高清视频监控方案书.docx

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高清视频监控方案书

高清网络数字视频监控系统

方

案

书

深圳波粒科技股份有限公司

解决方案中心

项目概述

1.1.项目背景和建设目标

1.2.网络视频监控技术概述

●网络视频监控技术的演变

时至今日，业内普遍认为视频监控系统已经发展到第三代。

第一代视频监视系统指的是以VCR（VideoCassetteRecorders）为代表的传统CCTV系统，系统主要由模拟摄像机、专用电缆、视频切换矩阵、模拟监视器、模拟录像设备和盒式录像带等构成。

第一代系统存在很多明显的缺点，例如维护工作繁琐、无法进行远程访问、无法与其他安防系统（如门禁、周界防护等）有效集成、录像质量将会随着时间的推移下降等。

在上世纪90年代中期，以DVR（DigitalVideoRecorder）为代表的第二代视频监视系统出现在视频监视市场上。

DVR使用户可以将模拟的视频信号进行数字化，并存储在电脑硬盘而不是盒式录像带上。

数字化的存储大大提高了用户对录像信息的处理能力，用户可以通过DVR来控制摄像机的启闭，对于报警事件以及事前/事后报警信息的搜索也变得相对简单。

然而，DVR本身的处理能力限制使得其数字化处理能力被限制在是8~32路以内，一个项目往往需要许多台DVR设备，系统部署仍然很繁琐。

第三代系统指定就是目前正在蓬勃发展的网络化视频监视系统，又称为IP监视系统，它最早出现于2001年。

网络化视频监视系统从一开始就是针对在网络环境下使用而设计的，是完全数字化的系统，它基于标准的TCP/IP协议，能够通过局域网/无线网/互联网传输，布控区域大大超过了前两代系统；它采用开放式架构，可与门禁、报警、巡更、语音、MIS等系统无缝集成；它基于嵌入式技术，性能稳定，无需专人管理；它灵活性大大提高，监控场景可以实现任意组合,任意调用。

此外，网络化视频监控系统的出现，使高清化、智能化视频监控及其大规模应用成为可能，从而真正实现了视频监控技术的飞跃。

下表将网络视频监控系统与传统的模拟视频监控系统进行了详细的对比，从中可以更加具体的看出网络视频监控系统所具备的优势：

网络化视频监控系统与传统模拟监控系统的对比

对比内容

网络视频监控系统

传统模拟视频监控系统

访问方式

按需进行开路或闭路访问，使用任一台PC上标准的Web浏览器，您就可远程访问实时图像，并远程管理网络摄像机。

闭路，不能进行远程访问。

易用性

使用任一台PC上的标准Web浏览器，您就能够远程管理和查看图像。

网络摄像机可将图像记录在硬盘上，易于搜寻、易于存储，并且不会出现图像退化或磨损。

为安全起见，存储硬盘可安装在远程位置。

不能够进行远程管理或监控。

图像必须存储在录像磁带机上，所以需要不断更换以保持足够存储空间。

录制图像质量会随着存放时间的增长而下降。

录像机必须放置在摄像机附近，这可能会使未授权的人获取录像带。

图像质量

数字图像采用MJPEG、MPEG-4或H.264压缩格式，不会影响传输质量和存储质量，图像在创建后不会发生质量降低的情况。

当使用长电缆时，图像有可能会丢失，磁带的分辨率通常很低，录像的画面质量也会随时间推移而降低。

系统要求

通过网络传输实时视频所需的所有部件都已经集成在网络摄像机中，可以方便地将网络摄像机连接到网络，并能够从网络中的任一PC（处于任一地点）查看、录制和管理。

需要使用同轴电缆、多用复用器、视频或慢速拍摄录像机、专用音频线路、专用PTZ控制线路，以及本地放置的CRT（阴极射线管）监控器等众多复杂设备。

安装

只需方便地将网络摄像机连接到最近的网络，并分配一个IP地址。

将同轴电缆连接到每一台摄像机，并连接到多路复用器。

传输线

一条标准的UTP网线可同时从几百个网络传输图像。

一根电缆一次只能为一台摄像机传输视频信号，如果您有两台摄像机，就必须使用两根电缆，这往往意味着您需要把那些塞满厚重而危险的电缆的中继设备连接到位于本地的控制室当中。

可扩展性

您可轻松地将更多的网络摄像机添加到系统当中。

扩展工作非常困难，每个模拟摄像机都需要有专用的电缆，当使用长电缆时会影响到图像质量。

成本

用于高质量的网络电缆的花费通常比标准的同轴电缆要少30%到40%。

一根网络电缆能够同时支持上百台网络摄像机和其它设备。

基于IP的网络基础设施往往处于适当的位置，也就意味着您用于构建系统的成本可以降低到仅仅包括网络摄像机的成本。

同轴电缆非常昂贵，常用的RG5975欧姆的标准同轴电缆要比高质量网线贵30%到40%。

每个模拟摄像机都需要一根电缆，如果您有很多台摄像机，您就必须购买很多的电缆，并专门为这些电缆的安装和部署花钱。

人力和维护成本较高，此外系统建设成本还将包含模拟摄像机、录像机和录像带的费用。

●百万高清网络视频监控

在第三代网络视频监控系统中有两个代表性的产品，一个网络摄像机，一个是视频编码器。

其中视频编码器是一个能够将模拟视频信号转化为数字视频信号的产品，它的主要用途是实现对模拟视频监控系统进行数字化、智能化改造。

原有的模拟摄像机通过模拟视频电缆接入视频编码器，其图像经视频编码器进行数字化后，直接通过网线接入网络并传输给后端的监控系统。

网络摄像机通常也被称为IP摄像机，它们是一种高度集成化的产品，可以看作一台摄像机和一台微型服务器的结合体，是完全数字化的产品。

视频图像由其摄像机部分进行采集，即将组成图像的各种光信号转化为电信号，同时还进行曝光控制、快门控制、白平衡调整、亮度色度调整以及背光补偿等常见的图像调整工作；采集来的视频图像通过嵌入在网络摄像机内部的视频压缩/处理芯片进行压缩、编码并通过网络进行传输，同时芯片也可以实现相应的智能分析、报警事件管理安全防务和加密等数字化功能，以及提供HTTP、TCP、SNMP等多种网络服务。

由于视频图像在网络摄像机直接完成了数字化处理，并通过标准的网络协议进行传输，因此无需再进行其他的模数转换，从而能够充分保持图像的清晰度。

用户只需通过电脑连接到网络就可以观看视频图像，而录像设备也只需要直接获取相应的数字化视频信息并进行存储即可，从而大大方便了视频数据的共享、存储和与其他系统的集成。

1.3.项目需求分析

1）本次项目建设为XXX酒店的全网络架构的高清视频监控系统。

系统全部网络数字化，前端选用百万高清型网络摄像机，并以此来架构一个全数字的专有酒店视频监控网络系统。

在每个重点监控区域部署高清网络摄像机，通过酒店监控专有网络，连接到后端部署在酒店信息中心的NVR服务器集群，并通过一台集中管理服务器，实现一个系统管理平台对所有监控点的前端摄像机、NVR、高清解码器等设备的视频浏览、控制、报警联动、录像检索和回放等全局管理。

系统同时接入数字信息化专网，实现视频监控和酒店门禁、报警、消防、巡更等系统的无缝对接和信息共享。

具体如下：

2）系统应能所有的监控点实时视频图像进行动态观察和控制；

3）系统应能对所有的监控点视频图像进行统一授权调用管理；

4）系统能对监控中心大屏上监控图像进行轮流切换，按序切换；

5）系统能实现海量视频信息的高质量可靠存储、授权回放和点播管理；

6）系统需要具备多级身份认证功能，应对系统用户进行分类，并综合考虑各种因素制定合理的权限管理策略，实现对用户访问的控制，确保用户只能对属于自己维护的设备加以管理；

7）系统应具有防止网络攻击的防御能力和防御措施，系统应采用访问控制和身份认证保证整个系统的安全；

8）系统应具有强大的接入能力和扩展能力，以实现今后大规模、大范围的监控点覆盖；支持灵活的接入方式，以适应各个监控点网络传输条件的差异性；

9）系统应具备良好的兼容性，应能兼容目前市场上主流的IP视频设备，且能够兼容市场上所有主流的存储设备。

10）系统能实现和酒店电子围栏、消防报警、防盗红外、温度、湿度感应器等报警感应系统联动；

11）系统能够接入今后的统一管理平台，实现视频监控信息的共享。

12）本次系统项目共计部署XXX个百万高清视频监控点。

系统平台应具备的功能需求包括：

一、系统管理功能

支持中心集中管理模式，实现对所有设备及平台用户的集中控制。

对前端设备添加、设置、管理均由中心完成。

二、远程图像实时查看功能

可实时监看任一路（或多路）现场画面，支持多种分割方式，并可对当前画面进行现场声音监听、录像、云台控制、抓图等。

并可根据需要设置定时分组切换、画面切换等。

三、报警及触发联动功能

整合报警视频，触发报警时，在监控中心做出相应的视频联动；发生报警信息及联动图像画面上传监控中心。

四、信息共享功能

医院各相关业务职能部门和领导均可在互联网上通过客户端软件使用该网络视频监控系统，即通过授权随时观看到权限内的任一路图像，支持在有限的带宽下多用户同时调用同一路视频图像，不占用额外的带宽；支持在带宽允许的情况下多用户同时调用不同的视频图像。

五、远程管理

通过集中联网，酒店管理部门可进行异地实时后台监督，遇到突发事件可实施应急快速反应，主要功能有：

1.录像文件下载

监控中心具备远程录像下载功能，在回放的同时即可下载重要的录像资料。

2.远程图像回放

监控中心和授权用户可以远程查询、回放所属任意网点的任一路视频录像。

3.设备巡检、网络校时

监控中心能实现设备状态巡检，录像机网络校时功能。

4.设备异常状态上传

前段设备的视频丢失、视频恢复、网络断开和硬盘错误等设备异常状态可自动上传到监控中心服务器。

六、录像存储

1.所有监控点的图像均需支持1280*720@25帧/秒的实时录像能力。

2.录像采用24小时连续录像方式，录像保存时间不少于15天。

3.所有录像资料由NVR统一进行管理维护。

无论用户在何时登录，都可自由访问其权限范围内被允许访问的录像资料。

4.为了节省录像存储空间，系统应能实现减帧存储技术，用户可设定是否启用历史录像降帧帧以及设定启用降帧技术的时间阀值。

七、网络现状与规划

本视频监控项目将基于独立的人民医院视频监控专用网络构建，系统采用树形网络拓扑结构，构建由接入层、汇聚层、核心层组成的三层次网络拓扑结构。

由于本系统为一个全数字化的系统，所有视频、控制和管理数据都将通过网络进行承载，为了确保视频图像能够达到高清晰度、高流畅度和低延时，因此必须保证网络有充裕的带宽，和良好的连接性能和稳定性。

在选择网络设备时，应当选用高端知名品牌的产品，以确保网络质量。

在进行网络结构设计时，也要考虑系统高的可接入性、灵活性、开放性和实用性，同时为该系统后期的扩容和二次开发提供冗余空间。

接入层：

前端的高清网络摄像机，通过接入层的POE交换机接入到酒店视频监控网络，并以楼层为区域，形成各自的监控单元，通过网络双绞线接入到医院的水平布线子系统，和各楼层弱电机房内的汇聚层交换机相连。

汇聚层：

各个楼层汇聚层的交换机，负责其所在楼层各监控点链路的汇聚和流量的收敛，并通过其上行的千兆光口或电口，接入到酒店监控网络的光缆干线链路，和后端的核心层设备完成通讯级联。

核心层：

部署在医院信息中心的核心层交换设备，是基于系统的各种功能应用而构建的层次，包括管理、控制、预览、转发、分控和存储等，通过和汇聚层设备的级联，将前端所有监控区域发送的数据信号，在其内部完成的高速的数据交换，内容包括不同数据流格式（如视频、音频、控制、开关量等）和不同的目的主机地址，以对应后端中心的各种综合应用

系统设计

2.1.设计原则

根据的实际情况以及要求，在进行安防系统总体设计的时候，所选的系统必须具有可靠的管理功能和符合国情的经济实用性，力求做到系统结构配置先进实用、更经济，节省项目单位总体投资。

●稳定性和安全性原则：

系统的可靠性和安全性是远程监控系统成功实施的首要前提。

设计方案要充分考虑涉及的业务对监控设备的不同使用要求，对设备的选型上要考虑选用可靠、成熟的技术和产品，以期构筑一个稳定、可靠、安全的远程集中监控与管理系统。

●合理性与易操作性原则：

远程集中监控与管理系统各子系统（如音视频监控录像系统、防盗报警系统、远程控制、远程语音对讲、远程网络传输系统）在实际使用中应可以相对独立，要考虑各子系统之间的接口具有标准、通用的特性，以保证各子系统间的可以完整集成和无缝连接，即实现有机合理、维护简洁又相互联动的系统。

在操作上则要求采用中文界面，易学易懂，操作简单。

●先进性与实用性原则：

设计方案要从实际需求出发，既能够满足现阶段对实时监控的录像记录需求，提供清晰准确的图像证据及实时的远程图像的传输等功能，也要考虑将来新技术的发展。

●完备性与扩展性原则：

在设备上则既考虑高清网络监控的实用性和可用性，又兼顾未来技术的发展、升级和扩容。

不但能和现有系统融为一体，共同运转，同时能保持一定的前瞻性。

随着IT技术的发展，系统能和将来的新技术相融合。

●标准性与模块化原则：

系统采取模块化设计，具有相当的灵活性。

当用户需求有所改变时，只需更换相应模块即可解决，达到方便管理、使用和维护的目的。

●经济性与灵活性原则：

在满足应用要求的基础上，尽可能地利用原有系统设备，尽可能地降低造价。

在系统布线方面要求能满足各种应用的要求，尽可能保持系统的灵活性。

2.2.系统设计依据

●《安全防范工程程序与要求》GA/T75

●《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-2000

●《安全防范系统验收规则》GA/308-2001

●《视频安防监控系统技术要求》GA/T367

●《入侵报警系统技术要求》GA368-2001

●《防盗报警控制器通用技术条件》GB 12663-2001

●《报警系统环境试验》GB/T 15211-94 

●《安全防范报警设备 安全要求和试验方法》GB 16796-1997  

●《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94

●《安全技术防范工程技术规范》GB50348-2004

●《视频安防监控数字录像设备》GB20815-2006

●国家或行业批准发布的相关产品/系统标准以及相关要求。

视频监控设计方案

3.1.系统设计要求

系统设计应为前端高清监控、分布式存储、远程集中监控、分控职能管理的结构模式，即：

对前端视频监控的监控录像数据的存储。

通过服务器平台管理技术，建立一个监控指挥中心，实现所辖所有监控点的远程集中监控要求。

在监控中心，实现所有监控录像数据的远程检索、远程回放、远程下载功能。

对重要录像文件如：

报警录像、事件录像等进行上传，中心集中存储、管理。

通过设备巡检等功能的实施，实现对联入网内的所有监控设备进行远程巡检，确保设备出现故障时，可第一时间向监控中心报警。

通过服务器平台管理技术，实现支持多级、多部门分控功能的实施。

预留接口，提供对综合信息管理平台的协议接口，对监控数据综合应用，提供更多的与业务相结合的管理功能。

可实现报警系统、移动侦测、智能分析等各种方式组合的报警方案，提高现有值守环境下的安全防范等级。

3.2.系统功能

1.远程实时监控

通过联网监控系统可以对远程网点进行实时监控，可在信息中心平台服务器或分控中心处查看任意一个监控点的视频图像，可在同一个界面上同时查看多个监控点的视频画面，即可以在操作台上也可以在电视墙上进行查看显示。

并可以设置分组循环监视显示。

2.远程录像和资料回放

中心平台服务器可对监控系统中任意一路视频图像进行实时同步监测及录像，录像资料回放的检索方便快捷，可以进行时间检索。

回放时可对图像进行抓拍、放大、打印及下载。

3.远程备份

中心可通过网络对各网点的录像资料进行远程备份，备份可以是本地硬盘、USB移动硬盘或其他可存储介质。

4.流媒体转发

减小对网络带宽的占用，方便多人同时浏览前端监控点的视频图像。

5.电子地图

支持多级电子地图，可以在地图上进行视频图像调用，查看监控系统的相关信息，报警时可以自动弹出报警点所在的地图，并以红色报警图标闪烁显示，同时自动调出该报警点相关的视频图像进行显示。

6.设备状态监控

联网系统平台应具备监控点主机状态检测功能，如录像状态、网络连接状态、视频状态等。

7.权限分配管理

中心可以设置不同权限级别的用户组，每个用户组可以设置符合相应级别的权限，设置支持集中授权方式，包括集中所有组成员及所有前端设备进行授权。

中心统一配置所有操作人员的权限和密码，操作人员登录时，系统自动根据其权限，产生不同的应用模块界面，分配不同的视频图像列表。

中心管埋服务器可以即时显示所有在线用户，以及其访问的视频等信息。

8.定时分组视频切换

便于用户使用，提高效率。

可根据需要设置不同的预览及切换方式。

9.设备信息管理

中心能够对所有录像主机、摄像机的信息进行集中管理，配置，并通过网络进行远程升级等。

10.事后监督

●实时监控。

可以通过联网平台客户端实时监控图像浏览，要求可以按用户组对每个网点每路录像进行访问权限控制。

●录像下载。

可以通过联网平台客户端，将前端视频图像录像复制到客户端计算机硬盘，并可以通过客户端进行录像的刻录备份。

●录像文件的回放增亮播放技术，给予视频录像文件更高的回放现场还原度。

3.3.系统设计和结构图

根据项目情况，采用网络数字视频监控系统来搭建视频监控平台。

通过网络数字视频监控平台来管理、控制、实时浏览、存储、转发整个系统的视频图像。

所有摄像机通过网络接入监控信息中心的NVR主机，通过平台服务器对所有NVR集群和前端摄像机进行集中管理，并可以随时调看任何一路被管理的视频图像以及对这些视频图像的录像调阅。

整个医院视频监控专网应由接入层、汇聚层、核心层三部分组成。

⏹接入层：

前端的高清网络摄像机，通过接入层的POE交换机接入到医院视频监控网络，并以楼层为区域，形成各自的监控单元，通过网络双绞线接入到医院的水平布线子系统，和各楼层弱电机房内的汇聚层交换机相连。

⏹汇聚层：

各个楼层汇聚层的交换机，负责其所在楼层各监控点链路的汇聚和流量的收敛，并通过其上行的千兆光口或电口，接入到酒店监控网络的光缆干线链路，和后端的核心层设备完成通讯级联。

⏹核心层：

部署在酒店信息中心的核心层交换设备，是基于系统的各种功能应用而构建的层次，包括管理、控制、预览、转发、分控和存储等，通过和汇聚层设备的级联，将前端所有监控区域发送的数据信号，在其内部完成的高速的数据交换，内容包括不同数据流格式（如视频、音频、控制、开关量等）和不同的目的主机地址，以对应后端中心的各种综合应用

在网络环境下网络带宽有限的情况下，可通过调节网传码流以更好的联网。

在监控中心配置视频监控平台服务器，负责对所有音视频数据流的转发，通过单播/组播策略，有效解决网络监控系统中，多个相同的远程访问请求重复占用带宽造成数据拥堵的问题。

可以适应多种宽带和大量的并发访问。

同时，系统可以通过服务器连接到一起，形成一个逻辑上统一的视频监控网络。

3.4.系统结构

图像监控统一平台系统从系统结构上可以分为前端设备层、网络传输层、监控管理层、业务接口层四个层次。

前端设备层

前端设备层包括所有部署在监控点现场的的设备，如高清摄像机、麦克风、云台、报警发生器等。

它是整个系统的信号源，由它产生视频、音频、开关量等信号，在现场直接转换成为MPEG4、H.264、G.721等其他数字信号通过网络进行传输。

传输网络层

传输网络层主要是一个网络平台，通过网络，将前端设备发送的视频音频等各种信号传输到监控中心。

监控管理层

监控管理层管理所有的用户、数据和控制信息，负责数据的切换、显示、存储和相关处理，发出用户的控制命令，同时也负责用户的认证和授权。

业务接口层

提供后端服务中各种综合业务的人机交流界面的接口和开放的平台。

3.5.百万高清网络监控的优势

百万高清

彩色模拟摄像机采集垂直分辨率，PAL制式下625扫描线，去消隐后575线，目前最高达到540线左右已经是极限了。

而数字高清网络摄像机，无论是720P还是1080P甚至更高，解析度可达800线以上，从分辨率上比较，模拟摄像机接如后端监控录像设备，分辨率最高为4CIF或D1，约40万像素，而数字摄像机则可以高达百万甚至千万像素。

低照度

低照度（光照灵敏度），是指当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值（图1）。

也就是是指感光器对于光照的灵敏程度。

它是百万高清摄像机极为重要的参数指标。

波粒利用“超低照度CMOS传感技术”，成功研制出国内首款720P低照度数字高清摄像机，低照度性能由普通百万高清的1-6LUX/f1.2，提升到目前的0.01LUX/f1.2。

从而大大提升了高像素摄像机的广泛适用性。

同时于2010年11月，成功研制出国内首款超低照度两百万像素摄像机，其低照度达到了0.05LUX/f1.2。

图1摄像机低照度对比图

逐行扫描

在画面中的物体运动程度较小的时候，隔行扫描方式所带来的问题并不明显，但是当画面中的物体运动程度较大或速度较快的时候，图像画面就会变得模糊不清。

这是由于运动中的物体在第一扫描场中的位置和在第二扫描场中的位置之间存在较大差异而造成的。

而网络摄像机采用了逐行扫描技术，与隔行扫描不同的是，该技术对一幅完整的画面采用一次性扫描，因此可以有效的解决上述问题。

即便是画面中的物体处于高速运动过程中，摄像机同样可以提供清晰的画面。

图2为隔行扫描与逐行扫描的实际效果对比，画面中的汽车以20km/h的速度行驶。

从图中可以看出，无论是逐行扫描还是隔行扫描，画面中的静止物体（如砖墙）都可以清晰的呈现出来。

但是对于运动的物体（如汽车和驾驶员），隔行扫描的画面明显模糊不清。

从放大的画面细节可以看出，从采用逐行扫描的画面中可以清楚的辨识出驾驶员的面部轮廓，而隔行扫描则根本无法看清。

如果驾驶员是一个偷车的窃贼，那么显然隔行扫描的画面对于追捕工作毫无用处。

图2隔行扫描与逐行扫描实际效果比较

波粒百万高清摄像机采用逐行扫描，可以有效降低高速移动物体带来的拖尾现象，可以更好的捕捉画面细节。

压缩格式

支持MJPEG,MPEG4,H.264三种高效的压缩标准，其中H.264还包括high,mainorbase3种profiles，Baseprofile可以有效的节省带宽和CPU解码占用资源，Highprofile可以在数字放大后表现更精细的画质，但解码时需要占用更高的CPU和显存。

H.264是最新的视频压缩标准，它也称为MPEG-4Part10或AVC（高级视频编码）。

据预测，在未来几年内H.264将成为行业首选的视频标准。

H.264是一个需要许可证才能使用的开放标准，可支持最当今市场上最高效的视频压缩技术。

在不影响图像质量的情况下，与采用M-JPEG和MPEG-4Part2标准相比，H.264编码器可使数字视频文件的大小分别减少80%和50%以上。

这意味着视频文件所需的网络带宽和存储空间将大大降低。

或者从另一个角度来说，在某一特定比特率下，视频图像质量将得到显著提高。

因此，H.264的使用可以提高百万像素摄像机的普及速度。

此外，H.264才具有以下的一些特点：

✓更强大的容错能力，能够纠正各种网络的传输错误

✓低时延功能，并能够在更高时延的情况下提供更高质量的图像

✓通过简单的句法规范简化实施

✓精确匹配解码，严格规定了编码器和解码器如何进行数值计算，以避免错误累积

双码流

波粒百万高清网络摄像机具备1个高码流和1个低码流，并且根据用户录像和监看的不同需求，系统可自动分配或手动设置2