般都置于风吹日晒的环境下,天气变化都会影响摄像机的工作。
耐高温、抗雷击、防水防尘等应达到相关指标,摄像机应该能在恶劣环境下正常工作。
室外摄像机护罩内应该有加热、除湿等装置,防水防尘级别应该达到IP66,内部电路应该具备防浪涌保护设计,抗3000V雷击。
为了满足夜间无光环境下的实时监控并保证画面质量,摄像机本身还要带有红外补光功能。
3.安装调试简便——摄像机多安装于难以摘取的位置,因此使用过程中的再度调试是较麻烦的,增加维护成本。
摄像机应该提供远程登录操作界面供用户远程调试及参数修改。
3.3数据传输
随着联网监控需求的兴起,模拟系统联网的局限性凸显出来,基于IP网的联网监控成为主流趋势。
与模拟传输系统相比,IP网络受干扰的可能性较小。
下文将描述网络视频监控系统对网络提出的要求,以及部分与用户息息相关的网络技术对网络视频监控的影响。
●带宽和吞吐量
对网络视频监控而言,带宽是最基本的要求,带宽表示运输数据的电路容量,通常以比特/秒来表示。
考虑IP包涉及包头包尾开销,按25%计算,单路1080P画质按4-5M预留带宽。
除带宽量化要求以外,IP网采用包交换的固有缺陷是逻辑链路、带宽争用,网络下载等业务占据大量网络带宽,网络流量突然增大导致关键数据无法及时传输,交换机的交换能力不能保障正常通讯,视频监控数据包大量丢失,视频图像出现马赛克、画面停顿。
我们建议用户将监控系统与业务系统物理隔离或者逻辑隔离,交换设备应具备带宽管理等QoS策略,确保为监控系统提供可靠的网络链路和带宽。
可避免突发流量导致的监控画面失真、设备掉线、马赛克画面、响应迟缓、帧丢失等等。
但是用户似乎忽视了一个问题,在带宽保证的前提下,传输质量不一定就高,根源就是交换设备的吞吐量,指单位时间内无错误传送的数据量,单位是分组/秒(pps)。
典型模型如下:
实际测试环境下,当负载超过容量(带宽)时,吞吐量下降,TCP包重传次数加大,网络节点出现拥塞,丢包率上升,恶性循环,因此在选择交换设备时,吞吐量依旧是一个需要注意的参数。
●网络延迟和时间抖动
数据包延迟不一致,将导致图像与声音不同步。
而数据流的包丢失和包失序将导致图像与声音抖动。
当丢包率为1%时,图像可能出现“发虚”现象,声音开始出现停顿;
当达到2%~3%丢包率时或200ms的时间抖动将导致视频信号无法传输。
上述问题是用户在使用过程经常受困的,造成“延迟”的因素有:
设备延迟:
编码设备的编码延迟、交换设备的交换延迟、解码设备的解码延迟。
发送延迟:
编码设备将数字数据放到传输线上的所需时间。
传播延迟:
信号在电缆或光纤中传输延迟,其传输速度约为真空中传播速度的2/3。
可以看出,仅仅标称某一部分的延迟很小并不能完全决定整体延迟,因此,我们愿意配合用户调节编码延迟、解码延迟,而用户自身应注意交换设备及交换链路的延迟。
但减小延迟在网络拥塞时将损失视频流畅性,因而建议用户根据自身具体使用要求进行多方面同步调节,以达到理想要求,迷信“优秀的网络设备无所不能”并非可选之举,实事求是的态度和为用户着想的理念更容易赢得尊重。
●网络设计及规划
一个良好的网络设计和长期规划将对持续的视频监控系统产生深远影响。
网络至下而上建设应该是具备层次化的,能清晰明了地辨别接入层设备、汇聚层设备、核心层设备。
网络平面应该是折叠式的,分支与分支之间的建设是相同的,以便维护人员到任何一个点都能迅速开展配置维护工作。
网络核心层部分应该是具备冗余的,以防止断链后服务器停止响应。
出于安全考虑,网络设计是应该没有后门的,以防止恶意侵袭。
网络规模是可扩展的,新入设备只影响与其挂接的交换设备,规模扩展至2~3倍,核心设备是无需变更的。
在本监控系统设计中,根据项目实际情况,前端摄像机到监控中心的传输全部采用高清光端机来实现,监控中心机房内的网络交换机采用千兆交换机。
3.4存储设备
3.4.1NVR
现阶段的市场以网络DVR为主流应用,同时,在局部也有纯IP架构的视频监控应用开始实施。
目前IP摄像机解决方案是DVR应用的一个补充,随着市场需求和产品技术的演变,其应用面会逐步扩大。
海康威视新一代NVR:
DS-8664N-XT系列具备接入IP摄像机/球机的能力。
DS-8664N-XT系列网络硬盘录像机是海康威视自主研发的数字接入网络硬盘录像机,它融合了多项专利技术,采用了多项IT高新技术,支持16个盘位、如视频编解码技术、嵌入式系统技术、存储技术、网络技术等。
DS-8664N-XT系列网络硬盘录像机是海康威视凭借在数码监控领域厚实的专业技术,以及对视频监控数字化、网络化、智能化需求的理解,最新开发的高性价比数码监控产品,可联网组成一个强大的安全防范系统。
3.4.2NVR特点
承接传统嵌入式网络硬盘录像机的主要特点:
●磁盘预分配技术
在传统的磁盘读写操作中,创建/删除文件不仅需要修改分区表,还会产生磁盘碎片。
海康威视独特的磁盘预分配技术在写录像时采用索引进行文件管理,覆盖录像操作不涉及文件的删除和创建,让磁头只在数据区划动,而不进入核心FAT表区,即使突然断电等意外现象发生,磁头伤及盘片,也不会导致整块硬盘损坏,大大增强了数据的可靠性。
不存在频繁地删除、新建操作,保障硬盘长期运行不产生磁盘碎片,大大提升文件的写入、读取速度。
存满后可自动覆盖起始空间,以实现无人干预的情况下持续录像。
●S.M.A.R.T技术
业界首家引入S.M.A.R.T信息报警机制,利用磁盘自身的S.M.A.R.T信息判断磁盘的运行状况。
能在发生故障以前,了解磁盘的异常信息,最大限度地保护数据,使数据可能丢失的几率降到最低。
错误盘自动跳过,不影响不终止录像,更新盘自动加入录像过程,无需人工调整。
●非工作盘自动休眠
业界首家引入非工作盘休眠技术,既能节约大量电力资源,又能大大减少机内热量,提升整机的稳定性,延长硬盘的使用寿命。
NVR独有特点:
⏹可接IP摄像机
⏹支持高清图像的存储与回放
⏹不同通道可设定不同的录像保存周期
⏹支持定时和事件两组视频编码参数
⏹支持冗余录像
⏹支持硬盘盘组管理
⏹支持NTP(网络校时)、SADP(自动搜索IP地址)协议
3.4.3存储要求
监控中心配备2台DS-8664N-XT系列NVR作为存储设备,根据相应的前端摄像机数量合理选择硬盘容量和数量,可以满足录像30天的系统要求。
3.5集中管理客户端应用软件
3.5.1软件概述
海康威视长期关注中小视频监控系统,并致力于中小视频监控系统软件平台的开发,和众多合作伙伴一同深入挖掘监控的核心内容,随着IP前端的不断推广,IP监控系统应用逐渐推广,基于这样的背景下,海康威视推出了适用于新一代混合型网络硬盘录像机、网络视频服务器、IPCamera与IPDome等IP前端设备的中小型IP监控系统管理套件:
网络视频监控软件-4200(以下简称客户端)。
它能很好的完成以下功能:
⏹视频、音频实时预览(最多64画面分割)、回放;
⏹远程点播集成远程回放、VOD点播,客户端智能判断;
同时也支持多路同步回放;
⏹支持远程点播界面双屏功能;
⏹支持软件推出时记忆播放通道与窗口的对应关系功能;
⏹海量数据分布式存储,集中管理;
⏹最多支持16个集中存储服务器进行集中存储;
⏹集中管理、配置IP前端,可添加、删除IP前端,修改参数等;
⏹远程访问与控制IP前端设备,包括:
云台控制,聚焦,变倍等;
⏹广泛报警接入,联动报警输出,报警信息主动上传,报警输出名称可自定义;
⏹用户权限统一分配,具备登陆、验证;
⏹电子地图热点、热区联动效应;
同时,具备以下优秀的性能:
⏹实用性
――以客户需求为宗旨,摒弃华而不实的功能,
⏹适应性
――对行业用户的特有功能进行定制,以适应用户的特殊需求
⏹可靠性
――选用的硬件、软件均具备数万甚至十万平均无故障时间,并为关键设备、关键部件设计冗余备份
⏹安全性
――鉴于监控系统特殊性,安全保密工作尤为重要,从网络建设、平台验证、设备加密等立体化保障系统安全
⏹先进性
――严格遵循系统工程的设计准则,科学合理地设计,最大程度地采用成熟、可继承、具备广阔发展前景的先进技术,使系统在未来数年内不落后,保护用户投资
⏹开放性、易扩展性
――严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准,确保系统之间的透明性和互联互通;
在系统设计时,合理预测未来扩容需求,科学设计余量
⏹易管理性、易维护性
――支持Windows操作系统,支持数种国际通用语言,支持全中文管理界面,具有完善的使用手册和帮助文档,自动检测网内设备运行状态,以图文结合方式列出设备异常情况,辅助管理人员排查处理
3.5.2设备管理
客户端能集中管理所有前端设备,一方面能综合管理,及时有效地了解设备状态,另一方面可简化操作,易于维护。
客户端以高效的数据库形式保存:
⏹创建监控区域,添加IPC或IPDome等前端设备;
⏹可添加、更改、删除各种设备的配置信息,最大可管理50台设备;
⏹根据实际物理范围来划分“区域”,前端设备归属在相应区域内,为方便用户未来的管理,支持设备名自定义;
⏹设备状态一览无遗,包括:
监控点编号、录像与否、视频信号丢失与否、硬件状态正常与否、并发连接数、通道当前码率、SD卡状态;
⏹集中管理服务信息(流媒体服务、硬解码服务等);
⏹
3.5.3预览回放
预览、回放功能分为两类:
本地与远程。
⏹本地预览
本地方式多指通过HybridDVR的Vout或VGA口输出模拟视频流,包括预览实时流和本地硬盘存储的压缩视频数据经本地解码输出。
多用于单台设备调试、网络断裂无法访问的时候,实现监控无空白,预览图像质量最高可达720P(如接高清网络摄像机),并且支持16路同步回放功能。
考虑系统的安全性,防止恶意访问、修改,HybridDVR操作实行访问权限验证制。
只有具备本地操作权限的用户才可实现预览,其访问权限细化至通道,例如:
有的用户只能查看其中某几路通道。
权限分配可通过网络远程配置实现。
⏹远程预览
远程可采取直连模式和流媒体转发模式。
是否部署流媒体服务器由管理中心决定,是否启用流媒体服务器由本级控制中心决定。
预览功能
分屏
在预览时提供完善的画面切换机制,包括多分屏、轮巡等。
多分屏支持4、5+1、7+1、9、8+2、12+1、16+1、17+2、21+1、32等等,最大支持64分屏。
一键功能
将预览频率较高的通道加入快捷播放列表,预览状态下直接点“播放”键将快捷表内所有通道打开,若通道数量多于分屏数量,可按轮巡方式显示。
轮巡
丰富的轮巡方式支持单画面轮巡、多画面自动轮巡,轮巡间隔、画面分割方式均可定义,涵盖用户在预览时的所有常用功能。
分组
为了契合用户使用习惯,提供分组功能。
用户可将分类属性相似的通道加入同一个分组内,比如:
财务室组,内含所有财务室的监控通道,与它们所处物理位置无关。
资源调节
主机处理资源不够时,解码时可选择丢弃一个B帧或丢弃两个B帧。
因为B帧不是关键帧,所以丢弃以后不会影响解码。
在解码图像满足用户要求的情况下,可减小主机处理压力。
当网络质量较差时,TCP连接丢包重传不断发生,为了确保图像的流畅性,可适当增大缓存区空间;
相反,若网络质量较好,可适当减小缓存空间以提高实时性。
视频参数调节
考虑现场环境光线明暗、色温、色差对画面的影响,除了利用摄像机自身的处理电路还原较为真实的画面以外,监控端还提供亮度、对比度、饱和度、色度的调节,使显示画面色彩明快,符合人眼的感官需求。
抓拍
监控人员发现其关心的事件,还能快速抓图。
将文件保存在客户端电脑上,便于及时查阅。
本地回放
通过客户端的本地回放界面,按通道检索通过客户端软件保存在本地PC机或服务器的录像文件,进行本地回放,同时通过时间轴界面进行时间定位,方便用户使用,支持4路同步回放。
远程点播
客户端软件新增添的VOD远程点播功能,将从集中存储服务器或混合型网络硬盘录像机上按通道查找录像文件,同时也可通过时间轴来定位回放时间,支持4路同步回放。
3.5.4录像存储
本地录像
用户通过客户端直接访问IP摄像机/球机时可设置本地录像计划,将在IP前端已经经过编码的视音频数据流保存在安装客户端软件的PC机或服务器上,对于前端IP摄像机/球机点位较少的用户,使用起来较为方便。
NVR模式录像
网络视频监控软件4200拥有NVR模式录像功能,客户端软件可远程配置设备在NVR存储服务器上的录像计划,并可以远程点播NVR服务器上的录像资料。
存储服务器软件实现对监控录像数据的统一保存,它通过直接连接设备或者通过流媒体服务器获取视频数据流,并以数据块的方式保存在预分配的磁盘空间中,通过磁盘数据的索引文件保存录像数据信息。
同时内置VOD服务器,并提供录像数据的远程查询接口,实现录像数据的远程点播。
通过设置录像计划,存储服务器在设定的时间段对特定的监控视频进行录像,实现了视频录像的集中存储。
它主要应用于以下两种情况:
1.客户端分布式运行在网络上不同的地方,通过存储服务器实现对实时监控视频的录像数据的集中管理;
2.当DVR设备没有配置硬盘时,通过存储服务器进行录像。
存储服务器作为网络监控系统的一部分,功能相对单一,专注于对监控视频数据进行集中保存。
它主要具备以下几个功能:
1.支持对磁盘分区进行分组,采用磁盘预分配技术对录像数据进行管理
2.支持对服务器的基本运行参数进行调整
3.支持以半小时为单位设置录像计划
4.提供完整录像计划管理界面
5.内建VOD服务器,支持录像数据的远程查询和点播功能
6.支持远程设置录像计划、启停录像等
3.5.5远程控制
远程控制内容包括远程配置IP前端设备参数、远程控制云台/球机等等。
在远程参数配置界面下,可对前端IPC、IP球机、NVR进行设备参数、通道参数、网络参数、串口参数、报警参数等基本参数进行设置,并可对其进行用户管理、硬盘格式化和远程升级。
在预览界面下通过云台控制按钮群,包括四向导航键,雨刷、灯光启动键,调焦、聚焦、光圈键,巡航路径调用键进行远程控制。
控制包均以IP方式传输。
因为控制流对实时性的要求高,而且数据量小,一般不成为网络超载的原因,顾采用视频流与控制流分离的原则,控制流直接下发,不穿越流媒体服务器,减小中间环节造成的延迟。
3.5.6报警联动
支持手动紧急按钮、烟雾探测探头等方式接入IP前端。
客户端可集中配置所有报警接入方式,布防时间,报警联动处理。
可手动进行布防、撤防控制。
同时,提供与监控系统息息相关的所有可能发生的预警机制,包括硬盘满报警、硬盘错报警、视频丢失报警、遮挡报警、非法访问报警、移动侦测报警。
所有报警均可联动PTZ球机、联动事件录像(需支持SD卡)、报警信息主动上传客户端、将视频画面弹出到客户端显示器。
支持完善的报警日志查询方式,可快速定位出错事件。
同时提供完善的录像回放机制,按时间、事件等方式快速查阅异常时的录像文件。
3.5.7电子地图
电子地图应用于报警联动,便于用户快速发现报警位置及报警原因,通过弹出视频进行现场预览,通过语音对讲指挥现场,通过联动录像便于事后取证。
⏹支持设置热区,联动下层更详细地图
⏹支持设置热点,联动监控点闪烁
⏹支持设置报警点,联动报警量闪烁
3.5.8维护管理
日志维护
通过日志管理界面可进行系统日志、操作日志、报警日志、远程日志的查询和备份
⏹对来自前端的报警信息进行分类,记入到日志中;
⏹提供操作日志、报警日志的查询,最长保存周期为1个月;
⏹提供设备日志的查询,按时间,类型,时间&
类型的方式进行搜索,时间可细化至秒级,类型分主类型和次类型,细化至具体操作;
权限管理
⏹采用明快的树状结构管理授权用户信息,可添加、更改、删除用户,可为每个用户设置独立权限,包括网络预览、云台控制、视频参数、远程回放、本地录像、语音对讲、远程配置;
⏹认证用户权限,授权用户在操作之前必须经过登陆验证,通过验证才允许操作,否则被拒绝。
操作信息记录到操作日志中;
第四章监控系统主要设备介绍
4.1海康200万红外
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