海康高清数字视频监控专项方案.doc

2月2都市高清视频监控系统解决方案V2.0目 录第1章 系统概述41.1 系统概述41.2 高清特点51.3 设计目的91.4 设计原则11第2章 系统总体设计132.1 总体设计思路132.2 系统拓扑构造152.3 系统功能特点16第3章 高清视频监控前端193.1 高清监控点构成193.2 前端高清摄像机193.2.1 摄像机选型原则193.2.2 高清摄像机选型203.3 前端供电与设备管理223.3.1 前端设备供电223.3.2 前端设备管理233.4 防雷接地系统233.5 云台护罩253.6 立杆设计253.7 防水箱设计25第4章 图像传播与存储274.1 高清图像编码274.1.1 高清视频编码阵列274.1.2 高清网络编码卡284.1.3 高清编码特点294.2 高清图像传播294.2.1 实时预览与录像存储304.2.2 检索回放与取证迁移314.3 分布式集中存储314.3.1 存储方式设计思想314.3.2 重点图像存储324.4 传播带宽分析324.4.1 预览高清图像码流324.4.2 存储高清图像码流324.4.3 网络存储设备配备334.5 网络安全性设计33第5章 中心图像显示系统345.1 图像显示系统构成345.2 高清视频解码阵列355.2.1 高清解码阵列355.2.2 高清网络解码卡365.2.3 阵列机箱和电源375.3 图像显示控制375.3.1 动态解码模式375.3.2 轮询解码模式385.3.3 远程回放385.3.4 显示控制395.3.5 透明通道传播395.4 大屏幕显示405.5 显示痕迹存储40第6章 多系统整合416.1 与既有系统整合416.2 与GIS系统整合416.3 与广电系统整合416.4 与会议系统整合41第7章 视频信息综合管理平台427.1 管理平台构架427.2 管理平台功能43第8章 系统优势分析45第1章 系统概述1.1 系统概述随着视频监控技术高速发展，都市视频监控中对产品规定也在不断提高，功能规定更加完善、稳定，性能规定更加清晰、精确。老式监控系统大某些都只能到达CIF（352288）或者4CIF（704576）辨别率，存在图像清晰度低、可看范畴小等缺陷，在都市道路、广场、展馆、车站等大范畴监控场合，都迫切需要清晰度更高、可看范畴更大监控手段，以满足迅速精确找到监控目的、看清面部特性和车牌照监控效果。举世瞩目北京奥运会获得了圆满成功，其中安防监控系统采用了诸多新产品、新技术，为奥运会顺利举办提供了坚实可靠安全保障，其中一项就是高清视频监控显示及图像智能分析应用，新建了不少高清视频监控点，高清视频监控应用通过了实战检查。1.2 高清特点由于受到成本限制，高清在视频监控行业始终未得到有效地应用。而当前芯片技术及压缩算法发展，高清视频监控产品逐渐兴起。当前D1标清视频压缩格式业已正式写入数字硬盘录像系统(DVR)国标。高清摄像机和高清视频编解码器也逐渐得到应用和推广，其清晰度可以达到1920*1080或1600*1200，高清视频监控系统提供高质量视频图像，将为都市社会治安监控效果带来明显提高。1) 图像清晰度更高、细节更加清晰老式标清辨别率图像对于多数监控场景，基本上无法对细节进行辨别。而当发生案件时，从录像资料中很难对监控现场涉案人员、物品精确认定，不具备较好对侦破工作指引性和法律质证能力。在某些重要监控场合，应采用高清摄像机获取高清晰度监控画面，更能清晰地呈现监控原貌。高清视频监控图像与标清视频图像清晰度直观比较如下图所示：高清和标清图像效果比对2) 监控目的覆盖范畴更广、提高监控效能在老式标清监控技术构架下，为了保证监控覆盖率，尽量减少监控死角，需要安装布置相称规模数量监控摄像机，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路规模发展。如此规模庞大监控资源，在同一时间里却只有很少某些可以得到实时监控，而绝大多数监控图像被无差别记录保存下来，从而形成了海量级视频录像数据资料。而这些规模庞大录像资料中也仅有很少某些因也许与某些已知事件有关联而被备份以外，其她录像信息则不断被新录像数据所覆盖。这就是典型老式监控系统大规模、高成本、低效率建设应用现状。在高清监控技术构架下，单台高清摄像机可以相称于几台普通摄像机监控覆盖面，且图像辨别率更高、信息量更丰富，因而采用高清监控可以非常有效缩减系统规模，节约传播链路和设备，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，实现原先需要各种摄像机才干达到功能。高清视频监控大范畴覆盖效果图示3) 高清摄像机能实现数字PTZ功能高清摄像机不但提高了图像清晰度，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。并且这种大范畴整幅图像监控拍摄，不会错过监控范畴内任何状况，给日后调阅查证提供了有效手段。同步由于数字PTZ方式没有机械移动部件，设备也更经久耐用。4) 有助于图像辨认和智能视频分析应用图像辨认和智能分析技术始终未能得到业界普遍期待大规模应用，重要因素是辨认精准度离顾客期待尚有不小差距，而图像辨别率则是影响辨认精准度重要因素。高清摄像机图像信息高清摄像机采用先进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咱们提供更好图像质量，有效解决了隔行扫描带来梳状模糊现象，给智能分析等应用提供了有利前提条件，这对于车牌、人脸辨认等智能分析应用品有重要意义。如下图所示，高清摄像机在都市道路监控中使用是，监控区域能覆盖各种车道，同步清晰地记录车牌号码、前排司乘人员特性、车辆颜色、外形等特性，这是一种普通标清摄像机所不能同步实现。高清视频图像道路监控中效果1.3 设计原则1.先进性本系统采用先进、具备前瞻性视频监控技术，涉及200万像素数字高清技术、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。同步采用先进综合视频管理平台，借鉴海量多媒体资料管理系统经验和技术，不但实现对高清、标清视频统一管理，还应实现整个系统设备运维管理，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、行业关于原则及公安部门关于安全技术防范规定，贯彻质量条例，采用稳定、可靠技术设备，保证系统级别高稳定性和可靠性，满足724小时、全年365天全天候长期稳定运营。系统中核心数字高清编码阵列、存储设备、重要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、安全性系统传播采用专网，充分运用光纤资源，保证视频信息、控制信息网络传播安全和畅通，避免采用互联网和VPN进行传播。同步设备接入、传播采用加密技术，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产品或架构，可以提供完整SDK、API等二次开发环境，并须提供SDK、API等源代码及数据构造、开发文档，并交由独立第三方进行验证，满足构建统一视频管理及应用平台需要。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，减少系统运维管理成本。同步可自动检测系统中任何一台设备运营状态，并示出详细参数，以辅佐管理人员及时精确地判断和解决问题。采用稳定易用硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既减少了对管理人员进行专业知识培训费用，又节约了寻常频繁地维护费用。第2章 系统总体设计2.1 总体设计思路1) 前端采用高清数字摄像机采集高清视频图像，最大辨别率可达到UXGA(1600*1200)，采集高清图像经光纤输入高清编码阵列；2) 高清编码阵列对高清图像集中编码，并输出两个码流，一种采用H.264压缩编码，用于实时显示；另一种采用M-JPEG压缩编码，用于存储；3) 主控中心机房部布置管理服务器，对监控专网内高清摄像机、存储设备、解码设备、流媒体转发服务器实行集中管理，监测设备运营状态；对客户端进行帐户、密码、使用权限集中分派和管理，对客户端登陆监控系统进行验证；方案实行集中式存储，采用IPSAN+存储服务器，为高清摄像机提供存储服务，录像时间为X天； 4) 主控中心采用高清解码阵列和支持高清视频图像控制大屏幕控制器，通过LCD液晶监视器或DLP显示监控图像，整合既有视频资源，并为其她单位或应用系统提供视频资源；2.2 系统拓扑构造系统拓扑构造图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1600*1200或1920*1080辨别率，支持光纤输出，具备最佳图像抗干扰性和高清视频图像远距离传播能力。高清数字摄像机夜间能获得高质量视频监控效果，保证录像资料能有效记录行人、车辆特性、环境等图像信息，提供有效刑侦分析素材，对系统建设意义极为重要。本方案采用LED补光方式来满足全天候图像监控规定。在LED频闪工作模式下，摄像机与LED同步精准，在夜间低照度环境下能有效获取高质量图像，如下是夜间高清监控效果图。车辆特写某些效果图： 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编码，支持1600*1200或1920*1080辨别率，运用高效编码效率，使所需要码率更低，设立变码率可进一步减少总体传播码率，以减少网络承载压力和总体存储容量。高清编码阵列除具备HD-SDI高清接入接口外，内嵌光模块插槽，支持光纤传播模式，高清编码阵列芯片采用“DSP+自主算法”这种产品特性，且具备强大解决能力和业界领先自主知识产权编解码算法，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地区范畴内，通过视频监控专网，授权顾客能远程监控任意可控监控点图像，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解决芯片和优化算法，编码效率高，编码延迟小，可保证端到端控制延迟不大于260ms。低延迟体现控制敏捷度高、响应迅速、聚焦精确等优势。4) 高清图像显示高清网络视频信号通过解码设备，按一定分割和轮循规则显示在电视墙上。高清解码设备支持高清视频图像和标清视频图像输出，可兼容既有标清显示系统。5) 图像存储与共享系统具备高清视频流存储功能，授权网络顾客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，统一管理存储设备音视频资料访问，并为客户端提供流畅视频流服务，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顾客，并可对各级顾客控制权优先级进行管理。8) 视频资源共享通过视频资源共享专网和软件管理平台其她单位提供图像资源。9) 系统日记功能系统自动记录系统操作日记和运营日记。第3章 高清视频监控前端高清视频监控系统重要在重点关注场合和核心重要部门布置监控点位，实现高清视频采集、控制、传播和显示功能。3.1 高清监控点构成前端设备以高清摄像机为主，附带镜头、护罩、云台、立杆、防雷、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原始信号源，摄像某些好坏及它产生图像信号质量将影响整个系统质量。本系统前端采用高清数字摄像机，相比普通摄像机具备明显技术优势：1) 高清数字摄像机采用百万像素级别CCD传感器，能获得更多视频信息，实现1280720、19201080、16001200甚至更高视频图像辨别率；2) 监控图象显示质量更高，可以更好地捕获细节；3) 逐行扫描CCD动态画面体现更流畅；4) 支持HDTV宽屏输出模式（16:9）；5) 监控画面覆盖面更广，相似监视区域可以代替原有各种固定点摄像机和一种全方位摄像机。3.2.1 摄像机选型原则依照高清视频监控需要，咱们在选取摄像机时按照如下原则：1) 采用SONY CCD传感器CCD与CMOS两种感光芯片相比，CCD传感器在敏捷度、辨别率、噪声控制、高质量图像输出、动态影像体现方面都要优于COMS，因此本项目高清摄像机建议采用CCD作为感光芯片。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需要，摄像机应具备日夜彩转黑和低照度功能，在傍晚和夜间照度较低状况下也能获得较为清晰视频图像。3) 视频辨别率UXGA(1600*1200)，帧率最高25帧/秒高清视频监控需要达到1600*1200或1920*1080P辨别率，逐行扫描，最高帧率应达到25帧/秒。4) 支持光模块（SC）接口高清图像传播接口采用光纤接口（SC），高清数字摄像机与高清编码阵列之间通过光纤传播无压缩视频图像，保证了图像清晰度，信号传播无衰减和干扰，也避免了室外监控视频图像受雷击影响。5) 信噪比52dB高清数字摄像机应具备高信噪比，保证图像信号质量。6) 具备曝光速度、AGC控制、白平衡控制等功能。3.2.2 高清摄像机选型本项当前高清摄像机推荐采用海康威视DS-2CD886MF-E/SC高清数字摄像机：一、 产品特点：1) 采用SONY CCD，1/1.8，支持日夜功能，实现昼夜监控。2) 最高辨别率：UXGA(1600*1200)。3) 帧率：最高25帧/秒。4) 敏捷度：低照度设计，可达1.2lux/F1.2(彩色)5) 支持光模块（SC）接口。6) 摄像机参数配备功能：曝光速度、AGC控制、白平衡控制等。7) 具备色彩还原度极佳自动白平衡功能，在不同灯光环境下，摄像机依照色温变化，自动调节白平衡，色彩逼真亮丽，达到最佳还原度。二、 技术规格序号指标名称技术指标1传感器逐行扫描 SONY CCD传感器，1/1.82最低照度彩色：0.5Lux/F1.2 黑白：0.1Lux/F1.2 3自动光圈DC驱动4镜头C/CS5快门速度自动电子快门/手动，1/25秒 至1/100,000秒可调6自动增益关/高/中/低7日夜自动/白天/晚上8白平衡自动/手动9亮度0-F可调10饱和度0-F可调11对比度0-F可调12锐度0-F可调13Gamma0.4514镜像水平/垂直15视频输出接口GBIC/SC16触发输入4路开关量17触发输出2路信号量，1路开关量18工作温度-106019电源DC12V10% 第4章 图像传播与存储4.1 高清图像编码高清数字摄像机采用光纤接口，通过光缆接入监控中心,中心通过海康威视DS-6416HFH/B高清视频编码阵列对前端接入HD-SDI非压缩高清图像进行集中编码。高清视频编码阵列由DS-6416HFH/B由JXHK-6017/TJ阵列机箱和DS-4401HFH/B高清编码卡构成，每台高清视频编码阵列支持16路HD-SDI视频图像编码。DS-4401HFH/B高清编码卡采用独立双码流技术，码流A采用H.264压缩算法进行编码，重要用于视频网传，供客户端网络点播使用，实时码流为25fps，码流B采用MJPEG压缩算法编码，重要用于录像存储，存储码流为5fps。码流A也可作录像存储。4.1.1 高清视频编码阵列DS-6416HFH/B高清网络编码阵列 前面板 背面板高清网络编码阵列支持1080p等高清图像压缩码流集中编码，可应用于高清视频监控系统。高清网络编码阵列由高清编码卡、阵列机箱和冗余电源构成，支持热插拔，系统具备高可靠性和可维护性。单台设备最大支持16路非压缩高清视频接入。4.1.2 高清网络编码卡型号：DS-4401HFH/B1) 采用嵌入式解决器、DSP及嵌入式Linux架构。2) 支持H.264和Motion JPEG双码流，且编码参数独立可调。3) H.264编码指标：压缩原则：H.264/AVC Baseline/Main/High Profile可配备；辨别率/帧率：1920108050i，1920108060i，1920108025p，1920108030p，1600120025fps；码流大小：2-16Mbps可调。4) Motion JPEG编码指标：压缩原则：Motion JPEG;辨别率/帧率：192010805fps；码流大小：10Mbps；5) 支持OSD叠加，OSD大小可调，支持字符叠加。6) 流数据中嵌入时间戳，支持后端准时间迅速检索和定位。7) 支持TCP/UDP、RTP/RTCP合同。8) 支持原则PS流或RTP流，支持单播、组播。9) 支持远程PTZ控制，内置Pelco-P、Pelco-D等各种主流编码器合同。10) 支持双向语音对讲。11) 支持串口控制与透明通道传播。12) 内置WebServer服务模块。13) 可通过网络或串口进行参数配备或固件升级。14) 提供SDK软件开发包，支持Windows、Linux。4.1.3 高清编码特点1) 高清图像编解码延时250ms，无论对于桌面控制应用，还是上墙控制应用，均可满足实战需求。2) 可依照不同刷新率高清显示设备，进行参数适配，以保证流畅显示图像。3) 单个编码器/编码卡至少支持6个并发连接，满足多业务图像数据应用规定，如流媒体服务、IPSAN存储服务、NVR应急缓存服务等等。4) 机架式安装高清编码卡，预留了HD-SDI环通输出，编码、分派二合一。4.2 集中存储监控中心配备视频存储系统，将前端重要监控图像经后台编目发布服务器（录像发布平台）编目后保存到存储服务器。存储服务器建议采用监控专用存储系统，高清监控系统存储系统需适应大码流并发写操作，并且是以写为主、以读为辅应用，应优化资源分派，保障高清监控存储系统能长时间运营在大并发量、大码流工作环境下。存储系统建议支持IPSAN工作模式：IPSAN 多工作于集中存储或者用于中心备份存储，集中存储是运用iSCSI 合同透过IP 网络将视频数据所有集中保存在数据中心，中心备份存储是在NVR 定期录像基本上，经编目服务器编目后发布并备份保存在中心IPSAN 内。4.3 传播带宽分析4.3.1 预览高清图像码流监控中心大屏幕实时预览图像存储采用高清1080P(1920*1080逐行扫描)格式，码流需求为每路8M。4.3.2 存储高清图像码流监控图像存储采用高清1080P(1920*1080)格式按8Mbps码流计算，存储1天数据总量8Mbps8 X 3600秒 X 24小时 X（1天）102484GB第5章 中心图像显示系统5.1 图像显示系统构成监控中心显示系统重要有高清解码器、高清大屏幕控制器、大屏幕显示屏、服务器和应用软件平台构成。实现高清视频监控系统切换、显示和控制。其中高清解码器解码、轮询和输出方略以及大屏幕控制器切换显示方式通过电视墙服务器统一管理。监控中心显示系统构成如下图所示：监控中心大屏幕显示系统图示5.2 高清视频解码阵列前端监控图像主码流作为监控中心大屏幕实时预览码流，由高清解码阵列解码上墙显示。采用海康威视DS-6416HD/B解码阵列。5.2.1 高清解码阵列高清网络解码阵列支持1080p等高清图像压缩码流集中解码，可应用于高清视频监控系统。高清网络解码阵列由高清网络解码卡、阵列机箱和冗余电源构成，支持热插拔，系统具备高可靠性和可维护性。1) 采用嵌入式解决器、DSP及嵌入式Linux架构。2) 支持H.264和Motion JPEG码流解码输出。3) H.264解码指标：n 视频原则：H.264/AVC Baseline/Main/High Profile；n 辨别率/帧率：1920108050i，1920108060i，1920108025p，1920108030p，1600120025fps；n 码流大小：2-16Mbps。4) Motion JPEG解码指标：n 视频原则：Motion JPEG；n 辨别率/帧率：192010805fps；n 码流大小：10Mbps。5) 支持TCP/UDP、RTP/RTCP等合同。6) 支持原则PS流或RTP流，支持单播、组播。7) 内置各种主流解码器合同。8) 双向语音对讲。9) 内置WebServer服务。10) 可通过网络或串口进行参数配备或固件升级。11) 提供SDK软件开发包，支持Windows、Linux。5.2.2 高清网络解码卡视频输出路数1路视频输出接口HDMI、DVI、CVBS可选视频解码原则H.264/AVC Baseline/Main/High Profile &Motion JPEGH.264辨别率/帧率1920108050i，1920108060i，1920108025p，1920108030p，1600120025fps；MJPEG辨别率/帧率192010805fps码流类型视频流、复合流码流大小范畴2M-12M（单位：bps）音频输出路数1路音频输出接口RCA（电平：2.02.4Vp-p，阻抗：600）语音对讲输入1路RCA（电平：2.02.4Vp-p，阻抗：1000）音频解码原则G.711/MPEG-I Layer2网络接口1个RJ45 10M/100M自适应以太网口 串行接口RS-232电源DC 12V功耗12W工作温度-10-55工作湿度1090，无冷凝5.2.3 阵列机箱和电源机箱形态19英寸原则机柜，7U高度功能卡插槽数量16个电源设计1+1双电源冗余热备份输入电压90264VAC，4763Hz电源最大功率400W工作温度-1055工作湿度1095%，无冷凝第6章 视频信息综合管理平台视频信息综合管理平台核心是一种统一监控管理平台软件，通过这个统一监控管理平台软件，实现对所有视频图像集中管理，实现各个厂商设备联网，保证联网视频传播质量，提供视频资源统一监控检索系统，实现信息共享。视频信息综合管理平台应能实现网络内各种信号传播和管理；支持分散与集中存储相结合模式，保证重要监控录像检索、比对、管理和备份；实现统一身份认证和权限管理，保证信息和数据安全；实现实时视频监控、巡视、视频信息与数据上传和下调（检索）。视频信息综合管理平台采用成熟、主流技术构建系统平台，充分兼顾应用业务需求和技术发展，充分考虑与其她信息系统连接，建设可扩展开放平台。6.1 管理平台构架视频信息综合管理平台体系构造设计从主线上决定了系统所能提供业务服务规模和水平。基于事实上工业原则J2EE平台和SOA面向服务架构，是当前几乎所有公司级业务平台所普遍采用，被重复证明是当前最强健、最博大、最高效、最具伸缩性和业务扩展能力平台架构之一。如下图所示：平安都市综合应用管理平台构造图平台软件遵循多层体系构造模型，涉及客户端体现层、业务层和中间服务层。 对于数据库访问必要通过中间应用服务器完毕而不能直接访问数据库，保证数据库访问安全性和方式Dos袭击。6.2 管理平台功能软件平台实现对系统集中管理和授权分控，重要功能如下：1) 系统管理功能：实现对系统内所有设备、人员、资源统一管理；2) 实时图像浏览功能：实现多画面视频浏览功能，图像浏览同步实现对前端设备云台、镜头控制；3) 录像及回放功能：实现从存储系统、前端数字硬盘录像机视频回放，支持多画面同步回放和图像抓拍等功能；4) 视频转发功能：借助流媒体转发服务器可实现对视频实时转发，以满足大量顾客同步访问同一视频源需求。并有效地隔离了顾客和前端设备，保证了设备安全性；5) 大屏幕联动控制功能：依照监控中心平台管理和预案决策，能自动手段将视频图像切换到大屏幕显示，实现和大屏幕控制器联动；6) 可视化操作功能：为各级权限终端顾客提供摄像机点位电子地图服务（GIS），顾客可及时获取并更新地图信息，以便直观地定位和查看前端监控点图像；7) 预案管理功能：系统能接入各种原则报警探测器；支持各种型号报警主机连接；当发生报警时，自动启动各种相应联动设备，将视频切换到相相应摄像机，触发自动录像；8) GIS系统集成：通过对GIS系统摄像头图层点击操作，实现视频图像在电子地图界面上灵活调取与PTZ控制；9) Web服务和语音功能：在Web浏览方式下，支持客户端软件所有常用功能，涉及摄像机参数设立、云镜控制、本地录像、录像回放和检索等；系统支持实时语音双向对讲和单向广播；10) 综合显示：图像综合显示系统需要实现相应急联动中心与业务有关监控图像、计算机信息等内容显示、控制和调用，将视频监控系统、DLP显示系统、LED显示系统、GIS系统、GPS系统等视觉媒体资源整合集成到一起。第7章 设备清单品名型号数量厂家报价高清摄像机DS-2CD886MF-E/SC15海康威视高清编码阵列DS-6416HFH/B1高清解码阵列DS-6416HD/B1IPSAN磁盘阵列DS-2024R软件平台管理服务器组件海康管理平台一套流媒体服务器组件存储服务器组件控制中心组件