火車站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、功能及應(yīng)用設(shè)計(jì)

系統(tǒng)概述

火車站作為人員密集匯聚區(qū)，由于其使用功能的特殊性，其安全性就顯得格外重要；同時(shí)，為滿足現(xiàn)代化管理的需要，保證區(qū)域內(nèi)人員及眾多財(cái)物設(shè)施和重要資料的安全，并對突發(fā)性、群體性事件做到及時(shí)有效的控制處理是本次建設(shè)的需要考慮的問題。所以建立行之有效的安防體系是智能安全防范的重要基礎(chǔ)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安防系統(tǒng)改造的重要組成部分，也是智能化管理的體現(xiàn)，并極大提高現(xiàn)代化管理層次，為建設(shè)和諧社會(huì)的重要組成部分。

本次建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以數(shù)字網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，應(yīng)用基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多媒體控制管理技術(shù)，將監(jiān)控視頻圖像的控制、儲(chǔ)存、傳輸、查詢納入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理，兩者互為補(bǔ)充、相輔相成，共同構(gòu)建實(shí)用、效率、快速的安防監(jiān)控系統(tǒng)體系。為安防監(jiān)控系統(tǒng)提供先進(jìn)的技術(shù)手段，以保障整個(gè)區(qū)域的安全。利用技防手段建立起一套功能完善、強(qiáng)大的技術(shù)防范體系，滿足客戶的安防監(jiān)控要求，同時(shí)配合安保人員管理，實(shí)現(xiàn)人防與技防的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)，以達(dá)到安全、高效管理的目的。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)概述

火車站視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要功能是輔助保衛(wèi)系統(tǒng)對于整個(gè)區(qū)域內(nèi)外的現(xiàn)場實(shí)況進(jìn)行監(jiān)視。它使管理人員在控制室內(nèi)能觀察到區(qū)域內(nèi)外所有重要地點(diǎn)的情況，為各種設(shè)備運(yùn)行和人員活動(dòng)提供了監(jiān)視手段，是整個(gè)區(qū)域安全體系最重要的部分。系統(tǒng)前端全部采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)為，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)桨脖?a target="_blank">中心。中心部分通過管理平臺(tái)和高清數(shù)字矩陣實(shí)現(xiàn)圖像的控制操作顯示。

2、需求分析

根據(jù)溝通交流及專業(yè)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，充分考慮了本系統(tǒng)高度的可靠性、先進(jìn)性、靈活性、可擴(kuò)充性、易管理性及性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際情況及未來的發(fā)展趨勢，結(jié)合產(chǎn)品的性能特點(diǎn)、專業(yè)的技術(shù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等因素，本次建設(shè)推薦高清網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)，供業(yè)主方參考選擇采用。

3、系統(tǒng)拓?fù)鋱D

設(shè)計(jì)說明：

◆ 整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用數(shù)字IP架構(gòu)形式；

◆ 前端攝像機(jī)配置200萬像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，根據(jù)環(huán)境地點(diǎn)不同采用相應(yīng)的紅外高清網(wǎng)絡(luò)球機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)槍式攝像機(jī)等；

◆ 前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采集信號(hào)編碼壓縮成數(shù)字IP信號(hào)，通過網(wǎng)絡(luò)傳送到安保中心，視頻信號(hào)采用H.264編碼后由磁盤陣列存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)中心對前端監(jiān)控點(diǎn)的集中管理和數(shù)字錄像；

◆ 中心配置綜合管理平臺(tái)及高清數(shù)字矩陣，高清數(shù)字矩陣支持混合信號(hào)輸入：HDMI/DVI/VGA/AV/SDI/IP等不同接口的視頻信號(hào)同時(shí)接入，輸出到大屏可進(jìn)行拼接、漫游、疊加、透明度調(diào)整等功能操作；

◆ 中心配置平臺(tái)服務(wù)器，搭建綜合視頻管理平臺(tái)，對設(shè)備、客戶端、訪問權(quán)限等進(jìn)行有效管理：

◆ 各報(bào)警子系統(tǒng)的報(bào)警信號(hào)輸入到中心報(bào)警接口箱，與高清數(shù)字矩陣實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)輸出報(bào)警對應(yīng)視頻；

◆ 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)根據(jù)實(shí)際需求不同選配百兆或千兆交換機(jī)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸冗余交換。

4、系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要由前端攝像機(jī)、傳輸鏈路、中心控制/顯示部分組成。各監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)把視頻圖像信號(hào)發(fā)送給監(jiān)控中心，通過IP-SAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行存儲(chǔ)，計(jì)算機(jī)都可以通過客戶端對監(jiān)控視頻錄像等數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢服務(wù)；另一方面通過通過在控制中心設(shè)置的顯示單元把多路監(jiān)控圖像實(shí)時(shí)的顯示在值班人員的面前。

1）前端視頻采集系統(tǒng)

前端視頻采集系統(tǒng)其功能為觀察、收集信息。前端監(jiān)控設(shè)備可根據(jù)用戶實(shí)際需求，采用基于標(biāo)準(zhǔn)的H.264算法的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采集壓縮后的分辨率達(dá)1980X1280，由于高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的顯示比例為標(biāo)準(zhǔn)的16：9寬屏顯示比例，具有比傳統(tǒng)模擬視頻更大的可視范圍，而且由于有效像素和分辨率更高，所得到的視頻畫面比傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)更清晰地效果。

2）視頻傳輸系統(tǒng)

視頻的傳輸專網(wǎng)是要保證視頻流的通暢，就類似于人體的“血脈”，需要保證不被堵塞。主要的設(shè)備包括：接入交換機(jī)、光纖收發(fā)器、匯聚交換機(jī)、核心交換機(jī)，主干傳輸光纜，視頻接入選用超五類（六類）非屏蔽雙絞線。視頻傳輸專網(wǎng)的建設(shè)需要考慮帶寬、包轉(zhuǎn)發(fā)率、背板帶寬和組播及QoS技術(shù)。視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)如果要求外網(wǎng)訪問功能，需要做好安全防病毒措施，在專網(wǎng)系統(tǒng)中還需要增加防火墻。依照客戶的要求建設(shè)數(shù)字視頻專網(wǎng)，承載視頻圖像等數(shù)據(jù)。

對于監(jiān)控的視頻質(zhì)量和接入帶寬相對關(guān)系來講，上行384Kbps的帶寬，可以傳送清晰流暢的CIF分辨率圖像，上行512Kbps，可以傳送清晰流暢的2CIF分辨率圖像，在上行1.5Mbps，可以傳送清晰流暢的D1分辨率圖像。本次選用高清1080P傳輸?shù)囊曨l帶寬約為8Mbps來算。根據(jù)實(shí)際相機(jī)的數(shù)量及帶寬選用不同的交換機(jī)進(jìn)行交換傳輸。

3）中心管理控制系統(tǒng)

監(jiān)控中心是整個(gè)系統(tǒng)的核心，匯接各類監(jiān)控資源，并進(jìn)行相應(yīng)的管理、存儲(chǔ)、調(diào)用與顯示，主要目的是提高安全防范和各級領(lǐng)導(dǎo)決策、指揮調(diào)度、取證提供集中應(yīng)用場所。本系統(tǒng)中心控制設(shè)計(jì)由三部分組成：

⑴控制部分

系統(tǒng)的控制部分主要平臺(tái)管理軟件及高清數(shù)字矩陣組成，綜合管理平臺(tái)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的核心，主要負(fù)責(zé)前端接入設(shè)備、客戶端用戶接入的認(rèn)證與管理，媒體調(diào)度和視頻轉(zhuǎn)發(fā)，中心存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)管理和其他應(yīng)用接口服務(wù)等。高清數(shù)字矩陣用于高清/標(biāo)清、數(shù)字/模擬等多種視頻控制切換上墻的專用設(shè)備，控制視頻分割、縮放、疊加、拼接等圖像處理顯示功能。

平臺(tái)管理配置平臺(tái)服務(wù)器，搭建數(shù)字視頻管理平臺(tái)，軟件模塊包括：

◆ 系統(tǒng)管理服務(wù)器軟件：實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程數(shù)字視頻設(shè)備的機(jī)構(gòu)、人員、設(shè)備、任務(wù)、報(bào)警、日志等的配置、設(shè)備巡檢和實(shí)時(shí)訪問權(quán)限控制等管理；

◆ 監(jiān)控中心主控軟件：C/S架構(gòu)下的監(jiān)控中心客戶端主控軟件，可以在系統(tǒng)管理服務(wù)器認(rèn)證下訪問監(jiān)控所有現(xiàn)場設(shè)備；

◆ 流媒體服務(wù)器軟件：視頻轉(zhuǎn)發(fā)管理，網(wǎng)絡(luò)傳輸控制管理和內(nèi)外網(wǎng)交換控制管理；

◆ 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理服務(wù)器軟件：集中存儲(chǔ)備份管理被監(jiān)控設(shè)備的實(shí)時(shí)圖像和歷史錄像，并提供集中檢索服務(wù)；

◆ 報(bào)警轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器軟件：為系統(tǒng)管理的監(jiān)控設(shè)備提供報(bào)警接收轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)；

⑵網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)部分

視頻的存儲(chǔ)是為了保證歷史報(bào)警事件的查詢，做好事后取證的重要作用。所以圖像的分辨率至關(guān)重要，后端視頻存儲(chǔ)的設(shè)備配置IPSAN網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對前端監(jiān)控點(diǎn)的集中管理和數(shù)字錄像。設(shè)備的穩(wěn)定性決定系統(tǒng)整體性能，圖像的分辨率必須達(dá)到1080P（1980×1080）以上，保證錄像回放細(xì)節(jié)的清晰度。由于需要二地分別存儲(chǔ)調(diào)閱，故存儲(chǔ)設(shè)備要一式兩套。

◆ 單套視頻容量存儲(chǔ)計(jì)算

按單路1080P畫質(zhì)、8M/S碼流、視頻存儲(chǔ)30天計(jì)算：

單路容量＝3600（秒）×24（小時(shí)）×30（天）×1（路）×8M÷1024÷1024÷8=2.47T

170路容量=2.47T×170（路）=419.9T，再留有硬盤冗余量及RAID5等；

總?cè)萘?558T

⑶顯示部分

圖像顯示單元配置中間為3×4的46寸DID拼接屏，每塊顯示屏均具有單畫面顯示、4畫面顯示、輪循功能等。

系統(tǒng)特點(diǎn)

1）數(shù)字矩陣特點(diǎn)

◆ 是純硬件非壓縮嵌入式的高清數(shù)字矩陣，視頻無損耗，無延時(shí)；

◆ 模塊化結(jié)構(gòu)并支持多業(yè)務(wù)單板混合任意組合，系統(tǒng)靈活；后期擴(kuò)展升級便捷；

◆ 支持支持HDMI/DVI/VGA/AV/SDI/IP等不同接口的視頻信號(hào)可同時(shí)接入混合信號(hào)的任意切換；

◆ 具有圖形處理的功能，支持視頻的顯示、分割等功能；

◆ 專用控制軟件或用戶可二次開發(fā)的SDK，方便用戶系統(tǒng)集成。

◆ 配置專用控制鍵盤，考慮使用習(xí)慣及現(xiàn)場硬件環(huán)境，鍵盤功能上要做到集中、全面、操作簡捷，鍵盤搖桿中心應(yīng)配備圖像抓拍按鈕，實(shí)時(shí)對動(dòng)態(tài)畫面進(jìn)行瞬間抓拍。其中矩陣提供的輸入輸出接口數(shù)量須進(jìn)行實(shí)地勘測，并充分考慮后期的接入系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用。

2）平臺(tái)集成度高

本系統(tǒng)采用主流的視頻監(jiān)控平臺(tái)產(chǎn)品，專業(yè)的視頻應(yīng)用技術(shù)，完整實(shí)現(xiàn)了安保監(jiān)控的各項(xiàng)基本功能要求，在此基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用“系統(tǒng)組網(wǎng)”的設(shè)計(jì)思路，采用成熟的網(wǎng)絡(luò)視頻管理平臺(tái)產(chǎn)品，完美實(shí)現(xiàn)了視頻聯(lián)網(wǎng)的功能，同時(shí)滿足了本項(xiàng)目在圖像資源的可復(fù)用性、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、異質(zhì)設(shè)備的兼容能力等方面的需求。

3）兼容性強(qiáng)

歷史原因和競爭需要，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)中，往往會(huì)使用不同廠家和不同編碼格式的編解碼設(shè)備。 從設(shè)計(jì)和需求上看，用戶也需要不同的編解碼設(shè)備，用戶需要開放體系的視頻管理系統(tǒng)，滿足靈活應(yīng)用并高度穩(wěn)定。

系統(tǒng)支持一類新的數(shù)字設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)新的驅(qū)動(dòng)，而不需要更改設(shè)計(jì)和復(fù)雜定制開發(fā)，已成功的實(shí)現(xiàn)對?？?、博康、大華、DVMUX等多個(gè)廠家的數(shù)字設(shè)備支持，可在同一系統(tǒng)中支持不同類型的數(shù)字設(shè)備混用。并支持不同廠家不同型號(hào)報(bào)警主機(jī)和矩陣的快速互聯(lián)。

4）可靠的錄像

本系統(tǒng)采用專業(yè)的的存儲(chǔ)產(chǎn)品，單機(jī)可并發(fā)錄像同時(shí)并發(fā)點(diǎn)播，支持防錯(cuò)冗余，在多個(gè)大型項(xiàng)目中成功應(yīng)用。

系統(tǒng)采用先進(jìn)的存儲(chǔ)方案，比早期存儲(chǔ)體系具備更高的性能價(jià)格比，支持RAID5、熱插拔、電源冗余，可保證錄像數(shù)據(jù)的穩(wěn)定，提供完備的存儲(chǔ)管理軟件，可實(shí)現(xiàn)大型存儲(chǔ)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

5）海量流媒體分發(fā)

本項(xiàng)目應(yīng)用的一個(gè)特點(diǎn)，是需要支持大容量數(shù)字圖像的多級轉(zhuǎn)發(fā)和并發(fā)錄像，在技術(shù)基礎(chǔ)上，要求平臺(tái)軟件具備大容量穩(wěn)定的流媒體服務(wù)能力。

流媒體（Streaming Media）是指在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上按時(shí)間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音/視頻數(shù)據(jù)流，具有連續(xù)性（Continuous）、實(shí)時(shí)性（Real-Time）和時(shí)序性（Continuation）的特點(diǎn)。為保證流媒體的質(zhì)量，需要應(yīng)用專業(yè)技術(shù)，解決從編碼緩存、網(wǎng)絡(luò)傳輸、網(wǎng)絡(luò)接收、并發(fā)訪問等一系列問題。

本系統(tǒng)集成了在IPTV領(lǐng)域已成熟應(yīng)用的流媒體服務(wù)器技術(shù)，可在千兆網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)最大700M的可用帶寬，視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器單機(jī)最大可實(shí)現(xiàn)高達(dá)250路的并發(fā)能力，可充分滿足用戶需要。

6）強(qiáng)大網(wǎng)管功能

多子系統(tǒng)的安防系統(tǒng)體系需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)子系統(tǒng)的互聯(lián)，初次安裝調(diào)試可能會(huì)需要進(jìn)行幾千甚至上萬參數(shù)的配置，實(shí)際運(yùn)行中也經(jīng)常需要新增設(shè)備或進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，這些工作已無法通過簡單的命令行語句來完成，依托開發(fā)人員來完成系統(tǒng)設(shè)置和維護(hù)將導(dǎo)致系統(tǒng)實(shí)施成本劇增并無法完成向業(yè)主的交接。

系統(tǒng)提供專業(yè)的配置管理軟件、維護(hù)管理軟件和網(wǎng)管軟件，通過全網(wǎng)一致的圖形和表格把相關(guān)概念集中起來，使得復(fù)雜的配置網(wǎng)管和維護(hù)管理變得簡單可行。

系統(tǒng)通過程序探測所有數(shù)字設(shè)備的地址，并且能夠直接通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置管理和控制，所有管理功能，都能夠在任意遠(yuǎn)端通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。數(shù)字設(shè)備具備即插即用的功能，只需要接入以太網(wǎng)分配IP地址，連接攝影機(jī)就可以隨時(shí)觀察遠(yuǎn)程圖像；通過軟件可監(jiān)控所有編解碼器的狀態(tài)，方便定位故障設(shè)備，在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下可以對各編解碼器進(jìn)行維護(hù)、檢修、升級，而不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)。

7）報(bào)警信息的集成管理

在視頻系統(tǒng)中，報(bào)警系統(tǒng)可作為獨(dú)立的設(shè)備，也可被納入到統(tǒng)一的平臺(tái)管理下，用戶不需要再另外購買獨(dú)立的報(bào)警軟件，視頻管理控制服務(wù)器可通過RS232/485或IP網(wǎng)絡(luò)直接接收報(bào)警主機(jī)的傳送的各類報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)本地的報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，并可將報(bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至核心平臺(tái)的管理控制系統(tǒng)進(jìn)行集中處理，可在指定的PC客戶端顯示報(bào)警輸入輸出等信息列表，可設(shè)定報(bào)警顯示次序，并支持報(bào)警聯(lián)動(dòng)工作表和報(bào)警參數(shù)設(shè)置。

8）后期擴(kuò)展功能

安防行業(yè)的發(fā)展是高清化、智能化，而傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備都是基于控制并與內(nèi)容無關(guān)的處理設(shè)備，而在分析了行業(yè)發(fā)展趨勢后認(rèn)為，監(jiān)控?cái)?shù)字化后將必然要求監(jiān)控設(shè)備具備更多的視頻智能化處理能力。

因此，數(shù)字矩陣采用了高性能的可編程視頻處理芯片，可以對視頻進(jìn)行像素級的分析和處理，為智能化處理提供了優(yōu)異的平臺(tái)；為安防領(lǐng)域日益增加的諸如行為分析、內(nèi)容智能化索引和人臉識(shí)別等需求提供了可行性平臺(tái)。

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