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1、小区智能高清监控项目设计方案1.1 系统概述随着视频监控技术的高速发展，小区视频监控中对产品的要求也在不断提高，功能要求更加完善、稳定，性能要求更加清晰、准确。传统监控系统大部分都只能到达CIF（352288）或者4CIF（704576）的分辨率，存在图像清晰度低、可看范围小等缺点，在小区出入口、主要通道、公共区域等大范围监控场合，都迫切需要清晰度更高、可看范围更大的监控手段，以满足迅速准确的找到监控目标、看清面部特征和车牌照的监控效果。针对当前社会治安越发复杂、事发影响程度越发恶劣的现状，为了迅速有效处置突发事件、切实做好小区各项安全保卫工作，我们建议在视频监控系统中采用高清视频监控技术，通
2、过充分应用先进科技手段和技术装备，来突破目前视频监控图像采集、传输和显示分析的瓶颈，克服传统视频监控系统视频覆盖范围小、图像清晰度不高、视频图像利用率底下等一系列的问题，实现小区视频监控的跨越式发展。1.2 高清特点由于受到成本的限制，高清在视频监控行业一直未得到有效地应用。而现在芯片技术及压缩算法的发展，高清的视频监控产品逐渐兴起。现在D1标清视频压缩格式业已正式写入数字硬盘录像系统(DVR)国家标准。高清摄像机和高清视频编解码器也逐步得到应用和推广，其清晰度可以达到1920*1080或1600*1200，高清视频监控系统提供的高质量视频图像，将为小区治安监控效果带来显著的提升。1) 图像清
3、晰度更高、细节更加清楚传统的标清分辨率的图像对于多数的监控场景，基本上无法对细节进行分辨。而当发生案件时，从录像资料中很难对监控现场涉案的人员、物品准确认定，不具备很好的对侦破工作的指导性和法律质证能力。在一些重要的监控场所，应采用高清摄像机获取高清晰度的监控画面，更能清楚地呈现监控原貌。高清视频监控图像与标清视频图像清晰度的直观比较如下图所示：高清和标清图像效果比对1KM远距离高清图像细节呈现2) 监控目标覆盖范围更广、提高监控效能在传统的标清监控技术构架下，为了保证监控的覆盖率，尽可能的减少监控死角，需要安装部署相当规模数量的监控摄像机，监控系统规模不断扩大，从几百路向成千上万路甚至数十万
4、路的规模发展。如此规模庞大的监控资源，在同一时间里却只有极少部分能够得到实时的监控，而绝大多数监控图像被无差别的记录保存下来，从而形成了海量级的视频录像数据资料。而这些规模庞大的录像资料中也仅有极少部分因可能与某些已知的事件相关联而被备份以外，其他的录像信息则不断的被新的录像数据所覆盖。这就是典型的传统监控系统大规模、高成本、低效率的建设应用现状。在高清监控技术构架下，单台高清摄像机能够相当于几台普通摄像机的监控覆盖面，且图像分辨率更高、信息量更丰富，因此采用高清监控可以非常有效的缩减系统规模，节省传输链路和设备，从而减少总体建设成本，高清监控技术将推动视频监控系统建设应用向着集约化、效能化转
5、变。如图下图所示：一台高清摄像机即可覆盖整个十字路口，实现原先需要多个摄像机才能达到的功能。高清视频监控的大范围覆盖效果图示3) 高清摄像机能实现数字PTZ功能高清摄像机不仅提升了图像清晰度，使得数字PTZ功能得以体现，也就是在整幅大图像中对某个局部细节进行放大或移动。而且这种大范围整幅图像监控拍摄，不会错过监控范围内的任何情况，给日后的调阅查证提供了有效手段。同时由于数字PTZ方式没有机械移动部件，设备也更经久耐用。4) 有利于图像识别和智能视频分析的应用图像识别和智能分析技术一直未能得到业界普遍期待的大规模应用，主要原因是识别的精确度离用户的期待还有不小的差距，而图像的分辨率则是影响识别精
6、确度的主要因素。高清摄像机图像信息高清摄像机采用先进的感光器使图像细节更加清晰、更加细腻，逐行扫描方式可以给我们提供更好的图像质量，有效解决了隔行扫描带来的梳状模糊现象，给智能分析等应用提供了有利的前提条件，这对于车牌、人脸识别等智能分析应用具有重要意义。1.3 设计目标根据高清视频监控系统的特点和应用需求，本方案的目标是建设一个采用高清视频采集技术、高清视频编解码技术、光纤专网图像传输技术、联网控制技术、存储和显示等应用技术，并进行精确监控的视频监控平台。结合当前与今后一定时期内图像监控系统与图像应用系统的发展需要，建立高清图像管理平台，为指挥调度、调查取证等多种后台应用提供及时、可靠的监控
7、图像信息，服务实战。主要内容如下：1. 建设前端高清监控点结合监控布点原则及规范，围绕小区出入口、通道、小区单元楼入口，小区周边等，本着资源优化配置及利用的原则，充分利用小区现有资源，实现高清视频监控前端布点建设，可采用动静结合策略，部署高清可控监控点和高清固定监控点。2.高清视频信息接入与交换输出前端采集到的高清视频信息，通过光纤传输，接入高清视频编码设备完成高清数字编码，再经网络交换传输设备，将视频信号传递到分控中心（数据存储与转发）和监控中心，完成视频接入及切换输出显示，同时满足与其他视频系统的联网和共享。3高清视频显示与应用监控中心实现高清视频图像显示，监控中心采用大尺寸LCD液晶监视
8、器显示，能显示前端采集的高清视频图像，同时可保留既有的标清系统显示；高清视频图像支持高清下变标清，实现与既有标清系统的资源共享；高清网络编码后的IP流媒体传送到存储系统及各视频应用系统，以实现高清视频的综合应用。4.联网控制管理采用联网控制系统，不仅完成视频干线联网控制，同时可以实现远程切换，故障告警，远端升级、远程排障等功能。1.4 设计原则1.先进性本系统采用先进的、具有前瞻性的视频监控技术，包括130万像素数字高清技术、高清视频编解码技术、视频海量存储和高效检索技术和视频智能分析技术等。同时采用先进的综合视频管理平台，借鉴海量多媒体资料管理系统的经验和技术，不仅实现对高清、标清视频的统一
9、管理，还应实现整个系统设备的运维管理，以及各类视频综合智能化应用。2.可靠性系统设计、设备选型、调试、安装等环节都严格执行国家、行业的有关标准及公安部门有关安全技术防范的要求，贯彻质量条例，采用稳定、可靠的技术设备，确保系统级别的高稳定性和可靠性，满足724小时、全年365天的全天候长期稳定运行。系统中核心的数字高清编码阵列、存储设备、重要的服务器及后台服务软件等，支持掉电恢复后设备及软件自动恢复正常连接、断网或网络风暴恢复后设备及软件自动恢复正常连接，启动过程无需过多人工干预。3、安全性系统传输采用专网，充分利用光纤资源，保证视频信息、控制信息网络传输的安全和畅通，避免采用互联网和VPN进行
10、传输。同时设备接入、传输采用加密技术，提供网络非法入侵保护和避免信息非法被窃取。4.开放性高清数字摄像机、高清编解码器、网络设备、存储设备及软件平台等均应采用开放式的产品或架构，能够提供完整的SDK、API等二次开发环境，并须提供SDK、API等的源代码及数据结构、开发文档，并交由独立第三方进行验证，满足构建统一的视频管理及应用平台的需要。5.易管理性、易维护性前端设备支持远程升级和远程故障排除功能，维护便捷，降低系统运维管理成本。同时可自动检测系统中任何一台设备的运行状态，并示出详细参数，以辅佐管理人员及时准确地判断和解决问题。采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了
11、对管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。第2章 系统总体设计2.1 总体设计思路高清视频监控系统建设监控点图像全部接入视频监控专网，由分控中心进行24小时实时监控，在派出所完成录像记录，并保证在突发事件发生时，监控中心能够调用现场实时图像信息进行指挥和调度。系统建设的思路如下：1) 前端采用高清数字摄像机采集高清视频图像，最大分辨率可达到UXGA(1280720)；2) 原始的高清图像数据（raw data）经光纤进行传输，通过汇聚设备进行统一的切换、控制、显示、编码和存储；3) 切换、控制和输出，采用高交换能力的视频交换处理设备，保证切换、控制的实时性；输出的图像为非压
12、缩原始图像，保证了大屏显示的图像质量、清晰度和流畅性；视频交换处理设备部署在派出所，满足实战要求；4) 采用机架式高清编码阵列对高清图像进行集中编码，输出两个码流，一个用于网络访问（如小区领导桌面调看、中心硬解码显示），另一个用于存储；5) 录像资料靠前部署，节省网络开销，录像时间为20天；设置客户端，对小区区域内的高清摄像机施行实时监控和远程控制；6) 监控中心部署管理服务器，对监控专网内的高清摄像机、存储设备、解码设备、流媒体转发服务器实行集中管理，监测设备的运行状态；对客户端进行帐户、密码、使用权限的集中分配和管理，对客户端登陆监控系统进行验证；7) 监控中心采用LCD液晶监视器显示监控
13、图像；8) 对前端设备接入、网络传输、资源访问等采用有效的安全管理措施，包括信息加密、网络接入控制、访问认证管理等措施，防止监控系统被非法入侵、监控信息被非法窃取和擅改等；9) 本期监控系统的建设应为下一阶段社会监控系统的整合提供基础和接口，并能满足其他部门和单位对图像的共享要求，充分利用监控资源，发挥整体效益，做到系统具有可持续发展特性。2.2 系统拓扑结构系统拓扑结构图2.3 系统功能特点1) 高清图像采集高清数字摄像机实现高清视频图像采集功能，支持1280960分辨率，支持光纤输出，具有最佳的图像抗干扰性和高清视频图像远距离传输能力。高清数字摄像机夜间能获得高质量的视频监控效果，确保录像
14、资料能有效记录行人、车辆特征、环境等图像信息，提供有效的刑侦分析素材，对系统的建设意义极为重要。本方案采用LED补光方式来满足全天候图像监控的要求。在LED频闪工作模式下，摄像机与LED同步精确，在夜间低照度环境下能有效获取高质量的图像，以下是夜间高清监控效果图。车辆特写部分效果图： 2) 高清图像编码高清编码器和高清编码阵列实现对高清数字视频图像的编码，支持1280960分辨率，利用高效的编码效率，使所需要的码率更低，设置变码率可进一步降低总体传输码率，以降低网络承载的压力和总体存储容量。高清编码阵列芯片采用“DSP+自主算法”这种产品特征，且具备强大的处理能力和业界领先的自主知识产权编解码
15、算法，为将来视频业务功能扩展创造了必要条件。3) 低延时远程监控在整个小区范围内，通过视频监控专网，授权用户能远程监控任意可控监控点的图像，远程操作摄像机进行变焦和转动，可以清晰地查看现场图像。高清编码阵列采用高性能处理芯片和优化算法，编码效率高，编码延迟小，可确保端到端控制延迟小于400ms（GA/T669标准）。低延迟体现控制灵敏度高、响应迅速、聚焦准确等优势。4) 高清图像切换控制与显示支持两种方式的切换控制，包括非压缩图像数据的实时切换控制（与标清模拟图像控制切换方式一样），以及压缩图像数据的低延时解码控制切换。满足派出所实战和指挥中心图像调度的业务要求。5) 图像存储与共享图像存储遵
16、循就近部署的原则，同时兼顾重要涉案图像的集中保存功能要求。系统具备高清视频流的存储功能，授权网络用户可以从存储服务器或NVR上远程调看、下载视频资料。6) 管理服务功能通过管理服务器，统一管理存储设备的音视频资料的访问，并为客户端提供流畅的视频流服务，实现全网系统管理和流媒体转发。7) 权限管理功能可以添加和删除用户，并可对各级用户的控制权优先级进行管理。8) 多系统整合功能实现和原有标清监控系统的整合、与GIS系统、广电、会议系统的整合。9) 视频资源共享通过视频资源共享专网和软件管理平台其他单位提供图像资源。10) 系统日志功能系统自动记录系统的操作日志和运行日志。第3章 高清视频监控前端
17、高清视频监控系统主要在重点关注场所和核心重要部门部署监控点位，实现高清视频采集、控制、传输和显示功能。3.1 高清监控点组成前端设备以高清球机、定点枪机立杆、网络等部件。3.2 前端高清摄像机前端摄像机是整个安全防范系统的原始信号源，摄像部分的好坏及它产生图像信号的质量将影响整个系统的质量。本系统前端采用高清数字摄像机，相比普通摄像机具有明显的技术优势：1) 高清数字摄像机采用百万像素级别CMOS传感器，能获得更多的视频信息，实现1280960、19201080、16001200甚至更高的视频图像分辨率；2) 监控图象显示质量更高，能够更好地捕捉细节；3) 逐行扫描CMOS动态画面表现更流畅；
18、3.2.1 摄像机选型原则根据高清视频监控的需要，我们在选择摄像机时按照以下原则：1) 采用高性能CMOS传感器2) 支持日夜功能，实现昼夜监控，低照度： 0.5lux/F1.2(彩色)， 0.1lux/F1.2(黑白)为满足全天候治安监控的需要，摄像机应具备日夜彩转黑和低照度功能，在黄昏和夜间照度较低的情况下也能获得较为清晰的视频图像。3) 视频分辨率UXGA(1280960)，帧率最高25帧/秒高清视频监控需要达到1280960分辨率，逐行扫描，最高帧率应达到25帧/秒。4) 信噪比52dB高清数字摄像机应具备高的信噪比，保证图像信号质量。5) 具有曝光速度、AGC控制、白平衡控制等功能。
19、3.3 前端供电与设备管理3.3.1 前端设备供电小区监控前端设备通常采用两种供电方式，一种是集中供电，另一种是就近取电，一般可采用集中供电方式，第4章 图像传输与存储4.1 分布式集中存储4.1.1 存储方式设计思想系统监控点规模庞大，若采用集中存储方式，将面临中心机房空间不够、网络交换压力大、单点故障后果严重等问题，因此需要将存储位置下沉。因此在派出所作为数据存储与转发的汇聚节点，符合大规模高清监控系统建设思路，即分布式集中存储。4.1.2 重点图像存储存储服务器建议采用监控专用存储系统，高清监控系统的存储系统需适应大码流并发写操作，而且是以写为主、以读为辅的应用，应优化资源分配，保障高清
20、监控存储系统能长时间运行在大并发量、大码流的工作环境下。4.2 传输带宽分析4.2.1 预览高清图像码流指挥中心大屏幕实时预览图像存储采用高清图像，码流需求为每路8M。4.2.2 存储高清图像码流监控图像存储采用高清。按2Mbps码流计算，存放1天的数据总量2Mbps8 X 3600秒 X 24小时 X（1天）102421GB15天需要的容量(GB)21GB15天315GB按10Mbps码流计算，存放1天的数据总量10Mbps8 X 3600秒 X 24小时 X（1天）1024105GB15天需要的容量(GB)84GB15天1575GB4.2.3 网络存储设备配置每台网络（本地）存储支持30/
21、6路高清图像实时存储，每台设备内置8块3000GB监控专用硬盘，满足30/6路15天高清录像的需要。4.3 网络安全性设计网络视频监控系统的接入、传输和访问均应考虑安全性，本项目主要通过以下方式提高网络安全性：1) 信息加密措施：对网络传输信息，采用加密措施，包括视频信号的加密、控制信令的加密，保障信息安全；2) 专网传输措施：监控系统通过专网传输，与外网物理隔离，避免传输网络遭受攻击和破坏；3) 防火墙隔离：对监控中心服务器平台网络接入进行防火墙隔离，只允许指定端口、指定地址访问指定的服务，防止非法入侵；4) 视频监控图像通过公安监控图像共享专网提供给数字城管或交通指挥，通过视频网闸和防火墙进行隔离和控制；5) 防病毒：监控中心和分控中心部署防病毒系统，保护网关、服务器和工作站的安全。
