基于TCP/IP傳輸和高清網(wǎng)絡系統(tǒng)架構實現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計

一、背景

該視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要為了更好的觀察小區(qū)內(nèi)實際情況，保護小區(qū)資產(chǎn)免遭損失，防止外來人員行竊，保護人身安全，對小區(qū)實行保安自動化管理。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是整個住宅小區(qū)安全體系最重要的部分。設置在周界、小區(qū)出入口、主干道等處設置攝像機進行視頻追蹤、自動記錄及事后復查。利用技防手段建立起一套功能完善、強大的技術防范體系，滿足客戶的安防要求，同時配合人員管理，實現(xiàn)人防與技防的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)，以達到安全、高效管理的目的。

本次建設的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計以高清網(wǎng)絡系統(tǒng)架構為基礎，應用基于計算機網(wǎng)絡的多媒體控制管理技術，將監(jiān)控視頻圖像的控制、儲存、傳輸、查詢納入計算機網(wǎng)絡的統(tǒng)一管理，共同構建實用、效率、快速的安防監(jiān)控系統(tǒng)體系。為安防監(jiān)控系統(tǒng)提供先進的技術手段，以保障整個區(qū)域的安全。同時結合當今社會信息化、網(wǎng)絡化和數(shù)字化發(fā)展的趨勢，提出了基于內(nèi)部局域網(wǎng)，在其監(jiān)管范圍內(nèi)建立起一套完整的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

本次視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計：基于TCP/IP傳輸?shù)娜珨?shù)字高清網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，信號線選用CAT6 UTP并在綜合布線中預留。數(shù)字網(wǎng)絡視頻信號顯示，采用8路網(wǎng)絡視頻解碼器將視頻信號顯示在電視墻上。網(wǎng)絡數(shù)字視頻存儲設備選用NVR存儲，錄像時間保存30天。

二、系統(tǒng)架構

三、設計說明：

◆ 整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡數(shù)字架構形式；

◆ 前端攝像機根據(jù)環(huán)境地點不同采用相應的高清網(wǎng)絡槍式攝像機、高清網(wǎng)絡球形攝像機；

◆ 前端網(wǎng)絡攝像機采集信號編碼壓縮成數(shù)字IP信號，通過網(wǎng)絡傳送到監(jiān)控中心NVR進行存儲，由流媒體服務器指向磁盤陣列存儲；

◆ 中心配置高清解碼器、流媒體服務器、網(wǎng)絡視頻錄像機（NVR）等設備對全局進行管理、多用戶訪問及存儲等要求；

◆ 中心配置的高清解碼器，最大同時解碼8路1080P網(wǎng)絡視頻，輸出支持DVI、VGA、HDMI三種不同接口，輸出畫面具備分割方式，可配置1、4畫面分割方式；

◆ 網(wǎng)絡交換機根據(jù)實際需求不同選配百兆、千兆交換機，以實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸冗余交換。

四、系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要由前端攝像機、傳輸鏈路、中心控制/顯示部分組成。各監(jiān)控點的攝像機通過網(wǎng)絡把視頻圖像信號發(fā)送給監(jiān)控中心，通過網(wǎng)絡視頻錄像機（NVR）等設備進行存儲，計算機都可以通過客戶端對監(jiān)控視頻錄像等數(shù)據(jù)進行查詢服務；另一方面通過通過在控制中心設置的顯示單元把多路監(jiān)控圖像實時的顯示在值班人員的面前。

1、前端視頻采集系統(tǒng)

前端視頻采集系統(tǒng)其功能為觀察、收集信息。前端監(jiān)控設備可根據(jù)用戶實際需求，采用基于標準的H.264算法的高清網(wǎng)絡攝像機。高清網(wǎng)絡攝像機采集壓縮后的分辨率達1280*720，由于高清網(wǎng)絡攝像機的顯示比例為標準的16：9寬屏顯示比例，具有比傳統(tǒng)模擬視頻更大的可視范圍，而且由于有效像素和分辨率更高，所得到的視頻畫面比傳統(tǒng)模擬攝像機更清晰地效果。

2、視頻傳輸系統(tǒng)

視頻的傳輸專網(wǎng)是要保證視頻流的通暢，就類似于人體的“血脈”，需要保證不被堵塞。主要的設備包括：接入交換機、光纖收發(fā)器、匯聚交換機、核心交換機，主干傳輸光纜，視頻接入選用超五類（六類）非屏蔽雙絞線。視頻傳輸專網(wǎng)的建設需要考慮帶寬、包轉(zhuǎn)發(fā)率、背板帶寬和組播及QoS技術。視頻傳輸網(wǎng)絡如果要求外網(wǎng)訪問功能，需要做好安全防病毒措施，在專網(wǎng)系統(tǒng)中還需要增加防火墻。

對于監(jiān)控的視頻質(zhì)量和接入帶寬相對關系來講，上行384Kbps的帶寬，可以傳送清晰流暢的CIF分辨率圖像，上行512Kbps，可以傳送清晰流暢的2CIF分辨率圖像，在上行1.5Mbps，可以傳送清晰流暢的D1分辨率圖像。而高清720P傳輸?shù)囊曨l帶寬約為2.5Mbps-6.6Mbps來算。根據(jù)實際相機的數(shù)量及帶寬選用不同的交換機進行交換傳輸。

3、中心管理控制系統(tǒng)

監(jiān)控中心是整個系統(tǒng)的核心，匯接各類監(jiān)控資源，并進行相應的管理、存儲、調(diào)用與顯示，主要目的是提高安全防范和各級領導決策、指揮調(diào)度、取證提供集中應用場所。本系統(tǒng)中心控制設計由三部分組成：

1）、控制部分

本系統(tǒng)的控制部分NVR及高清解碼器臺組成，主要負責媒體調(diào)度和視頻轉(zhuǎn)發(fā)，中心存儲及網(wǎng)絡管理和其他應用接口服務等。高清解碼器用于視頻控制切換上墻的專用設備，控制視頻顯示、拼接等圖像處理功能。

2）、網(wǎng)絡存儲部分

視頻的存儲是為了保證歷史報警事件的查詢，做好事后取證的重要作用。所以圖像的分辨率至關重要，后端視頻存儲的設備主要包括：網(wǎng)絡硬盤錄像機、視頻專用硬盤。設備的穩(wěn)定性決定系統(tǒng)整體性能，所以后端視頻的存儲要求基于UNIX操作系統(tǒng)，圖像的分辨率必須達到720P（1280*720）以上，保證錄像回放細節(jié)的清晰度。本次設計由磁盤陣列組成的中心集中式存儲方式。

◆ 視頻容量存儲計算

按單路720P畫質(zhì)、4M/S碼流、視頻存儲30天計算：

單路容量＝3600（秒）×24（小時）×30（天）×1（路）×4M÷1024÷1024÷8=1.24T

151路容量=1.24T×151（路）=187.24，再留有冗余量15%；

總容量=216T

3）、顯示部分

圖像顯示單元由20臺26寸監(jiān)視器，1臺60寸監(jiān)視器組成。

五、系統(tǒng)功能

1、監(jiān)視器/大屏顯示

◆ 可實時顯示高質(zhì)量的圖像；

◆ 支持多路組合切換與輪巡畫面顯示方式；

◆ 利用安裝在各點的攝像機，對所有監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的環(huán)境進行實時監(jiān)視；

◆ 可以根據(jù)攝像機焦距的變化（變焦攝像機）顯示大小不同的畫面，并能根據(jù)角度的變化（球機）顯示各個方位的監(jiān)視畫面。

◆ 圖像亮度、色度、對比度及灰度可調(diào)；

2、畫面切換

可以對監(jiān)視畫面作任意的切換，用戶可以切換任意一臺攝像機的視頻到監(jiān)視器畫面，也可以切換其中一臺攝像機視頻到任意監(jiān)視器顯示。

3、成組切換

成組切換即將多個視頻輸入同時切換到多個連續(xù)的輸出。多個相互獨立的組（成組切換），每組包括多個視頻輸出（每個有一個目標和一個輔助觸點動作），可通過手工或作為通用巡視的一部分被調(diào)用。

4 、畫面輪巡

巡視是一個多臺攝像機位置的序列。操作員可隨時為巡視定義輸出。每個攝像機位置包括一個關聯(lián)的預置場景、圖象和／或輔助觸點動作。同一個視頻輸入可插入到同一個巡視的多個位置上。巡視可正向或反向運行。被監(jiān)視器劃去的視頻輸入將不顯示。

5 、云臺控制轉(zhuǎn)動

用戶可以控制球機的上下、左右轉(zhuǎn)動，得到不同方位的監(jiān)控畫面，對設備場景起到更好的監(jiān)控作用。

6 、預置位功能

用戶可以對帶有預置位的球機或云臺設定預置位，用戶可以對需要特別觀察的點設定預置位（預置位的個數(shù)由所選的一體化球機和云臺決定），可以設定多個預置位（由具體的矩陣型號決定）。用戶可以輸入調(diào)用預置位命令調(diào)看需要監(jiān)控的預置位畫面。用戶也可以將預置位編入巡視畫面里在監(jiān)視器顯示。

7、錄像回放

◆ 提供方便的錄像檢索、查詢手段，可根據(jù)時間、地點和報警類型等信息檢索并回放圖像。

◆ 回放用戶交互界面友好，可以直觀地為用戶反映所查日期一個的錄像資料情況，并可以點取播放。用戶選擇觀看的視頻為正在錄制的文件時可以選擇實現(xiàn)為用戶打包后播放，可實現(xiàn)錄像的按文件、按時段下載功能。

六、系統(tǒng)特點

1、前端設置高清網(wǎng)絡攝像機，分辨率最大可達到1280*720P，每秒25幀數(shù)全實時，圖像清晰自然，網(wǎng)絡延時短，可大視角、大范圍的監(jiān)看；

2、高清解碼器可實現(xiàn)數(shù)據(jù)靈活調(diào)用和控制，并可實現(xiàn)顯示、拼接、等大屏的操作功效；

3、系統(tǒng)采用模塊化設計，結構靈活、擴容升級性強。無論前端擴容和中心擴容都可以充分利用前期資源，降低擴容投入成本；

4、系統(tǒng)管理平臺，按不同的權限和級別，對同一監(jiān)控點或同組監(jiān)控點實現(xiàn)分級控制。具有多級、多權限、多重口令控制。其中本地為最高級，根據(jù)口令具有一切操作權限，其他用戶的使用權限由指揮中心統(tǒng)一設置，統(tǒng)一管理，在數(shù)字平臺上實行嚴格登錄和用戶權限管理制度。

5、系統(tǒng)的核心硬件設備和管理軟件均屬自主開發(fā)，能夠及時提供良好的售后服務，響應用戶的特殊需求，針對用戶的要求進行功能方面的量身定做。

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