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

          來源:本站   發布時間: 2018-09-18 11:17:43   瀏覽︰279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。已有的模擬標清系統清晰度不高,环亚AG88国际化應用匱乏,已經愈發難以滿足客戶的應用需求,

          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。已有的模擬標清系統清晰度不高,环亚AG88国际化應用匱乏,已經愈發難以滿足客戶的應用需求,針對模擬標清視頻監控系統的高清改造需求十分迫切。海康威視從節約用戶投資,滿足用戶需求的角度出發,推出新一代同軸高清HDTVI(High Definition-Transport Video Interface)系列產品,在此基礎上提出一套集前端采集、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”,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。

          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。

          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”。

          系統具備以下特征︰

          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。

          高清化、低延時︰通過HDTVI同軸高清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︰HDTVI系列產品自適應能力強,部署簡單,可最大化利舊已有系統資源,縮短部署周期。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及時告警,快速響應。

          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,能與其他廠家的平台無縫對接。

          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,無高清改造需求的點位保留其攝像機前端及傳輸鏈路基本結構,接入所屬分控中心視頻綜合平台;有高清改造需求的點位,保留其原有傳輸鏈路,采用HDTVI攝像機和HDTVI光端機等位替換原設備,接入所屬分控中心視頻綜合平台;

          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,在分控中心分別存儲各自區域內的視頻,重要的視頻集中備份到總控中心。根據存儲容量需求,分控中心可選擇HDTVI DVR、CVR或者視頻雲存儲,總控中心可選擇CVR或者視頻雲存儲;

          5) HDTVI高清視頻信號接入所屬分控中心視頻綜合平台後,通過視頻綜合平台HDTVI矩陣切換功能實現視頻畫面實時上牆顯示,保證視頻的最小延時、最高畫質;總控中心預覽實時畫面時,前端HDTVI高清視頻信號先由分控中心視頻綜合平台進行編碼,然後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,根據用戶需求和改造的具體情況,可以將前端分為三個部分︰高清改造部分,利舊模擬前端部分和利舊網絡前端部分。高清改造部分是將原有的模擬標清攝像機、模擬光端機分別用HDTVI高清攝像機、HDTVI光端機進行替換,已有的同軸電纜傳輸鏈路利舊使用,將采集到的HDTVI高清視頻信號不經壓縮就實時傳送至分控中心;利舊模擬前端部分保持基本結構,采集的信息以模擬CVBS信號格式不經壓縮實時傳送至分控中心;利舊網絡前端部分以編碼後的標準網絡碼流格式傳輸至分控中心。

          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。

          分控中心視頻綜合平台將采集的HDTVI高清視頻信號不經編碼、解碼,直接通過視頻綜合平台矩陣切換功能實現實時上牆顯示,保證了視頻圖像的高清化、低延時。

          分控中心配置存儲設備(可根據需求選擇HDTVI DVR、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,需支持高清輸入、存儲和轉發,原有存儲設備根據實際情況考慮利舊使用。

          分控中心交換機、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。

          總控中心配置的存儲設備負責對分控中心重要視頻的備份,需支持HDTVI信號的高清輸入、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。

          本方案以將模擬系統進行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無延時、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。攝像機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。

          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、無延時、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無需考慮傳輸距離,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

          網絡結構總體設計如下圖所示︰

          圖6. 網絡總體結構拓撲圖

          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。

          Ø 數據流向

          實時視頻流︰未經壓縮編碼,從前端到分控中心的視頻綜合平台,再到分控中心的大屏進行顯示;經分控中心視頻綜合平台編碼後,經網絡傳輸至總控中心的視頻綜合平台進行解碼顯示。

          存儲流︰從前端到分控中心的視頻綜合平台,經過視頻綜合平台編碼後,到分控中心的接入交換機,再到分控中心的存儲設備進行存儲。

          回放流︰從分控中心的存儲設備,到接入交換機,到分控中心的視頻綜合平台,經過視頻綜合平台解碼後,進行上牆顯示;從分控中心的存儲設備,到接入交換機,再到核心交換機,再到的視頻綜合平台,經過視頻綜合平台解碼後,進行上牆顯示。

          備份流︰從分控中心的存儲設備,到接入交換機,再到核心交換機,再到總控中心的存儲設備進行存儲。

          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。

          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7. 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8. 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。

          3.2.4 VLAN規劃

          VLAN就是虛擬局域網,隨著視頻專網中用戶和終端設備大規模接入,網絡廣播的流量呈幾何級數量增多,通過VLAN技術,把一定規模的用戶和終端歸納到一個廣播域當中,從而限制視頻專網的廣播流量,提高帶寬利用率。

          每一個VLAN在數據轉發時,可以二層和三層方式實現數據轉發 ,二層VLAN 技術能將一組用戶歸納到一個廣播域當中,從而限制廣播流量,提高帶寬利用率。三層VLAN 是基于IP協議,一組用戶歸納到一個網段內,通過網關與別的組進行交換。

          在網絡用戶VLAN規劃方面,一般可根據視頻用戶、前端設備、後台設備等所屬的部門,以及具體的網絡應用權限來劃分。在具體VLAN規劃中,應合理規劃每一個VLAN中實際用戶數量。

          一般規劃VLAN資源參考如下幾個做法︰

          1) VLAN1在所有設備上不啟用三層接口地址,不使用VLAN1承載實際業務或者作為網管VLAN。

          2) 全網每台設備的網管VLAN可使用同一個,方便設備預配置與日常管理。

          3) AG环亚娱乐一般建議按照每個區域進行VLAN資源的劃分,所有設備使用的VLAN均遵從所在區域的VLAN規劃。

          4) 盡管在不同的匯聚設備上使用相同的VLAN並不沖突,但是不允許這樣的做法,會對後期的維護和故障的排除造成很大的困難。

          5) 如果建設網絡所使用的設備不能直接在端口上配置互聯用的IP地址,需要綁定相應的VLAN的話,還需要單獨劃分出來一大段VLAN資源用于設備互聯,強烈建議全網設備互聯用VLAN按照鏈路去劃分,每條鏈路使用一個互聯VLAN。

          注︰交換機中標記VLAN的數據長度是12位,所以VLAN取值範圍是0~4095,通常04095是系統保留,1通常是交換機的默認VLAN號。

          3.2.5 網絡IP地址規劃

          IP地址的合理分配是保證網絡順利運行和網絡資源有效利用的關鍵,要充分考慮到地址空間的合理使用,保證實現最佳的網絡地址分配及業務流量的均勻分布。

          IP地址空間的分配與合理使用與網絡拓撲結構、網絡組織及路由有非常密切的關系,將對網絡的可用性、可靠性與有效性產生顯著影響。因此在對網絡IP地址進行規劃建設的同時,應充分考慮本地網對IP地址的需求,以滿足未來業務發展對IP地址的需求。

          IP地址規劃原則︰

          1) 唯一性︰一個IP網絡中不能有兩個主機采用相同的IP地址;這就需要選擇一個足夠大的IP地址範圍,不但能夠滿足現有需要,同時能夠滿足未來網絡的擴展。兩個不同網絡互聯時應避免使用同一網段IP地址,以免造成IP地址沖突。

          2) 簡單性︰地址分配應簡單易于管理,降低網絡擴展的復雜性,簡化路由表項。

          3) 連續性︰連續地址在層次結構網絡中易于進行路徑疊合,大大縮減路由表,提高路由算法的效率;IP地址分配既要考慮到擴充,又要能做到連續。

          4) 可擴展性︰地址分配在每一層次上都要留有余量,在網絡規模擴展時能保證地址疊合所需的連續性。

          5) 靈活性︰地址分配應具有靈活性,以滿足多種路由策略的優化,充分利用地址空間。

          3.3 上牆顯示設計

          系統采用視頻綜合平台實現視頻圖像上牆顯示功能,海康威視視頻綜合平台系列是參考ATCA(Advanced Telecommunications Computing Architecture 高級電信計算架構)標準設計,支持模擬、數字、網絡、HDTVI視頻的矩陣切換、視音頻編解碼、集中存儲管理、網絡實時預覽等功能,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處理平台。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,可廣泛應用于中大型的視頻監控系統項目。

          本系統采用了視頻綜合平台的三種上牆模式︰HDTVI矩陣模式、模擬矩陣模式、解碼拼控模式。

          Ø HDTVI矩陣模式

          HDTVI矩陣模式可將接入的HDTVI高清視頻信號在未經編碼、解碼的情況下,直接進行視頻信號的內部交換,切換至輸出口進行上牆顯示,最大化減少視頻轉換次數,保證視頻的最好效果、最低延遲。

          視頻綜合平台HDTVI矩陣模式根據選配不同的輸入/輸出板卡數量可組成不同規模的HDTVI矩陣,單塊HDTVI輸入板卡支持16HDTVI高清視頻信號輸入,且輸入板具備編碼功能,支持編碼分辨率為1080P/720P/4CIF/CIF/QCIF,可將HDTVI高清視頻信號進行壓縮編碼後進行存儲,配置數量根據前端數量確定;單塊輸出板支持8路高清視頻信號輸出,可選用的接口包括HDMI/DVI/VGA,輸出板除矩陣輸出功能外,還具備1/4畫面分割、解碼、拼接開窗漫游功能。本系統分控中心實時預覽前端HDTVI攝像機圖像時,即采用本模式實現上牆顯示,HDTVI矩陣模式的應用示意圖如下︰

          圖9. HDTVI矩陣模式應用示意圖

          Ø  模擬矩陣模式

          模擬矩陣模式可將接入的模擬標清視頻信號在未經編碼、解碼的情況下,直接進行視頻信號的內部交換,切換至輸出口進行上牆顯示,最大化減少視頻轉換次數,保證視頻的最好效果、最低延遲。

          視頻綜合平台模擬矩陣模式根據選配不同的輸入/輸出板卡數量可組成不同規模的矩陣,單塊模擬視頻輸入板卡支持32路模擬標清視頻信號輸入,且輸入板具備編碼功能,支持編碼分辨率為WD1/4CIF/CIF/QCIF,可將模擬視頻信號進行壓縮編碼後進行存儲,配置數量根據前端數量確定;單塊HDMI/DVI/VGA接口輸出板支持8路視頻信號輸出,單塊BNC接口輸出板支持32路視頻信號輸出,輸出板除矩陣輸出功能外,還具備1/4畫面分割、解碼、拼接開窗漫游功能。本系統分控中心實時預覽前端利舊的模擬攝像機圖像時,即采用本模式實現上牆顯示,其應用模式與HDTVI矩陣模式類似。

          Ø  解碼拼控模式

          解碼拼控模式可將網絡視頻碼流進行解碼和拼控上牆顯示,在滿配解碼板的情況下,可以實現4481080P/896720P/1792D1網絡視頻解碼。單塊HDMI/DVI/VGA接口輸出板支持8路視頻信號輸出,單塊BNC接口輸出板支持32路視頻信號輸出,輸出板除視頻信號輸出功能外,還具備1/4畫面分割、解碼、拼接開窗漫游功能。本系統網絡前端部分均采用本模式實現上牆顯示,總控中心實時預覽利舊的模擬攝像機和HDTVI攝像機圖像時,也采用本模式進行上牆顯示。

          注︰海康威視視頻綜合平台有18U、14U、10U、8U、7U五種規格機型,根據板卡數量需求選擇相應的規格,單台視頻綜合平台業務槽位數量不夠時,可通過網絡級聯多台視頻綜合平台進行擴展。

          3.4 分控中心設計

          分控中心負責HDTVI高清前端的接入、存儲、顯示,同時通過高清視頻傳輸網絡將視頻信息傳輸到總控中心。由于原分控中心的存儲、解碼、矩陣切換、大屏顯示等環節均有可能成為高清顯示的瓶頸,需要對分控中心進行系統設計以最終實現視頻圖像的高清顯示。分控中心系統結構如下圖所示︰

          圖10. 分控中心系統結構圖

          1) 高清視頻系統接入

          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視頻綜合平台。

          2) 高清視頻信號顯示

          前端HDTVI高清信號通過視頻綜合平台HDTVI矩陣切換後,通過輸出業務板輸出(可采用VGA、DVI、HDMI等多種接口輸出),投送至分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。

          3) 高清視頻存儲

          視頻綜合平台通過將接入的HDTVI高清信號進行標準H.264編碼壓縮,形成網絡視頻信號,然後通過自帶網口接入監控專用網絡中,視頻存儲設備通過網絡可以實現對監控網絡內的所有圖像進行集中錄像存儲。另外,利舊的模擬標清前端CVBS信號經過H.264編碼後采用同樣的方式進行集中錄像存儲。

          視頻存儲設備可根據實際情況及需求進行選擇,對于100路以下規模的場景,建議選擇HDTVI DVR100路以上、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。

          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

          4) 顯示主機信號顯示

          將顯示主機接入視頻綜合平台,可以把顯示主機上的視頻信號實時投放到大屏上。

          5) 網絡鍵盤管理

          網絡鍵盤與視頻綜合平台通過以太網進行互聯,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。

          6) 監控管理終端管理

          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。

          7) 與總控中心高清聯網

          分控中心接入交換機可通過高清視頻傳輸網絡與總控中心核心交換機聯網,實現將經過編碼壓縮的高清視頻信號從分控中心轉送至總控中心。

          3.5 總控中心設計

          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、矩陣切換、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11. 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。

          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

          將顯示主機接入視頻綜合平台,可以把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) 監控管理終端管理

          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。

          8) 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12. 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) 模擬矩陣

          原有模擬矩陣無法滿足高清視頻信號的處理和顯示需求,為了實現高清視頻信號的編碼、解碼、內部交換和拼控上牆,需在監控中心新建視頻綜合平台,模擬矩陣的改造有兩種方案︰

          Ø  徹底改造

          將利舊模擬前端攝像機接入視頻綜合平台,原有模擬矩陣可不再使用,利用視頻綜合平台的模擬矩陣功能模式實現視頻信號快速切換上牆顯示,本方案系統調試難度較低。

          Ø  整體利舊

          利舊模擬前端攝像機仍保持接入模擬矩陣,將模擬矩陣接入視頻綜合平台並進行聯調,實現模擬系統的整體利舊,本方案通常需要第三方廠家提供串口控制協議,系統調試難度大、周期長。

          5) 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路數較多的HDTVI DVR設備,減少多台存儲設備堆疊使用的現象。

          Ø  原有集中存儲設備

          滿足需求的情況下利舊使用或者升級改造後使用。

          6) 拼控設備

          視頻綜合平台已經集成了強大的拼控功能,單台設備最多可支持112塊屏的拼接,原有拼控設備可不再使用。

          7) 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。

          8) 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分控和總控中心。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

          模擬監控系統一般都是采用模擬攝像機,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,現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,則不存在兼容性問題,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13. 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,矩陣接入網關相當于是原有模擬矩陣和視頻綜合平台之間通訊的橋梁,實現通信協議的轉換和傳遞,而具體的模擬視頻是通過專門的視頻通道進行傳輸。

          視頻綜合平台可兼容模擬矩陣,通過矩陣接入網關實現模擬矩陣和新建系統的無縫對接,有效保護用戶原有投資。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用。視頻綜合平台通過矩陣接入網關支持派爾高、紅隻果、博世、博康、英飛拓、霍尼韋爾等多個廠家的模擬矩陣設備的接入,系統架設便捷,不影響用戶日常業務。

          3.7.3 網絡監控系統接入設計

          網絡監控系統目前的主流方式是前端采用IPC、DVR等編碼設備,通過IP網絡,將前端設備接入到統一的視頻管理平台,通過平台對前端編碼設備進行統一管理,實現網絡化的視頻監控。網絡監控系統利舊主要包括兩種情況,一種是前端編碼設備接入現有的新建網絡,同時通過SDK方式接入現有平台;另外一種情況是通過平台對接的方式實現整合利舊,但需要符合一定的平台對接標準。

          網絡監控系統整體利舊結構圖如下︰

          圖14. 網絡監控系統整體利舊結構圖

          1) 前端接入模式

          網絡監控系統包括DVR、DVS、IPC等編碼設備,這些編碼設備通過SDK方式接入現有的視頻信息管理應用平台。如果原先設備為海康設備,則不存在兼容性問題,可直接接入;如為其他廠家的編碼設備,則需第三方廠家提供相應的SDK,以供平台對接開發。

          2) 平台對接模式

          原有平台功能模塊較為完整,前端設備數量較多時,可以通過平台對接的模式和新建平台進行對接,最終對原視頻監控系統進行利舊。若原平台符合相應的標準,平台對接相對容易實現;若原平台是非標準平台需要通過聯網網關進行對接,具體如下圖所示︰

          上一篇文章︰HDTVI高清改造解決方案(HDTVI攝像機+HDTVI DVR+解碼器/視頻綜合平台) 下一篇文章︰HD-SDI數字高清監控系統解決方案(HD-SDI+視頻綜合平台+大屏)
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