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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: 2018-10-10 14:26:43   浏览:263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

u 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。

u 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。

u 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。

u 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

3.2 传输网络设计

传输网络包含传输部分和网络部分,传输部分主要负责数字高清视频信号的实时传输,网络部分主要负责网络高清视频信号的传输。

3.2.1 传输网络结构设计

网络总体结构设计如下图所示:

图3. 网络总体结构拓扑图

u 传输部分:数字高清级联网络

数字高清级联网络包括以下两部分:远距离的高清监控前端到分控中心、分控中心到总控中心。系统设计中,可自建光纤网络,也可租用运营商裸光纤通道,配置视频综合平台来完成数字信号从前端到分控中心、从分控中心到总控中心的视频传输和交换。

分控中心到总控中心的数字带宽可根据前端数量的20%来估算。

u 网络部分:网络高清视频传输专网

网络高清视频传输专网是指通过编码压缩后的以太网视频信号传输网络,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,也可租用运营商网络,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。

u 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;未经压缩编码,从前端到分控中心的视频综合平台,再到总控中心的视频综合平台,再到总控中心的大屏进行显示。

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,再到总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;

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 传输设计

3.2.2.1 传输基本要求

SDI是串行数字接口(Serial Digital Interface)是符合SMPTE(运动图像和电视工程师协会)标准的基带数字视频信号通过一条电缆进行传输的技术。

1)高清串行数字(HD-SDI)信号在同轴电缆的传输距离小于100m,如果需要传输更长的距离,需要使用中继器或者选择光纤介质。

2HD-SDI规格

HD-SDI是根据SMPTE 292M,在1.485Gb/s,1.485/1.001Gbps的信号速率条件下传输的接口规格。该规格规定了数据格式、信道编码方式、同轴电缆接口的信号规格、连接器及电缆类型与光纤接口等。

3.2.2.2 传输结构

HD-SDI视频监控系统的接入按照传输距离来选择传输模式,比如短距离传输可使用同轴电缆,远距离传输则考虑使用光纤线路并配套光端机。

3.2.2.2.1 模式一:同轴电缆传输

模式一应用于短距离的视频传输,HD-SDI视频信号通过同轴线缆传输的理论数值是100米?墒窃谑导使こ逃τ弥写忧岸松阆窕鲜涑龅HD-SDI视频信号,在使用普通视频同轴线缆传输时,距离一般不超过100米(因线材质量和环境影响导致实际距离与理论距离有偏差,实际项目应用中可使用SYV75-5同轴电缆,标准上是使用RG5975欧姆同轴电缆RG6)。

视频同轴电缆需采用SYV75-5-1或更高标准,最低规格要求:

u 75Ω阻抗;

u  全铜单芯导线;

u 128编,铜包铝箔屏蔽层;

传输拓扑结构如下图所示:

图4. 同轴电缆传输结构示意图

3.2.2.2.2 模式二:同轴电缆+HD-SDI中继器传输

模式二的应用于实际工程场景传输距离大于100米,这时可以应用HD-SDI中继器,每台中继器大约可以再延长传输距离150米(即实现220米左右的传输)。

HD-SDI中继器是专用于高清数字分量串行接口(HD-SDI)信号延长传输距离的产品。支持所有的SDI格式,如SMPTE-292M1.485Gb/s,1.485/1.001Gbps)。通常是1HD-SDI接口输入,1HD-SDI输出。

传输拓扑结构如下图所示:

图5. 同轴电缆+SDI中继器传输结构示意图

3.2.2.2.3 模式三:光纤+HD-SDI光端机传输

模式三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+HD-SDI光端机的方式,可以实现最远达几十公里的传输。(根据项目需要,还可以选择带有音频传输功能的光端机)。

选择光纤传输介质的优势:

u  不受电磁干扰;

u  不需要接地环路;

u  重量轻、线径小,因此大大减小了线缆铺设占用的空间;

u  利用波分复用技术,用一条光纤可进行多信道传输;上下行数据传输很方便(易于系统扩展);

u  光传输可以满足未来发展的需要。

传输拓扑结构如下图所示

图6. 光纤+HD-SDI光端机传输结构示意图

3.2.3 网络设计

3.2.3.1 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可以使用同一个,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,所有网络设备使用的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。

3.2.3.2 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,不但能够满足现有的需要,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。

3.2.3.3 网络传输带宽要求

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。

3.3 分控中心设计

分控中心负责数字高清前端的接入、存储、显示,同时通过数字高清传输网络、网络高清视频传输网络将视频信息传输到总控中心,分控中心系统结构如下图所示:

图7. 分控中心系统结构图

1) 数字高清视频系统接入

HD-SDI数字高清前端进行图像采集,通过多种方式将视频信号接入视频综合平台。

2) 数字高清视频信号显示

前端数字高清信号接入分控中心视频综合平台,通过视频综合平台内部交换后,通过输出业务板进行输出(可采用DVI、HDMI等多种接口输出),投送至分控中心的拼接电视墙大屏进行显示。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开窗、漫游、叠加、缩放、半透明等大屏控制功能。

3) 高清视频录像

视频综合平台通过将接入的SDI数字高清信号进行标准H.264编码压缩,形成网络高清视频信号,然后通过设备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。

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NVR100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。

每个前端存储总容量(GB)=【视频码流大小(Mbps)×60秒×60分×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

通过将显示主机接入视频综合平台,可以将显示主机上的视频信号投放到大屏上。

5) 网络键盘管理

网络键盘通过TCP/IP接口与视频综合平台相连,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) 与总控中心数字高清级联

视频综合平台可以通过光纤级联板与总控中心的视频综合平台进行级联,实现将非编码压缩的数字高清信号直接传送至总控中心。

8) 与总控中心网络高清联网

分控中心接入交换机可通过网络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网络高清视频信号从分控中心转送至总控中心。

3.4 总控中心设计

总控中心负责对所有前端进行统一管理,同时对重要监控点位进行上墙显示,总控中心系统结构如下图所示:

图8. 总控中心系统结构图

1) 数字高清视频信号显示

分控中心的数字高清信号,通过光纤级联板传送到总控中心的视频综合平台,进行视频综合平台内部交换后,通过输出业务板进行输出(可采用DVI、HDMI等多种接口输出),投送至总控中心的拼接电视墙大屏进行显示。视频综合平台支持1、4、9、16等多种画面分割显示模式,也支持2*2、2*3等多种大屏拼接显示模式,另外视频综合平台还支持拼开窗、漫游、叠加、缩放、半透明等大屏控制功能。

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) 高清视频备份

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

通过将显示主机接入视频综合平台,可以将显示主机上的视频信号投放到大屏上。

6) 网络键盘管理

网络键盘通过TCP/IP接口与视频综合平台相连,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) 与分控中心的数字高清级联

总控中心的视频综合平台通过与分控中心视频综合平台的级联,实现分控中心非编码压缩的数字高清信号接入。

9) 与分控中心的网络高清联网

通过将总控中心核心交换机接入视频传输专网,实现分控中心网络高清视频信号的接入。

3.5 HD-SDI高清改造设计

采用HD-SDI数字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HD-SDI摄像机进行替换即可,即插即用,替换时无需繁琐的配置操作。建议替换的摄像机主要包括以下几种情况:

u  摄像机清晰度达不到客户应用需求;

u  摄像机已经达到或者超过使用年限;

u  摄像机已经损坏且维修成本较大;

u  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

HD-SDI 高速数字串行传输系统对同轴线缆的选择要苛刻得多,所有传送的数据如果不能被完整和可靠地传送过去,都可能不断造成数秒钟的黑屏。所以在HD-SDI 传输系统中,如果传输系统可靠,图像将无任何损伤和细节的丢失;如果传输系统不可靠,都会造成黑屏、图像不稳定等重大事故。HD-SDI对传输线缆规格及所能支持的传输距离说明如下表所示,对于不满足要求的线缆需要改造,对于超过以下距离的(HD-SDI摄像机到光端机或HD-SDI摄像机到视频综合平台的距离),需要增加HD-SDI传输中继器。

同轴电缆规格

720p

1080p

SYV75-3

75米左右

100

SYV75-5

100米左右

150

3) BNC接头

模拟监控所用的 BNC 头以及连接方式不能适用于 HD-SDI 数字高速串行传输,无法提供可靠的屏蔽和较低的衰减。每个 BNC 的连接都会带来信号的衰减和降低抵抗干扰的能力,因此对于HD-SDI监控系统,需要选择专用的BNC接头,对原有BNC接头进行改造。

4) 光端机

采用HD-SDI光端机对原有模拟光端机进行等位替换,包括发送端和接收端的光端机。

5) 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开放相关接口,系统调试难度大、周期长。

6) 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,原有存储系统往往使用年限过久,无法满足以上要求,建议将存储系统全部进行改造,建议改造后的存储系统选择NVR、CVR、视频云存储等,因为HD-SDI数字高清信号经过视频综合平台统一编码后,成为网络高清信号,网络视频采用以上几种形式的存储更简单、更高效。

7) 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。

8) 拼接大屏

拼接大屏可根据客户需求及实际情况进行利旧或改造;大屏需支持以下高清视频接口:HDMI、VGA、DVI等,线缆应采用相应高清视频线缆。

9) 其他

显示设备、监控管理终端、线缆等。

3.6 系统利旧

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利旧设计。

3.6.1 系统利旧整体设计

系统利旧主要包括模拟监控系统或者网络监控系统如何接入到新建系统。具体设计从以下几个方面考虑:

1) 原有模拟监控系统利旧:前端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。

3.6.2 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,通过裸光纤接入监控中心,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,以供平台开发对接使用。

以上为模拟监控系统利旧整合的模式,具体结构如下图:

图9. 模拟监控系统利旧结构图

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,系统架设快速,不影响用户日常业务。

3.6.3 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或者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。

系统结构图如下所示:

图10. 网络监控系统利旧结构图

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。本章节考虑到视频图像的接入,由于录像资源利旧接入相对复杂,这里暂不考虑。

2) 平台对接模式

对于原有平台功能?橄喽越衔暾,前端设备数量较多,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。原平台与新建平台通过联网网关进行对接,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,需开放相应接口。


第 四 章 系统功能

4.1 拼控上墙功能

1) 预览上墙

通过大屏客户端将指定的视频通道投放到指定监控器/大屏,可以单画面或多画面显示实时视频图像;支持多画面显示方式;支持实时视频上墙的同时进行预览,同时在树节点的监控点能够显示预览图标。

2) 拼接开窗

支持对监控屏拼接、开窗、漫游。支持漫游叠加、任意开窗与跨屏显示。

3) 场景切换

根据指定的监控点上墙到大屏不同位置可以建立场景并保存,只需切换到指定场景即可实现不同监控点切换到大屏指定位置的功能。

4) 轮巡预案

轮巡预案是指在一个区域自动轮流播放多个监控点画面;包含单场景轮巡与多场景轮巡;单场景轮巡表示在一个场景中轮巡预览多个监控点;多场景轮巡表示多个场景之间切换预览。

5) 回放上墙

将查询到的录像在大屏上播放的功能;支持1、4、9、16 画面等不同画面的显示方式;支持在拼接、漫游的场景下进行回放上墙。

6) 报警联动上墙

接收到报警后可以自动联动预先定义的关联监控点视频在大屏上显示;支持1、4、9、16 画面等不同画面的显示方式;支持在拼接、漫游的场景下进行报警上墙,已配置联动的报警事件,在树节点上显示不一样的图标,便于用户查看和编辑。

拼控上墙界面图

4.2 基础应用功能

1) 实时图像的浏览

通过C/S客户端和WEB浏览器,可以单画面或多画面显示实时视频图像;支持不同画面的显示方式:1、4、6、9、16画面等方式;还可以支持6、7、8、10、13、14、17、22、24、25画面多种规格画面的组合显示方式;;能够实现对前端云台镜头的全功能远程控制;具备图像自动轮巡功能,可以用事先设定的触发序列和时间间隔对监控图像进行轮流显示等。

实时图像预览界面图

2) 录像回放与下载

n  录像回放

支持单画面、4画面、单进、单退、快进(1/2/4/8倍数)、剪辑、抓帧、下载等;在回放的过程中可以图像的电子放大功能,支持常规回放、分段回放、事件回放、即时回放等多种回放方式,支持录像回放电子放大,可以对某区域的图像画面进行放大,放大到整个窗口,支持单通道剪辑和多通道一键剪辑,并将剪辑文件保存在本地。

n  录像下载

支持录像的批量下载;支持多种备份方式,选择本地备份则保存在本地文件,选择刻盘备份则保存在刻录的光盘里,选择ftp上传备份则会上传到指定ftp服务器的指定目录里;备份速度与同时开启备份通道数可以根据用户不同的需求自主配置;支持动态加载刻录机。

录像下载界面图

3) 电子地图应用

支持多张地图显示,且支持多屏显示;可以在导航图上点击可以将当前窗口显示的地图显示中心快速切换到点击所指定的位置;支持在地图上弹出视频窗口,对监控点的实时图像进行浏览;报警时有警示的波动闪烁提示,并支持报警源相关信息的显示;支持地图所有元素的快速、模糊搜索定位。

电子地图应用界面图

4) 语音对讲

语音对讲功能包括用户与用户的语音对讲功能,用户与设备的对讲广播功能,可实现监控中心之间的语音对讲,实现监控中心和前端单一设备或多台设备进行语音对讲或语音广播。

语音对讲界面图

5) 报警接收

接收到报警后可以自动联动预先定义的关联监控点视频在客户端与大屏上显示;可同时收到多个报警信息时,能够按照警情级别优先显示,同级别报警排队显示,值班人员可以输入处警信息、警情确认人信息并保存;所有报警信息自动保存到数据库,可以统计、查询和打印,可以通过报警事件来检索录像资料。

报警接收界面图

6) 日志查询

日志查询功能包括配置日志、操作日志、报警日志、设备日志以及工作记录查询等,可以对各业务在统一界面进行查询统计。

日志查询界面图

4.3 基础管理功能

1) 设备资源管理

组织机构的管理,包括组织机构的添加,删除,修改,为本组织的通道分组,根据本组织的所有通道的不同监控职能,进行分组管理。为保证所添加的服务器已经正确安装,可以在?低涌疵殴烦绦蛑胁榭捶衿鞯脑诵凶刺,以确保设备的正常运行。

设备资源管理界面图

2) 用户权限配置及管理

用户权限管理包含用户管理与权限管理:

n  用户管理

管理系统所有用户的添加删除,权限分配等操作,具体分为用户,部门,角色管理?上晗傅羌怯没畔ⅲ河没、所属机构、用户级别、联系电话、手机、mail等。

n  权限管理

用户权限配置分为三部分:用户、部门、角色,不同用户可以设置所属部门和隶属角色,相关操作时根据优先级提供优先级高的用户优先使用权利,用户权限可以进行授权、转移和取消;

3) 报警接收与联动管理

报警管理分为设备掉线报警、服务器异常报警、监控点报警、报警器报警。监控点报警为监控点的视频类报警,包括移动侦测,视频丢失,遮挡报警等。报警器报警为设备外接报警器的报警,包括DVR、NVR等设备的报警输入和报警输出等。

4) 录像配置与管理

录像管理,用来管理录像的存储,包括对前端设备的录像计划配置,集中存储的录像计划配置。

1)   网络管理

网管?槎韵低衬诘耐缭诵凶纯,设备运行状况、服务器运行状况进行监控和管理,并能以各种图表的形式进行实时显示。主要提供资源清单管理、远程维护管理、性能管理、故障管理、日志管理。对各种维护数据可以进行查询、统计,并生成相关报表。

网络管理界面图

2)   地图管理

可以配置电子地图,用于快速定位到监控点的具体物理地置。当监控点有报警发生时,电子地图会出现报警图标。

支持添加、修改、删除地图,地图与组织机构关联,允许地图分层、分级管理,一张电子地图下可嵌套多张子地图。

支持地图元素的添加、修改、删除,包括监控点、报警输出、报警输入点、地图链接、标记;

地图管理界面图

3)   设备校时

平台支持设备校时功能,提高视频录像时间记录的正确性。平台支持自动校时与手动校时功能,可固定设置好每天的设备校时时间,系统按照事先设置自动执行校时功能,或采用手动校时方式执行。

4)   授权管理

?低邮悠敌畔⒐芾碛τ闷教ㄈ砑捎license写入加密狗的授权方式,在安装完平台后,只需插入加密狗即可完成授权;后继用户若需要平台扩容,再导入扩容license即可。

5)   入侵报警系统接入

?低邮悠敌畔⒐芾碛τ闷教ㄈ砑ü?当ň?榭梢允迪纸邮BOSCH、HONEYWELL等报警系统的报警,实现报警执行客户端联动、联动录像、联动球机跳转到指定预置点、联动发邮件、联动发短信等功能;也可以实现通过报警?槎员ň骰汲贩烙敕狼月返裙δ。实现监控人员第一时间检测到报警信息,并做相关处理,对于案件发现与处理的及时性有了提升。

6)   数据库备份与恢复

?低邮悠敌畔⒐芾碛τ闷教ㄈ砑С质菘獾谋阜莺突指。备份平台数据后,备份文件保存在安装平台的C盘中,也可通过修改平台的配置文件,自定义备份文件的保存路径;当系统损坏导致数据丢失时,可方便快捷地完成数据的恢复。

4.4 高级业务应用

1) 多网域的支持

?低邮悠敌畔⒐芾碛τ闷教ㄈ砑С侄嗤蚍梦势教,在安防系统有固定的公网ip地址的前提下,在任何能上网的地方都能够访问系统,更加方便客户的使用。

2) 手机接入

?低邮悠敌畔⒐芾碛τ闷教ㄈ砑С滞ü只斩、平板等远程实时画面预览;支持手机ptz云台控制,并允许设置步长;支持进行现场抓图、录像保存等操作;不仅支持实时视频预览、远程录像回放、本地图像管理等功能,还支持GIS地图应用,可实现辖区组织资源下监控点的地理位置显示、车载或移动设备GPS位置实时刷新、车载或移动设备轨迹回放及兴趣点搜索等功能。该客户端支持的移动平台有Android系统和iOS系统,其中Android系统上加载的是百度地图,iOS系统上加载的是Apple自带的地图。

手机客户端GIS地图应用界面

3) Logo自定义

平台软件支持用户自定义公司名称和logo图标。用户只需上传符合规格的图片,即可完成CMS登录页面、首页和下标的图片更换。操作方便快捷,更方便了用户无需定制软件即可实现logo自定义,节省了软件成本。

4) 平台私有协调级联

平台私有协议级联,即为数据库级联,用于部署上下级平台,通过同步下级平台的数据库,使得上级平台可以查看下级平台的设备、监控点等信息,具有流程简单、稳定性高、实时性强等优点。数据库级联?榘ㄌ砑悠教、数据库同步、报警管理、电子地图四个组成部分。

5) 视频质量诊断

平台可提供视频质量诊断功能,通过对前端设备传回的码流进行图像质量评估,对视频图像中存在的质量问题进行智能分析、判断和预警。能在短时间内对大量的前端设备进行检测,检测内容包括多种视频故障,如清晰度异常,亮度异常、偏色、噪声干扰、画面冻结以及信号丢失等;同时支持模拟和数字视频接入,对于第三方私有码流,需要提供其SDK。

6) 视频图像拼接

平台可提供视频图像拼接功能,用于具有开阔视野和需大范围呈现监控画面的大场景,如机场跑道、停机坪、广场、火车站台、码头、港口等,应用视频图像拼接技术,将来自不同视角的多个摄像机的监控图像拼接在一起,从而得到高分辨率图像,解决一个摄像机无法真正提供大场景的清晰、高质量画面的问题,满足用户大场景的高清晰监控的迫切需求。

视频图像拼接前后对比图

4.5 主要效果展示

4.5.1 单屏显示

组合大屏的每个单元单独显示一路视频画面,每个单元的视频信号可以任意切换(显示效果如下图所示)。

单屏显示示意图

4.5.2 整屏显示

整个大屏显示一路完整的视频图像,显示的图像可以是复合视频(PALNTSC)、VGA、RGB、BNC、S-Video、YPbPr/YCbCr、DVI/HDMI。

拼接显示示意图

4.5.3 任意分割组合显示

以一个屏为单元可任意1、4、9、16路画面分割显示。

分割显示示意图

4.5.4 图像叠加漫游

可以将任意一个或者多个信号叠加到其他信号之上显示,并且可以随意移动,进行漫游。

叠加显示示意图

4.5.5 图像半透明混合处理

可将任意一个信号叠加到其他信号(地图)之上,图像透明度可调,即可以看到实图像又不覆盖其他信号。

半透明显示示意图

4.5.6 图像拉伸

可将一个信号在整个屏幕墙上随意缩放。

图像拉伸显示示意图

4.5.7 LOGO/OSD显示

在不占用视频输入的情况下,可通过网络在任意单元上以任意大小显示任意多幅静止图像,也可以是LOGO信息或地图?稍谌我獾ピ我馕恢孟允臼柿孔挚馕谋拘畔,文字透明度可调。

OSD显示示意图

4.5.8 网络抓屏

可通过网络将远端电脑的操作界面投射到电视墙上(例如将客户端操作投像到大屏显示)。

网络抓屏显示示意图

第 五 章 系统特色

5.1 全高清

系统从视频的采集、视频信号的编码压缩、视频信号的传输、视频的浏览、录像文件的回放等环节全面高清化,具体优势表现如下:

1) 高清采集:前端采用数字高清摄像机,数字信号未经压缩,图像色彩还原效果更佳,高度保真,可靠度高,可作为智能监控所需的最佳高清图像来源。

2) 高清视频传输与交换:视频综合平台支持多种高清视频信号的输入与输出,并能够在视频综合平台内部实现高清视频的转换与交换。

3) 高清存储:视频存储设备为高清视频提供存储服务,确保存储环节达到高清效果。

4) 高清视频显示:视频综合平台结合大屏对视频图像进行多种方式的拼接控制,拼接屏支持1080P及以上更高物理分辨率,可把前端大视场、远距离的监控画面进行拼接显示,体验更好的高清效果。

5.2 低延时

该系统的实时视频信号从前端采集、传输到上墙显示,未经编码压缩,具备更小的延时,是实时监控最好的方案,具体体现在以下几点:

1) 实时视频接入:前端摄像机采集到数字高清视频信号后,未经编码压缩,经数字高清专网传输到分控中心,减少了视频信号编码压缩的时间。

2) 实时视频显示:视频综合平台接收到数字高清视频信号后,无需经过解码,而是直接通过高速交换将数字高清视频信号进行上墙显示。

3) 实时视频转发:分控中心与总控中心的视频综合平台通过数字高清专网进行级联,总控中心需要实时预览的视频图像,由分控中心视频综合平台经过级联业务板传输到总控中心,未经编码压缩,同时通过数字高清专网传输,大大地减少了视频转发的延时。

5.3 高集成化

系统采用高集成化设计,主要体现在视频综合平台部分,具体优势如下:

1) 集成多种视频信号:视频综合平台具备多种视频输入输出接口,包括BNC、VGA、HDMI、DVI等,支持高清网络视频、高清数字视频、光纤数字视频、模拟视频等多种信号的输入及输出。

2) 集成多种应用功能:视频综合平台基于NETRA平台,采用高性能的视频处理芯片,通过?榛牟渴鸱绞,灵活部署各种业务板卡,集成了视频信号的输入、输出、编码、解码、转换、交换、拼接、控制等功能。应用功能的集成在一定程度上减少了监控中心的设备数量,减少了设备间走线,减少了安装调试周期,提高了机房的整洁度等。

3) 集成了平台软件:视频综合平台可以集成X86板,能够部署平台应用管理软件,达到软硬件一体化。一体化方案在对高清GIS地图进行上墙显示的时候,可以不采用桌面背投的方式,而是采用更为先进的GIS图源通过视频综合平台处理,进行拼接上墙显示,达到超高清分辨效果。

4) 缩短上线周期:单独购买服务器、平台软件、解码器、拼接器等设备,然后各自进行安装调试,并需要联调,整体调试建设周期长、建设成本高,而软硬件结合的一体化设计将多种设备到货周期减小到最低,并在出货时已经将软件等全部调试完成,现场调试无需再单独配置并联调缩短项目建设周期。

5.4 高可靠性

系统设计具备高可靠性,主要体现在以下几点:

1) 设备可靠性:前端、存储、网络、服务器等设备都具备高可靠性,如前端的精密散热设计,可有效延长摄像机使用寿命;存储的智能研判管理,可降低功耗,延长设备使用寿命;网络、服务器等设备的双电源设计,可提高部件的可靠性;等等。

2) 链路可靠性:服务器与交换机之间可通过网口绑定技术,提高网络带宽的同时,提高链路可靠性;视频综合平台与交换机之间可通过多链路绑定技术,提高网络带宽的同时,提高链路可靠性;接入交换机与核心交换机之间可通过链路聚合技术,提高网络带宽的同时,提高链路可靠性。

3) 平台可靠性:视频信息管理应用平台的中心管理服务器可通过热备技术提高平台的可靠性;平台的重要?槿缌髅教、存储管理等可通过N+1的方式提高可靠性。

4) 数据可靠性:数据存储可通过RAID冗余技术提高可靠性,防止因硬盘损坏而导致数据丢失。对于重要数据,可通过异地备份的方式,将数据备份到总控中心的存储设备中。

5) 系统可靠性:整个系统是一个有机的系统,每一部分之间是松耦合的关系,某一分控中心拆出来看,也是一个独立的系统。即当总控中心出现故障时,分控中心依然可正常运行;某分控中心出现故障时,整个系统依然可正常运行。

5.5 高开放性

系统高度开放,具体如下:

1) 系统符合HDcctv标准,具备良好的兼容性。

2) 系统开放接口:系统具备良好的集成能力及二次开发能力,可提供开放的接口,实现与各类信息系统的对接和集成应用。

5.6 高扩展性

系统具备高扩展性优势,具体如下:

1) 视频综合平台的?榛┱梗菏悠底酆掀教ǹ赏ü?榛牟渴鸱绞,根据实际需要灵活部署各种业务板卡,实现后期对报警信号、高清网络视频、高清数字视频、光纤数字视频、模拟视频等的线性接入,同时平台升级扩展也可以借助于增加X86板实现,系统的扩展优势非常明显。

2) 平台软件的高扩展性:平台软件不仅具有标准的内外部接口,同时?榛娜砑杓埔子诤笃诶┱,特别是对于项目规模扩大,需要升级的情况,只需增加相应的刀片服务器配置,结合相应的服务?,从而实现系统扩展。

3) 其他:网络、存储等部件都是?榛杓,可平滑扩展;甚至整个分控中心可看成是一个独立的“部件”,可平滑扩展。

5.7 高易用性

该系统具有高易用性,体现在易部署、易操作、易管理、易维护方面,具体如下:

1) 易实施:系统改造过程中可充分利用原有布线,支持即插即用,方便施工。在监控中心使用视频综合平台就可实现视频图像统一接入管理,并完全兼容原有模拟矩阵,整个系统施工更加方便,极大节省人力物力。

2) 易管理:系统通过视频信息管理应用平台对视频资源进行统一监控、统一管理,管理平台提供了简单、易操作的的人机交互界面,可提高系统的整体管理效能。

3) 易维护:系统支持对摄像机进行自动故障检测,如清晰度异常、亮度异常、信号丢失等,能够及时发现问题并发出警告信号,使故障能得到及时处理,提高视频监控系统维护效率。

第 六 章 典型案例

6.1 长沙“平安城市”项目

1)应用介绍

a)前端监控点:在城市公共区域新建高清数字IP监控摄像机XX个,重点监控点新建XXHD-SDI监控摄像机直接接入市级监控中心。

b)网络:新建监控点至派出所监控室之间租用接入光纤XX条(其中XXHD-SDI监控摄像机所用的光纤直接接入市级监控中心),派出所监控室至区县市公安分局监控中心租用单模光纤XX对,区县市公安分局监控中心至市级监控中心租用单模光纤XX对,新增网络交换机组建以太视频专网。

c)存储设备:按照集中控制、分级存储模式,为新增摄像机提供XX天连续存储设备XX套,容量为XX PB。

d)管控平台:依托视频专网,建立市局、分县市局两级管控平台,按属地原则实现视频图像资源的授权访问控制,经市级监控中心授权,实现对各分县市局视频监控图像资源的访问。

系统拓扑示意图:

系统结构拓扑示意图

2)设计亮点

HD-SDI监控点为重点监控点,为了保证视频监控效果,直接将视频信号传输到市局,而不是先到派出所、分局通过网络传输过来的,图像无压缩基本无延时的在市局显示大屏上进行显示,图像质量高、控制响应灵敏。

此系统建设最终实现的监控效果得到了用户的满意,在视频监控应用中发挥着重要作用。

6.2 上!捌侄虑毕钅

1)应用介绍

实现HD-SDI高清视频传输编码与显示,可控高清摄像机的非压缩HD-SDI高清视频信号通过光纤接入派出所,在派出所将HD-SDI高清视频信号送入派出所高清编码器实现高清视频编码,并通过光纤传输HD-SDI高清视频信号到分局监控中心实时图像高清显示。

主要是基于高清数字图像采集技术、高清图像传输技术、高清图像编码技术和IP网络传输技术,并与高清图像解码技术、高清图像存储技术、高清显示技术紧密结合的监控模式。借助外场敷设的光纤资源和“派出所分控中心总控中心”搭建的万兆图像网,高清数字图像在此之上完成采集、传输、交换、存储、解码、显示与共享。

分布式集中存储构架:实现图像的高效检索和迁移取证等功能,派出所DVR、NVR存储设备为检索和迁移取证提供标准接口、各种视频资源和服务。

系统结构拓扑示意图

2)设计亮点

Ø  非压缩图像实时切换

为了保证对可控高清前端的PTZ控制实时性,延时小,实时图像主要采用非压缩高清数字图像光传输与交换,在派出所和分局中心均借助高清视频交换设备来切换显示实时高清图像。

通过万兆图像网从流媒体服务器获取压缩后的实时码流来预览图像作为前一种预览手段的备份。

Ø  派出所集中编码

高清可控前端的高清视频非压缩传回派出所,在派出所进行集中编码,为了便于设备管理,减少设备占据的物理空间,选择机架式集中编码器对可控高清视频图像进行编码。

此系统建设最终实现的监控效果得到了用户的满意,在视频监控应用中发挥着重要作用。


第 七 章 其他

//注:本章仅供售前人员阅读和参考,以便更好地了解HD-SDI相关知识。在具体的项目设计方案中,请删除该章节。

7.1 HD-SDI产生的背景

随着社会经济的快速进步与发展,人民生活水平不断提高,视频监控系统也越来越广泛的应用在我们的生产生活中,但是传统监控摄像机的清晰度低、观察范围不够大、观察范围内目标不够清楚,在拍摄记录和压缩传输等方面都存在一些问题,给治安监控、调查取证等工作带来一定的困难。

另外,当前“平安城市”项目进展如火如荼,它对监控系统的要求已经不再仅仅是“看到”,而是要“看清”,实时的看。标清系统或者更早的模拟系统所能提供的画面清晰度,已经成为系统升级的瓶颈,特别是智能交通的电子警察,违章车辆跟踪和车牌识别,更是要求前端实时图像高清化,否则智能分析将无从下手。

HD-SDI高清摄像机,是基于SMPTE(电影与电视工程师协会)串行链路标准,通过75欧姆同轴电缆来传输未压缩的数字视频的一种高清实时摄像机。

基于SDI接口的高清视频系统具有以下优点,如高清图像无延迟实时传输,高清图像无损失不失真。所提供的未压缩高清图像是智能监控所需的最佳图像来源。另外,SDI接口即使外延也不会带来网络外延问题,中心系统与前端系统是完全隔离的,不可能经过SDI接口产生网络入侵,安全性较网络系统要高。此外,由于视频是实时传送,不会出现网络系统中的视频中断或者延迟,避免带来错误的信息。

基于以上的市场需求,HD-SDI高清摄像机应运而生。

7.2 HDcctv介绍

HDcctv系统是一种视频监控系统,与广播行业兼容的高清晰度(HDTV)视频信号可以经由传统的CCTV媒介进行数字化传输而不需要打包,并且不会出现人眼可感知的压缩延迟。在HDcctv中的串行数字传输链路是从为专业广播市场开发的SDI基本技术派生而来的,SDI技术获得了广泛的部署并得到了很好的验证。

7.2.1 HDcctv技术概况

随着安防监控技术的发展,现有基于模拟信号的监控技术越来越不能满足要求,数字高清监控技术成为市场追逐的方向,人们的需求日益迫切,围绕着这个方向,目前国际上主要有三大联盟,分别是HDcctv、ONVIFPSIA,其中HDcctv联盟的标准是基于传统的CCTV视频传输媒介,即75欧姆同轴电缆和75欧姆BNC连接器;而ONVIF(开放型网络视频接口)和PSIA(实体安防互通联盟)都是基于IP的数字高清视频监控,因此,可以概要地说,数字高清监控技术的发展主要有两个方向,分别是基于传统传输媒介的HDcctv数字高清技术和基于IP网络传输媒介的网络数字高清监控技术。

基于IP网络传输媒介的网络化数字高清监控技术是目前市场大多数厂家和研发机构的主流方向,为多数人所熟知,而HDcctv目前也已经拥有分布全球的四十多家企业联盟,且HDcctv技术标准拥有许多优势,未来也必然能够持续发展。

HDcctvGennumHD-SDI芯片)、Stretch(编解码芯片)、OviiHDcctv摄像机)、EverFocusHDcctv设备)、ComartSystemHDcctv设备)、CSST(监控器)等公司创立和发起,是拥有HDTV视频质量的高清视频监控,采用HD-SDI串行数字信号,并符合720P、1080Pi清晰度标准。并可实现1080P/60HZ的最高等级的高清视频清晰度标准。

HDcctv采用HD-SDI信号,其优势在于有符合广播行业标准的法律依据、高清晰HDTV信号数字传输、使用的传统CCTV线缆超过100米的传输距离、无打包遗失,无压缩延迟、HDcctv可对现有模拟的CCTV系统“即插即用”即可实现高清视频监控的升级,从而可减少已投入的成本,因此,HDcctv拥有可以成为视频监控技术发展的下一代的技术优势。

HDcctv技术标准1.0版定义了720P清晰度设备的互操作性,并明确传输HD-SDI信号,系统设备包括摄像机、DVR、矩阵、监控器、视频分配器及矩阵等。

由此可见,HDcctv技术标准的关键在于:在安防监控领域引入HD-SDI信号,并在HD-SDI信号标准的基础上,通过技术改造,使其符合安防监控的要求,包括在系统设备上实现HD-SDI信号编解码,在HD-SDI信号上嵌入音频、语音对讲、实现系统通信等。

SDI接口是“串行数字视频接口”。SDI是数字化的Y、U、V在一根同轴电缆上串行传输的方式,使用在高端的数字产品中,在数字广播器材中得到广泛使用。串行接口是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。由于串行数字信号的数据率很高,在传送前必须经过处理。HD-SDI接口,按照SMPTE259M定义的高清晰度格式,由ARIB规范,是高清电视放送的规格标准。作为高清电视广播放送用的HD-SDI接口,有如下指标:组成成分:亮度(Y)、色差(PbPr);取样频率:74.25MHzY)及37.125MHzPb,Pr);取样方式:YCbCr422;位数:8bit10bitS-002B规范);清晰度:720P;码率1485Mbps。

由于HD-SDI能够传输的最高码率是1485Mbps,也就是通常所说的1.5Gbps,因此超过1485Mbps码率的信号如444高清RGB全带宽信号(1866.24Mbps)或1080/50P、1080/60P2488.32Mbps)逐行扫描信号必须采用两条HD-SDI电缆传输,这就是SMPTE372M标准的“双链接”传输方式。

为了实现用一条电缆“单链接”传输4441080/60P信号的目标,SMPTE完成了可以传输3Gbps码率的HD-SDI串行数字接口的标准化文件SMPTE424M,也即是3G-SDI。因此,HDcctv已经拥有了实现1080/60P的技术基础。

HDcctv是一个传输标准,是通过同轴电缆传输无损的数字高清视频信号,传输进去的时候是视频信号,出来后依旧是视频信号。

基于HDcctv标准的HDcctv系统,更新以及安装都非常方便。把线缆保留下来,只需用更换前端的模拟摄像机、后端的存储设备以及配套的显示设备,就可以把系统由模拟变成高清的。同时它也可以避免比较复杂的管理,跟IT架构相比,HDcctv电缆系统是一个非常简单的系统。

7.2.2 HDcctv联盟

负责推动HDcctv标准的组织是HDcctv联盟HDcctv Alliance(全球数字高清视频监控HDcctv接口标准协会)。自从2008年以来,已有约来越多的厂家加入联盟并推广HDcctv标准。

当前HDcctv联盟成员主要包括如下:

大华、EXAR(艾科嘉)、SEMTECH、GKB、WEBGATE、DEDICATED MICROS、EYENIX、MICRODIGITAL(麦道微电子有限公司)、NADATEL、Hisilicon(海思)、HTS、Techpoint(聚通科技)、CTR、NEXTCHIP、GRAIN MEDIA、CALSYS、Pixelplus、 Vimicro(中星微电子)、润光泰力、IC Realtime、EqcoLogic、Shany(欣禾企电子)、SNM、Rifatron、Newbridge、RONIX、Open Roads、Norelsys…

7.2.3 HDcctv核心传输方式

HD-SDIHDcctv中最为重要的核心传输方式,HDcctv利用了专业广播电视行业开发的SDI链路,在此基础上为数字高清视频传输定义了视频分辨率和帧率等信息的握手协议。

业内通常把HDcctv高清监控系统称为HD-SDI高清监控系统。

1、 SDI标准介绍

SDI是“数字分量串行接口”(serial digital interface)的首字母缩写,接口说明由于串行数字信号的数据率很高,在传送前必须经过处理。用扰码的不归零倒置(NRZI)来代替早期的分组编码,其标准为SMPTE-259MEBU-Tech-3267,标准包括了含数字音频在内的数字复合和数字分量信号。在传送前,对原始数据流进行扰频,并变换为NRZI码,确保在接收端可靠地恢复原始数据。这样在概念上可以将数字串行接口理解。SDI接口能通过270Mb/s的串行数字分量信号,对于169格式图像,应能传送360Mb/s的信号。

2、 SDI标准内容

1SD-SDI:即标清SDI,主要针对标清分辨率,每秒25帧或30帧,模数转化后的视频带宽大致为250Mbps左右(如果是16:9,则为360Mbps左右);

2HD-SDI:即高清SDI,主要针对分辨率为720P帧率为25\30\50\60帧,1080P帧率为25\30帧,模数转换后的视频带宽为1.485Gbps

该标准规定了数据格式、信道编码方式、同轴电缆接口的信号规格、连接器及电缆类型与光纤接口等(HD-SDI接口采用同轴电缆,以BNC接口作为线缆标准,有效距离为100M)。

33G-SDI:高清高帧率SDI,分辨率仍为1080P,但是帧率增大到50帧或者60帧,转换后的视频带宽为2.97Gbps。

数字信号传输一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI传输,其中DVIHDMI的传输距离只有几米,不适合用于监控项目的现场使用。而HD-SDI信号不但可以传输百米左右,而且可采用CVBS同轴电缆传输,所以通常被应用在现场采集设备与百米内的控制设备间的信号传输连接。

7.2.4 HDcctv相关标准

7.2.4.1 HDcctv 1.0

HDcctv 1.0是在2009年发布的,它是基于SMPTE 292MHD - SDI),并作了严谨的兼容性测试。经过兼容性认证的HDcctv产品100%支持多厂商的互操作性,并可即插即用。

监控行业需要为HDcctv接口定义,具体的技术要求如下:

1)        提供了一个高带宽的下行传输链路信道,传送视频,音频、元数据和数据;

2)        提供应用支持的下行传输链路信道带宽达到1.5 Gb/s

3)        针对高清视频提供720P/1080P视频信号;

4)        实现8/10每组的可变颜色深度传输;

5)        能够符合EMI FCC / CISPR B标准与边缘至少6dB

6)        提供热插拔检测和链路状态的故障检测;

7)        提供全带宽的传输通过直接驱动至少100米同轴电缆RG59

8)        实现误码率小于10-12

以上是实现不同的供应商的HDcctv产品在系统互连时的关键点。

u 物理链路

包括所有的物理链路的传输介质和传输数据的协议。

S1200 - 2009 - 10文档中“同轴电缆接口”定义的物理链接RG5975欧姆同轴电缆RG6。

u 下行数据结构

下行数据链路里包括了视频和元数据。

1)        下行视频的要求和标准

S1002 - 2009 - 09”文档中“720线/1080线的视频格式的图像,HDcctv数字接口”定义了720线/1080线逐行视频数据的视频帧结构和颜色空间。

2)        下行元数据的要求和标准

S1100 - 2009 – 09文档中“视频,音频,数据和元数据封装为串行数据格式”,定义了视频和支持的元数据的完整框架结构。

S2001 - 2009 – 09” 文档中“HDcctv接口流ID”,定义了元数据格式和流ID值。

u 系统要求和标准

其他可参考的文档包括://部分文档可能需要购买下载,需要查看HDcctv官网;)

Ø S4000 – 2010 – 09

Ø S4001 – 2010 – 09

Ø S4002 – 2010 – 09

Ø S4003 – 2010 – 09

Ø S1001 – 2009 – 09

Ø S1002 – 2009 – 09

Ø S1200 – 2009 – 10

7.2.4.2 HDcctv DT 2.0

DT即数字传输(Digital Transmission),HDcctv DT 2.0支持远程控制信号的传输。HDcctv DT 2.020142月发布,向前完全兼容HDcctv 1.0产品。

7.2.4.3 HDcctv AT 2.0

AT即模拟传输(Analogue Transmission),HDcctv AT 2.0是基于大华的HDCVI技术产生的,于20142月发布,支持远程控制信号的传输。

7.2.5 HDcctv标准路标

7.2.6 HDcctv市场分析

7.2.6.1 HD-SDI监控厂商类型分析

第一类是从传统模拟监控转入到HD-SDI的厂商,如亚邦、上海泰智等,这类厂商是从传统模拟监控直接转到做HD-SDI,为了紧随监控高清化的趋势。

第二类是从模拟到数字的监控产品类型较为齐全的厂商,如?低、大华、英飞拓、三星等,这类厂商为了完善监控产品线,而将HD-SDI产品作为一个新增的产品线。这类厂商一般占据了较大的市场份额,其传统模拟产品、IP产品的销售渠道较完善,且产品类型较丰富,推广HD-SDI产品之后更有利于市场份额。

第三类是在视频监控高清趋势下从中端、后端逐步走向前端,形成了一整套的高清解决方案的厂商,如汉邦、中威电子等,这类厂商在HD-SDI部分产品功能上可能相较于其他厂商会有优势。

7.2.6.2 HD-SDI未来发展分析

业界对于HD-SDI高清发展前景主要有以下几种观点:

1. 观点一分析

HD-SDI高清拥有模拟和IP网络高清所不具备的独特优势,但其同样拥有两者所不具备的劣势。例如,传输距离短、造价高等缺陷,但即使如此,仍然有部分支持者看好其在安防市场的发展前景。

1) 随着技术的进步,HD-SDI发展中的瓶颈问题逐步被改善。比如,长距离传输问题、缆线材质抗干扰能力等会得到提高。

2) 通过HDcctv标准,可以很好地解决数字编码影像信号格式与不同品牌HD-SDI设备间接口的兼容性问题。

3) 随着相关技术的升级,多家芯片厂家将陆续推出HD-SDI的一些新器件,将会大副地降低设备的成本。

4) 部分厂家已经推出的完整体系的HD-SDI产品:HD-SDI摄像机、HD-SDI编码器(卡)、HD-SDI视频服务器、HD-SDI光端机、HD-SDI矩阵、HD-SDI转换器、HD-SDI硬盘录像机等,成熟的配套产品也将大大促进HD-SDI的发展。

2. 观点二分析

部分人认为HD-SDI高清只是模拟与网络竞争中的过渡产品而已,短期内,它将很难替代IP高清,其在市场认知度仍较为有限。

问题主要集中在:

1) 未经压缩的巨大数据量存储和传输距离上;

2) HD-SDI高清和以往的模拟监控系统结构相似,无法和后端其他的应用相配套并进行二次开发;

3) 没有对网络化发展产生重大的影响。

3. 观点三分析

也有人认为HD-SDIIP高清各有所长,各自有着自己的典型应用,在未来的角逐中,他们将平分秋色,各具特色。既不会出现IP高清代替HD-SDI的局面,HD-SDI也不会逐渐消失匿迹,二者相辅相成,在安防市场上共存。

4. 观点四分析

当前,除了HD-SDI,其他高清技术也在快速发展,如HDTVI,它能够传输更远的距离,而且能够很好地对原先的线缆进行利旧,所以,在高清改造过程中,将会有更多的选择。

7.3 HD-SDI技术特点

HD-SDI存在以下优势:

1) 兼容老系统,投入成本低。在布线方案上可以沿用老的模拟系统的成果,无需重新布线,设备管理也可以沿用老的模拟系统架构,从老系统升级,只需更换硬件设备(摄像机,DVR),无需再有其它投入;也无需再经过系统变化所需的新的知识培训;

2) 可靠度。它不像网络监控数据是在压缩后以封包方式网络传输;而是以未经压缩的数字信号在同轴电缆上传输,不会失真,图像具有高清晰度、高分辨率、更丰富的色彩等优点,图像质量更接近自然本色。前端摄像机采用高端CCD成像芯片,全天24小时都能完美呈现高清晰实时画面;

3) 高清等级的实时图像。它在传输过程中没有产生压缩与封包化的动作,不会像一般数字高清产生图像延迟、拖尾、丢帧等问题,在讲究实时监控的场合如城市交通监控、标志性大型场馆、银行、赌场、机场等特别适合;

4) 秉承闭路监控系统视频连接方式,系统安全稳定性高;

5) 即插即用。无序繁琐的操作和设置,非常适合广播教育系统,以及通过CCTV实现的远程培训教学等;

6) 提供智能监控(IVS)所需高清图像。HDcctv所提供的未压缩过的高清图像,图像的完整性有保障,可提供智能监控所需的最佳高清图像来源。

纵观我们当前监控市场,除了高清化之外,联网与集成、智能表现同样也是市场发展的主流,对于HDSDI监控设备来说,高清化的顺应程度自不必说,但如果涉及到联网与智能化,不得不承认这是难题。谈及联网,保证网络传输顺畅的主要方式是对数据进行压缩,而“压不得”的HDSDI技术无疑被庞大的传输数据将自身束缚在信息孤岛上,与此同时,远程监控与网络集成能力的低下也影响HDSDI智能化功能的扩展和应用。除此之外,HDSDI技术的先天不足还体现在:

1、前端防雷不好解决

SDI来自广电领域,一直以来,由于SDI产品在传输、存储方面的独特之处给系统防雷带来了重大困惑。原因其一是SDI产品的传输特性使得其传输频率要求高,SDI以无高清图像采集、无延时传输及无失真等卓越性能著称,这就对传输线缆及防雷器提出了更高要求。SDI传输速率最高能达到1.485G,甚至高达3G,而传统模拟视频信号最大10M,普通模拟视频防雷器则很难满足SDI这一硬性要求,就更无须提及防雷性能,这一难题也深深困扰了众多的防雷厂家。其次,SDI产品对传输通道要求更宽。SDI不仅仅传输未经压缩的视频信号,而且还可以通过载波技术传输音频、控制以及电源等信号,其设计原理完全区别原有模拟视频信号防雷器及IP网络防雷器。SDI产品防雷的关键在于内部防雷的合理化设计,而实际上,很多安防企业的SDI产品在内部防雷方面(比如PCB防雷、导电防雷的合理防雷电路设计方案和合理布局对外接口)并没有很好的解决方案。

2、线缆的等级

HD-SDI高清视频信号最好能在专门的SDI线缆上传输以保证视频信号的最好效果,但专门的SDI线缆包括接头都很贵,在实际项目中,如果全部采用专用的SDI线缆将增大建设成本,而经过实际测试,选用高级别的同轴电缆和BNC头也能基本保证视频效果?銮,只要SDI使用逐渐广泛,相关辅材的价格一定会大幅下降。

3、存储的解决

如上所述,高清非压缩视频信号数据量非常大,用这样的数据量直接去存储的代价是相当大的,所以从实际考虑,视频的存储还是需要进行压缩的,具体来说,可以采用SDI-DVR解决也可以用SDI编码器配合NVR解决?筛菹钅渴导柿榛钛≡。即使如此,HD-SDI系统相比HD-IP系统的优势也是明显的:在保持存储容量质量一致的前提下,HD-SDI系统在实时操控方面全面胜出,同时,HD-SDI系统由于操控完全无延迟,所以可以做到所见即所存,不会丢失重要的视频。

7.4 HD-SDIIP高清视频监控对比分析

表1 HD-SDIIP高清视频监控对比表

对比项

HD-SDI高清

IP高清

系统组成

高清摄像机,光端机,矩阵,编码器、DVR或视频服务器,视频分配器等附件

IP高清摄像机,网络交换机,网络视频管理系统,解码器,NVR/IPSAN存储

视频格式

非压缩数字

压缩数字,H.264,H.265

画质

很高,无损

较高,有损

分辨率

720P/1080P

理论上无限制

传输方式

同轴线缆(可沿用CCTV的布线)

光纤

IP网络或无线

传输距离

同轴电缆:100米,

光端机:10km/20km/40km

单根网线:<100

光纤收发器:20km/40km/80km

带宽

原始数据1.485Gb/s

编码后6~8Mb/秒(200@30fps

720p:1-2Mbps

1080p:2-4Mbps

视频分发

通过视频分配器分发

通过流媒体转发或组播

存储

HD SDI高清DVR存储,或编码器转换为IP高清信号用NVR/CVR存储

NVR/CVR存储

实时性

40ms左右

延时150ms左右

稳定性

安全性

闭路监控,安全性高

开放性系统,网络安全性缺乏可靠手段保证

易操作性

容易,不需培训

中等,需要专业培训

兼容性

符合HDcctv标准,接入即可用

需做解码、协议集成开发后,方可接入使用


7.5 HD-SDI数字高清系统设计流程

7.5.1 新建系统设计流程

视频安防监控系统工程的设计应按照“设计任务书的编制一现场勘察一初步设计一方案论证一施工图设计文件的编制(正式设计)”的流程进行。

对于新建建筑的视频安防监控系统工程,建设单位应向视频安防监控系统设计单位提供有关建筑概况、电气和管槽路由等设计资料。

7.5.2 改造系统设计过程

原有模拟监控系统改造为HD-SDI高清监控系统,在改造的过程中用户要求尽可能保留原有线路。在系统方案设计之前,首先对原有线路质量情况进行详细评估。

最好的方式是使用带有眼图和抖动测量功能的波形监控器对原有线路进行评估测试,看是否可以满足HD-SDI高清视频的传输要求,来保证高质量视频信号的传输。

其次,再参考视频安防监控系统工程的设计流程来进行设计,其中施工图设计将参考原项目的施工图纸。

7.6 HD-SDI数字高清系统应用设计注意事项

1、HD-SDI视频的确可以通过同轴电缆传输,但是要保证显示效果,对同轴电缆规格的要求很高,要求同样严格的还有相关的接插件,原有普通BNC视频接头在显示HD-SDI时将对显示效果大打折扣。

2、原有的模拟监控系统基本都使用了5年以上,有些甚至更长,这些系统中的同轴电缆规格肯定不够高,同时不可避免的存在老化现象,接插件同样存在这个问题,在这样的系统中想仅仅更换SDI设备难以实现HD-SDI的效果,而如果要全部更换线缆和接插件,那么HD-SDI所宣称的一个很大的优势将不复存在,而新建一个高清监控系统,如果对延时性没有过分严格的要求,为什么不采用IP高清解决方案呢?

3、HD-SDI解决方案同样存在视频存储效果低于显示效果的问题,非压缩视频数据量巨大,不经过压缩,基本不具有长时间存储的可能性,而通过编码器或者HD-SDI硬盘录像机,则保存的视频的画质上已经失去了HD-SDI的优势。

4、HD-SDI解决方案目前最大的优势就是高清和操控几乎无延时,这个优势只适用于少数对视频的画质和延时性有苛刻要求的用户。对于这部分用户,完全可以按照标准全新搭建一套HD-SDI系统。

而对于绝大多数用户来说,IP高清将会是更合理的选择。IP高清的开放性具有很大的优势,在网络可达的任何地方,理论上都可以接入,这个优势是别的系统无法比拟的。而对于HD-SDI高清解决方案,可以单独构成一套系统使用,但是更有可能的情况是和别的系统结合使用或者作为整个大监控网络中的一个节点。

5、随着技术的进步,IP高清的画质将更好,延时也将更小,而在此之前,HD-SDI将可能会作为某些特种行业的高清过渡解决方案存在,而这种存在很大程度上将是小规模和暂时的。

6、HD-SDI线路暂时不支持复合传输,音频信号和控制信号需要通过敷设相应信号的传输线缆,暂无应用无线传输来传送HD-SDI 的信号。

7.7 系统调试方案

调试顺序为分设备调试(或自检)、分系统调试和系统联调。

1. 设备调试

调试常用的设备和仪器有万用表、场强仪(用于射频传输系统)、视频清晰度卡、标准灰度测试仪、照度计、示波器、逻辑笔、和彩色信号发生器(或方格机)。

调试专用设备有:噪声测量仪(用于系统信噪比的测量)、波形监控器(用于系统中心的测试、图像等级评估等)、扫频仪(用于频带宽度的测量)等等。

单项设备的调试一般应在设备安装之前进行。对各个产品在安装之间进行测试,确保产品的质量和品质。

2. 分系统调试

分系统的调试包含两个方面内容。一个是按其功能或作用划分;另一个是按所在部位或区域划分。

监控工作室和多媒体设备的调试就是前者,对各个子系统进行分项测试,满足相关技术规范和招标要求。然后根据监狱不同的区域,进行系统设备的调试。

3. 系统联调

当单项设备的调试及分系统的调试进行完毕后,就可进行系统联调。在系统联调中,最重要环节就是供电电源的正确性(不能短路、断路,供电电压要符合设备的要求)。其次就是信号线路的连接正确性、极性的正确性、对应关系的正确性(例如输入、输出的对应关系)。在系统联调的过程中,也可以同时完成某些性能指标的测试,这样既利于系统的调试,又利于在调试中出现问题时作为分析判断问题的依据。

7.8 配套设施

配套设施主要是避免HD-SDI传输中的问题。

为确保工程的安装质量,对于 HD-SDI信号这样有着很高的数据传输速率的数字信号而言,必须正确地选择适当的电缆型号,BNC连接头,BNC头的压制也很重要。在安装电缆的过程中,应当仔细认真,避免不正确地打褶、扭曲、弯曲电缆或者对电缆施加种种不适当的应力,这样才能使信号沿着电缆顺利地传输。在工程安装期间,为了确保每一链路的传输性能以及确保每一设备均符合其技术规范,必须进行简单的测试和测量,最好的方式当然是使用一款带有眼图和抖动测量功能的波形监控器。

7.8.1 同轴线缆的选择

1.在模拟监控系统中,对于线缆的选择通常比较随意。HD-SDI 高速数字串行传输系统对同轴线缆的选择要苛刻得多,所有传送的数据如果不能被完整和可靠地传送过去,都可能不断造成数秒钟的黑屏。所以在HD-SDI 传输系统中,如果传输系统可靠,图像将无任何损伤和细节的丢失;如果传输系统不可靠,都会造成黑屏、图像不稳定等重大事故。

2.在模拟监控系统中,降低线缆的规格仅会影响视频的清晰度。在 HD-SDI 高速数字串行传输系统中,降低线缆规格带来的问题将更为严重:视频不稳定,不断出现黑屏,或接收端根本接收不到视频。

3.同轴线结构简单说,有三个基本因素:中心导体,绝缘层,屏蔽层。各种因素的优缺点如下:

1)中心导体:分“实心”和“散心” (多股绞合)两种。信号衰减程度的关键部分。

2)绝缘层:包括“实心”、“发泡”、“高发泡”三种类型。与“实心”绝缘层相比,“发泡”和“高发泡绝缘层”具有更小的衰减和更低的介电常数,因而被用于高清信号的传输。然而,“发泡”、“高发泡”绝缘层含有空气,因而在外力下易变型。应注意电缆的安装使用环境。在远距离传输系统中,HD-SDI线缆需要采用“高发泡”材料的同轴线缆。

3)屏蔽:分“编织”屏蔽和“编织加铝箔屏蔽”两种类型。编织屏蔽有单层、双层和三层铜网或镀锡铜网类型。编织加铝箔屏蔽性能极好,但是由于铝箔易损不适合在流动的场合使用。在远距离传输系统中,HD-SDI线缆需要采用编织加铝箔屏蔽的同轴线缆。

 

线缆结构示意图

7.8.2 同轴线缆的安装

1)从电缆的结构方面来看,当弯曲超过一定界限的时候,会导致电缆的传输性能下降。

2)容许弯曲半径的定义如下。

Ø  固定配线时的弯曲半径:固定电缆后,可以长时间保持传输特性的弯曲半径。

发泡同轴电缆(FB)及高发泡同轴电缆(HD),为6D或以上;

Ø  布设中的弯曲半径 :即在电缆布设中所容许的电缆弯曲半径。

发泡同轴电缆(FB)及高发泡同轴电缆(HD),为15D以上;

D=电缆外径

尤其需要注意在墙角布线时,90转弯处的处理。

3)在进行电缆的布设及配线等的时候,对电缆的特定部位施加负荷后,电缆则会产生变形,引起回波损耗。

4)特别需要注意的是直径较细的发泡同轴电缆之间的重叠对电缆所造成的挤压。

5)由于HD-SDI线缆采用高发泡同轴电缆,线扎的紧度不允许太紧。

连线示意图

7.8.3 HD-SDI线缆专用压线BNC结头

模拟监控所用的 BNC 头以及连接方式不能适用于 HD-SDI 数字高速串行传输,无法提供可靠的屏蔽和较低的衰减。每个 BNC 的连接都会带来信号的衰减和降低抵抗干扰的能力,因此需要选择专用的BNC接头。


压线BNC结头示意图

如上图所示,上方为通!澳D饧嗫亍辈捎玫难菇 BNC头方式,下方为HD-SDI 系统建议的方式。

7.8.4 HD-SDI传输中继器

1)在传输距离超过100米以上,建议你采用 HD-SDI 中继器进行距离的延长。每级中继器可以延长距离150米,理论上可无限多级级联。

2)中继器无法消除外界的高频干扰,这种噪声将会被累加和传递。所以HD-SDI布线应当避开强烈的高频干扰源,部分强烈的高频干扰是无法完全屏蔽。

3)每个级联的 BNC 接插件都会带来信号的不可靠。所以过远的距离应该考虑采用光纤。

4)使用带有线路检测功能的中继器,可以定位前级信号是否稳定可靠地传输到当地。

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