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HDTVI高清改造解决方案(HDTVI摄像机+视频综合平台)

来源:本站   发布时间: 2018-09-18 11:17:43   浏览:68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。已有的模拟标清系统清晰度不高,智能化应用匮乏,已经愈发难以满足客户的应用需求,

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。已有的模拟标清系统清晰度不高,智能化应用匮乏,已经愈发难以满足客户的应用需求,针对模拟标清视频监控系统的高清改造需求十分迫切。?低哟咏谠加没蹲,满足用户需求的角度出发,推出新一代同轴高清HDTVI(High Definition-Transport Video Interface)系列产品,在此基础上提出一套集前端采集、传输存储、拼控上墙、应用管理于一体的HDTVI高清改造解决方案。

1.2 现状分析

早期的视频监控系统以模拟标清系统为主,此类系统普遍存在着一些不足,制约了视频资源的共享和应用业务的整合,限制了防控体系技术的发展,主要表现在以下几个方面:

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。

传输距离受限、存在画面延迟:摄像机支持的直接传输距离有限,需要采用光端机延长传输距离,增加了成本和节点故障风险;用户在预览视频图像时,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。

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

1.3 需求说明

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。

低延时显示:尽量减少视频信号采集、传输、显示等各个环节的延迟,降低前端到显示的延迟时间。

提高系统集成度:降低系统的复杂度,能够将系统的多个设备进行整合,提高系统系程度,减少单点故障率,提高系统管理效率,降低能耗及维护成本。

系统利旧、平滑升级:升级改造过程需充分考虑原有系统状况,充分利旧原有系统,以较小的经济代价实现系统的平滑升级,改造后的系统操作习惯、维护方式尽量保持一致,便于操作人员快速掌握系统操作。

1.4 设计原则

本系统充分结合HDTVI技术优势,以“经济性、先进性、可靠性、实用性、扩展性”为基本原则,具体如下:

经济性:采用HDTVI技术对系统进行高清改造,充分考虑利旧已有系统,降低用户建设成本和投入,以合理价格实现强大的整体配置性能。

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。

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

1) 移动图像和电视工程师协会制定SMPTE 292M标准

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

3) GB/T 13993.2-2002 通信光缆系统》

4) 《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

5) 《安全防范工程技术规范》 GB50348-2004

6) 《安全防范工程程序与要求》 GA/T75-94

7) 《安全防范系统验收规则》(GA308/2001

8) 《安全防范系统通用图形符号》(GA/T75-2000

9) 《视频安防监控系统技术要求》(GA/T367-2001

10) 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198-94)

11) 《工业电视系统工程设计规范》(GB 50115-2009

12) 《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007

13) 《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》(GA/T670-2006)

14) 《信息技术开放系统互连网络层安全协议》(GB/T 17963

15) 《计算机信息系统安全》(GA 216.1-1999

16) 《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》(GA/T 670-2006

17) 《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HDTVI同轴高清视频监控技术、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,最大程度地实现原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:

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。

建成区域内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,对前端摄像机、解码拼控设备、存储设备等设备进行统一管理,实现远程参数配置和远程控制;通过管理平台实现区域内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”。

系统具备以下特征:

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。

高清化、低延时:通过HDTVI同轴高清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HDTVI系列产品自适应能力强,部署简单,可最大化利旧已有系统资源,缩短部署周期。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及时告警,快速响应。

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,能与其他厂家的平台无缝对接。

2.2 设计思路

本方案主要针对模拟标清视频监控系统进行高清改造,在提升清晰度的同时,对系统的整体性能和业务应用整合深化实现同步优化改造。总体设计思路如下:

1) 充分掌握用户视频监控需求,科学分析点位情况,无高清改造需求的点位保留其摄像机前端及传输链路基本结构,接入所属分控中心视频综合平台;有高清改造需求的点位,保留其原有传输链路,采用HDTVI摄像机和HDTVI光端机等位替换原设备,接入所属分控中心视频综合平台;

2) 前端接入网络、分控中心与总控中心之间主干网络在满足带宽需求的情况下无需进行改造;根据实际改造需求,对局域网内部网络进行调整即可;

3) 存储设备及显示大屏需支持1080P及以上分辨率,以实现端到端高清,根据实际情况进行利旧或者升级替换;交换机、服务器、显示主机、监控管理终端、网络键盘等设备根据设备性能和用户业务需求,可部分甚至全部利旧;

4) 采用分布式与集中式相结合的存储模式,在分控中心分别存储各自区域内的视频,重要的视频集中备份到总控中心。根据存储容量需求,分控中心可选择HDTVI DVR、CVR或者视频云存储,总控中心可选择CVR或者视频云存储;

5) HDTVI高清视频信号接入所属分控中心视频综合平台后,通过视频综合平台HDTVI矩阵切换功能实现视频画面实时上墙显示,保证视频的最小延时、最高画质;总控中心预览实时画面时,前端HDTVI高清视频信号先由分控中心视频综合平台进行编码,然后经网络传输至总控中心视频综合平台实现解码、拼控和上墙显示。

6) 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,同时引入最新的视频应用技术,打造一个可动态扩展的综合应用支撑管理平台。

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

Ø 监控前端

主要负责各种音视频信号的采集,根据用户需求和改造的具体情况,可以将前端分为三个部分:高清改造部分,利旧模拟前端部分和利旧网络前端部分。高清改造部分是将原有的模拟标清摄像机、模拟光端机分别用HDTVI高清摄像机、HDTVI光端机进行替换,已有的同轴电缆传输链路利旧使用,将采集到的HDTVI高清视频信号不经压缩就实时传送至分控中心;利旧模拟前端部分保持基本结构,采集的信息以模拟CVBS信号格式不经压缩实时传送至分控中心;利旧网络前端部分以编码后的标准网络码流格式传输至分控中心。

Ø 分控中心

分控中心负责对前端分散区域监控点的接入、存储和显示。

分控中心视频综合平台将采集的HDTVI高清视频信号不经编码、解码,直接通过视频综合平台矩阵切换功能实现实时上墙显示,保证了视频图像的高清化、低延时。

分控中心配置存储设备(可根据需求选择HDTVI DVR、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,需支持高清输入、存储和转发,原有存储设备根据实际情况考虑利旧使用。

分控中心交换机、服务器、显示主机、监控管理终端、网络键盘等设备在满足需求的情况下可利旧使用。

Ø 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。

总控中心视频综合平台将分控中心编码后的视频信号进行高清解码,并实现拼控上墙等功能,保障视频图像的高清显示。

总控中心配置的存储设备负责对分控中心重要视频的备份,需支持HDTVI信号的高清输入、存储和转发,原有存储设备根据实际情况考虑利旧使用。

总控中心交换机、服务器、显示主机、监控管理终端、网络键盘等设备在满足用户需求的情况下可利旧使用。

本方案以将模拟系统进行HDTVI高清改造的系统设计为主,模拟视频系统和网络视频系统的利旧设计不作详细介绍。

第 三 章 系统详细设计

3.1 监控前端设计

早期的模拟标清视频监控系统难以看清图像细节,视频数据使用价值有限,且有不少前端摄像机已经接近甚至达到设计使用年限,用户可以根据自身需求确定需要改造的模拟摄像机点位,采用HDTVI同轴高清摄像机进行替换改造,可实现高清视频数据采集及无延时、无损耗的远程视频传输,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 适用场景

前端摄像机选型应根据不同应用场景监控需求,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。

3.1.2.1 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130/200HDTVI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130/200HDTVI高清红外筒机。

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130/200万HDTVI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130/200万HDTVI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200万HDTVI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,可选用室内护罩或不加护罩)。

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130万/200万HDTVI高清红外半球产品。

3.1.2.2 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200HDTVI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

室外路面固定点推荐采用200万HDTVI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;对大范围监控区域进行监控,推荐采用130万/200万HDTVI高清球型产品。

摄像机要达到IP66的防护等级,避免雨水或灰尘的进入影响其正常使用;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HDTVI高清枪机,保障夜晚等光线不足环境下的监控图像质量。

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130/200HDTVI高清智能球型摄像机,或采用HDTVI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。摄像机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。

3.1.3 HDTVI摄像机特性

在模拟标清系统的高清改造中采用HDTVI同轴高清摄像机,相比其他摄像机具有明显优势。

3.1.3.1 高清完美画质

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视频图像分辨率;具备更宽色度载波频率,并采用二倍过采样技术,画面色彩逼真度及清晰度大幅提升;支持高清25/秒以上高帧率视频信号采集,保证视频的实时性和连贯性;具备低照度、强光抑制、高清透雾、防红外过爆、数字降噪、超宽动态等功能,能在各种特定场景及环境下实现图像的清晰显示。以下为?低HDTVI 1080P摄像机拍摄效果图:

Ø  室内监控拍摄

图3. ?低親DTVI 1080P摄像机室内监控拍摄效果

Ø  室外监控拍摄

图4. ?低親DTVI 1080P摄像机室外监控拍摄效果

Ø  室内红外监控拍摄

图5. ?低親DTVI 1080P红外摄像机室内监控拍摄效果

由以上几张图可以看出,?低HDTVI摄像机拍摄画面清晰度高、色彩逼真、具有层次感,红外成像效果均匀。

3.1.3.2 实时远距传输

HDTVI同轴高清摄像机采用低频信号传输,具备可靠抗干扰性能,且采集到的高清信号不经编码压缩进行传输,实现高清、无延时、无损耗的远程视频传输,通过合理的传输网络设计,真正实现“现场这一秒,就是显示器上的这一秒”。

HDTVI同轴高清摄像机对于同轴电缆及BNC接口质量无特殊要求,支持500米(注:该数值在实际工程应用中受线材质量和环境等因素影响)左右普通同轴电缆传输,直接传输距离较模拟摄像机、数字摄像机、网络摄像机更远,在模拟标清系统改造中基本无需考虑传输距离,可以直接进行摄像机替换,无需更多配置,充分利旧已有传输线缆资源,实现即插即用。此外,HDTVI摄像机支持同轴视控功能,即控制信号通过同轴电缆复合传输,可省去RS-485控制线。

3.2 传输网络设计

网络的整体设计不仅关系到整个网络系统的性能,还涉及到未来网络系统如何有效地与新技术接轨以及系统平滑升级等问题。本系统立足于满足高清视频接入、转发、存储、解码等需求,实现HDTVI高清视频信号的低延时、高清化显示,同时选择成熟、先进的网络技术,充分满足未来五年监控系统业务的需求。

3.2.1 网络结构总体设计

网络结构总体设计如下图所示:

图6. 网络总体结构拓扑图

Ø 前端接入

前端监控系统接入分控中心可按照传输距离来选择不同的传输模式,HDTVI摄像机和球机支持500米左右同轴电缆传输,更远距离的信号传输可通过光纤+HDTVI光端机方式传输。

Ø 高清视频传输专网

高清视频传输专网是指编码压缩后的视频信号传输网络,主要包括分控中心接入交换机到总控中心核心交换机之间的网络。系统设计中,可自建光纤网络,也可租用运营商传输链路,进行网络信号的视频传输和交换。

分控中心到总控中心的网络带宽可根据前端数量的20%来估算。

Ø 数据流向

实时视频流:未经压缩编码,从前端到分控中心的视频综合平台,再到分控中心的大屏进行显示;经分控中心视频综合平台编码后,经网络传输至总控中心的视频综合平台进行解码显示。

存储流:从前端到分控中心的视频综合平台,经过视频综合平台编码后,到分控中心的接入交换机,再到分控中心的存储设备进行存储。

回放流:从分控中心的存储设备,到接入交换机,到分控中心的视频综合平台,经过视频综合平台解码后,进行上墙显示;从分控中心的存储设备,到接入交换机,再到核心交换机,再到的视频综合平台,经过视频综合平台解码后,进行上墙显示。

备份流:从分控中心的存储设备,到接入交换机,再到核心交换机,再到总控中心的存储设备进行存储。

3.2.2 HDTVI前端接入

HDTVI视频监控系统的接入按照传输距离来选择传输模式,一般情况下,500米以内传输距离使用同轴电缆,远距离传输则考虑使用光纤线路并配套光端机。

1)     模式一:同轴电缆传输

HDTVI高清视频信号采用普通同轴电缆传输距离为500米左右。传输拓扑结构如下图所示:

图7. 同轴电缆传输结构示意图

2)     模式二:光纤+HDTVI光端机传输

模式二主要是应用于远距离传输场景,通过光纤链路来传输无压缩的视频信号,通过使用光纤+HDTVI光端机的方式,可以实现最远达几十公里的传输。HDTVI摄像机、光端机均支持同轴视控功能,故无需布放RS-485控制线。

传输拓扑结构如下图所示:

图8. 光纤+HDTVI光端机传输结构示意图

3.2.3 网络传输带宽设计

考虑到网络传输过程及其它应用的开销,链路的可用带宽理论值为链路带宽的80%左右,为保障视频图像的高质量传输,带宽使用时建议采用轻载设计,轻载带宽上限控制在链路带宽的50%以内。

1) 总控中心与分控中心之间的视频传输网络应满足视频调用需求,建议带宽需达到千兆以上;

2) 中心网络设备满足服务器、存储设备接入带宽需求,传输带宽至少达到千兆以上;

3) 办公桌面带宽建议达到百兆以上。

结合项目实际需求,网络带宽规划可做相应调整。

3.2.4 VLAN规划

VLAN就是虚拟局域网,随着视频专网中用户和终端设备大规模接入,网络广播的流量呈几何级数量增多,通过VLAN技术,把一定规模的用户和终端归纳到一个广播域当中,从而限制视频专网的广播流量,提高带宽利用率。

每一个VLAN在数据转发时,可以二层和三层方式实现数据转发 ,二层VLAN 技术能将一组用户归纳到一个广播域当中,从而限制广播流量,提高带宽利用率。三层VLAN 是基于IP协议,一组用户归纳到一个网段内,通过网关与别的组进行交换。

在网络用户VLAN规划方面,一般可根据视频用户、前端设备、后台设备等所属的部门,以及具体的网络应用权限来划分。在具体VLAN规划中,应合理规划每一个VLAN中实际用户数量。

一般规划VLAN资源参考如下几个做法:

1) VLAN1在所有设备上不启用三层接口地址,不使用VLAN1承载实际业务或者作为网管VLAN。

2) 全网每台设备的网管VLAN可使用同一个,方便设备预配置与日常管理。

3) 我们一般建议按照每个区域进行VLAN资源的划分,所有设备使用的VLAN均遵从所在区域的VLAN规划。

4) 尽管在不同的汇聚设备上使用相同的VLAN并不冲突,但是不允许这样的做法,会对后期的维护和故障的排除造成很大的困难。

5) 如果建设网络所使用的设备不能直接在端口上配置互联用的IP地址,需要绑定相应的VLAN的话,还需要单独划分出来一大段VLAN资源用于设备互联,强烈建议全网设备互联用VLAN按照链路去划分,每条链路使用一个互联VLAN。

注:交换机中标记VLAN的数据长度是12位,所以VLAN取值范围是0~4095,通常04095是系统保留,1通常是交换机的默认VLAN号。

3.2.5 网络IP地址规划

IP地址的合理分配是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键,要充分考虑到地址空间的合理使用,保证实现最佳的网络地址分配及业务流量的均匀分布。

IP地址空间的分配与合理使用与网络拓扑结构、网络组织及路由有非常密切的关系,将对网络的可用性、可靠性与有效性产生显著影响。因此在对网络IP地址进行规划建设的同时,应充分考虑本地网对IP地址的需求,以满足未来业务发展对IP地址的需求。

IP地址规划原则:

1) 唯一性:一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址;这就需要选择一个足够大的IP地址范围,不但能够满足现有需要,同时能够满足未来网络的扩展。两个不同网络互联时应避免使用同一网段IP地址,以免造成IP地址冲突。

2) 简单性:地址分配应简单易于管理,降低网络扩展的复杂性,简化路由表项。

3) 连续性:连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合,大大缩减路由表,提高路由算法的效率;IP地址分配既要考虑到扩充,又要能做到连续。

4) 可扩展性:地址分配在每一层次上都要留有余量,在网络规模扩展时能保证地址叠合所需的连续性。

5) 灵活性:地址分配应具有灵活性,以满足多种路由策略的优化,充分利用地址空间。

3.3 上墙显示设计

系统采用视频综合平台实现视频图像上墙显示功能,?低邮悠底酆掀教ㄏ盗惺遣慰ATCA(Advanced Telecommunications Computing Architecture 高级电信计算架构)标准设计,支持模拟、数字、网络、HDTVI视频的矩阵切换、视音频编解码、集中存储管理、网络实时预览等功能,是一款集图像处理、网络功能、日志管理、设备维护于一体的电信级综合处理平台。使用综合平台不仅可以让整个监控系统更加简洁,也让安装调试,维护变得容易,并且具有良好的兼容性以及扩展性,可广泛应用于中大型的视频监控系统项目。

本系统采用了视频综合平台的三种上墙模式:HDTVI矩阵模式、模拟矩阵模式、解码拼控模式。

Ø HDTVI矩阵模式

HDTVI矩阵模式可将接入的HDTVI高清视频信号在未经编码、解码的情况下,直接进行视频信号的内部交换,切换至输出口进行上墙显示,最大化减少视频转换次数,保证视频的最好效果、最低延迟。

视频综合平台HDTVI矩阵模式根据选配不同的输入/输出板卡数量可组成不同规模的HDTVI矩阵,单块HDTVI输入板卡支持16HDTVI高清视频信号输入,且输入板具备编码功能,支持编码分辨率为1080P/720P/4CIF/CIF/QCIF,可将HDTVI高清视频信号进行压缩编码后进行存储,配置数量根据前端数量确定;单块输出板支持8路高清视频信号输出,可选用的接口包括HDMI/DVI/VGA,输出板除矩阵输出功能外,还具备1/4画面分割、解码、拼接开窗漫游功能。本系统分控中心实时预览前端HDTVI摄像机图像时,即采用本模式实现上墙显示,HDTVI矩阵模式的应用示意图如下:

图9. HDTVI矩阵模式应用示意图

Ø  模拟矩阵模式

模拟矩阵模式可将接入的模拟标清视频信号在未经编码、解码的情况下,直接进行视频信号的内部交换,切换至输出口进行上墙显示,最大化减少视频转换次数,保证视频的最好效果、最低延迟。

视频综合平台模拟矩阵模式根据选配不同的输入/输出板卡数量可组成不同规模的矩阵,单块模拟视频输入板卡支持32路模拟标清视频信号输入,且输入板具备编码功能,支持编码分辨率为WD1/4CIF/CIF/QCIF,可将模拟视频信号进行压缩编码后进行存储,配置数量根据前端数量确定;单块HDMI/DVI/VGA接口输出板支持8路视频信号输出,单块BNC接口输出板支持32路视频信号输出,输出板除矩阵输出功能外,还具备1/4画面分割、解码、拼接开窗漫游功能。本系统分控中心实时预览前端利旧的模拟摄像机图像时,即采用本模式实现上墙显示,其应用模式与HDTVI矩阵模式类似。

Ø  解码拼控模式

解码拼控模式可将网络视频码流进行解码和拼控上墙显示,在满配解码板的情况下,可以实现4481080P/896720P/1792D1网络视频解码。单块HDMI/DVI/VGA接口输出板支持8路视频信号输出,单块BNC接口输出板支持32路视频信号输出,输出板除视频信号输出功能外,还具备1/4画面分割、解码、拼接开窗漫游功能。本系统网络前端部分均采用本模式实现上墙显示,总控中心实时预览利旧的模拟摄像机和HDTVI摄像机图像时,也采用本模式进行上墙显示。

注:?低邮悠底酆掀教ㄓ18U、14U、10U、8U、7U五种规格机型,根据板卡数量需求选择相应的规格,单台视频综合平台业务槽位数量不够时,可通过网络级联多台视频综合平台进行扩展。

3.4 分控中心设计

分控中心负责HDTVI高清前端的接入、存储、显示,同时通过高清视频传输网络将视频信息传输到总控中心。由于原分控中心的存储、解码、矩阵切换、大屏显示等环节均有可能成为高清显示的瓶颈,需要对分控中心进行系统设计以最终实现视频图像的高清显示。分控中心系统结构如下图所示:

图10. 分控中心系统结构图

1) 高清视频系统接入

HDTVI高清前端进行视频图像采集,将未经压缩的视频信号通过多种传输方式接入分控中心视频综合平台。

2) 高清视频信号显示

前端HDTVI高清信号通过视频综合平台HDTVI矩阵切换后,通过输出业务板输出(可采用VGA、DVI、HDMI等多种接口输出),投送至分控中心的拼接大屏进行显示。视频综合平台支持1、4、9、16等多种画面分割显示模式,单台支持112块屏幕任意拼接,另外视频综合平台还支持拼接、开窗、漫游、叠加、缩放、透明度设置等大屏控制功能。

3) 高清视频存储

视频综合平台通过将接入的HDTVI高清信号进行标准H.264编码压缩,形成网络视频信号,然后通过自带网口接入监控专用网络中,视频存储设备通过网络可以实现对监控网络内的所有图像进行集中录像存储。另外,利旧的模拟标清前端CVBS信号经过H.264编码后采用同样的方式进行集中录像存储。

视频存储设备可根据实际情况及需求进行选择,对于100路以下规模的场景,建议选择HDTVI DVR100路以上、1000路以下规模的场景,建议选择CVR1000路以上规模的场景,建议选择视频云存储。

每个前端所需存储空间(GB)=【视频码流大小(Mbps)×60×60×24小时×存储天数/8/1024

图像分辨率

码流

录像大小

1天(G

录像大小

15天(G

录像大小

30天(G

4CIF

2Mbps

21.09

316.41

632.82

720P

2Mbps

21.09

316.41

632.82

1080P

4Mbps

42.18

632.82

1265.64

4) 显示主机信号显示

将显示主机接入视频综合平台,可以把显示主机上的视频信号实时投放到大屏上。

5) 网络键盘管理

网络键盘与视频综合平台通过以太网进行互联,方便监控管理人员通过键盘控制视频综合平台将前端监控图像切换上墙显示。

6) 监控管理终端管理

通过监控管理终端,可对系统进行配置和管理,同时也可通过终端进行视频预览和回放。

7) 与总控中心高清联网

分控中心接入交换机可通过高清视频传输网络与总控中心核心交换机联网,实现将经过编码压缩的高清视频信号从分控中心转送至总控中心。

3.5 总控中心设计

总控中心负责对所有前端进行统一管理,对重要监控点位进行上墙显示,对分控中心的重要视频进行集中备份。由于原总控中心的存储、解码、矩阵切换、大屏显示等环节均有可能成为高清显示的瓶颈,需要对总控中心进行系统设计以最终实现视频图像的高清显示。

总控中心系统结构如下图所示:

图11. 总控中心系统结构图

1) HDTVI高清视频信号显示

分控中心的HDTVI高清信号经编码后,通过网络传送到总控中心的视频综合平台,通过解码板进行高清解码输出(可采用VGA、DVI、HDMI等多种接口输出),投送至总控中心的拼接大屏进行显示。视频综合平台支持1、4、9、16等多种画面分割显示模式,单台支持112块屏幕任意拼接,另外视频综合平台还支持拼接、开窗、漫游、叠加、缩放、透明度设置等大屏控制功能。

2) 系统集中管理

在总控中心构建视频信息管理应用平台,可以实现对接入监控网络的所有设备进行集中管理,包括设备健康度巡查、设备权限管理、接入用户的权限管理、控制优先级管理等。

3) 高清视频回放

通过视频信息管理应用平台,总控中心可以对各分控中心的存储设备进行远程控制,同样也支持对存储设备中的录像文件进行远程回放、下载和备份等操作。

监控录像的回放可以通过监控客户端来完成,可以进行单帧回放、1/16、1/8、1/4、1/2、常速、2X、4X、8X等多种回放模式,同时还支持将回放画面投送至监控大屏进行显示的功能。

4) 重要视频备份

通过视频信息管理应用平台,总控中心可以对分控中心的重要视频进行集中备份,备份数据流通过视频传输专网从分控中心到达总控中心。

5) 显示主机信号显示

将显示主机接入视频综合平台,可以把显示主机上的视频信号实时投放到大屏上。

6) 网络键盘管理

网络键盘与视频综合平台通过以太网互联,方便监控管理人员通过键盘控制视频综合平台将前端监控图像切换上墙显示。

7) 监控管理终端管理

通过监控管理终端,可对系统进行配置和管理,同时也可通过终端进行视频预览和回放。

8) 与分控中心的高清联网

通过将总控中心核心交换机接入视频传输专网,实现分控中心高清视频信号的接入。

3.6 HDTVI高清改造设计

采用HDTVI同轴高清技术将原有模拟监控系统平滑升级为高清视频监控系统时,需根据系统各个部分的情况进行针对性改造,现将各部分的改造策略说明如下:

1) 前端摄像机

前端摄像机的改造只需将原有模拟摄像机采用HDTVI摄像机进行替换即可,由于HDTVI摄像机可以即插即用,替换时无需其他配置操作。建议替换的摄像机主要包括以下几种情况:

Ø  摄像机清晰度达不到客户应用需求;

Ø  摄像机已经达到或者超过使用年限;

Ø  摄像机已经损坏且维修成本较大;

Ø  前端设备供应厂家已经不存在、或者相应型号已经停产并没有售后服务。

2) 传输线缆

HDTVI视频信号采用同轴电缆传输,调制信号为低频信号,抗干扰能力强,对线缆质量和BNC接口无特殊质量要求,直接传输距离最多可达500米。在改造过程中,原有同轴电缆和光端机之间的光纤均可直接利旧使用,省去线缆成本的同时,也避免了复杂的线缆布放等改造工作。另外,HDTVI视频监控系统支持同轴视控功能,原有RS-485控制线可以直接省掉。前端摄像机及传输线缆改造示意图如下:

图12. 前端摄像机及传输线缆改造示意图

3) 光端机

采用HDTVI光端机对原有模拟光端机进行等位替换。

4) 模拟矩阵

原有模拟矩阵无法满足高清视频信号的处理和显示需求,为了实现高清视频信号的编码、解码、内部交换和拼控上墙,需在监控中心新建视频综合平台,模拟矩阵的改造有两种方案:

Ø  彻底改造

将利旧模拟前端摄像机接入视频综合平台,原有模拟矩阵可不再使用,利用视频综合平台的模拟矩阵功能模式实现视频信号快速切换上墙显示,本方案系统调试难度较低。

Ø  整体利旧

利旧模拟前端摄像机仍保持接入模拟矩阵,将模拟矩阵接入视频综合平台并进行联调,实现模拟系统的整体利旧,本方案通常需要第三方厂家提供串口控制协议,系统调试难度大、周期长。

5) 存储设备

原有存储设备除了需要满足高清视频信号的输入、存储、输出之外,还应满足摄像机清晰度提升后的存储空间需求,如无法满足,需进行改造或者替换。具体建设策略建议如下:

Ø  原有DVR

原有DVR设备替换为支持720P/1080P HDTVI DVR,在替换时可选用接入路数较多的HDTVI DVR设备,减少多台存储设备堆叠使用的现象。

Ø  原有集中存储设备

满足需求的情况下利旧使用或者升级改造后使用。

6) 拼控设备

视频综合平台已经集成了强大的拼控功能,单台设备最多可支持112块屏的拼接,原有拼控设备可不再使用。

7) 拼接大屏

原有拼接显示单元需支持1080P及以上高清视频图像的输入和显示,不满足的情况下需进行替换。改造时,建议采用4655英寸LCD/DLP拼接单元屏组成M(行)×N(列)的拼接大屏。

8) 其他

客户端PC及大屏均需支持高清视频接口:HDMI、VGA或者DVI,线缆应采用相应高清视频线缆。

3.7 系统整体利旧设计

为了节约整体投资成本,更好地利用原建系统的资源,本方案考虑对原有系统进行整体利旧设计。

3.7.1 设计思路

系统利旧主要包括不需要改造的模拟监控系统或者网络监控系统如何接入到分控和总控中心。具体设计从以下几个方面考虑:

1) 原有模拟监控系统利旧:未改造模拟设备接入新建视频综合平台的方式;

2) 原有网络监控系统利旧:前端编码设备接入新建平台的方式;

3) 原有网络监控系统利旧:原平台和新建平台进行对接的方式;

4) 对于前端设备已经使用年限在5年以上的或者前端设备供应厂家已经不存在、或者相应型号已经停产并没有售后服务的,建议更换设备。

3.7.2 模拟监控系统接入设计

模拟监控系统一般都是采用模拟摄像机,通过同轴电缆或光纤接入监控中心,监控中心将接入的视频一分二,一路接入矩阵,一路接入DVR存储。矩阵负责视频的切换、上墙显示,同时可以与上级矩阵级联;DVR负责视频存储,同时可以与上级单位联网,便于调取录像。

为了原系统最大程度利旧,现将原有模拟矩阵接入视频综合平台,实现视频资源的利旧整合。视频综合平台可以通过矩阵接入网关,接入市面上主流厂家的矩阵,确保模拟视频的调用、控制等。DVR存储资源通过SDK等方式接入现有的应用管理平台,如果原先为?DVR,则不存在兼容性问题,直接接入使用;如果为其他厂家DVR,那么需要第三方厂家提供相应的SDK和解码库,以供平台开发对接使用。

模拟监控系统整体利旧结构图如下:

图13. 模拟监控系统整体利旧结构图

原视频矩阵和新建系统视频综合平台之间可以通过矩阵接入网关进行对接,矩阵接入网关相当于是原有模拟矩阵和视频综合平台之间通讯的桥梁,实现通信协议的转换和传递,而具体的模拟视频是通过专门的视频通道进行传输。

视频综合平台可兼容模拟矩阵,通过矩阵接入网关实现模拟矩阵和新建系统的无缝对接,有效保护用户原有投资。整个系统可以满足用户对模拟矩阵、视频综合平台的互联互控,可实现二者之间的互相调用。视频综合平台通过矩阵接入网关支持派尔高、红苹果、博世、博康、英飞拓、霍尼韦尔等多个厂家的模拟矩阵设备的接入,系统架设便捷,不影响用户日常业务。

3.7.3 网络监控系统接入设计

网络监控系统目前的主流方式是前端采用IPC、DVR等编码设备,通过IP网络,将前端设备接入到统一的视频管理平台,通过平台对前端编码设备进行统一管理,实现网络化的视频监控。网络监控系统利旧主要包括两种情况,一种是前端编码设备接入现有的新建网络,同时通过SDK方式接入现有平台;另外一种情况是通过平台对接的方式实现整合利旧,但需要符合一定的平台对接标准。

网络监控系统整体利旧结构图如下:

图14. 网络监控系统整体利旧结构图

1) 前端接入模式

网络监控系统包括DVR、DVS、IPC等编码设备,这些编码设备通过SDK方式接入现有的视频信息管理应用平台。如果原先设备为?瞪璞,则不存在兼容性问题,可直接接入;如为其他厂家的编码设备,则需第三方厂家提供相应的SDK,以供平台对接开发。

2) 平台对接模式

原有平台功能?榻衔暾,前端设备数量较多时,可以通过平台对接的模式和新建平台进行对接,最终对原视频监控系统进行利旧。若原平台符合相应的标准,平台对接相对容易实现;若原平台是非标准平台需要通过联网网关进行对接,具体如下图所示:

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