高速公路高清视频监控系统技术建议书.docx

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高速公路高清视频监控系统技术建议书

 

高速公路视频监控系统解决方案

技术建议书

 

1项目概述

1.1项目建设背景

随着我国汽车工业的飞速发展和工业化、城镇化的推进,我国已经进入了高速公路建设的高峰期。

截止到2013年底,全国高速公路里程达10.44万公里,居世界第一。

在交通运输部发布的《交通运输“十二五”发展规划》中提出,到2015年,我国高速公路总里程将达到10.8万公里,覆盖90%以上的20万以上城镇人口城市。

高速公路的发展体现了一个国家和地区的交通发达程度,乃至经济发展的整体水平。

但随着高速公路路网密度和高速公路车流量的不断增加,对高速公路管理者的要求也逐渐变高,必须借助先进的科学和技术来提高整个高速公路的管理水平和应急能力,而以视频为基础,其他多系统相融合的综合监控系统,已经成为高速公路建设中必不可少的组成部分。

建设高速公路监控系统,主要负责对高速公路数据、视频、路况等信息进行采集、处理和存储,对出现的突发的交通事故或环境变化导致的交通拥堵,做到第一时间的发现、缓解、疏导和预防,为高速公路运营管理工作高效、经济、安全的开展提供保障。

高速公路监控系统一般分为路段全程监控、隧道(桥梁)监控、收费监控几个部分。

其中全程监控系统主要是对高速公路干线、多弯多坡、事故多发路段进行监视;隧道(桥梁)监控系统主要是对高速公路上的隧道、互通立交等重点区域进行监视。

通过技术手段,掌握高速公路通行状况,及时发现违章车辆、事故隐患和拥堵路段,给与提醒和引导,确保高速公路的安全畅通。

收费监控系统主要包括收费车道车辆监控及识别、收费票亭监控及收费广场监控,可对收费车道车辆类型、车牌信息、收费人员操作过程及突发事件进行监视和记录。

1.2系统设计原则

高速公路视频监控系统的建设应以“实用、可靠、先进、经济、可扩展、开放、安全”为指导思想。

1)实用性

监控覆盖面和图像质量须满足高速公路管理部门实战需求,图像质量必须满足监控使用要求,提供清晰、可分辨的图象;图像联网须满足收费站/服务区与路段分控中心之间,路段分控中心与路段总控中心,路段总控中心与省(市)中心互联互通的需求;图像实时监视和图像回放查询界面友好,系统安装、使用、维护简便,满足不同部门的使用需求。

2)可靠性

系统采用的所有产品均具有正式的出厂合格证明和权威机构的质量认证,质量达标,性能稳定,能持续有效运行。

保证系统的完整性、正确性和可恢复性,系统的不稳定因素要从硬件、软件系统协同运行中给予充分的容错和防止,如有发生也应做到可即时地恢复。

在具有相当规模的系统下,保证系统24小时不间断服务。

3)先进性

在安防市场高速发展,新产品、新技术层出不穷的背景下,选用成熟、可靠的技术构建系统平台,充分兼顾需求和技术的发展,充分考虑与其他系统的配合使用,能在系统中不断溶入新技术,使系统长时间处于领先状态,不被淘汰。

高清化和IP化在安防行业中的高速发展,也极大程度的推动了这些技术在高速公路监控中的使用,所以本次设计也本着高清IP化的建设模式设计。

4)经济性

在确保实用性、可靠性、先进性的前提下,注重系统建设成本和投入的阶段性,以技术建设与应用机制的协调发展,确保系统效益。

5)可扩展性

可扩展性原则主要体现在系统横向和纵向的扩展能力上。

在系统横向扩展方面,高速公路视频监控系统在满足当前视频监控需求的基础上,应该非常方便的扩展容量,可方便实现更大容量的视频监控系统。

在纵向扩展方面,视频监控系统具有良好的兼容性和通用的软硬件接口,用户可在其基础上进行二次功能开发,实现与其他系统融合使用或新功能的增加。

系统的各个组成部件选用标准的硬件和软件,各个子系统的设计模块化,使系统可以通过模块堆叠的方式进行扩展;各部分、各小系统的接口规范化,从而使软、硬件能够平滑升级或更新,网络节点的增减对网络性能的影响不大。

6)开放性

系统应遵循开放系统的原则。

系统应符合国家标准和行业规划,能提供软件、硬件、通信、网络、操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口和工具,使系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。

7)安全性

由于本系统涉及到对于高速公路的日常实时监控、图象数据量大,安全性和保密性就显得十分突出和重要。

在考虑系统安全性和保密性时,除应考虑各种外界干扰外,还需在各个环节提供安全、保密措施。

1.3系统设计依据

系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。

本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行:

●《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)

●《高速公路交通工程及沿线设施设计通用技术规范》(JTGD80-2006)

●《高速公路隧道监控系统模式》(GBT18567-2001)

●《道路交通信息监测记录设备设置规范》(GA/T1047-2013);

●《道路交通技术监控设备运行维护规范》(GA/T1043-2013);

●《道路交通安全违法行为视频取证设备技术规范》(GA/T995-2012);

●《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》(GAT832-2009);

●《公路车辆智能监测记录系统验收技术规范》(GA/T961-2011);

●《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》(GA/T497-2009);

●《机动车区间测速技术规范》(GA/T959-2011);

●《机动车号牌图像自动识别技术规范》(GA/T833-2009);

●《机动车测速仪通用技术条件》(GA297-2001);

●《交通视频监控系统验收规范》(GA/T514-2004);

●《交通技术监控信息数据规范》(GA648-2006);

●《中华人民共和国机动车号牌标准》(GA36-2007);

●《全国道路交通管理信息数据库规范》(GA329-2006);

●《全国道路交通管理系统数据交换格式》(GA409-2004);

●《安防视频监控系统技术要求》(GA/T367-2001);

●《安全防范工程技术规范》(GB50348-2004);

●《计算机软件可靠性和可维护性管理》(GB/T14394-2008);

●《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/T28181-2011);

●《公路网图像信息管理系统平台互联技术规范》(GB/T28059-2011);

除上述规范以外的遵循高速公路视频监控系统建设的相关地方规范与标准以及国家、省市、相关行业的技术要求及规范。

2需求分析

XX高速公路XX段,主线采用双向四车道高速公路标准建设,路线全长XXX公里,设计车速为XXkm/h,路基宽度为XXm,桥涵设计荷载采用公路X级,全线共设XX处互通立交,并设置XX座隧道,多弯多坡、团雾、事故多发区XX处。

全路段设计收费站XX个,收费车道XX条,收费票亭XX个。

设置监控中心X个,部署在XX路段分控中心。

(单条高速公路,单级架构:

描述项目涉及高速公路简单情况,路长、隧道名、建设点位数等信息。

XX省高速公路,根据整体规划,采用省(市)管理中心-路段总控中心-路段分控中心三级管理体制。

全省(市)共有省(市)管理中心1个,路段总控中心X个,路段分控中心XX个,共管理下属XX条高速公路,共计覆盖里程XXX公里。

路段分控中心作为基层单位,管理辖区内全程监控、桥梁监控、隧道监控及收费站监控设备,实现基于前端系统的基础应用,并接受上级路段总控中心管理;路段总控中心管理辖区内的设备,实现对下属路段分控中心的管理,并接受上级省(市)高速公路管理中心的管理;省(市)高速公路管理中心实现对下属所有路段总控中心的管理,并实现所有路段分控中心、路段总控中心的信息资源的统一管理、调度及发布。

(多条高速公路,多级架构:

描述项目建设系统结构,写明各管理中心的管理结构。

高速公路视频监控系统包括收费监控(包含收费票亭监控、收费车道监控、收费广场监控等),隧道监控,路段全程监控,服务区监控等。

要求所建设视频点位可提供24小时高清晰、流畅的实时视频及录像,所有点位统一规划、统一管理,前端设备能满足在高速公路沿途恶劣环境下,长时间稳定运行,维护工作量小;存储要求安全,可靠,多级部署,灵活备份,满足30天以上存储要求,可在全网随意位置调阅,调阅方式方便快捷;平台软件架构稳定、简单易用,扩容、抗网络波动能力强,符合高速公路用户使用习惯,能够提供多业务扩展和系统自维护功能;链路要求经济、安全、稳定,适应高速公路沿途恶劣环境。

1)对重点区域,重点路段的视频监控,可满足多级联网监控的要求;

2)视频覆盖的路段、隧道、收费站、服务区,要求满足24小时全天候监控,特殊区域还应增加音频监控要求;

3)所建设设备需能应对高速公路沿途恶劣天气及环境,保证设备使用寿命的前提下提供更好的视频质量;

4)设备应具有一定的抗网络抖动能力,并能根据不同的网络情况调整所占带宽;

5)能够对所有视频及音频资料进行记录,并有一定的抗灾能力,确保在一些突发情况下音视频资料的完整;

6)系统架构应稳定、可靠,具有很好的扩容及扩展能力和较低的延迟,保证整套系统的先进性和可用性;

7)具备多维度的安全管理策略,应对多种可能存在的风险;

8)收费票亭与中心可实现报警联动和双向语音对讲等功能;

9)支持车辆的单点测速和区间测速;

10)在图像的覆盖范围内,能够进行事件检测和交通参数的检测,包括车辆停车、行人时间、车辆逆行、交通拥堵、车辆慢行、抛洒物,烟气和火灾检测等,同时还能检测道路流量、平均速度和占有率等;

11)在视频监控中心可实现图像的解码上墙,并能随意调阅、切换;

12)高速公路维护难度大,费用高,系统应具备自动运维能力,可最短时间发现问题并精确定位问题;

13)系统应具备远程发布能力,可通过手机/PAD/电脑等终端实现无线广域网访问;

14)系统应具有良好的开放性,可满足GB/T28181、GB/T28059等标准,可提供标准SDK;

15)高速公路链路长,点位多,故高速公路链路应满足经济、安全、可靠的要求。

3总体设计方案

基于上述需求,本套系统设计以全交换架构为基础,运维及远程发布系统为两翼,从关键部件冗余,存储、服务器热备等方面,提供稳定、可靠的基础,从高清、智能、数据挖掘等方面,发展上层业务,提供给用户一套完整、稳定、经济、先进、开放的高速公路视频监控系统。

整套系统在分层部署,分业务管理的前提下,实现全网资源的统一共享和多系统的有机融合,解决高速客户长期存在的“看不清、查不着、联不上、用不住”的问题,提高整套系统响应速度,解放运营单位人力,提高工作效率。

整套系统采用省中心,路段监控中心,基层业务监控中心三层管理架构,三层架构之间通过高速公路IP传输网络(SDH/MSTP)进行互联。

路段全程监控可通过RRPP千兆自愈环网或EPON网络接入路段监控中心或管理站进行管理;隧道监控可通过RRPP千兆自愈环网或EPON网络接入隧道管理站进行管理;收费监控可通过光纤网络接入收费管理站,进行管理。

4全程监控设计

高速公路全程监控是通过在高速公路沿途布设摄像机,以“点-线-面”的部署原则实现对高速公路路况的全面覆盖,借助智能分析及传感技术,了解路面通行状况,发现事故隐患,杜绝事故发生,并能对录像进行保存,为事后追责提供依据。

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4.1前端设计

4.1.1

布点原则

全程监控按照每公里设置一个高清监控点位,采用动点、定点相结合的部署原则布设。

每一个监控点位使用12米高的立杆,隔点分布于高速公路两侧或集中部署在高速公路隔离带中。

在每个点位,根据现场情况,动点选用云台或球机,定点选用枪式摄像机。

部署点位可实时查看重点路段及互通区的车辆通行状况,能清晰反映路段全景,也能通过操作变倍实现对细节的监控,为应急指挥及突发事件处理提供完整、有效的视频数据。

隔点部署方式

集中部署方式

4.1.2设计选型

高速公路沿途环境恶劣,光线及天气情况复杂,所选摄像机直接影响整个系统的最终效果。

所选前端摄像机满足720P/1080P分辨率,球机/云台可实现360度旋转,30倍以上变倍的,并能提供夜间红外/激光补光,满足全天候监控需求;枪式网络摄像机支持强光抑制、透雾等功能。

本方案全程监控设计选用宇视科技变焦激光红外球型摄像机/高清一体化云台实现对整个路段的视频覆盖。

变焦激光红外球型摄像机具有超长的覆盖范围,可满足路段每公里部署一个点位的覆盖要求。

并且具有超远距离的激光随动补光,避免长距离补光造成的“手电筒”效应,大大提高有效监控范围。

定焦激光补光

激光随动补光

对于高速公路路段监控来说,室外环境的雨、学、风、沙无疑会对外场设备的监控效果起到致命的影响,也大大提高了维护成本。

而雨刷的橡胶老化问题和机械故障又无法长时间应对恶劣环境的考验。

普通视窗玻璃

恨水恨尘镀膜

宇视科技室外球机均采用恨水恨尘镀膜技术来完美解决这一问题。

通过镀膜改变水滴及灰尘与视窗玻璃的接触角度,从而使异物无法沾挂在视窗上,长时间保证视窗的清洁,几乎可以达到零维护,降低维护难度,解决雨刷老化问题。

对于有团雾、薄雾的地区,大多数监控设备都成了“瞎子”或者“近视眼”,无法提供清晰的图像,也使监控设备成了摆设。

而成本高昂的透雾摄像机和透雾镜头又限制了透雾设备在高速公路的大面积部署,怎么能够解决在团雾地区和薄雾天气下的监控效果,一直是困扰高速公路建设的一个重要问题。

宇视科技高清摄像机可提供多种透雾模式,而最适宜大面积部署的无疑是“0成本”的电子透雾技术摄像机。

电子透雾通过软件算法实现透雾,无需增设其他硬件设备,便可还原清晰的、彩色的图像效果,解决团雾、薄雾的影响。

4.1.3

开启电子透雾

未开启电子透雾

球型摄像机特点

●采用H.264HighProfile编码算法:

宇视科技网络摄像机采用H.264最高级别的编码算法,在确保更佳的图像质量的同时,大幅降低码流带宽。

720P高清码流可低至2Mbps,1080P高清码流可低至3~4Mbps,大幅降低系统的存储成本。

●业界领先的低延时:

宇视科技网络摄像机通过合理的网络优化,可实现行业领先的网络延时。

端到端延时可低至100~140毫秒,接近模拟监控系统80~100毫秒的延时水平,远低于行业普通厂商300毫秒左右的延时级别。

●灵活的OSD叠加:

宇视科技网络摄像机可实现灵活的OSD设置和叠加。

将其他设备采集的环境温度、湿度、车牌信息、承重、云台、收费信息等叠加到视频图像当中并进行存储。

实现更有效率的视频监控。

●丰富的业务接口:

宇视科技网络摄像机内部集成丰富的网络及业务接口。

可实现RJ45电口、SFP光纤、EPON等多种连接方式。

确保接入层安全性和可靠性。

●全面升级的视窗:

红外补光视窗采用红外增透面板,提升红外透光率,抑制红暴现象;高清光学玻璃视窗,透光率提升6%;瑞士进口镀膜,恨水恨尘。

●网络优化:

网络自适应,在网络波动、丢包环境下提供有效、流畅的监控;UNP技术,解决公私网NAT穿越问题。

●优良的结构品质:

通讯接口6KV防浪涌设计;增强除雪模式,有效去除高寒天气下的视窗结冰。

4.2链路设计

4.2.1EPON链路设计

高速公路沿线监控点呈线性分布,故采用链状网络结构组网,链状网络结构即保证了沿线所有监控图像实时传送至收费管理站,同时又大大节省了高速公路的主干光纤。

宇视公司采用先进的EPON(无源光网络)技术,前端摄像机内置ONU,采用单芯光纤串行联接XX路监控点。

EPON网络由OLT局端设备、IPC(含ONU模块)、无源分光器及光纤链路组成。

由于EPON网络采用了时分复用技术,单条链路上只需要一芯光纤便可实现多路视频的接入,大大减少了光纤资源的占用。

前端摄像机内置ONU模块,无需单独的光电转换设备,减少故障节点。

分光器采用纯物理分光,无源免维护,并且不会受雷电、浪涌及电压不稳的影响,提高了整个网络的健壮性。

在安全性方面,EPON网络也具备多种防窃听、防伪装技术,未授权设备根本无法接入到网络中对数据进行窃听或盗取。

EPON网络依据隔点布设原则,保证相邻两个监控点采用不同光纤传输。

采用隔点跳接方式组网,可大大减少由于某芯光纤上链路故障而造成的大范围监控盲区。

(可依据具体项目具体描述,EPON优势)

前端视频、数据通过通过EPON接入网将IP化的视频信号传输至就近收费站,之后全部图像通过专用网络与路段监控中心连接。

EPON网络中采用无源设备(分光器),可靠性高,显著降低维护费用,没有单点故障。

EPON网络提供100M以太网通道,在传输前端视频、数据的同时,前端编码器还可以同时传输道路沿线可变情报板信号、IP报警电话信号等多种高速公路业务。

(EPON网络由于有20KM/40KM距离限制,必须就近接入收费站,如果必要时可在中间加入S3600-OLT交换机。

设计时注意,多用于路段100KM左右,有5-6个收费站路段方案。

4.2.2RRPP环网设计

高速公路沿线监控点部署在道路两侧或道路中间,全程监控系统需要在传输视频图像、沿线数据的同时,保证传输可靠性、稳定性,并且对于沿线主干光纤的节约也提出了要求。

基于以上实际需求,宇视公司采用了双纤自愈环网构建前端接入网络。

自愈环网基于RRPP自愈环网技术,通过收费站或者路段监控中心的环网接入交换机和道路监控点的环网编码器共同组环,通过两芯光纤将前端的摄像机串起来,最后环回到以太网交换机上。

RRPP以太环网接入方式下,路段沿线的编码器和接入交换机组成一个以太网环,启动RRPP快速环网保护协议,即便在某点发生光纤物理故障(光纤断路),整个环上的所有监控点的数据传送也不会中断,切换延时小于300ms,在监控中心的监控图像不会出现切换蓝屏、明显延时、录像中断等问题。

当故障排除后,自愈环网自动切换回环回模式。

采用RRPP环网模式,保证了监控数据的传输可靠性,最大程度保证了监控中心各种业务数据的稳定应用。

尤其对于图像存储数据,当光纤链路出现物理故障时,也能对前端监控图像继续存储,保证不丢失图像,最大程度地保证了监控数据的完整性。

由于环网存在同一环上的两台设备同时故障时,两节点之间的设备将无法回传回中心,自愈能力受限,而在高速公路视频监控建设中,由于摄像机数量相对较多,如直接通过摄像机组环,两台摄像机同时故障的概率比较高,存在无法自愈的风险,所以,建议组环采用工业环网交换机或环网编码器组环,而摄像机通过交换机或编码器接入到环网中,这样可大大提高整个环网的稳定性。

4.3事件检测设计

(现在此部分功能与合作伙伴合作)

可实现拥堵、逆行、行人、抛洒物等检测。

4.4路段中心设计

路段中心在整个监控网络中起到信息汇聚的作用,是大量业务应用和存储的场所。

其负责将各收费站、隧道管理站及全程监控的信息进行汇聚、存储及应用。

路段中心由视频管理平台、IPS-SAN存储、运维管理平台、客户端、解码器及大屏等设备组成,同样也可采用网络一体化NVR作为中心管理设备。

通过各设备的协同工作,达到统一管理,资源共享的目的,实现对视频资源的上墙、存储和发布的工作。

4.5省监控中心设计

省监控中心作为监控系统的上级平台,除了完成基本业务外,还需要完成对外信息发布的工作。

省监控中心由视频管理平台、IP-SAN存储、运维管理平台、客户端、解码器及大屏组成,并且需要增加转发服务器,用于整合第三方平台、与上级平台标准互联及移动终端发布使用。

省监控中心存储IP-SAN主要对报警录像或重要录像进行备份存储。

5隧道监控设计

隧道监控系统是通过在隧道口及隧道内部部署摄像机,实时了解隧道内的交通状况,并可通过数据采集系统获取隧道内的各项交通参数,并通过视频完成对隧道内风机、照明、消防等基础设施运行状态的复核;当发生交通事故、拥堵等突发事件时,可实现远程的视频确认及发出相应报警信息,为应急指挥提供有力素材。

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5.1前端设计

5.1.1布点原则

隧道监控点位部署分隧道口及隧道内部两部分。

在隧道口的左洞及右洞的出入口,均部署动点摄像机,用于对周围环境及进出隧道的车辆进行监控;在隧道内部,按照每150米一个定点的原则部署摄像机,在弯道、横洞区域或超长隧道需加密部署,另外可在横洞附近增设动点摄像机,全方位检测附近情况。

隧道内点位部署高度应能保证不被大型车辆遮挡,并可兼顾附近基础建设的状态监控。

5.1.2设计选型

高速公路隧道内光线环境复杂,油烟油污严重,监控区域狭长,摄像机的选择直接影响整个系统的最终效果。

在隧道口,选用球机/云台动点摄像机,所选前端摄像机满足720P/1080P分辨率,球机/云台可实现360度旋转,30倍以上变倍的,并能提供夜间红外/激光补光,满足全天候监控需求;在隧道内,选用720P/1080P固定枪式网络摄像机,摄像机需支持强光抑制、透雾等功能。

隧道口动点设备选型方式同全程监控设备,这里不再赘述,下面详细介绍隧道内固定枪式摄像机的选型。

本方案隧道内摄像机选用宇视科技高清枪式网络摄像机,实现对隧道内的全面覆盖。

关闭强光抑制

开启强光抑制

高清枪式网络摄像机具有强光抑制功能,对隧道内过往车辆的大灯及隧道内照明设备有一定的抑制能力,避免炫光对图像质量的影响,并增大了有效监控区域,体现更多的监控细节,特别是对车牌及车辆颜色的辨认,车辆行进轨迹有很好的作用。

在高速公路隧道及路段中,狭长的监控区域是有别于其他监控场景的,而高清监控带来的16:

9的显示比例虽然扩大了监控区域,却不符合高速公路纵向监控的特点,导致监控画面60%的场景均为无效监控区域。

宇视科技高清枪式摄像机为解决这个问题,增加了9:

16路段模式,减小横向监控区域,增大纵向监控区域,提升有效监控范围到80%,单点覆盖范围更广,在减少点位部署密度的同时达到全覆盖的要求。

在路段模式中,除了更改了图像的显示比例,同时也对传感器的刷新方式进行了调整,避免由于扫描方式的不同造成过车拖影等问题。

高速公路隧道是一个相对封闭的场景,其内部的车辆尾气油烟、水汽等很难扩散,且一旦发生火灾事故,浓烈的烟雾都将对视频监控造成严重影响,仅仅依靠电子透雾未必能够解决这些问题,所以光学透雾显得尤为重要。

光学透雾也可使用在全程监控中,应对浓雾天气。

开启光学透雾

未开启光学透雾

宇视科技高清枪式网络摄像机具备三重滤镜光学透雾功能,通过滤镜切换改变感光能力,可穿过烟雾捕获物体发出的红外光,从而清晰成像。

此功能不再受镜头的限制,可随意选择任何焦段镜头,使用更方便,成本更低廉。

另外,宇视科技的高清摄像机还针对高速公路使用习惯,定制出了多项功能,应对高速公路复杂的监控场景。

在电源方面,摄像机具备±25%的宽电压设计,并支持AC/DC/POE多种供电方式,可解决集中供电或风光互补供电带来的电压不稳的问题;在接口方面,摄像机集成Zoom/Foucs控制接口,可直接与电动镜头配合使用,不再占用原有485通讯接口,并且所有接口均支持6KV防雷,有更强的环境适应性;丰富的业务接口,也为各种网络环境提供接入便利。

5.1.3枪型摄像机特点

●采用H.264HighProfile编码算法:

宇视科技网络摄像机采用H.264最高级别的编码算法,在确保更佳的图像质量的同时,大幅降低码流带宽。

720P高清码流可低至2Mbps,1080P高清码流可低至3~4Mbps,大幅降低系统的存储成本。

●业界领先的低延时:

宇视科技网络摄像机通过合理的网络优化,可实现行业领先的网络延时。

端到端延时可低至100~140毫秒,接近模拟监控系统80~100毫秒的延时水平,远低于行业普通厂商300毫秒左右的延时级别。

●灵活的OSD叠加:

宇视科技网络摄像机可实现灵活的OSD设置和叠加。

将其他设备采集的环境温度、湿度、车牌信息、承重、云台、收费信息等叠加到视频图像当中并进行存储。

实现更有效率的视频监控

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