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          HDTVI高清改造解決方案(HDTVI攝像機+HDTVI DVR+解碼器/視頻綜合平台)

          來源:本站   發布時間: 2018-09-18 10:59:30   瀏覽︰506次
          本系統采用分布式與集中式相結合的存儲模式︰在分控中心采用HDTVI DVR存儲各自區域內的視頻,重要的視頻集中備份到總控中心,總控中心推薦采用CVR或者視頻雲存儲。

          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。當前,已有的模擬標清視頻系統清晰度不高,环亚AG88国际應用匱乏,已經愈發難以滿足客戶應用需求,針對模擬標清系統的高清改造需求十分迫切。海康威視從滿足用戶需求,節省用戶投資的角度出發,推出新一代同軸高清HDTVI(High Definition-Transport Video Interface)系列產品,並提出了一套集前端采集、傳輸、存儲、拼控上牆、應用管理于一體的HDTVI高清改造解決方案。

          1.2 現狀分析

          早期的視頻監控系統以模擬標清系統為主,此類系統普遍存在著一些不足,制約了視頻資源的共享和應用業務的整合,限制了防控體系技術的發展,主要表現在以下幾個方面︰

          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”,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。

          傳輸距離受限、存在畫面延遲︰攝像機支持的直接傳輸距離有限,需要采用光端機延長傳輸距離,增加了成本和節點故障風險;用戶在預覽視頻圖像時,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。

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

          1.3 需求說明

          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。

          低延時顯示︰盡量減少視頻信號采集、傳輸、顯示等各個環節的延遲,降低前端到顯示的延遲時間。

          提高系統集成度︰降低系統的復雜度,能夠將系統的多個設備進行整合,提高系統系程度,減少單點故障率,提高系統管理效率,降低能耗及維護成本。

          系統利舊、平滑升級︰升級改造過程需充分考慮原有系統狀況,充分利舊原有系統,以較小的經濟代價實現系統的平滑升級,改造後的系統操作習慣、維護方式盡量保持一致,便于操作人員快速掌握系統操作。

          1.4 設計原則

          本系統充分結合HDTVI技術優勢,以“經濟性、先進性、可靠性、實用性、擴展性”為基本原則,具體如下︰

          經濟性︰采用HDTVI技術對系統進行高清改造,充分考慮利舊已有系統,降低用戶建設成本和投入,以合理價格實現強大的整體配置性能。

          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。

          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

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

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

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

          4) 《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

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

          6) 《安全防範工程程序與要求》 GA/T75-94

          7) 《安全防範系統驗收規則》(GA308/2001

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

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

          10) 《民用閉路監視電視系統工程技術規範》(GB50198-94)

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

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

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

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

          15) 《計算機信息系統安全》(GA 216.1-1999

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

          17) 《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HDTVI同軸高清視頻監控技術、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,最大程度地實現原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︰

          實現系統的高清化、低延時︰通過端到端的高清接入,不經編解碼直接傳輸和顯示,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。

          建成區域內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,對前端攝像機、解碼拼控設備、存儲設備等設備進行統一管理,實現遠程參數配置和遠程控制;通過管理平台實現區域內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”。

          2.2 設計思路

          本方案主要針對模擬標清視頻監控系統進行高清改造,在提升清晰度的同時,對系統的整體性能和業務應用整合深化實現同步優化改造。總體設計思路如下︰

          1) 充分掌握用戶視頻監控需求,科學分析點位情況,有高清改造需求的點位保留其傳輸鏈路,將攝像機、光端機、DVR替換為HDTVI系統產品即可;無高清改造需求的點位,將原有攝像機接入HDTVI DVR即可。

          2) 前端接入網絡、分控中心與總控中心之間主干網絡在滿足帶寬需求的情況下無需進行改造;根據實際改造需求,對局域網內部網絡進行調整即可;

          3) 存儲設備及顯示大屏需支持1080P及以上分辨率,以實現端到端高清,根據實際情況進行利舊或者升級替換;交換機、服務器、顯示主機、監控管理終端、網絡鍵盤等設備根據設備性能和用戶業務需求,可部分甚至全部利舊;

          4) 采用分布式與集中式相結合的存儲模式︰在分控中心采用HDTVI DVR存儲各自區域內的視頻,重要的視頻集中備份到總控中心,總控中心推薦采用CVR或者視頻雲存儲;

          5) HDTVI高清視頻信號接入所屬分控中心HDTVI DVR後,不經編解碼在顯示器上顯示,保證視頻的最小延時、最高畫質;總控中心預覽實時畫面時,分控中心編碼後的高清視頻信號經網絡傳輸至總控中心視頻綜合平台實現解碼、拼控和上牆顯示。

          6) 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,同時引入最新的視頻應用技術,打造一個可動態擴展的綜合應用支撐管理平台。

          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

          Ø 監控前端

          主要負責各種音視頻信號的采集,包括三種類型前端攝像機︰HDTVI 攝像機、模擬攝像機、網絡攝像機(IPC)。海康威視HDTVI DVR支持以上三種攝像機的自適應混合接入,針對需要進行高清改造的點位,利舊使用已有同軸電纜,將模擬攝像機和模擬光端機替換為HDTVI系列產品,接入分控中心HDTVI DVR;不需要改造的模擬攝像機和IPC,無需進行改造,直接接入分控中心HDTVI DVR。

          Ø 分控中心

          分控中心負責對前端分散區域監控點的接入、存儲和顯示。

          分控中心配置HDTVI DVR對區域內接入前端的視頻圖像進行存儲,可支持高清輸入、存儲和轉發。分控中心交換機、監控管理終端、顯示器、網絡鍵盤、等設備在滿足需求的情況下可利舊使用。

          Ø 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。

          總控中心視頻綜合平台將分控中心編碼後的視頻信號進行高清解碼,並實現拼控上牆等功能,保障視頻圖像的高清顯示。總控中心配置存儲設備對分控中心重要視頻進行備份,該存儲設備需支持高清視頻信號的輸入、存儲和轉發,原有存儲設備根據實際情況考慮利舊使用。總控中心交換機、服務器、顯示主機、監控管理終端、網絡鍵盤等設備在滿足用戶需求的情況下可利舊使用。

          本方案以對模擬系統進行HDTVI高清改造的系統設計為主,模擬視頻系統和網絡視頻系統的利舊設計不作詳細介紹。

          第 三 章 系統詳細設計

          3.1 監控前端設計

          早期的模擬標清視頻監控系統難以看清圖像細節,視頻數據使用價值有限,且有不少前端攝像機已經接近甚至達到設計使用年限,用戶可以根據自身需求確定需要改造的模擬攝像機點位,采用HDTVI同軸高清攝像機進行替換改造,可實現高清視頻數據采集及低延時、無損耗的遠程視頻傳輸,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 適用場景

          前端攝像機選型應根據不同應用場景監控需求,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。

          3.1.2.1 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130/200HDTVI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130/200HDTVI高清紅外筒機。

          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130/200萬HDTVI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130/200萬HDTVI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200萬HDTVI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,可選用室內護罩或不加護罩)。

          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130萬/200萬HDTVI高清紅外半球產品。

          3.1.2.2 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200HDTVI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

          室外路面固定點推薦采用200萬HDTVI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;對大範圍監控區域進行監控,推薦采用130萬/200萬HDTVI高清球型產品。

          攝像機要達到IP66的防護等級,避免雨水或灰塵的進入影響其正常使用;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HDTVI高清槍機,保障夜晚等光線不足環境下的監控圖像質量。

          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130/200HDTVI高清环亚AG88国际球型攝像機,或采用HDTVI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。

          3.1.3 HDTVI攝像機特性

          在模擬標清系統的高清改造中采用HDTVI同軸高清攝像機,相比其他攝像機具有明顯優勢。

          3.1.3.1 高清完美畫質

          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視頻圖像分辨率;具備更寬色度載波頻率,並采用二倍過采樣技術,畫面色彩逼真度及清晰度大幅提升;支持高清25/秒以上高幀率視頻信號采集,保證視頻的實時性和連貫性;具備低照度、強光抑制、高清透霧、防紅外過爆、數字降噪、超寬動態等功能,能在各種特定場景及環境下實現圖像的清晰顯示。以下為海康威視HDTVI 1080P攝像機拍攝效果圖︰

          Ø  室內監控拍攝

          圖3. 海康威視HDTVI 1080P攝像機室內監控拍攝效果

          Ø  室外監控拍攝

          圖4. 海康威視HDTVI 1080P攝像機室外監控拍攝效果

          Ø  室內紅外監控拍攝

          圖5. 海康威視HDTVI 1080P紅外攝像機室內監控拍攝效果

          由以上幾張圖可以看出,海康威視HDTVI攝像機拍攝畫面清晰度高、色彩逼真、具有層次感,紅外成像效果均勻。

          3.1.3.2 實時遠距傳輸

          HDTVI同軸高清攝像機采用低頻信號傳輸,具備可靠抗干擾性能,且采集到的高清信號不經編碼壓縮進行傳輸,實現高清、低延時、無損耗的遠程視頻傳輸,通過合理的傳輸網絡設計,真正實現“現場這一秒,就是顯示器上的這一秒”。

          HDTVI同軸高清攝像機對于同軸電纜及BNC接口質量無特殊要求,支持500米(注︰該數值在實際工程應用中受線材質量和環境等因素影響)左右普通同軸電纜傳輸,直接傳輸距離較模擬攝像機、數字攝像機、網絡攝像機更遠,在模擬標清系統改造中基本不用考慮傳輸距離,可以直接進行攝像機替換,無需更多配置,充分利舊已有傳輸線纜資源,實現即插即用。此外,HDTVI攝像機支持同軸視控功能,即控制信號通過同軸電纜復合傳輸,可省去RS-485控制線。

          3.2 傳輸網絡設計

          網絡的整體設計不僅關系到整個網絡系統的性能,還涉及到未來網絡系統如何有效地與新技術接軌以及系統平滑升級等問題。本系統立足于滿足高清視頻接入、轉發、存儲、解碼等需求,實現HDTVI高清視頻信號的低延時、高清化顯示,同時選擇成熟、先進的網絡技術,充分滿足未來五年監控系統業務的需求。

          3.2.1 網絡結構總體設計

          系統傳輸網絡結構大體分為前端接入和高清視頻傳輸專網兩部分︰

          Ø 前端接入

          前端監控系統接入分控中心可按照傳輸距離來選擇不同的傳輸模式,HDTVI攝像機和球機支持500米左右同軸電纜傳輸,更遠距離的信號傳輸可通過光縴+HDTVI光端機方式傳輸。

          Ø 高清視頻傳輸專網

          高清視頻傳輸專網是指編碼壓縮後的視頻信號傳輸網絡,主要包括分控中心接入交換機到總控中心核心交換機之間的網絡。系統設計中,可自建光縴網絡,也可租用運營商傳輸鏈路,進行網絡信號的視頻傳輸和交換。

          分控中心到總控中心的網絡帶寬可根據前端數量的20%來估算。

          3.2.2 HDTVI前端接入

          HDTVI視頻監控系統的接入按照傳輸距離來選擇傳輸模式,一般情況下,500米以內傳輸距離使用同軸電纜,遠距離傳輸則考慮使用光縴線路並配套光端機。由于HDTVI攝像機支持的同軸電纜直接傳輸距離遠大于一般模擬攝像機,所以在實際改造過程中,可以直接利舊原有線纜。

          1)     模式一︰同軸電纜傳輸

          HDTVI高清視頻信號采用普通同軸電纜傳輸距離為500米左右。傳輸拓撲結構如下圖所示︰

          圖6. 同軸電纜傳輸結構示意圖

          2)     模式二︰光縴+HDTVI光端機傳輸

          模式二主要是應用于遠距離傳輸場景,通過光縴鏈路來傳輸無壓縮的視頻信號,通過使用光縴+HDTVI光端機的方式,可以實現最遠達幾十公里的傳輸。HDTVI攝像機、光端機均支持同軸視控功能,故無需布放RS-485控制線。

          傳輸拓撲結構如下圖所示︰

          圖7. 光縴+HDTVI光端機傳輸結構示意圖

          3.2.3 網絡傳輸帶寬設計

          考慮到網絡傳輸過程及其它應用的開銷,鏈路的可用帶寬理論值為鏈路帶寬的80%左右,為保障視頻圖像的高質量傳輸,帶寬使用時建議采用輕載設計,輕載帶寬上限控制在鏈路帶寬的50%以內。

          1) 總控中心與分控中心之間的視頻傳輸網絡應滿足視頻調用需求,建議帶寬需達到千兆以上;

          2) 中心網絡設備滿足服務器、存儲設備接入帶寬需求,傳輸帶寬至少達到千兆以上;

          3) 辦公桌面帶寬建議達到百兆以上。

          結合項目實際需求,網絡帶寬規劃可做相應調整。

          3.3 視頻存儲設計

          本系統采用分布式與集中式相結合的存儲模式︰在分控中心采用HDTVI DVR存儲各自區域內的視頻,重要的視頻集中備份到總控中心,總控中心推薦采用CVR或者視頻雲存儲。

          3.3.1 存儲策略

          HDTVI DVR直接獲取攝像機的音視頻信號並存儲于本機上,實現視頻直存,視頻圖像存儲周期為30天。存儲設備的部署在物理上為分布式,但在邏輯上為集中管理,減輕維護工作量。同時采用就近存儲、快速存儲、分散存儲的策略,可保證數據盡可能快速地進行存儲,有效規避網絡異常等問題,將單點故障的風險降到最低。

          系統總控中心支持手動/自動備份視頻錄像,系統平台的備份功能可按照備份監控點、所屬設備、備份時間、備份持續時間、備份類型等屬性配置監控點錄像備份計劃,用戶可根據需求對重要視頻進行備份。備份存儲設備可根據實際情況及需求進行選擇,對于1000路以下規模的場景,建議選擇CVR1000路以上規模的場景,建議選擇視頻雲存儲。

          3.3.2 存儲空間計算

          海康威視HDTVI攝像機具備环亚AG88国际編碼功能,在低碼流下可以保持較高的圖像質量,並極大節省視頻存儲空間,1080p清晰度的視頻碼流可以降到3~4M,720p清晰度的視頻碼流可以降到1~2M。每個前端所需存儲空間(GB)=【視頻碼流大小(Mbps)×60×60×24小時×存儲天數/8/1024

          圖像分辨率

          碼流

          錄像大小

          1天(G

          錄像大小

          15天(G

          錄像大小

          30天(G

          4CIF

          2Mbps

          21.09

          316.41

          632.82

          720P

          2Mbps

          21.09

          316.41

          632.82

          1080P

          4Mbps

          42.18

          632.82

          1265.64

          3.3.3 取流方式

          Ø  分控中心

          分控中心的用戶直接從DVR中獲取實時流或回放流,以此減少了一部分流媒體服務器的部署,降低了系統建設成本。

          Ø  總控中心

          總控中心的用戶通過流媒體服務器從DVR中獲取實時流或回放流,以此節省了分控中心與總控中心間的主干網帶寬,降低了系統建設成本。

          3.3.4 HDTVI DVR特色功能

          海康威視HDTVI DVR能夠自適應接入HDTVI 720P,1080P高清信號、CVBS標清模擬信號以及IPC高清網絡視頻信號。前端攝像機接入HDTVI DVR的過程中,編碼參數自動調整,接入CVBS信號進行WD1編碼,接入TVI信號進行高清分辨率編碼,整個過程無需任何配置和重啟,可實現即插即用。

          圖8. HDTVI DVR自適應接入三種類型攝像機

          此外,HDTVI DVR集多種視音頻系統和其他業務系統于一體,實現高清監控、存儲、報警聯動等功能。同時,NVR集成了环亚AG88国际編碼、环亚AG88国际流控、环亚AG88国际偵測、視頻質量診斷等环亚AG88国际應用功能。

          1) 环亚AG88国际編碼

          Ø  同等圖像質量下,720P碼率只需1~2M,1080P碼率只需3~4M

          Ø  碼率最多降低1/2,存儲空間最多減少1/2,帶寬佔用最多減少1/2。

          2) 环亚AG88国际流控

          Ø  环亚AG88国际判斷網絡狀況,根據網絡帶寬,自動調節碼流發送;

          Ø  網絡狀況良好時,全幀率預覽;網絡狀況較差時,降幀率預覽。

          3) 环亚AG88国际偵測

          圖9. 环亚AG88国际偵測示意圖

          Ø  支持對跨界入侵檢測、區域入侵檢測等环亚AG88国际行為的偵測,並支持环亚AG88国际行為事件的報警、錄像存儲;

          Ø  支持按報警信號和环亚AG88国际行為偵測等事件進行錄像的查詢、回放和備份。

          4) 視頻質量診斷

          Ø  支持對視頻質量進行診斷,對亮度異常、畫面︰紉斐J悠迪窒蠼斜 。

          3.4 解碼拼控設計

          系統總控中心采用視頻綜合平台實現視頻圖像解碼、拼控和上牆顯示,海康威視視頻綜合平台參考ATCA(Advanced Telecommunications Computing Architecture 高級電信計算架構)標準設計,支持視音頻編解碼、大屏拼接控制、存儲管理、矩陣切換、實時預覽等功能,是一款集圖像處理、網絡功能、日志管理、設備維護于一體的電信級綜合平台。使用綜合平台不僅可以讓整個監控系統更加簡潔,也讓安裝調試,維護變得容易,並且具有良好的兼容性以及擴展性。

          視頻綜合平台采用插拔式模塊化設計,業務板槽位豐富,支持HDMI/DVI/VGA等多種高清視頻接口,單塊解碼板具備128D1/64720P/321080P的解碼能力。此外,單台設備最多支持112塊屏幕任意拼接,支持1、4、9、16等多種畫面分割顯示模式,具備開窗、漫游、疊加、縮放、透明度設置等大屏控制功能。

          由于視頻綜合平台是整個系統的核心,從核心交換機到視頻綜合平台之間的網絡承載了很大的壓力。為了保證整體系統穩定高效,采用鏈路匯聚(LACP)設計,在核心交換機和視頻綜合平台間用多條千兆網線連接,並進行綁定。鏈路匯聚設計可實現兩大功能︰在帶寬比較緊張的情況下,可以通過邏輯聚合可以擴展帶寬到原鏈路的N倍;可以通過配置鏈路聚合實現同一聚合組各個成員端口之間彼此動態備份,當一條鏈路出現故障,另一條自動承擔故障鏈路工作,保證鏈路的可靠性。

          圖10. 大屏顯示結構示意圖

          總控中心可采用4655英寸LCD拼接單元屏組成M(行)×N(列)的拼接大屏作為顯示幕牆,不僅可以顯示前端設備采集的畫面、GIS系統圖形、報警信息,其他應用軟件界面等,還能接入本地的VGA信號、DVD信號以及有線電視信號,滿足用戶各種信號類型的接入需求。

          3.5 監控中心設計

          3.5.1 分控中心

          分控中心負責HDTVI高清前端的接入、存儲、顯示,同時通過視頻傳輸網絡將視頻信息傳輸到總控中心。分控中心系統結構如下圖所示︰

          圖11. 分控中心系統結構圖

          HDTVI高清前端進行視頻圖像采集,將未經壓縮的視頻信號通過多種傳輸方式接入分控中心。分控中心HDTVI DVR將接入的HDTVI高清視頻信號進行標準H.264編碼壓縮和存儲,並通過網絡與總控中心進行聯網。此外,HDTVI DVR可通過自帶的高清視頻顯示接口,如VGA、HDMI,將HDTVI攝像機采集的高清視頻畫面不經編解碼在顯示器上直接顯示,實現圖像的實時高清顯示。

          分控中心可配置監控管理終端、網絡鍵盤等設備,通過監控管理終端可對授權範圍內的前端攝像機和HDTVI DVR設備進行管理,網絡鍵盤用于監控畫面的顯示控制和切換等操作。

          3.5.2 總控中心

          總控中心負責對所有前端進行統一管理,對重要監控點位進行上牆顯示,對分控中心的重要視頻進行集中備份。由于原總控中心的存儲、解碼、大屏顯示等環節均有可能成為高清顯示的瓶頸,需要對總控中心進行系統設計以最終實現視頻圖像的高清顯示。

          總控中心系統結構如下圖所示︰

          圖12. 總控中心系統結構圖

          1) HDTVI高清視頻信號顯示

          分控中心的HDTVI高清信號經編碼後,通過網絡傳送到總控中心的視頻綜合平台,通過解碼板進行高清解碼輸出(可采用VGA、DVI、HDMI等多種接口輸出),投送至總控中心的拼接大屏進行顯示。視頻綜合平台支持1、4、9、16等多種畫面分割顯示模式,單台支持112塊屏幕任意拼接,另外視頻綜合平台還支持拼接、開窗、漫游、疊加、縮放、透明度設置等大屏控制功能。

          2) 系統集中管理

          在總控中心構建視頻信息管理應用平台,可以實現對接入監控網絡的所有設備進行集中管理,包括設備健康度巡查、設備權限管理、接入用戶的權限管理、控制優先級管理等。通過監控管理終端,可對系統進行配置和管理,同時也可通過終端進行視頻預覽和回放。

          3) 高清視頻回放

          通過視頻信息管理應用平台,總控中心可以對各分控中心的存儲設備進行遠程控制,同樣也支持對存儲設備中的錄像文件進行遠程回放、下載和備份等操作。

          監控錄像的回放可以通過監控客戶端來完成,可以進行單幀回放、1/16、1/8、1/4、1/2、常速、2X、4X、8X等多種回放模式,同時還支持將回放畫面投送至監控大屏進行顯示的功能。

          4) 重要視頻備份

          通過視頻信息管理應用平台,總控中心可以對分控中心的重要視頻進行集中備份,備份數據流通過視頻傳輸專網從分控中心到達總控中心。

          5) 顯示主機信號顯示

          視頻綜合平台可以將顯示主機上的視頻信號實時投放到大屏上。

          6) 網絡鍵盤管理

          網絡鍵盤與視頻綜合平台通過以太網互聯,方便監控管理人員通過鍵盤控制視頻綜合平台將前端監控圖像切換上牆顯示。

          7) 與分控中心的高清聯網

          通過將總控中心核心交換機接入視頻傳輸專網,實現分控中心高清視頻信號的接入。

          3.6 HDTVI高清改造設計

          采用HDTVI同軸高清技術將原有模擬監控系統平滑升級為高清視頻監控系統時,需根據系統各個部分的情況進行針對性改造,現將各部分的改造策略說明如下︰

          1) 前端攝像機

          前端攝像機的改造只需將原有模擬攝像機采用HDTVI攝像機進行替換即可,由于HDTVI攝像機可以即插即用,替換時無需其他配置操作。建議替換的攝像機主要包括以下幾種情況︰

          Ø  攝像機清晰度達不到客戶應用需求;

          Ø  攝像機已經達到或者超過使用年限;

          Ø  攝像機已經損壞且維修成本較大;

          Ø  前端設備供應廠家已經不存在、或者相應型號已經停產並沒有售後服務。

          2) 傳輸線纜

          HDTVI視頻信號采用同軸電纜傳輸,調制信號為低頻信號,抗干擾能力強,對線纜質量和BNC接口無特殊質量要求,直接傳輸距離最多可達500米。在改造過程中,原有同軸電纜和光端機之間的光縴均可直接利舊使用,省去線纜成本的同時,也避免了復雜的線纜布放等改造工作。另外,HDTVI視頻監控系統支持同軸視控功能,原有RS-485控制線可以直接省掉。前端攝像機及傳輸線纜改造示意圖如下︰

          圖13. 前端攝像機及傳輸線纜改造示意圖

          3) 光端機

          采用HDTVI光端機對原有模擬光端機進行等位替換。

          4) 存儲設備

          原有存儲設備除了需要滿足高清視頻信號的輸入、存儲、輸出之外,還應滿足攝像機清晰度提升後的存儲空間需求,如無法滿足,需進行改造或者替換。具體建設策略建議如下︰

          Ø  原有DVR

          原有DVR設備替換為支持720P/1080P HDTVI DVR,在替換時可選用接入能力較強的HDTVI DVR設備,減少多台存儲設備堆疊使用的現象。

          Ø  原有備份存儲設備

          滿足需求的情況下利舊使用或者升級改造後使用。

          5) 解碼拼控設備

          原有解碼拼控設備需支持高清視頻的解碼和拼控,不滿足要求的情況下需進行替換。

          6) 拼接大屏

          原有拼接顯示單元需支持1080P及以上高清視頻圖像的輸入和顯示,不滿足的情況下需進行替換。改造時,建議采用4655英寸LCD/DLP拼接單元屏組成M(行)×N(列)的拼接大屏。

          7) 其他

          客戶端PC及大屏均需支持高清視頻接口︰HDMI、VGA或者DVI,線纜應采用相應高清視頻線纜。

          3.7 系統整體利舊設計

          為了節約整體投資成本,更好地利用原建系統的資源,本方案考慮對原有系統進行整體利舊設計。

          3.7.1 設計思路

          系統利舊主要包括不需要改造的模擬監控系統或者網絡監控系統如何接入到總控中心。具體設計從以下幾個方面考慮︰

          1) 原有模擬監控系統利舊︰未改造模擬設備接入新建視頻綜合平台的方式;

          2) 原有網絡監控系統利舊︰前端編碼設備接入新建平台的方式;

          3) 原有網絡監控系統利舊︰原平台和新建平台進行對接的方式;

          4) 對于前端設備已經使用年限在5年以上的或者前端設備供應廠家已經不存在、或者相應型號已經停產並沒有售後服務的,建議更換設備。

          3.7.2 模擬監控系統接入設計

          模擬監控系統采用的模擬攝像機通過同軸電纜或光縴接入監控中心,監控中心將接入的視頻一分二,一路接入矩陣,一路接入DVR存儲。矩陣負責視頻的切換、上牆顯示,同時可以與上級矩陣級聯;DVR負責視頻存儲,同時可以與上級單位聯網,便于調取錄像。

          為了原系統最大程度利舊,可將原有模擬矩陣接入視頻綜合平台,實現視頻資源的利舊整合。視頻綜合平台可以通過矩陣接入網關,接入市面上主流廠家的矩陣,確保模擬視頻的調用、控制等。DVR存儲資源通過SDK等方式接入現有的應用管理平台,如果原先為海康DVR,可直接接入使用;如果為其他廠家DVR,那麼需要第三方廠家提供相應的SDK和解碼庫,以供平台開發對接使用。

          模擬監控系統整體利舊結構圖如下︰

          圖14. 模擬監控系統整體利舊結構圖

          原視頻矩陣和新建系統視頻綜合平台之間可以通過矩陣接入網關進行對接,矩陣接入網關是原有模擬矩陣和視頻綜合平台之間通信協議轉換和傳遞的橋梁。通過矩陣接入網關實現模擬矩陣和新建系統無縫對接,整個系統可以滿足用戶對模擬矩陣、視頻綜合平台的互聯互控,可實現二者之間的互相調

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