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HD-SDI数字高清监控系统解决方案(HD-SDI+视频综合平台+大屏)

来源:本站   发布时间: 2018-09-18 09:44:29   浏览:111次
第 一 章 总体概述1 1 设计背景视频监控作为安防系统的重要组成部分,以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于各行各业。近年来随着现代科学技术的发展,特别是网络传输技术、传感技术和计算机多媒体技术的



第 一 章 总体概述

1.1 设计背景

视频监控作为安防系统的重要组成部分,以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于各行各业。近年来随着现代科学技术的发展,特别是网络传输技术、传感技术和计算机多媒体技术的迅速提高,视频监控系统已经由“看得见”向“看得清”全面转变。同时,在某些应用场景下,用户要求视频图像高保真无延时,“现场这一秒,就是显示器上这一秒”。针对上述场景,?低哟酉低车南冉、可靠性、实用性、可扩展性等方面出发,推出了一套端到端的集前端采集、传输存储、拼控上墙、应用管理于一体的数字高清监控系统解决方案。

1.2 现状分析

制约了防控体系技术水平的提高,主要表现在以下几个方面:

缺乏统一规划、布点不均衡:现有视频图像资源是各部门独自建设,没有经过科学、统一的规划,基层单位在监控前端勘点和系统建设时也缺乏统一指导和协调,导致监控点分布不均衡、建设无序和重复等。

视频清晰度低、图像质量差:现有的视频监控资源分辨率低,多以标清为主,整体视频图像质量差,夜间成像效果不理想,在一些重要场所无法看清人脸或车牌号码,只能解决“看得见”,无法实现“看得清”,利用视频图像信息进行取证具有一定的困难,同时标清图像也无法用于视频智能分析研判,基本丧失了数据挖掘的可能性,大大降低了视频资源的价值。

视频画面不流畅、画面延迟明显:用户在预览视频图像时,会经常出现卡顿现象,尤其是网络环境差的系统,同时画面存在延迟现象,严重影响用户的业务应用。

系统集成度低、管理效率低下:监控系统涉及硬件?橹诙,?榧涞母叨锐詈鲜沟孟低掣叨雀丛踊,设备占用空间多且配置不灵活,使得管理效率低下,增加了故障节点的产生几率。

资源共享不足、深层应用少:现有的视频监控资源由于建设时缺乏统一的规划和指导,没有形成互联互通、资源共享的信息化格局,各部门之间无法实现跨部门的视频图像共享。同时,现有的视频图像使用层次较低,只关注实时的视频和存储期限内的录像信息,缺乏视频资源的智能应用、综合应用及深化应用,使大量的视频资源得不到挖掘使用,影响了业务发展预见性,不能利用视频信息有效提升业务管理水平。

系统部署复杂:现有系统编码存储、上墙、拼控等功能需要通过多种设备组合完成,多种设备组合需要占用较多的机房空间、能耗等资源。

对旧系统的整合程度不高:新建视频监控系统与原有系统之间难以融合,原有监控资源利用率低,造成资源浪费。

1.3 需求说明

统筹规划、合理布点:充分考虑各部门应用需求及总体布局的需要,统筹规划视频图像监控系统的建设、应用、管理和维护。采取科学的监控点布建原则,对区内视频监控系统实现精细化全面布局,对关键部位、死角盲区,要加大监控点部署密度,做到不留死角,实现对重点区域和部位的全覆盖。

清晰成像、全面高清:全面采用高清视频监控技术,实现视频图像信息的高清采集、高清传输、高清编码、高清存储、高清显示,达到真正意义上的“高品质、全高清”,满足各部门对高清视频应用日益迫切的需求。

非压缩传输及显示:采用非压缩的数字信号传输,同时采用数字信号直接显示,减少了编码和解码环节的延迟,使前端到显示的延迟时间可大大降低。

系统高度集成:降低系统的复杂度,能够将解码、拼控、上墙等设备有机地整合,发挥集成系统的优势,有效降低能耗及维护成本,减少单点故障率,提高系统管理效率。

资源共享、统一管理:建立一套统一的视频信息管理平台,为各部门提供视频信息共享和调用服务。同时,所有资源由平台统一进行管理,提高运维效率。

系统利旧:从节省资源、降低成本的角度考虑,原有系统可充分利旧。

1.4 设计原则

本系统以“先进性、可靠性、实用性、经济性、扩展性”为基本原则,具体如下:

先进性:采用成熟、主流的设备构建系统,系统建设充分利用当前最新的视音频、数据、网络等技术,充分兼顾需求和技术的不断变化,建设业内领先的高清视频监控系统。

可靠性:系统硬件采用电信级的服务器及专业设备,对关键设备采取冗余备份措施,软件采用?榛、分层隔离的设计思想,确保整个系统长期稳定运行。

实用性:系统的设计突出应用,以现实需求为导向,以有效应用为核心,以技术建设与工作机制的同步协调为保障,确保系统能有效服务于用户的工作需要。

经济性:系统整体配置性能高,价格合理,建设成本和投入较低,同时方案考虑原有监控系统的利旧。

扩展性:系统采用业界主流的硬件设备,提供标准的协议,具有良好的兼容性和通用的软硬件接口,可以全面兼容主流厂商的设备,并能为其他系统提供接口。

1.5 设计依据

本监控系统的建设依据国家相关法律规章、国家和行业相关标准、相关研究成果等资料进行规划设计,具体如下:

1)     HDcctv 1.0标准》

2)     《移动图像和电视工程师协会制定SMPTE 292M标准》

3)     《以太网100BASE-T/1000 BASE-T标准》 IEEE802.3

4)     GB/T 13993.2-2002 通信光缆系统》

5)     《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》(GB/T 28181-2011

6)     《安全防范工程技术规范》 GB50348-2004

7)     《安全防范工程程序与要求》 GA/T75-94

8)     《安全防范系统验收规则》(GA308/2001

9)     《安全防范系统通用图形符号》(GA/T75-2000

10)  《视频安防监控系统技术要求》(GA/T367-2001

11)  《民用闭路监控电视系统工程技术规范》(GB50198-94)

12)  《工业电视系统工程设计规范》(GB 50115-2009

13)  《视频安防监控系统技术要求》GA/T3672001

14)  《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007

15)  《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》(GA/T670-2006)

16)  《信息技术开放系统互连网络层安全协议》(GB/T 17963

17)  《计算机信息系统安全》(GA 216.11999

18)  《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》(GA/T 670-2006

19)  《信息技术 安全技术 IT网络安全》GB/T25068

其他法律法规及标准。

 

第 二 章 系统总体设计

2.1 设计目标

系统基于最前沿的视频图像处理技术、网络传输技术和计算机信息技术,通过运用高清监控技术、业务系统集成技术等先进安防技术,实现全网调度、管理和应用,为用户提供一套“高清化、低延时”的视频图像监控系统,最大程度实现现有监控应用系统的技术升级、应用升级和功能升级,满足用户在视频图像业务应用中日益迫切的需求。本方案主要实现以下目标:

建成统一的中心管理平台:通过管理平台实现区域内统一的视频资源管理,对解码拼控设备、存储设备等设备等进行统一管理,实现远程参数配置和远程控制;通过管理平台实现统一的用户和权限管理,满足系统多用户的监控、管理需求,真正做到“坐阵于中心,掌控千里之外”。

实现系统的高清化、低延时:通过端到端的高清接入,不经过编解码环节就直接进行上墙显示,大大降低延时,为用户提供更清晰更实时的图像和细节,让视频监控变得更有使用价值。

系统具备以下特征:

高可靠性、高开放性:通过采用业内成熟、主流的设备来提高系统可靠性,尤其是录像存储的稳定性,另外系统可接入其他厂家的摄像机、编码器、控制器等设备,能与其他厂家符合标准的平台无缝对接。

高清化、低延时:通过全高清HD-SDI数字非压缩技术进行传输和显示,实现视频图像的高清化、低延时。

快速部署、及时维护:通过采用高集成化、?榛杓频纳璞柑岣呦低巢渴鹦,减少系统调试周期,系统能及时发现前端监控系统的故障并产生告警,快速响应。

高度整合、充分利旧:新建系统能与原有系统高度整合、无缝对接,能充分利用原有监控资源,避免前期投资的浪费。

2.2 设计思路

通过对XXXX项目视频监控需求的调研分析,本方案的总体设计思路如下:

1)     充分掌握各单位、各部门视频监控需求,科学合理地进行前端监控点位的布建,采用全高清HD-SDI数字非压缩监控技术实现全天候、全高清、低延时、高质量的视频监控;

2)     数字高清非压缩监控前端经光纤传输统一接入对应分控中心的视频综合平台,由视频综合平台完成视频切换、控制、上墙、视频编码等一系列高清视频应用功能。选用的视频综合平台应具备强大的交换能力,保证切换、控制的实时性,输出的图像为非压缩原始图像,保证了大屏显示的图像质量、清晰度和流畅性;

3)     采用光纤级联的方式,将分控中心的视频综合平台通过光纤级联汇聚至总控中心的视频综合平台,同时视频通过光纤以非编码压缩的方式传输给区县/市局部署的视频综合平台,保证视频的最小延迟、最高画质;

4)     采用分布式与集中式相结合的存储模式,在分控中心存储各自区域内的视频,对于重要的视频,集中备份到总控中心。对于存储类型,可根据存储容量需求,选择NVR、CVR或者视频云存储;

5)     建立统一的视频信息管理应用平台,实现对所有监控点位的接入管理,对所有存储设备、视频综合平台的统一管理。

6)     充分考虑原有系统利旧,实现新老系统的无缝对接,降低成本,减少资源浪费。

2.3 总体结构设计

本系统采用总控中心、分控中心两级建设,系统物理拓扑如下图所示:


图1. 系统物理拓扑图

总控中心

总控中心通过视频信息管理应用平台,负责对整个系统的?榧安考信渲煤凸芾。

系统通过视频综合平台级联技术、HD-SDI数字高清非压缩技术、光纤传输技术,视频图像能够不经编码、解码就在总控中心进行上墙显示,保证了高清视频图像的低延时。

总控中心配置存储设备,负责对重要视频的存储和备份。

分控中心

分控中心负责对前端分散区域高清监控点的接入、存储和显示。

系统通过HD-SDI数字高清非压缩技术、光纤传输技术,视频图像能够不经编码、解码就在分控中心进行上墙显示,保证了高清视频图像的低延时。

分控中心配置存储设备(可根据需求选择NVR、CVR或视频云存储),负责对分控中心接入前端的视频图像存储。

监控前端

主要负责各种音视频信号的采集,通过部署HD-SDI高清摄像机,将采集到的信息不经压缩就实时传送至各个监控中心。

前端接入可根据实际情况,选择同轴电缆接入、同轴电缆+HD-SDI中继器接入、光纤+HD-SDI光端机接入等几种方式。

利旧部分

利旧部分包括模拟前端、网络前端、编码设备、平台等,根据不同情况,选择不同的方式与现有系统进行整合。

第 三 章 系统详细设计

3.1 监控前端设计

前端采用HD-SDI数字高清摄像机,实现高清数据采集及低延时、无损耗的的远程视频传输,给用户提供更优质的图像效果、更丰富的监控价值。

3.1.1 前端结构设计

前端系统根据不同的监控点位选择不同的部署方式,摄像机可选择壁装、吊装、柱杆装等安装方式,不同安装方式需选择不同的配套件,同时根据不同应用场景可选择防雷器、LED补光灯等配套设备。

对于室外柱杆装的前端摄像机,其部署结构如下图所示:

图2. 前端系统部署结构图

3.1.2 前端摄像机

本系统前端采用HD-SDI数字高清摄像机,相比普通摄像机具有明显的技术优势:

1)     数字高清摄像机采用百万像素级别传感器,能获得更多的视频信息,实现1920×1080甚至更高的视频图像分辨率;

2)     采用HD-SDI高清接口传输数字高清视频信号,实现高清、低延时、无损耗的远程视频传输;

3)     摄像机支持云台转动、变倍变焦的操作,对于某些特殊场景设计支持远距离红外灯补光;

4)     摄像机支持高清25/秒及以上视频信号采集,保证视频的连贯性。

3.1.3 配套设施

3.1.3.1 支架及立杆

监控点根据现场实际情况,可采用立杆安装、抱箍安装、壁挂安装以及吊杆安装等方式。其中抱箍、壁挂支架以及吊杆支架有成套产品,根据现场选择符合要求的产品即可。

室内摄像机的安装固定,根据摄像机型号和现场情况可采用壁装、吊装等多种形式的安装支架,安装高度不低于2.5m。

安装在室外的摄像机,当可借助建筑物附着安装时,选用相应的安装支架来安装;若无合适的建筑物供附着安装,则需要选用视频监控专用立杆,安装高度应不低于3.5m。

3.1.3.2 室外机箱

室外摄像机的供电、信号等需要在室外进行汇集,需用专用的防水箱进行端接。端接箱内部安装架的设计充分考虑设备的安装位置,同时具有防雨、防尘、防高温、防盗等功能。不便于在立杆上部安装设备箱的,在地面设置设备机柜,其设计按照相关的规范标准执行,同时应具有防尘、防雨、防破坏等功能。

3.1.3.3 补光设备

在摄像监控中,为了使夜间得到正常的监控图像,可选择采用一定的补光措施。补光灯的光源通常有LED、金卤灯、高压钠、白炽灯、氙气灯(HID)等。

3.1.3.4 防雷接地

对前端供电和控制部分,需要采取有效的避雷接地措施,充分保障前端的稳定性和可靠性。

前端监控的防雷接地主要从以下三个方面进行:

Ø  直击雷防护

在直击雷非防护区的每个视频监控点均配置预放电避雷针,安装于监控点立杆顶部。提前预放电避雷针利用雷云电场周围电场强度向针尖发射高压脉冲特性,提前一定的时间引导雷电放电,不至于使局部雷云电荷积累形成过大的雷击强度,降低监控点雷击接闪强度和电子设备雷击电磁脉冲强度,提高了室外监控点的保护裕度。

Ø  供电设施的雷击电磁脉冲防护

电源防雷系统主要是防止雷电波通过电源对前端设备造成危害。为避免高电压经过避雷器对地泄放后的残压或因更大的雷电流在击毁避雷器后继续毁坏后续设备,以及防止线缆遭受二次感应,本系统对前端室外防水箱220V电源进线以及室外防水箱到摄像机的低压电源线路进行避雷接地。220V电源进线避雷标称放电电流不小于10KV,接地线缆建议不小于6mm2。

Ø  均压等电位连接技术

等电位连接是将正常不带电(或不带信息)的、未接地或未良好接地的设备金属外壳、电缆的金属外皮、金属构架、金属管线与接地系统作电气连接,防止在这此物件上由于感应雷电高压或接地装置上雷电入地高电位的传递造成对设备内部绝缘、电缆芯线的反击。监控点设备(含电源避雷器、控制信号避雷器)宜采用单点接地方式实现等电位连接,独立接地电阻小于10Ω。

3.1.3.5 前端供电

系统前端设备视工程实际情况,可采用集中供电或分散式供电,重要点位应配备相应的备用电源装置。

集中式供电:适用于前端监控点在一个区域内相对比较集中的情况。从附近的供用电低压台区设搭火点,引到路径最近或施工最便捷的前端监控点,此监控点的电源提供给附近其他监控点以挂葫芦的方式取电。采用集中供电具有电源质量相对稳定,产权分界明晰和易于维护的优点,也是前端感知系统主要采用的供电方式。

分散式供电:在前端设备的安装位置附近接取电源。适用于较分散的前端监控点供电,以及无法提供集中供电条件的现场安装环境。在这种供电方式下,电源供应的质量较差,维护比较困难,是无法集中供电的情况下采取的供电方式。

3.1.3.6 传输线路

信号线布线须做屏蔽处理,电源线采用埋地布线。

布线必须远离其它电源线路,以防其它未作防雷的线路上的感应雷对信号线路产生二次感应。

采用通信管道或架空方式时,应注意传输线缆与其它线路的最小间距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距。为避免首尾端设备损坏,在使用架空线传输时,应在每一支撑杆上做接地处理,架空线缆的吊线和架空线缆线路中的金属管道均应接地。中间放大器输入端的视频信号源和控制信号源均应分别接入合适的防雷器。

传输线埋地敷设也并不能完全阻止雷击设备的发生,所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设,保持钢管的电气连通。如电缆全程穿金属管有困难时,可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入,但埋地长度不得小于15米,在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。

3.1.4 适用场景

前端摄像机选型应根据不同应用场景的不同监控需求,选择不同类型或者不同组合的摄像机,保证监控区域内的无盲区、全覆盖,以达到最优的视频监控效果。

3.1.4.1 室内场景

Ø  室内通道场景

楼梯、走廊、电梯、出入口等室内固定点监控场景,由于夜晚光线较弱,推荐采用130/200HD-SDI数字高清红外半球或筒机;大厅等出入口外部夜晚光线较弱,推荐采用130/200HD-SDI数字高清红外筒机。


出入口监控效果示例图

Ø  室内大型场景

地下停车库、室内篮球场、大型办公区域、仓库、酒店大堂等大型室内场景,白天或夜晚光线都较弱,推荐采用130/200HD-SDI数字高清红外球机,可上下左右旋转并对远处细节进行变倍放大,定点监控推荐使用130/200HD-SDI数字高清红外筒机;地下停车库等出入口如果要看车牌,推荐使用130/200HD-SDI数字高清枪机+护罩+补光灯的方式;(按现场具体环境,如果需要防水防尘,需选用支持IP66的室外护罩,如果无需防水防尘,可直接选用室内护罩或不加护罩的方式。

注意:如有逆光环境,如大堂内部安装的对准大门口或前台等场景下,需要摄像机具备宽动态功能。

Ø  室内小型区域

会议室、独立办公室、资料室等小型室内区域,分块监控推荐使用隐蔽美观的130/200HD-SDI数字高清红外半球产品。

3.1.4.2 室外场景

Ø  室外大场景

大场景的应用场景主要为具有开阔视野和需要大范围呈现监控画面的场景,如机场跑道、停机坪、广场、火车站台、码头、港口等,可应用300HD-SDI数字高清球机,可控制云台镜头进行变焦和转动,查看区域性全景目标。

Ø  路面监控

推荐采用130/200HD-SDI数字高清球型产品来对大范围监控区域进行监控;室外路面面固定点推荐采用130/200/300HD-SDI数字高清枪型摄像机,满足在覆盖范围内看清过往行人、车辆的行为特征和体貌特征。在重要监控区域推荐采用带有自动跟踪功能的HD-SDI数字高清智能球机,对进出人员进行自动跟踪。

摄像机要达到IP66的防护等级,避免在雨天等环境下因为雨水或灰尘的进入;在晚上光线不足的环境下推荐采用超低照度功能或红外功能的HD-SDI数字高清枪机,保障夜晚等光线不足环境下的监控图像质量。

路面可控点监控效果示例图

Ø  制高点监控

制高点监控的场景主要为在楼顶、塔顶、山顶等制高点处对所在范围内的整体的、大范围的监控,推荐采用130/200/300HD-SDI数字高清智能球型摄像机,或采用HD-SDI数字高清枪型摄像机加大倍率的电动镜头配合支持云台控制的一体化云台,电动镜头的焦距根据实际监控范围确定选配。设备需支持实时透雾功能,以应对各种复杂环境下的实时监控,同时摄像机要达到IP66的防护等级,避免在雨天环境下因设备进水而导致设备损坏或影响监控质量。

制高点监控远景效果示例图

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