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          HD-SDI數字高清監控系統解決方案(HD-SDI+視頻綜合平台+大屏)

          來源:本站   發布時間: 2018-09-18 09:44:29   瀏覽︰391次
          第 一 章 總體概述1 1 設計背景視頻監控作為安防系統的重要組成部分,以其直觀、方便、信息內容豐富而廣泛應用于各行各業。近年來隨著現代科學技術的發展,特別是網絡傳輸技術、傳感技術和計算機多媒體技術的



          第 一 章 總體概述

          1.1 設計背景

          視頻監控作為安防系統的重要組成部分,以其直觀、方便、信息內容豐富而廣泛應用于各行各業。近年來隨著現代科學技術的發展,特別是網絡傳輸技術、傳感技術和計算機多媒體技術的迅速提高,視頻監控系統已經由“看得見”向“看得清”全面轉變。同時,在某些應用場景下,用戶要求視頻圖像高保真無延時,“現場這一秒,就是顯示器上這一秒”。針對上述場景,海康威視從系統的先進性、可靠性、實用性、可擴展性等方面出發,推出了一套端到端的集前端采集、傳輸存儲、拼控上牆、應用管理于一體的數字高清監控系統解決方案。

          1.2 現狀分析

          制約了防控體系技術水平的提高,主要表現在以下幾個方面︰

          缺乏統一規劃、布點不均衡︰現有視頻圖像資源是各部門獨自建設,沒有經過科學、統一的規劃,基層單位在監控前端勘點和系統建設時也缺乏統一指導和協調,導致監控點分布不均衡、建設無序和重復等。

          視頻清晰度低、圖像質量差︰現有的視頻監控資源分辨率低,多以標清為主,整體視頻圖像質量差,夜間成像效果不理想,在一些重要場所無法看清人臉或車牌號碼,只能解決“看得見”,無法實現“看得清”,利用視頻圖像信息進行取證具有一定的困難,同時標清圖像也無法用于視頻环亚AG88国际分析研判,基本喪失了數據挖掘的可能性,大大降低了視頻資源的價值。

          視頻畫面不流暢、畫面延遲明顯︰用戶在預覽視頻圖像時,會經常出現卡頓現象,尤其是網絡環境差的系統,同時畫面存在延遲現象,嚴重影響用戶的業務應用。

          系統集成度低、管理效率低下︰監控系統涉及硬件模塊眾多,模塊間的高度耦合使得系統高度復雜化,設備佔用空間多且配置不靈活,使得管理效率低下,增加了故障節點的產生幾率。

          資源共享不足、深層應用少︰現有的視頻監控資源由于建設時缺乏統一的規劃和指導,沒有形成互聯互通、資源共享的信息化格局,各部門之間無法實現跨部門的視頻圖像共享。同時,現有的視頻圖像使用層次較低,只關注實時的視頻和存儲期限內的錄像信息,缺乏視頻資源的环亚AG88国际應用、綜合應用及深化應用,使大量的視頻資源得不到挖掘使用,影響了業務發展預見性,不能利用視頻信息有效提升業務管理水平。

          系統部署復雜︰現有系統編碼存儲、上牆、拼控等功能需要通過多種設備組合完成,多種設備組合需要佔用較多的機房空間、能耗等資源。

          對舊系統的整合程度不高︰新建視頻監控系統與原有系統之間難以融合,原有監控資源利用率低,造成資源浪費。

          1.3 需求說明

          統籌規劃、合理布點︰充分考慮各部門應用需求及總體布局的需要,統籌規劃視頻圖像監控系統的建設、應用、管理和維護。采取科學的監控點布建原則,對區內視頻監控系統實現精細化全面布局,對關鍵部位、死角盲區,要加大監控點部署密度,做到不留死角,實現對重點區域和部位的全覆蓋。

          清晰成像、全面高清︰全面采用高清視頻監控技術,實現視頻圖像信息的高清采集、高清傳輸、高清編碼、高清存儲、高清顯示,達到真正意義上的“高品質、全高清”,滿足各部門對高清視頻應用日益迫切的需求。

          非壓縮傳輸及顯示︰采用非壓縮的數字信號傳輸,同時采用數字信號直接顯示,減少了編碼和解碼環節的延遲,使前端到顯示的延遲時間可大大降低。

          系統高度集成︰降低系統的復雜度,能夠將解碼、拼控、上牆等設備有機地整合,發揮集成系統的優勢,有效降低能耗及維護成本,減少單點故障率,提高系統管理效率。

          資源共享、統一管理︰建立一套統一的視頻信息管理平台,為各部門提供視頻信息共享和調用服務。同時,所有資源由平台統一進行管理,提高運維效率。

          系統利舊︰從節省資源、降低成本的角度考慮,原有系統可充分利舊。

          1.4 設計原則

          本系統以“先進性、可靠性、實用性、經濟性、擴展性”為基本原則,具體如下︰

          先進性︰采用成熟、主流的設備構建系統,系統建設充分利用當前最新的視音頻、數據、網絡等技術,充分兼顧需求和技術的不斷變化,建設業內領先的高清視頻監控系統。

          可靠性︰系統硬件采用電信級的服務器及專業設備,對關鍵設備采取冗余備份措施,軟件采用模塊化、分層隔離的設計思想,確保整個系統長期穩定運行。

          實用性︰系統的設計突出應用,以現實需求為導向,以有效應用為核心,以技術建設與工作機制的同步協調為保障,確保系統能有效服務于用戶的工作需要。

          經濟性︰系統整體配置性能高,價格合理,建設成本和投入較低,同時方案考慮原有監控系統的利舊。

          擴展性︰系統采用業界主流的硬件設備,提供標準的協議,具有良好的兼容性和通用的軟硬件接口,可以全面兼容主流廠商的設備,並能為其他系統提供接口。

          1.5 設計依據

          本監控系統的建設依據國家相關法律規章、國家和行業相關標準、相關研究成果等資料進行規劃設計,具體如下︰

          1)     HDcctv 1.0標準》

          2)     《移動圖像和電視工程師協會制定SMPTE 292M標準》

          3)     《以太網100BASE-T/1000 BASE-T標準》 IEEE802.3

          4)     GB/T 13993.2-2002 通信光纜系統》

          5)     《安全防範視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》(GB/T 28181-2011

          6)     《安全防範工程技術規範》 GB50348-2004

          7)     《安全防範工程程序與要求》 GA/T75-94

          8)     《安全防範系統驗收規則》(GA308/2001

          9)     《安全防範系統通用圖形符號》(GA/T75-2000

          10)  《視頻安防監控系統技術要求》(GA/T367-2001

          11)  《民用閉路監控電視系統工程技術規範》(GB50198-94)

          12)  《工業電視系統工程設計規範》(GB 50115-2009

          13)  《視頻安防監控系統技術要求》GA/T3672001

          14)  《視頻安防監控系統工程設計規範》GB50395-2007

          15)  《安全防範系統雷電浪涌防護技術要求》(GA/T670-2006)

          16)  《信息技術開放系統互連網絡層安全協議》(GB/T 17963

          17)  《計算機信息系統安全》(GA 216.11999

          18)  《安全防範系統雷電浪涌防護技術要求》(GA/T 670-2006

          19)  《信息技術 安全技術 IT網絡安全》GB/T25068

          其他法律法規及標準。

           

          第 二 章 系統總體設計

          2.1 設計目標

          系統基于最前沿的視頻圖像處理技術、網絡傳輸技術和計算機信息技術,通過運用高清監控技術、業務系統集成技術等先進安防技術,實現全網調度、管理和應用,為用戶提供一套“高清化、低延時”的視頻圖像監控系統,最大程度實現現有監控應用系統的技術升級、應用升級和功能升級,滿足用戶在視頻圖像業務應用中日益迫切的需求。本方案主要實現以下目標︰

          建成統一的中心管理平台︰通過管理平台實現區域內統一的視頻資源管理,對解碼拼控設備、存儲設備等設備等進行統一管理,實現遠程參數配置和遠程控制;通過管理平台實現統一的用戶和權限管理,滿足系統多用戶的監控、管理需求,真正做到“坐陣于中心,掌控千里之外”。

          實現系統的高清化、低延時︰通過端到端的高清接入,不經過編解碼環節就直接進行上牆顯示,大大降低延時,為用戶提供更清晰更實時的圖像和細節,讓視頻監控變得更有使用價值。

          系統具備以下特征︰

          高可靠性、高開放性︰通過采用業內成熟、主流的設備來提高系統可靠性,尤其是錄像存儲的穩定性,另外系統可接入其他廠家的攝像機、編碼器、控制器等設備,能與其他廠家符合標準的平台無縫對接。

          高清化、低延時︰通過全高清HD-SDI數字非壓縮技術進行傳輸和顯示,實現視頻圖像的高清化、低延時。

          快速部署、及時維護︰通過采用高集成化、模塊化設計的設備提高系統部署效率,減少系統調試周期,系統能及時發現前端監控系統的故障並產生告警,快速響應。

          高度整合、充分利舊︰新建系統能與原有系統高度整合、無縫對接,能充分利用原有監控資源,避免前期投資的浪費。

          2.2 設計思路

          通過對XXXX項目視頻監控需求的調研分析,本方案的總體設計思路如下︰

          1)     充分掌握各單位、各部門視頻監控需求,科學合理地進行前端監控點位的布建,采用全高清HD-SDI數字非壓縮監控技術實現全天候、全高清、低延時、高質量的視頻監控;

          2)     數字高清非壓縮監控前端經光縴傳輸統一接入對應分控中心的視頻綜合平台,由視頻綜合平台完成視頻切換、控制、上牆、視頻編碼等一系列高清視頻應用功能。選用的視頻綜合平台應具備強大的交換能力,保證切換、控制的實時性,輸出的圖像為非壓縮原始圖像,保證了大屏顯示的圖像質量、清晰度和流暢性;

          3)     采用光縴級聯的方式,將分控中心的視頻綜合平台通過光縴級聯匯聚至總控中心的視頻綜合平台,同時視頻通過光縴以非編碼壓縮的方式傳輸給區縣/市局部署的視頻綜合平台,保證視頻的最小延遲、最高畫質;

          4)     采用分布式與集中式相結合的存儲模式,在分控中心存儲各自區域內的視頻,對于重要的視頻,集中備份到總控中心。對于存儲類型,可根據存儲容量需求,選擇NVR、CVR或者視頻雲存儲;

          5)     建立統一的視頻信息管理應用平台,實現對所有監控點位的接入管理,對所有存儲設備、視頻綜合平台的統一管理。

          6)     充分考慮原有系統利舊,實現新老系統的無縫對接,降低成本,減少資源浪費。

          2.3 總體結構設計

          本系統采用總控中心、分控中心兩級建設,系統物理拓撲如下圖所示︰


          圖1. 系統物理拓撲圖

          總控中心

          總控中心通過視頻信息管理應用平台,負責對整個系統的模塊及部件進行配置和管理。

          系統通過視頻綜合平台級聯技術、HD-SDI數字高清非壓縮技術、光縴傳輸技術,視頻圖像能夠不經編碼、解碼就在總控中心進行上牆顯示,保證了高清視頻圖像的低延時。

          總控中心配置存儲設備,負責對重要視頻的存儲和備份。

          分控中心

          分控中心負責對前端分散區域高清監控點的接入、存儲和顯示。

          系統通過HD-SDI數字高清非壓縮技術、光縴傳輸技術,視頻圖像能夠不經編碼、解碼就在分控中心進行上牆顯示,保證了高清視頻圖像的低延時。

          分控中心配置存儲設備(可根據需求選擇NVR、CVR或視頻雲存儲),負責對分控中心接入前端的視頻圖像存儲。

          監控前端

          主要負責各種音視頻信號的采集,通過部署HD-SDI高清攝像機,將采集到的信息不經壓縮就實時傳送至各個監控中心。

          前端接入可根據實際情況,選擇同軸電纜接入、同軸電纜+HD-SDI中繼器接入、光縴+HD-SDI光端機接入等幾種方式。

          利舊部分

          利舊部分包括模擬前端、網絡前端、編碼設備、平台等,根據不同情況,選擇不同的方式與現有系統進行整合。

          第 三 章 系統詳細設計

          3.1 監控前端設計

          前端采用HD-SDI數字高清攝像機,實現高清數據采集及低延時、無損耗的的遠程視頻傳輸,給用戶提供更優質的圖像效果、更豐富的監控價值。

          3.1.1 前端結構設計

          前端系統根據不同的監控點位選擇不同的部署方式,攝像機可選擇壁裝、吊裝、柱桿裝等安裝方式,不同安裝方式需選擇不同的配套件,同時根據不同應用場景可選擇防雷器、LED補光燈等配套設備。

          對于室外柱桿裝的前端攝像機,其部署結構如下圖所示︰

          圖2. 前端系統部署結構圖

          3.1.2 前端攝像機

          本系統前端采用HD-SDI數字高清攝像機,相比普通攝像機具有明顯的技術優勢︰

          1)     數字高清攝像機采用百萬像素級別傳感器,能獲得更多的視頻信息,實現1920×1080甚至更高的視頻圖像分辨率;

          2)     采用HD-SDI高清接口傳輸數字高清視頻信號,實現高清、低延時、無損耗的遠程視頻傳輸;

          3)     攝像機支持雲台轉動、變倍變焦的操作,對于某些特殊場景設計支持遠距離紅外燈補光;

          4)     攝像機支持高清25/秒及以上視頻信號采集,保證視頻的連貫性。

          3.1.3 配套設施

          3.1.3.1 支架及立桿

          監控點根據現場實際情況,可采用立桿安裝、抱箍安裝、壁掛安裝以及吊桿安裝等方式。其中抱箍、壁掛支架以及吊桿支架有成套產品,根據現場選擇符合要求的產品即可。

          室內攝像機的安裝固定,根據攝像機型號和現場情況可采用壁裝、吊裝等多種形式的安裝支架,安裝高度不低于2.5m。

          安裝在室外的攝像機,當可借助建築物附著安裝時,選用相應的安裝支架來安裝;若無合適的建築物供附著安裝,則需要選用視頻監控專用立桿,安裝高度應不低于3.5m。

          3.1.3.2 室外機箱

          室外攝像機的供電、信號等需要在室外進行匯集,需用專用的防水箱進行端接。端接箱內部安裝架的設計充分考慮設備的安裝位置,同時具有防雨、防塵、防高溫、防盜等功能。不便于在立桿上部安裝設備箱的,在地面設置設備機櫃,其設計按照相關的規範標準執行,同時應具有防塵、防雨、防破壞等功能。

          3.1.3.3 補光設備

          在攝像監控中,為了使夜間得到正常的監控圖像,可選擇采用一定的補光措施。補光燈的光源通常有LED、金鹵燈、高壓鈉、白熾燈、氙氣燈(HID)等。

          3.1.3.4 防雷接地

          對前端供電和控制部分,需要采取有效的避雷接地措施,充分保障前端的穩定性和可靠性。

          前端監控的防雷接地主要從以下三個方面進行︰

          Ø  直擊雷防護

          在直擊雷非防護區的每個視頻監控點均配置預放電避雷針,安裝于監控點立桿頂部。提前預放電避雷針利用雷雲電場周圍電場強度向針尖發射高壓脈沖特性,提前一定的時間引導雷電放電,不至于使局部雷雲電荷積累形成過大的雷擊強度,降低監控點雷擊接閃強度和電子設備雷擊電磁脈沖強度,提高了室外監控點的保護裕度。

          Ø  供電設施的雷擊電磁脈沖防護

          電源防雷系統主要是防止雷電波通過電源對前端設備造成︰。為避免高電壓經過避雷器對地泄放後的殘壓或因更大的雷電流在擊毀避雷器後繼續毀壞後續設備,以及防止線纜遭受二次感應,本系統對前端室外防水箱220V電源進線以及室外防水箱到攝像機的低壓電源線路進行避雷接地。220V電源進線避雷標稱放電電流不小于10KV,接地線纜建議不小于6mm2。

          Ø  均壓等電位連接技術

          等電位連接是將正常不帶電(或不帶信息)的、未接地或未良好接地的設備金屬外殼、電纜的金屬外皮、金屬構架、金屬管線與接地系統作電氣連接,防止在這此物件上由于感應雷電高壓或接地裝置上雷電入地高電位的傳遞造成對設備內部絕緣、電纜芯線的反擊。監控點設備(含電源避雷器、控制信號避雷器)宜采用單點接地方式實現等電位連接,獨立接地電阻小于10Ω。

          3.1.3.5 前端供電

          系統前端設備視工程實際情況,可采用集中供電或分散式供電,重要點位應配備相應的備用電源裝置。

          集中式供電︰適用于前端監控點在一個區域內相對比較集中的情況。從附近的供用電低壓台區設搭火點,引到路徑最近或施工最便捷的前端監控點,此監控點的電源提供給附近其他監控點以掛葫蘆的方式取電。采用集中供電具有電源質量相對穩定,產權分界明晰和易于維護的優點,也是前端感知系統主要采用的供電方式。

          分散式供電︰在前端設備的安裝位置附近接取電源。適用于較分散的前端監控點供電,以及無法提供集中供電條件的現場安裝環境。在這種供電方式下,電源供應的質量較差,維護比較困難,是無法集中供電的情況下采取的供電方式。

          3.1.3.6 傳輸線路

          信號線布線須做屏蔽處理,電源線采用埋地布線。

          布線必須遠離其它電源線路,以防其它未作防雷的線路上的感應雷對信號線路產生二次感應。

          采用通信管道或架空方式時,應注意傳輸線纜與其它線路的最小間距和與其它線路共桿架設的最小垂直間距。為避免首尾端設備損壞,在使用架空線傳輸時,應在每一支撐桿上做接地處理,架空線纜的吊線和架空線纜線路中的金屬管道均應接地。中間放大器輸入端的視頻信號源和控制信號源均應分別接入合適的防雷器。

          傳輸線埋地敷設也並不能完全阻止雷擊設備的發生,所以采用帶屏蔽層的線纜或線纜穿鋼管埋地敷設,保持鋼管的電氣連通。如電纜全程穿金屬管有困難時,可在電纜進入終端和前端設備前穿金屬管埋地引入,但埋地長度不得小于15米,在入戶端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。

          3.1.4 適用場景

          前端攝像機選型應根據不同應用場景的不同監控需求,選擇不同類型或者不同組合的攝像機,保證監控區域內的無盲區、全覆蓋,以達到最優的視頻監控效果。

          3.1.4.1 室內場景

          Ø  室內通道場景

          樓梯、走廊、電梯、出入口等室內固定點監控場景,由于夜晚光線較弱,推薦采用130/200HD-SDI數字高清紅外半球或筒機;大廳等出入口外部夜晚光線較弱,推薦采用130/200HD-SDI數字高清紅外筒機。


          出入口監控效果示例圖

          Ø  室內大型場景

          地下停車庫、室內籃球場、大型辦公區域、倉庫、酒店大堂等大型室內場景,白天或夜晚光線都較弱,推薦采用130/200HD-SDI數字高清紅外球機,可上下左右旋轉並對遠處細節進行變倍放大,定點監控推薦使用130/200HD-SDI數字高清紅外筒機;地下停車庫等出入口如果要看車牌,推薦使用130/200HD-SDI數字高清槍機+護罩+補光燈的方式;(按現場具體環境,如果需要防水防塵,需選用支持IP66的室外護罩,如果無需防水防塵,可直接選用室內護罩或不加護罩的方式。

          注意︰如有逆光環境,如大堂內部安裝的對準大門口或前台等場景下,需要攝像機具備寬動態功能。

          Ø  室內小型區域

          會議室、獨立辦公室、資料室等小型室內區域,分塊監控推薦使用隱蔽美觀的130/200HD-SDI數字高清紅外半球產品。

          3.1.4.2 室外場景

          Ø  室外大場景

          大場景的應用場景主要為具有開闊視野和需要大範圍呈現監控畫面的場景,如機場跑道、停機坪、廣場、火車站台、碼頭、港口等,可應用300HD-SDI數字高清球機,可控制雲台鏡頭進行變焦和轉動,查看區域性全景目標。

          Ø  路面監控

          推薦采用130/200HD-SDI數字高清球型產品來對大範圍監控區域進行監控;室外路面面固定點推薦采用130/200/300HD-SDI數字高清槍型攝像機,滿足在覆蓋範圍內看清過往行人、車輛的行為特征和體貌特征。在重要監控區域推薦采用帶有自動跟蹤功能的HD-SDI數字高清环亚AG88国际球機,對進出人員進行自動跟蹤。

          攝像機要達到IP66的防護等級,避免在雨天等環境下因為雨水或灰塵的進入;在晚上光線不足的環境下推薦采用超低照度功能或紅外功能的HD-SDI數字高清槍機,保障夜晚等光線不足環境下的監控圖像質量。

          路面可控點監控效果示例圖

          Ø  制高點監控

          制高點監控的場景主要為在樓頂、塔頂、山頂等制高點處對所在範圍內的整體的、大範圍的監控,推薦采用130/200/300HD-SDI數字高清环亚AG88国际球型攝像機,或采用HD-SDI數字高清槍型攝像機加大倍率的電動鏡頭配合支持雲台控制的一體化雲台,電動鏡頭的焦距根據實際監控範圍確定選配。設備需支持實時透霧功能,以應對各種復雜環境下的實時監控,同時攝像機要達到IP66的防護等級,避免在雨天環境下因設備進水而導致設備損壞或影響監控質量。

          制高點監控遠景效果示例圖

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