专网监控关键技术专项方案专业版.doc

南江县学校百万高清数字安全防范系统技术方案四川鸿瑞源科技.1017 第1部分 概述1.1 项目概述今年来全国各地校园安全事故频发，老师、学生人身受到了严重威胁，各地学校、公安政府部门全部加强了安全防范方法，但光靠人防还是受到了很大限制，假如学校配置对应技术防范方法，填补人防不足，实现技防+人防无缝结合，就能够提升校园安全防范系数，给校园老师、学生就能营造一个安全友好校园，真正实现预防阻止校园暴力事件发生、学生打架斗殴、外来不良文化事件侵入，和一切侵害学生事件发生，同时也实现日常校园安全监督信息采集，在各类突发事件中系统应能够起到应急系统作用和功效。因为对安全需求和日俱增、诸如向数字化全网络系统转移等技术创新发展，视频监控行业正快速膨胀。伴随网络化互联网络协议和IPC出现，视频监控正向着超越传统安全应用转移，包含诸如商铺、零售、政府和家庭网络这类新应用。这种扩张极大地得益于网络化视频监控思想，它让更大灵活性、现场可升级性、越来越高自动化和更多智能能够被集成到整个系统之中。正因为如此， IPC在监控应用中将连续增加，它含有能够被联网到较大型安全系统现代技术，因为将替换现有闭路电视(CCTV)摄像机。类似地，监控硬盘录像机（DVR）也转变为网络化设备。在未来几年里远距离传输立即在全球监控市场中占有极其关键和可观地位，伴随新Internet 协议制订，对监控摄像机要求也逐步提升， IPC在远距离监控和经过网络实现远端管理方向显现出关键和可行地位。金威视IPC含有独特IP联网优势，基于金威视强大视频压缩算法及摄像机研发背景，产品含有稳定、可靠、“即插即用”功效，无须像传统模拟监控系统一样安装长距离同轴电缆，只要利用现有网络就能够使用。并集成一路音频，支持全双工，用户像使用电话一样方便使用音频功效，并支持远程控制，能够远程控制设备开启和关闭。尤其应用场所不需布线、只要有网络即可实现“即插即用”。另外和金威视JWS-NRV监控集中存放服务器系列完美结合，IPC经过网络传输至管理中心，管理中心配有金威视JWS-NRV网络存放阵列产品，进行网络集中录像存放，处理了IPC网络集中存放难题，用户端经过授权即可查询到存放在管理中心网络存放服务器录像，进行查询回放和下载到当地备份。1.2 设计标准依据甲方提供需求、内部治安防范平面图和现场实际勘查情况，在本方案设计时，将秉承以下设计标准：1) 实用性依据用户要求，坚持实用性为主标准，本系统将完全满足南江小河职业中学各项安防需求，同时考虑未来发展需求，避免追求系统超前性，以降低无须要投资。2) 可靠性、安全性参考大量已建成安防监控系统，借鉴其中精华部分，为系统高可靠性总体设计提供现实依据，选择设备本身将含有高可靠性、高安全性，高达数万小时平均无故障时间，并为关键设备、关键部件设计冗余备份。同时，选择安全机制健全、安全等级高平台辅佐系统搭建。3) 优异性本系统设计遵照系统工程设计准则，经过科学合理地设计，既预防片面追求某一高指标，又充足表现系统优异性，最大程度地采取成熟、可继承、含有宽广发展前景优异技术，使系统能在未来数年内不落后，并经过软件升级即可实现更多新功效，充足保护用户投资。4) 开放性本系统设计将采取标准化设计，严格遵照相关技术国际、中国和行业标准，确保系统之间透明性和互通互联，并充足考虑和其它监控系统连接。在设计和设备选型时，将科学估计未来扩容需求，进行余量设计。5) 易管理性、易维护性本系统将采取全汉字、图形化软件平台实现整个监控系统管理和维护。可自动检测系统中任何一台设备运行状态，并示出具体参数，以辅佐管理人员立即正确地判定和处理问题。采取稳定易用硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人员进行专业知识培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。1.3 总体目标基于甲方提供要求、内部治安防范平面图、现场勘查和设计标准，“视频监控子系统”设计提出以下总体目标：1) 图像（语音）监控（包含电视墙）2) 全网内设备远程状态监控及集中管理功效3) 授权和安全认证4) 海量资料存放及检索5) 全网内报警信息管理1.4 设计依据n 南江小河职业中选现场勘察图纸及需求n 智能建筑设计标准 GB/T50314-n 智能建筑工程质量验收规范 GB 50339-n 建筑智能化系统工程实施及验收规范 DB32/366-99n 民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92n 中国人民共和国公共安全行业标准 GA/T70-94n 中国人民共和国公共安全行业标准 GA/T75-94n 民用闭路监视电视系统工程技术规范 GB50198-94n 安全防范系统验收细则 GA 308-n 安全防范系统通用图形符号 GA/T 74-n 安全防范工程程序和要求 GA/T75-94n 安全防范工程技术规范 GB50348-n 电子计算机机房设计规范 GB50174-93n 电子计算机场地通用规范 GB/T 2887-n 民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92n 工业电视系统工程设计规范GBJ115-87n 电视监控工程程序和要求GA/T 75-94n 电视监控工程费用概预算编制措施GA/T 70-94n 防盗报警控制器通用技术条件GB12663-90n 民用闭路电视监控系统工程技术规范GB50198-94n 中国公安部行业标准GA27-92第2部分 系统总体设计2.1 综述本系统设计方案技术关键点、功效和产品选型均满足南江小河职业中学提供需求，并依据系统建设相关标准进行设计。2.1.1硬件部分本系统采取两级控制方法，一级监控管理中心设在什邡大爱环境保护科技总监控中心，二级监控中心设在（依据什邡大爱环境保护科技监控管理需要建立）监控分中心。于领导办公室、关键职能部门设置分控进行监控管理。本系统由前端摄像机155台、数据中心服务器和高级管理单元服务器（即校时服务器）（1台）运行于同一台电脑；集中管理用户端（1台，配双N卡，一屏显示图像，一屏显示矩阵控制界面）；监控集中流媒体存放服务器（16盘位存放服务器 ，5台；720按3Mbps码流计算,单个硬盘容量按2T计算）；数字矩阵服务器（2台）。操作用户端模块组成。n 摄像机针对南江小河职业中学监控场特点，选择金威视百万高清网络枪机151台、百万高清网络快球4台，进行图像采集。n 流媒体服务器为了减小网络访问对网络摄像机压力，解除网络摄像机网口访问限制，于南江小河职业中学监控中心布署5台监控集中流媒体存放服务器（16盘位存放服务器 ，5台。考虑流媒体服务器本身处理能力，单台最大处理路数（64路）和物理布局确定服务器数量。n 即校时服务器（数据中心服务及高级管理单元服务）负责数据管理、配置，为整个管理平台构建提供数据库服务。是平台联网关键组件，为前端IP摄像机提供统一时间校对功效。作为“数字安防”平台大脑，全部设备信息均注册保留在管理服务器内。设备访问权限、用户使用权限均由管理服务器分配。它维系整个监控系统数据库。n 矩阵管理服务器将前端视频设备图像解码到电视墙上显示。n 监控用户端用于对监控系统日常操作端，登陆管理服务器，获取相关设备信息，完成预览、控制、回放、接警、处警等操作。同时负责远程调看前端摄像机视频，远程修改、控制前端摄像机参数等。2.1.2 软件部分因为监控系统组网结构日渐复杂，覆盖范围也变广，需要软件平台进行统一管理。平台物理载体是管理服务器、流媒体服务器、矩阵管理服务器、控制端（用户端软件）。建设项目全部设备，均统一添加至管理服务器，经过科学估算扩容容量，管理服务器接入数量已经采取余量设计，符适用户后期扩展需要，可直接将未来扩展设备添加至管理服务器即可，无缝衔接。软件平台能实现设备管理、图像预览、云镜控制、录像及回放、用户及权限管理等功效。第3部分 系统具体设计3.1 需求分析1) 能对南江小河职业中学校园内管辖监控点各个位置进行实施监控。2) 用户端权限由总中心统一分配。3) 能够进行数据传输、处理同时完成通信、组网功效。4) 采取以千兆以太网组网方法，在不降低图像质量基础上最大地节省投资。5) 要求视频录像达点监控点达成不低于720P格式。6) 可在用户监控中心或用户端灵活设置数字矩阵，实现监控管辖监控网点实时监控。7) 采取标准化模块结构，软件实用性、兼容性、扩展性、灵活性、可靠性等基础网络管理系统要求。3.2 系统原理图（系统原理图）3.3 图像采集作为监控系统视频源头，摄像机对整套监控系统起着至关关键作用。对摄像机基础要求是：图像清楚真实、适应复杂环境、安装调试简便。1) 图像真实清楚摄像机种类很多，其本源是内部关键部件“图像传感器+数字处理芯片”，针对不一样行业有完全不一样优化方案。比如：广播电视系统图像处理偏艳丽，这是符合观众视觉需求。相对而言，视频监控系统对图像要求是真实还原，尤其是图像色彩应和现场一致，比如：人肤色、衣着颜色、车辆颜色等。其次，图像清楚度关键取决于图像传感器线数，线数越高，图像解析力越高，能获取更多图像细节。另外镜头倍数也将影响用户捕捉图像景深，广角取景能获取全景概况，长焦取景能获取人脸面部特征，所以，用户对图像要求和使用场景亲密相关。当然，在特殊场景下还需要特殊功效进行匹配，比如：超低照度、逆光等等。2) 适应复杂环境和硬盘录像机、交换机所处环境不一样，摄像机通常全部置于风吹日晒环境下，天气改变全部会影响摄像机工作。耐高温、抗雷击、防水防尘等应达成相关指标，摄像机应该能在恶劣环境下正常工作。室外摄像机护罩内应该有加热、除湿等装置，防水防尘等级应该达成IP66，内部电路应该含有防浪涌保护设计，抗3000V雷击。3) 安装调试简便摄像机多安装于难以摘取位置，所以使用过程中再度调试是较麻烦，增加维护成本。比如：摄像机安装倒像。摄像机应该提供OSD操作菜单供用户远程调试及参数修改。另外，提议为摄像机由UPS集中供电以确保电源洁净，预防串扰。3.3.1 高清摄像机特点l 高解析度、高色彩还原度色彩还原度分为色调（决定色彩性质）和饱和度（决定色彩浓淡），和景物光照条件和色温亲密相关。我们摄像机经过“自动电子快门”或“自动光圈”来自动调整通光量以确保景物照度处于衡稳状态，经过“自动白平衡”来自动调整红、绿、蓝三基色信号电压（即色温）以确保图像不出现偏色现象。l 真正超低照度我们低照度摄像机采取SONY SUPER HAD CCD，在过去微小镜片技术上进行改良，优化镜片形状全方面提升光利用率，以物理方法提升感光度，信噪比提升。而一般摄像机采取提升放大器放大倍数来提升感光度，会使噪声也提升，信噪比降低。我们超低照度摄像机采取SONY EXVIEW HAD CCD，它能利用其它传感器未能有效利用近红外线光，将感光范围从可见光扩大到近红外光，在黑暗环境下也可得到高亮度图像，使CCD灵敏度深入提升，适应更低照度环境。同时在硅晶板深层中做光电变换时，漏电流SMEAR成份也可被搜集到传感器内，噪声大幅降低，超低照度下图像信噪比得以确保。若用户照度环境连星光级全部达不到，应该采取红外摄像机。我们提供红外摄像机最远可达30米，最高搭载48颗红外灯，灯使用寿命长达3年。l 优化背光赔偿、超宽动态技术开间监控环境中，摄像机安装应尽可能避免逆光装置，但一些情况下极难做到，为此我们提供两种处理逆光环境下处理措施。一般要求下（比如：道路监控），开启背光赔偿功效。常规背光赔偿技术是对整体画面进行处理，即使前景图像清楚可见，不过背景因曝光时间过长造成过渡曝光呈白茫茫一片。 预防背景图像出现过分曝光。但画面整体感官有层次感，显得不够柔和，只能满足一般成像要求。高要求下，提议使用超宽动态技术。我们超宽动态摄像机采取SONY 双速CCD，对同一副图像进行两次曝光，采取两组AGC电路分别对长时间曝光和短时间曝光信号进行处理使其最好化，再利用数字处理技术对两幅图像中质量很好部分加以合成，形成一副整体质量更优图像。现在该技术可输出动态范围为128倍清楚图像。l 高可靠性影响摄像机使用寿命关键原因是高温。我们摄像机采取低功耗设计，机体功耗小于2W，适应工作温度最高达60摄氏度，而电子器件能工作最低温度达成-20摄氏度。防水摄像机其防水等级为国际标准IP66，在恒定湿度测试下达成93%Rh，抗雷击达成3000伏特，能适应绝大多数室外环境。若用户用在工地、矿区等更恶劣环境，可选择防暴摄像机，优异工程设计，外壳采取高强度工业塑料，抗冲击达成。我们整机平均无故障时间达成0小时。l 便利安装调试我们摄像机带有OSD控制菜单，用户可利用485信号对摄像机进行调试。包含：自动白平衡、自动电子快门、自动电子增益、自动光圈等功效开闭及其它相关参数调整，可调参数达数十个。除此之外，用户还将采购快球。对快球基础要求除应含有摄像机固有特征外，还应符合：图像平稳清楚、功效应用多样、安装使用便利。1) 图像平稳清楚和固定摄像机不一样，快球在使用过程中会因转动而产生机械振动，要求快球应该含有防抖功效，使图像不会在转动过程中产生抖动。快球监控范围应是360无盲区，并支持带限位功效提升有效性。转动速度应该能适应变焦倍数，不然高倍变焦场景下，高速转动将无法捕捉目标。2) 功效应用多样从用户操作中统计，录像回放占据约80%时间，所以用户实时操控快球时间并不多。快球本身应该含有部分辅助全景监控功效，如设定多个预置点并配置巡航路径，快球沿路径连续巡航。若用户不需要巡航，但有一个最关键监控点，快球应在一段不受控时间以后自动恢复到该监控点。若快球以外断电，在重新上电后应该能恢复到断电前状态，包含水平/垂直位置和镜头倍数。3) 安装使用便利因为快球安装位置多样，应该支持常见安装方法，比如：墙角装、柱装、吊装等等。应该含有OSD菜单用于远程调试。和摄像机类似，整机应该耐高温、抗雷击、防水防尘等。3.3.2 网络快球特点l 基于以太网控制，同时支持模拟接入网络快球配置了一个以太网口，可经过网络方法直接控制。同时网络快球也兼具模拟快球全部功效，可经过模拟方法进行控制。l IE图像浏览内置WEB视频服务器，含有网络图像传输和控制功效。l 精密电机、一体机芯整机包含云台系统、摄像机系统、通讯系统和护罩。采取精密微分步进电机实现快球正确快速旋转、定位，受控灵敏、运转平稳、任何速度下图像无抖动。采取优异一体机芯，关键是自动聚焦达成秒级。主控CPU确保云台受控时能同时送出图像，并实现白平衡、快门、光圈、变焦、对焦等功效实现控制。l 多角度操作、百分比变倍、自动反转我们在快球设计时充足考虑怎样提升用户操控手感和人眼捕捉图像易接收性。除了传统水平方向、垂直方向运动以外，加入斜向运动，加紧捕捉目标速度并将受跟踪目标一直保持在图像中部。当处于变倍场景下对目标进行跟踪时，快球运动速度自动和倍数成反比，以预防过快运动丢失目标。目标从快球下方穿过，因为要实现无盲点监控，快球将以秒内速度作水平翻转，以确保目标在画面中处于正立姿态。l 限位功效、自动巡航、守望功效考虑到快球多用于全景监控，在非人为控制时可选择自动巡航。我们快球支持保留8条巡航路径，每条路径支持32个预置点，用户可依据需要随意调整预置点间切换速度，每个预置点停留时间可独立设定。我们在设计时考虑开发模式路径，即快球记忆用户一段时间控制操作，以后按该操作进行巡航，因为该路径可能是用户比较关键关注场景。另外，鉴于快球安装位置可能在墙角、可能受建筑物遮挡，在360方位上出现一些方向存在无用图像，比如：摄像为整面墙体。所以，我们提供限位功效，快球不管在控制还是在巡航时，仅在两个限定位置之间进行运动，提升监控有效性。当然，一些场景非受控监控是关注某个角度场景，比如：道路监控。当快球在非受控达设定时间时，比如30秒，快球会自动归位至设定预置点，亦可作用于自动巡航。l 定时开启、断电记忆可对快球运行进行布防，即设定时间段，快球将在该时间段内自动运行提前设定操作，比如：巡航、模式路径等。每个时间段监控区域和用户使用环境相关，根本目标在于最大程度地提升监控有效性。作为快球另一个关键功效便是断电记忆。快球遭遇意外断电，重新上电以后，可恢复到掉电前位置。我们支持位置选定，按停留时间来计算，比如：快球在掉电前某一位置停留达成30秒，快球就记忆该位置并用于恢复。停留时间是可设定。l 动态隐私遮蔽、报警联动因铺设摄像机而出现隐私纠纷越来越多，尤其是含有高倍变焦快球。我们提供动态隐私遮蔽功效，可在画面中相关位置叠加黑块遮蔽图像，利用坐标反馈方法确保遮蔽范围不会因为球机转动而展现出来。支持7路报警输入和2路报警输出，快球在接收到报警以后，可开启处理方法，比如：调预置点、开启巡航、触发报警输出等等。l 安装维护、曼码检测、鼠标操作支持现在市面上壁装、墙角装、柱装、吊装、吸顶装、嵌入式安装等安装方法。和摄像机一样，提供OSD功效菜单，供维护人员远程调试使用。可靠性方面和摄像机基础相同。在过去调试检测过程中，调试人员需要分现场和中心两队，以对讲机形式对快球进行故障排除，需要高架梯、拆卸等等繁琐操作，而且往往因检测过程中一些疏忽而造成调试时间激增。我们快球提供曼码故障检测功效，调试人员可经过叠加在视频上故障信息进行判定，比如：控制线接反、地址设置错误等等，全部将以特点编号提醒调试人员，使得整个过程。在使用过程中，传统控制方法为键盘控制或鼠标点击图形按钮，而海康威视快球支持鼠标对图像进行直接操作。比如：鼠标点击图像某一点，即可将该点移至屏幕中心；除此之外，包含鼠标拖动实现方向控制，场景放大缩小等等。3.3.3 高清摄像机特点l 多个高清画质支持HD720p 25帧全实时画质，输出码流为3M ； 最高可输出1280720，25帧全实时图像。高清CCD成像清楚，信噪比高。l 高清镜头和一般镜头不一样，高清镜头物了解析力可达成100万像素，确保图像传感器取得光信号是干洁，无色散、无色串扰等。l 单板设计和其它IP 摄像机不一样，图像处理芯片（DSP）和DaVinci 编码芯片（DSP）之间直接通信，摆脱了传统CVBS 传输过程，才可实现高清图像传输。l 超低功耗设计因为采取DaVinci 编码芯片，该芯片采取ARM 和DSP 单封装形式，不仅提供了ARM 和DSP 之间数据交互能力，还有效地降低了整机功耗，最大功耗不超出4W。l 高效编码算法基于H.264压缩标准设计含有独立知识产权视频编码算法，针对监控画面进行尤其优化，以3M 码流完成HD720p 图像编码。支持变码流技术，确保长久运行时，平均码流将小于实际设定码流值，现在在画面改变不猛烈时，1.5M 码流即可实现HD720p 编码，有效地降低网络带宽压力和存放空间。l 报警输入输出每部高清摄像机提供1 路报警输入/输出接口，利于用户在一些需要环境下就近接入报警信息点。不依靠网络条件下可联动报警点当地报警输出。也可借助监控网络将报警信息上传至监控平台，在平台上产生相关联动。l 电子 PTZ 功效支持E-PTZ 电子云台功效，在不产生机械运动前提下实现电子PTZ 功效，表现为高清摄像机没有产生移动，但画面能上下左右移动。支持双码流技术。l PoE 技术可利用支持PoE 供电交换设备利用以太网线对高清摄像机馈电。愈加好地处理高清摄像机布线问题，仅需1 根网线便能实现视频、音频、报警、控制、供电传输。l 其它关键特征功效支持移动侦测，可联动PTZ、当地报警输出和上传中心；支持双码流技术，主码流和子码流可采取不一样分辨率、码率、帧率；支持语音对讲功效；支持水印技术。3.4 压缩编码3.4.1 比较压缩算法方法基于对监控行业深刻认识，我们针对监控本身很多特点对编码算法进行连续优化。考究产品压缩编码能力能够从以下三个方面一窥到底：1. 超低压缩码率可能现在大部分用户全部不太在意超低码率下压缩编码，原因是大家在连续提升图像质量而不停增加码率。不过不可否认手机监控已经走入我们生活，在手机屏仅支持QCIF画质、无线通信带宽紧缺现在，能以64Kbps甚至56Kbps作QCIF编码实现手机监控，是一个技术实力表现。金威视任何一部IPC子码流均可经过网络直接送往用户手机，实现手机监控。2. 主流压缩码率根据逻辑辨证法看待事物，实现一样画质图像，谁消耗少证实谁技术更胜一筹。在确保FULL D1图像解析度条件下，使码流更低是追求目标，而且还需使得DSP运算能承受代码复杂度。对用户而言，展现回放分辨率是FULL D1，而需要超出2Mbps甚至8Mbps码流显然是在浪费网络带宽和存放空间。海康威视能够利用1.5Mbps码流编码出FULL D1画质，而我们向上支持到8Mbps码流是为未来高清编码作预留。3. 高清压缩码率现在金威视提供130万像素网络摄像机就表现了全实时高清压缩编码实力。相对于FULL D1画质，图像尺寸和分辨率提升约一倍，码流应该需要4Mbps，经过对MPEG4编码算法不停优化，现在利用3Mbps码流可完成百万像素全实时编码。总而言之，评价一个产品编码能力并不能仅从编码码率、图像分辨率去片面比较，而是需要综合考量。3.4.2 压缩编码特点l 经典架构我们选择RISC芯片（ARM）完成主控，DSP芯片完成编码运算。选择ARM归属于E MPU（嵌入式微处理器），针对监控系统专有性对保留其相关功效，裁剪无用功效，大幅减小系统体积和功耗。相对于一些基于CISC或通用CPU，在工作温度、抗电磁干扰能力、可靠性等方面全部做了增强，含有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点。视频流编码要求编码芯片能胜任连续数据流处理及高精度复杂运算，所以DSP器件是最优选择。对系统结构和指令进行特殊设计，编码效率高、实施速度快。l 业界首创双码流技术针对中国网络建设相对落后环境，为了在录像数据和网传码流之间取得平衡，我们开发了双码流技术。DSP对同一路图像进行两次编码，主码流用于录像，选择高分辨率、全帧率、最优图像质量，子码流用于网传，选择一般分辨率、非实时、一般图像质量。经过这么设计，能够不需要用户去改建现有网络，省去额外网络投资，当然，该方法源于现在绝大多数用户实时监控时间录像回放时间，且实时监控强度要求不高。当并发访问数量激增时，任何设备全部会出现瓶颈，没有哪个厂商能够逃脱，不过我们采取了更能让用户放心处理策略，即录像网传，主码流子码流，简而言之，CPU运转是优先确保录像，确保有清楚完整录像文件是可追溯。若用户对实时监控要求很高，也有充足网络带宽满足全实时FULL D1监控需求，那么直接网传主码流即可。l 动态编码技术现在支持在编码过程中动态修改编码参数，而不需要重启设备，由此而衍生“事件压缩”功效让用户更满意。据统计，监控录像有80%属于无用数据，其中绝大部分是录制静态画面，在过去以变码率方法来降低存放量。“事件压缩”愈加符适用户需求，即用户期望“有用数据”是清楚，对“无用数据”清楚度要求不高。在判决何谓“有用数据”时，经统计我们认为报警触发录像、移动侦测触发录像，和未来智能分析报警触发录像是“有用数据”，所以利用“事件压缩”功效，“一般数据”采取低分辨率、低码率进行录像，“有用数据”采取高分辨率、高码率进行录像，编码参数改变由设备自动完成。在录像质量和存放空间之间做了最好权衡。3.5 传输系统传输系统包含模拟传输系统和数字传输网络。前者指各监控点摄像机和网络硬盘录像机之间互联，因为IP监控兴起，这部分问题往往轻易被忽略；后者指“网络硬盘录像机或IP摄像机路由交换设备监控中心”路径IP网络传输过程。本着提升监控系统水平标准，以客观角度叙述监控系统对传输系统要求，以帮助用户充足利用现有设备、节省投资。本系统全部采取数字网络传输系统。3.5.1 数字传输网络伴随联网监控需求兴起，模拟系统联网不足凸显出来，基于IP网联网监控成为主流趋势。和模拟传输系统相比，IP网络受干扰可能性较小，所以IP网综合布线在此不再累述，请参见工程商综合布线文档。下文将描述网络视频监控系统对网络提出要求，和部分和用户息息相关网络技术对网络视频监控影响。l 带宽和吞吐量对网络视频监控而言，带宽是最基础要求，带宽表示运输数据电路容量，通常以比特/秒来表示。除带宽量化要求以外，IP网采取包交换固有缺点是逻辑链路、带宽争用，网络下载等业务占据大量网络带宽，网络流量忽然增大造成关键数据无法立即传输，交换机交换能力不能保障正常通讯，视频监控数据包大量丢失，视频图像出现马赛克、画面停顿。我们提议用户将监控系统和业务系统物理隔离或逻辑隔离，交换设备应含有带宽管理等QoS策略，确保为监控系统提供可靠网络链路和带宽。可避免突发流量造成监控画面失真、设备掉线、马赛克画面、响应迟缓、帧丢失等等。不过用户似乎忽略了一个问题，在带宽确保前提下，传输质量不一定就高，根源就是交换设备吞吐量，指单位时间内无错误传送数据量，单位是分组/秒（pps）。经典模型以下：实际测试环境下，当负载超出容量（带宽）时，吞吐量下降，TCP包重传次数加大，网络节点出现拥塞，丢包率上升，恶性循环，所以在选择交换设备时，吞吐量依旧是一个需要注意参数。l 网络延迟和时间抖动数据包延迟不一致，将造成图像和声音不一样时。而数据流包丢失和包失序将造成图像和声音抖动。当丢包率为1%时，图像可能出现“发虚”现象，声音开始出现停顿；当达成2%3%丢包率时或200ms时间抖动将造成视频信号无法传输。上述问题是用户在使用过程常常受困，造成“延迟”原因有：设备延迟：编码设备编码延迟、交换设备交换延迟、解码设备解码延迟。发送延迟：编码设备将数字数据放到传输线上所需时间。传输延迟：信号在电缆或光纤中传输延迟，其传输速度约为真空中传输速度2/3。能够看出，仅仅标称某一部分延迟很小并不能完全决定整体延迟，所以，我们愿意配适用户调整编码延迟、解码延迟，而用户本身应注意交换设备及交换链路延迟。但减小延迟在网络拥塞时将损失视频流畅性，所以提议用户依据本身具体使用要求进行多方面同时调整，以达成理想要求，迷信“优异网络设备无所不能”并非可选之举，实事求是态度和为用户着想理念更轻易赢得尊重。l 网络设计及计划一个良好网络设计和长久计划将对连续视频监控系统产生深远影响。网络至下而上建设应该是含有层次化，能清楚明了地分辨接入层设备、会聚层设备、关键层设备。网络平面应该是折叠式，分支和分支之间建设是相同，方便维护人员到任何一个点全部能快速开展配置维护工作。网络关键层部分应该是含有冗余，以预防断链后服务器停止响应。出于安全考虑，网络设计是应该没有后门，以预防恶意侵袭。网络规模是可扩展，新入设备只影响和其挂接交换设备，规模扩展至23倍，关键设备是无需变更。l 网传性能每台Net DVR或IP摄像机提供一个10M/100M半双工/全双工自适应以太电口（RJ45），我们提议用户选择STP屏蔽双绞线连接交换设备。伴随视频监控网络化日益广泛，我们在不停革新网络传输性能，现在更新V2.1软件将网口吞吐量从16Mbps提升到24Mbps，而且研发工程师还在不停优化。如同交换设备一样，从上图可知，过量突发访问将造成设备压力，我们应对策略是：系统资源优先确保Net DVR当地录像，假如系统资源不足，会降低网传性能。选择这么策略是出于现阶段录像对监控系统关键性是首要，而且我们相信用户能很好接收这么策略。l 组播技术为了处理突发访问量和设备压力之间矛盾，我们提供两种处理措施：组播和流媒体传输，二者全部有各自优缺点。单播传输方法经典示意图以下所表示：网络压力集中在数据源段，提供服务设备承受最大负荷，所以若并发请求激增（触发条件），将造成Net DVR响应能力降低，用户直观感受是图像质量不能满足要求。组播技术出现很好地处理了这个问题。组播传输方法经典示意图以下所表示：对比单播示意图，我们清楚地看到每条传输链路上一样数据流只传输一路。它控制网络流量，充足减轻服务器负荷，降低网络中冗余流量。从某种角度来讲，组播技术是最优传输方法，不过深入其实质不难发觉在现在网络环境中，组播只是一个“看上去很美”技术。因为：1) 组播采取“尽力投递”方法，基于UDP传输，报文丢失是不可避免，组播应用程序不能依靠组播网络进行可靠性确保。表现形式为视频图像出现马赛克。2) 不含有拥塞避免机制，缺乏TCP窗口机制和慢开启机制。表现形式为控制球机延迟很大。3) 类似Assert机制和SPT切换机制可能会造成数据包反复。表现形式为同一幅图像出现两次。4) 组播协议某时会造成报文抵达次序错乱。表现形式为后一幅图像先展现。为了预防组播流全网泛滥及平均三分钟一次剪枝过程（PIM-DM协议本身固有缺点），大部分厂家全部选择了PIM-SM组播协议。PIM-SM工作原理示意图以下所表示：从上图不难看出用户端请求经过RP转向数据源，而数据流也必需从数据源流经RP点再发送给用户端，所以PIM-SM中一个重关键点在于“会聚点（RP）”选举，RP点可靠性更成为隐患，一旦RP宕机，全部访问将失效。为了提升RP点可靠性，大部分厂家在网络中选择若干RP点，再配合Anycast RP对RP点实现备份和负载分担。以下图所表示：不过该方法只适合单域组播，而监控系统往往是多域，还伴随用户现在网络设备并不完全支持组播技术。为了处理该问题，往往需要配合隧道（MBGP&MSDP），适适用于骨干网不支持组播技术环境，促进组播流量对骨干网络是透明，以下图所表示：可是缺点在于RP节点之间既要支持PIM-SM，还要支持MBGP和MSDP隧道，配置和管理繁琐，对设备要求高，需要用户购置昂贵网络设备！为了处理这个问题，大部分厂家选择PIM-SM和隧道（PIM-DM）互作用，它不再要求骨干网络支持PIM-SM、MBGP和MSDP。以下图所表示：很遗憾，又回到起点问题：RP节点之间组播流量以PIM-DM方法传输，将定时扩散，造成骨干网络带宽浪费。总而言之，即使我们设备能很好支持组播，不过在用户网络并不能很好地应用组播时，我们提议对组播传输方法选择是一个谨慎态度。l 流媒体技术相比大规模重建网络，购置昂贵网络设备，我们更推荐用户购置一台或几台性价比高服务器，搭建流媒体传输网络。这是一个高弹性网络架构，它已经广泛应用于网络视频点播、IPTV等民用系统，经过成千上万用户试验，是一个愈加可靠传输方法。流媒体传输方法经典示意图以下所表示：将数据源从繁重访问压力中解脱出来，把数据流复制分发工作交给流媒体服务器完成，同时降低了数据源端高带宽要求。通常见户网络关键层和会聚层之间带宽、吞吐量是足有而富裕，所以流媒体服务器配置千兆或双千兆网卡是能满足并发访问需求。关键是它并不需要大规模改建现有网络，节省成本。相关流媒体位置布署，选择更多地靠近用户群。3.6 存放系统3.6.1 存放容量计算单路D1格式天天所需硬盘容量测算以下：D1格式，按1.5Mbps码流计算，存放1天数据；总容量 1.5Mbps（1 路）3600秒二十四小时(1天)8102415.8 GB。单路720P格式天天所需硬盘容量测算以下：720P格式，按3Mbps码流计算，存放1天数据；总容量 3Mbps（1 路）3600秒二十四小时(1天)8102431.6 GB。13路720P分辨率视频录像保留30天。此次设计机构过具体计算，80个G容量可供160路720P分辨率视频录像保留30天左右。3.6.2 IPSAN存放特点l 监控专用存放系统，充足满足性能要求本存放系统针对监控应用特点对存放系统进行了优化。监控应用是一个已写为主存放应用。实际上是以大码流多并发写为主一个存放应用。所以，在写性能，写高并发和写高稳定度方面，采取了监控专用产品独特算法，达成最好效果。单台JWS-NVRR-16H能够支持64路720格式视频数据并发写入，若未来需要扩展监控头数量，可经过增加JWS-NVRR-16H 系列存放服务器数量来增加并发写入路数。IP存放系统能充足满足性能要求，并能够满足以后性能扩展需要。l 同时提供IP SAN和NAS监控存放方案是对现有几台服务器存放进行集中管理和存放。针对服务器数据存放，工业界上通常是采取SAN架构。采取IP SAN架构，使用iSCSI协议，提供真正高性能块级数据访问。实现了对服务器当地磁盘扩展。从而提升数据存放可靠性，可扩展性，和高性能。不过，对于一些对性能要求不高文件在用户之间共享应用，能够采取NAS存放。因为NVR存放产品同时提供IP SAN和NAS功效，所以能够同时满足城市监控存放在这两方面需求。即IP SAN功效能够满足服务器高速块级访问需求；NAS功效能够满足针对以人为对象文件共享需求；l 极易管理 （全汉字）易管理和使用是也是城市监控存放系统一个基础要求。本产品管理系统是面向用户设计全汉字管理系统。而且业界最优异基于浏览器管理方法，在用户端无需安装任何软件。依据我们经验，管理员能够在15到20分钟内，就轻松掌握整体系统使用和管理。l 独有安全技术对数据安全特殊要求，本存放产品中采取了独有安全技术。确保管理和数据在存放基础安全性。全部管理数据全部是在加密情况下，进行传输；而且在IP授权基础上，存放系统还采取了CHAP授权技术。l 高可扩充性本产品采取优异IP SANNAS架构，所以能够实现存放容量高可扩充性。在应用发展，存放需求增加，现有容量不足情况下，能够简单购置更多存放联入交换机，这么在提升了容量基础上，也同时提升了性能。l 高性价比IP SAN结构本身就是一个性价比高架构。现有网络环境无需改变；甚至无需购置额外交换机；而且管理员也对IP网络很熟悉，所以很轻易上手。NVR产品经过兼容NAS功效，深入提升了产品性价比。使用户无需为了部分针对用户共享需求，而使用额外NAS服务器和NAS产品。l 数据存放高可靠性和可用性本方案中，数据存放采取RAID5技术，热备和镜像技术。这么，即使出现硬盘坏，RAID5能够确保数据不丢；热备技术，能够使设备在出现坏盘时，无需人工介入，自动开始修复工作（RAID重构）；经过镜像技术，在最极端整台设备损坏情况下，数据仍然不丢，而且存放服务无需中止。多网口虚拟化技术，还能够确保留放器在单个网络连接断开情况下，仍然能够正常工作，确保了设备高可用性。3.7 显示系统3.7.1 LCD高清屏用户轻易忽略显示系统构建，对显示设备选择显得比较随意，所以影响到整体显示效果。监视设备作为监控系统中必备设施，它质量和技术指标关系着整个安防系统质量，所以其选择方法很关键，提议以下选择标准：1) 必需选择已经过国家质量监督检验部门及相关管理部门认真并许可生产和销售产品，产品