智慧社区社区视频监控综合服务平台解决方案.docx

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智慧社区社区视频监控综合服务平台解决方案

智慧社区

社区视频监控综合服务平台

建设方案

设计单位：

建设单位：

编制日期：

第一章项目概述

一.1.应用背景

新世纪以来，以互联网技术和可再生能源为主要特征的第三次工业革命初现端倪。

全球信息技术不断创新突破，对经济社会发展的影响日益深化，不少发达国家运用先进信息技术改善商业运作和公共服务，甚至上升为世界竞争和抢占未来的战略制高点。

一.2.业务现状

近年来，充分融合了物联网技术与传统信息技术的智慧社区解决方案逐渐出现，并在一些发达地区实施。

智慧社区典型应用包括智慧家居、智慧物业、智慧政务、智慧公共服务。

智慧家居是融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体的一个家庭信息化网络平台。

家庭控制网络通过有线或无线的方式接入因特网（Internet）、公众电话网、广电网、社区局域网等网络，通过家庭网关实现电子信息设备、通讯设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、保安（监控）装置及水电气热表（或概称的三表三防设备）的控制与设备间协同。

智慧物业利用社区视频监控网络、各种传感器网络及社区宽带网络构成物联网系统，实现智慧的保安消防、垃圾回收清运、停车场管理、日常设备检修与维护、环境监测、电梯管理等智慧服务。

智慧公共服务利用信息共享与集成技术，实现社区医疗服务、“一站式”缴费服务、电子商务服务、养老服务。

特别是通过智能感知、识别技术使得居家养老和社区养老实现智能化，打破老人独自居家活动的状态，老人的各种诉求被感知：

身体健康状况被社区医院和医护人员感知；居家安全和出行安全被社区服务人员和家属感知。

智慧政务对部门、科室、社区业务进行科学分类、梳理、规范，创新服务管理模式，提高服务管理的规范化、精细化水平。

实现社区一站式服务、社区经费管理、综治维稳、社会救助等社会管理与公共服务职能。

大量结合了物联网技术的社区应用还处于方案或试运行阶段，物联网应用需求的发掘还不充分，智慧社区的发展还处于初级阶段。

第二章服务中心设计

二.1.概述

服务中心建设内容具体包括视频存储子系统、视频解码拼控子系统、大屏显示子系统、平台管理软件等，本章主要介绍存储子系统、解码拼控子系统和大屏显示子系统。

二.2.系统结构设计

服务中心系统结构图如下所示：

图1.监控中心系统结构图

服务中心是整个视频监控系统的核心，实现视频图像资源的汇聚，并对视频图像资源进行统一管理和调度。

其中，NVR实现视频图像资源的存储及调用，并且通过N+1备份模式，确保录像资源的可靠稳定；视频综合平台完成视频解码上墙和图像的拼接控制，同时其在硬件层面支撑管理平台，并通过网络键盘进行视频切换和控制，通过高清大屏对高清视频进行精彩展现。

二.3.存储子系统

存储子系统采用NVR的存储模式，通过N+1备份方式，实现对视频的存储，提高了系统的可靠性。

其中NVR为海康威视自主研发，它融合了多项专利技术，采用了多项IT高新技术，如视音频编解码技术、嵌入式系统技术、存储技术、网络技术和智能技术等。

二.3.1.NVR存储设计

二.3.1.1.存储结构设计

本方案存储系统采用NVR模式，其中IPC不与平台直接对接，而是先接入NVR，再通过NVR接入平台。

IPC与NVR之间实现了直接对接，而直接对接模式一般采用底层协议而非SDK方式，更有利于提高接入效率。

NVR直接获取IPC的音视频直接存在本机上，实现视频直存。

视频存储系统结构设计及视频流向如下图所示：

图2.存储子系统结构图

二.3.1.2.存储设计原则

对于NVR台数和硬盘数量的设计，需要结合实际情况综合考虑，其中主要可参考“短板优先”的设计原则。

“短板优先”是指在具体项目需求中，在部署NVR数量尽量少的前提下，首先分析接入路数（接入带宽）和存储容量哪个是主要限制项。

假设接入路数为“短板”，以接入路数来优先计算，假设接入带宽为短板，应以最大带宽所能容纳的最大接入路数来计算；对于存储需求很大，接入路数要求不高的情况，可先计算总的存储容量，再计算每台NVR最大存储容量，以此计算出需要的NVR台数。

二.3.1.3.存储热备设计

“N+1”热备功能是指系统中多台NVR可组成工作集群，通过设置备份主机的方式，保证系统中任意一台NVR网络中断、工作异常的时候，录像数据可靠、完整。

设置一台NVR为热备主机，其他NVR为工作主机。

当任意一台工作主机网络中断或工作异常时，热备主机自动接管工作主机的网络视频，开启录像任务；当工作主机恢复正常后，热备主机放弃接管，并将异常期间的录像数据自动回传到工作主机中，保证录像完整、可靠。

目前在N+1的配置中，1台备机支持32台工作主机。

二.3.1.4.存储空间计算

在计算存储空间时需先计算出所有路数存储一定的时间所需的存储总空间，用总路数乘以每路码流大小，再乘以总的存储时间即可算出总的存储空间，在计算过程中保持单位的一致性。

下表为分别按照1路每天存储24小时、摄像机按照D1、720P、1080P的分辨率存储不同天数所需的存储空间表，如下表：

序号

分辨率

码流大小

1天存储空间（TB）

7天存储空间（TB）

15天存储空间（TB）

30天存储空间（TB）

1

D1

1.5Mbps

0.0154

0.1081

0.2317

0.4635

2

720P

2Mbps

0.0206

0.1442

0.3090

0.6180

3

1080P

4Mbps

0.0412

0.2884

0.6180

1.2360

二.3.2.NVR存储功能

二.3.2.1.网络视频接入

Ø多元化接入：

可接入海康私有协议或ONVIF协议接入海康网络摄像机、网络快球和网络视频服务器。

Ø第三方接入：

可通过ONVIF、PSIA标准协议、部分厂家私有协议和自定义RTSP取流协议等方式接入第三方网络摄像机和网络快球。

Ø接入能力：

不同的型号支持不同的接入带宽，目前产品的可接入带宽分别为40/80/160Mbps。

Ø支持人脸检测、区域入侵、越界侦测、虚焦侦测、场景侦测、音频侦测等智能分析功能接入；

二.3.2.2.本地监控管理

Ø本地显示输出：

设备支持HDMI、VGA、CVBS同时输出，各输出口支持预览不同通道的图像；HDMI与VGA支持1920×1080p高清输出，通过主/辅输出口切换可实现双操作，分别进行预览或回放。

Ø多画面显示：

设备支持单画面、四画面、六画面、八画面、九画面和十六画面多种预览分割方式，各画面预览通道顺序可调。

设备支持分组切换、手动切换或自动轮巡预览，自动轮巡周期可设置。

Ø隐私遮蔽：

设备支持预览屏蔽和隐私遮盖两种隐私处理方式，预览屏蔽方式仅对预览画面作屏蔽处理，录像仍正常显示整个场景；隐私遮盖方式对预览和录像都进行遮盖。

Ø云台控制：

设备支持云台控制功能，云台控制时支持鼠标点击放大、鼠标拖动跟踪等功能。

Ø本地管理：

设备支持鼠标、遥控器和键盘进行本地操作和管理。

二.3.2.3.硬盘管理

Ø录像空间：

设备支持多个SATA接口，每个SATA硬盘最大支持4TB，提供大容量的本地存储空间，同时根据不同型号支持1到几个不等的eSATA接口进行扩容。

Ø存储模式：

设备支持硬盘配额管理和硬盘盘组管理两种模式，硬盘配额可针对不同通道分配不同的录像保存容量，按需分配；硬盘盘组可针对不同通道设置不同的录像保存周期，保证足够的存储周期。

Ø硬盘保护：

设备支持磁盘预分配技术和硬盘休眠技术，保证硬盘空间的高利用率，延迟硬盘使用寿命并降低功耗。

Ø录像保护：

设备支持硬盘属性（冗余、只读和可读写）设置，设置“只读盘”可保护整个硬盘的重要文件不被覆盖；录像锁定技术可保护硬盘中单个重要文件不被覆盖。

同时，设备还支持硬盘SMART预警技术，实时监控硬盘状态，在硬盘彻底损坏前提醒用户对坏盘中的录像文件进行备份。

二.3.2.4.用户管理

Ø权限管理：

设备支持管理员、操作员和普通用户三级权限管理，管理员具备所有权限。

Ø权限分配：

操作员和普通用户默认权限不同，操作员默认具有所有通道相关的权限和语音对讲权限，而普通用户默认对通道仅具备本地和远程回放权限。

仅管理员用户支持默认参数恢复，确保设备的安全性。

二.3.2.5.网络功能

Ø网络应用：

设备支持双千兆网卡，支持网络容错、负载均衡和多址设定三种工作模式，两张网卡可配置不同网段IP地址，实现双网隔离，节约专网IP地址。

Ø网络检测：

设备支持网络流量监控、网络抓包和网络资源统计能等功能，实时监控当前网络输入和输出的使用情况。

Ø网络协议：

设备除支持TCP/IP协议簇，实现远程访问外，还支持IPv6、UPnP（即插即用）、SNMP（简单网络管理）、HTTPS（HTTP安全版）、NTP（网络校时）、SADP（自动搜索IP地址）、SMTP（邮件服务）、NFS（NAS网盘）、iSCSI（IPSAN网盘）、PPPoE（拨号上网）等多种协议。

二.3.2.6.录像/抓图和回放

Ø编码参数配置：

设备支持前端网络设备的管理，可配置相机分辨率、码率、帧率等编码参数，且支持主码流（定时）和主码流（事件）两套编码参数参数录像。

Ø录像/抓图类型：

设备支持手动录像/抓图、定时录像/抓图、移动侦测录像/抓图、报警录像/抓图、动测和报警录像/抓图、动测或报警录像/抓图、假日录像/抓图等多种录像/抓图方式，每天可设定8个录像时间段，不同时间段的录像触发模式可独立设置，抓图时间间隔可选。

Ø录像搜索：

设备支持按通道号、录像类型、文件类型、起止时间、标签等条件进行录像资料的检索；支持按照人脸检测、区域入侵、越界侦测、虚焦侦测、场景侦测、音频侦测等智能侦测类型进行录像检索；支持智能码流存储和智能事件后检索，用户可自定义区域入侵、穿越警戒面等智能规则进行录像的后检索。

Ø录像/图片回放：

设备支持快速回放、常规回放、事件回放、标签回放、日志回放、图片回放等多种回放方式；支持智能浓缩播放，有事件发生的关键视频以1X速度播放；没有事件发生的视频则快速播放回放时可进行快放、慢放、倒放、单帧播放、前跳30s、后跳30s、上一文件、下一文件、电子放大等操作。

Ø同步回放：

设备支持同步回放，最多支持16路720p同步回放。

Ø录像/图片备份：

设备支持本地录像/图片备份，可通过USB接口外接U盘、移动硬盘和USB刻录机等进行备份，也可通过eSATA接口外接硬盘进行备份。

二.3.2.7.远程视频监控

Ø远程预览：

设备支持IE或4200客户端远程登录设备进行预览，最大支持128路网络视频同时访问。

Ø双码流：

设备支持远程主码流和子码流双码流访问，在网络带宽不足的情况下，可用主码流存储高清录像，子码流实时预览监控。

Ø远程回放：

设备支持远程搜索、回放、下载、锁定及解锁录像文件。

Ø远程操作：

设备支持远程获取和配置参数、配置录像/抓图计划、远程PTZ控制、远程JPEG抓图；支持远程格式化硬盘、升级程序、重启、关机等系统维护操作；支持获取设备运行状态、系统日志及报警状态等信息。

Ø语音对讲：

设备支持语音对讲功能，可实现客户端与设备之间的语音通信。

二.3.3.NVR存储亮点

海康威视是国内领先的嵌入式硬盘录像机设备生产厂家，针对安防市场的沉淀和理解，推出了多项符合视频流转发和存储的技术，利用专业性产品和配套系统，提供了高稳定性、高安全性、高可靠性的转发存储系统，在系统灵活性、兼容性、安全性、稳定性、可靠性、冗余性以及设备磁盘利用率、功耗、重量、体积和性价比上，都有非常大的优势。

1）可靠性高

设备采用嵌入式操作系统，不会因病毒等原因导致无法使用或者异常关机重启，确保系统高可靠性。

嵌入式NVR专用软硬件的特性，决定了其针对应用环境的“量身打造”，环境适应能力更强，更切合于监控行业当前的实际情况（介于民用与工业之间）。

嵌入式NVR采用分布式存储方案，采用就近存储、快速存储、分散存储的策略，保证数据尽可能早的存储，有效规避网络异常等问题，把单点故障的风险降到最低。

该设备支持主辅双操作系统，主系统异常后辅系统立即顶上，保证设备稳定运行。

同步降低功耗的同时，提高了运行寿命和稳定性，也增加了环境的适应性。

具备N+1热备功能，通过设置备份主机的方式，保证系统中任意一台NVR网络中断、工作异常的时候，录像数据可靠、完整。

具备ANR断网补录功能，ANR（AutomaticNetworkReplenishmentTechnology）即自动网络补偿技术，在NVR与网络摄像机之间的网络出现异常的时候，自动启用前端SD卡缓存，将录像保存在网络摄像机SD卡中，网络恢复正常后自动将前端数据同步到NVR中。

2）性价比高

嵌入式NVR采用分布式存储的模式，图像资源都分布存储在前端，汇聚网络投资成本低，同时数据可靠性得到有效保证。

嵌入式NVR多读少些的特性，监控级硬盘即可满足存储需求，同时其硬盘利用率上可以高达98%以上，大大降低存储成本。

嵌入式NVR低功耗的特点，可大大节省UPS投资成本和运营维护成本。

3）灵活性高

海康威视新一代NVR产品灵活性高，在智能搜索、浓缩播放等智能化功能的基础上可根据不同情况进行灵活运用。

4）兼容性高

作为专业视频转发存储设备，嵌入式NVR能够兼容大多数网络高清摄像机的接入。

5）利用率高

嵌入式NVR采用磁盘空间预分配技术、整个系统仅损耗格式化空间，硬盘空间利用率在98%以上。

6）数据安全性高

通过磁盘预分配技术、文件保护技术、硬盘SMART预警技术和硬盘休眠技术等多种安全技术手段，确保存储数据高安全性。

该设备还支持硬盘分组管理、通道配额设置、冗余录像、重要录像文件保护等机制，在提高数据安全性的同时，可针对实际应用提供更加灵活的配置和管理机制。

7）适应性高

NVR存储部署方式较为灵活，即可采用分布式存储，又可进行集中存储部署，可以适应不同场景的应用需求。

8）能耗低

设备采用Ti嵌入式专用视频处理芯片，打造专业的嵌入式NVR，设备运行功耗低；同时，配合硬盘休眠技术，有效降低设备整机功耗。

二.3.4.设备选型说明

二.3.4.1.网络视频接入

NVR设备选型的一个主要依据是NVR的网络视频接入能力，要以不超过它的接入能力为前提。

通常从2个方面来衡量网络视频接入能力，分别为最大接入路数和最大计入带宽，两个不同角度得出的接入路数要以其中小的数据为准。

海康威视NVR设备包含8路、16路、32路、64路设备，接入带宽分别为40Mbps、80Mbps、160Mbps和160Mbps，最大支持8路、16路、32路和64路IP通道接入，按照“（主码流+子码流）×路数<接入带宽”的计算公式，根据不同的接入需求，选择相应路数的设备型号。

二.3.4.2.存储周期

NVR设备选型的另外一个主要依据是视频存储周期，即在最大接入路数时采用一定规格和一定数量的存储硬盘所能存储的时间。

在实际情况下，存储的时间不能大于这个值。

二.4.解码拼控子系统

解码拼控子系统主要是采用海康威视系统级的以解码、控制、拼控等功能集于一体的视频综合平台来进行设计，满足解码拼控等功能。

视频综合平台集所有控制解码设备于一体，参考ATCA（AdvancedTelecommunicationsComputingArchitecture高级电信计算架构）标准设计，支持模拟及数字视频的矩阵切换、视频图像行为分析、视音频编解码、集中存储管理、网络实时预览、视频拼接上墙等功能，是一款集图像处理、网络功能、日志管理、用户和权限管理、设备维护于一体的电信级视频综合处理交换平台，解码拼控子系统采用视频综合各平台，性能强大，集成度高。

二.4.1.视频综合平台设计

二.4.1.1.一体化设计

9）可插入各类输出接口类型的增强型解码板，每个输出接口能输出多路高清视频，进行上墙显示；由于视频综合平台本身集成大屏拼控功能，能进行拼接、开窗、漫游等各类功能。

10）可插入各类信号输入板，可将电脑信号输入并切换上墙；除此之外，也可接入模拟、数字（HD-SDI）或光信号的信源接入。

11）空余部分槽位，为后期系统扩展等提供方便接口。

12）将平台软件模块以X86板插入的形式全部部署在视频综合平台内，无需购置各类服务器，平台各模块借助综合平台高性能的双交换总线技术，高效平稳的运行，无需考虑原先网络压力问题。

二.4.1.2.链路汇聚（LACP）设计

图3.链路汇聚说明图

由于视频综合平台是整个系统核心，包括流媒体服务器也部署在内，所以核心交换机到视频综合平台之间的网络承载的压力很大。

为了保证整体系统稳定高效，设计采用链路汇聚（LACP）功能，在核心交换机和视频综合平台间用两条千兆网线连接，并进行设置。

链路汇聚设计实现两大功能：

13）在带宽比较紧张的情况下，可以通过逻辑聚合可以扩展带宽到原链路的2倍；

14）在需要对链路进行动态备份的情况下，可以通过配置链路聚合实现同一聚合组各个成员端口之间彼此动态备份，当一条链路出现故障，另一条自动承担故障链路工作，系统正常运行。

二.4.2.视频综合平台主要功能

二.4.2.1.多种输入/输出

15）支持网络编码视频输入、VGA信号输入，数字矩阵交换和网络IP矩阵交换输出。

16）支持DVI/HDMI/VGA接口输出、整机最大支持256路D1/128路720P/64路1080P解码输出。

二.4.2.2.解码上墙

17）支持实时视频解码上墙，用户可以用鼠标直接拖拽树形资源上的监控点到解码窗口中，立刻进行该监控点实时视频的解码上墙处理；

18）支持历史录像回放视频解码上墙，用户可查询前端设备或中心存储录像，并将播放的录像视频直接拖拽到解码窗口中，立刻进行该监控点当前回放视频的解码上墙功能；

19）支持动态解码上墙云台控制功能，在监控点实时视频进行解码上墙时，用户对解码窗口进行选中后，点击云台控制操作盘进行云台控制操作；

20）支持多画面分割，解码窗口支持多画面分割，能够支持1、4、9、16等多种分割模式

二.4.2.3.拼控管理

21）支持大屏拼接功能，系统支持模数混合矩阵接入，能够实现模数混合矩阵解码板大屏拼控功能，通过鼠标框选的方式，快速的将多个独立的解码窗口拼接成一个大屏，适用于高清画面等需要重点监控的视频；

22）支持开窗漫游功能，大屏拼接后用户可以选择最多打开三个漫游窗体，漫游窗体图像可以叠加和自由调节位置和大小，满足更多用户个性化图像解码上墙的需要。

二.4.2.4.报警上墙

23）支持单屏报警上墙，用户可以在独立的监视屏或拼接大屏中进行报警上大屏配置，当计划内的报警产生时能够在配置的大屏中进行报警上墙功能，整个配置可按监视屏配置多个报警，各个监视屏可独立配置；

24）支持报警场景切换，用户可以单独配置一个报警场景，当该报警场景上配置的报警触发时，电视墙自动切换到报警场景中，并进行相应的视频解码上墙显示。

二.4.2.5.其他功能

视频综合平台集成了视频输入、输出，视频编码、解码，大屏拼接控制、视频开窗、漫游等功能，将原来需要多个设备才能实现的功能集中在一台设备上，从而降低了设备之间连接线缆的成本，减少了故障点，减少了设备空间占用，为整个机房的美观创造了良好条件。

二.4.3.主要功能效果展示

二.4.3.1.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）。

图4.单屏显示示意图

二.4.3.2.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（PAL或NTSC）、VGA、S-Video、Ypbpr/YCbCr、DVI。

图5.拼接显示示意图

二.4.3.3.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；可以任意几个大屏组合显示一路画面。

图6.分割显示示意图

二.4.3.4.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。

图7.叠加显示示意图

二.4.3.5.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。

图8.半透明显示示意图

二.4.3.6.图像拉伸

可将一个信号在整个屏幕墙上随意缩放。

图9.图像拉伸显示示意图

二.4.3.7.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。

可在任意单元任意位置显示适量字库文本信息，文字透明度可调。

图10.OSD显示示意图

二.4.3.8.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）。

图11.网络抓屏显示示意图

二.4.4.视频综合平台亮点

二.4.4.1.高性能解码拼控

视频综合平台在规划时采用高性能DSP芯片，具备强大的解码能力，单板8个输出接口，具备128路D1或32路1080P的解码资源，只要使用一张板卡就可实现8个屏幕的4画面显示1080P的要求，并可满足16分割显示D1的资源要求，在这点上是同类任何产品单独使用或组合都无法实现的，同时能很好的解决多解码器多分割时出现的问题。

四大优势如下：

25）解码、拼接一体化设计，具备强大的解码性能和拼接性能：

单块板卡支持32路1080P高清前端解码上墙，并可实现8块大屏的拼接，同时支持32个1080P全高清窗口的漫游漂移等功能。

解码板的解码拼接一体化设计也避免了传统解码加拼控结构中解码器输出到拼控器输入的瓶颈。

26）节约成本：

解码能力强，能最大限度减少解码器数量，并无需拼控器设备；

27）主码流解码：

无需切换到子码流方式进行解码，图像切换时间短，基本无黑屏现象。

图12.4画面显示效果图

28）而在此基础上还能进行多种花式视频显示，如开窗、漫游、组合等任意形式的显示模式。

图13.花式显示模式图

二.4.4.2.全高清电脑信号实时上墙

视频综合平台全新VGA输入板采用最先进芯片，支持1080P、1600*1200、1920*1200等多种全高清分辨率输入，并且上墙时采用非压缩的方式，很好的解决了客户的高清电脑视频上墙功能，并且能很好的满足客户实时性的要求。

在此基础之上，视频综合平台也具备网络抓屏上墙的模式，用来辅助使用，满足客户多数量、多类型的电脑上墙需求。

图14.PC信号全高清实时上墙效果图

二.4.4.3.全方位系统管理功能

29）视频综合平台内嵌平台管理软件，平台管理软件按照标准架构设计。

在硬件层面上包含解码功能、电视墙显示功能，在软件层面上包含设备接入服务、报警处理服务、存储管理服务、电视墙管理服务、用户接入服务、用户管理服务等模块，可方便的实现监控系统中除存储外的所有功能。

30）在解决软件兼容性问题方面，内嵌的平台软件与海康的前端摄像机、存储及一体机的硬件功能都完全兼容，并做过长期稳定性测试，保证系统的兼容性和稳定性。

31）并且由于软件内嵌，无需安装调试，只需要配置设备IP，添加前端及配置存储计划，设置电视墙显示模式即可将整个系统管理起来，解决了软件安装调试周期长的问题。

32）软件内嵌也提高了设备的性价比，解决客户建设小型监控系统资金不足的问题。

二.4.5.设备选型说明

视频综合平台的设备选型主要考虑板卡的配置，可分为三步进行选择：

33）输入板卡的选择；

34）输出板卡的选择

35）机箱选择。

首先按输入信号类型选择输入板及数量，然后根据电视墙接口和解码数量选择输出板及数量，最后根据输入板和输出板总数量选择机箱。

二.4.5.1.输入板配置

根据不同的视频种类选择相应的视频综合平台输入板卡，尽可能满足监控中心图像汇聚